DE102023001607A1

DE102023001607A1 - battery cell and battery arrangement

Info

Publication number: DE102023001607A1
Application number: DE102023001607.1A
Authority: DE
Inventors: Dirk Steffens; Christian Elsner; Michael BRANDNER; Michael Stocker
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2023-04-21
Filing date: 2023-04-21
Publication date: 2024-10-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle (1.n, 10.n, 100.n) mit einem Gehäuse (4) mit einer Gehäuseoberseite (4.1), einer Gehäuseunterseite (4.2) und zwei einander gegenüberliegenden Gehäuseseitenflächen (4.3, 4.4), auf welchen Terminals (2, 2.2, 2.3) angeordnet sind, wobei mindestens zwei Terminals (2, 2.2, 2.3) vorgesehen sind, wobei ein erstes Terminal (2.2) durch einen Gehäuseseitenflächenabschnitt (4.4.1) einer zugehörigen äußeren Gehäuseseitenfläche (4.4) gebildet ist und ein zweites Terminal (2.3) von einer zugehörigen äußeren Gehäuseseitenfläche (4.3) senkrecht absteht oder die mindestens zwei Terminals (2, 2.2) durch Gehäuseseitenflächenabschnitte (4.4.1, 4.3.1) von einander gegenüberliegenden Gehäuseseitenflächen (4.3, 4.4) gebildet sind.

The invention relates to a battery cell (1.n, 10.n, 100.n) with a housing (4) with a housing top (4.1), a housing bottom (4.2) and two opposite housing side surfaces (4.3, 4.4) on which terminals (2, 2.2, 2.3) are arranged, wherein at least two terminals (2, 2.2, 2.3) are provided, wherein a first terminal (2.2) is formed by a housing side surface section (4.4.1) of an associated outer housing side surface (4.4) and a second terminal (2.3) protrudes perpendicularly from an associated outer housing side surface (4.3) or the at least two terminals (2, 2.2) are formed by housing side surface sections (4.4.1, 4.3.1) of opposite housing side surfaces (4.3, 4.4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle und eine Batterieanordnung mit einer Mehrzahl von solchen Batteriezellen.The invention relates to a battery cell and a battery arrangement with a plurality of such battery cells.

Aus dem Stand der Technik, zum Beispiel aus DE 10 2010 039 979 A1 ist eine Batteriezelle, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batteriezelle, bekannt, welche ein Zellengehäuse mit einer zur Aufstellung der Batteriezelle dienenden Grundfläche und wenigstens einer Seitenfläche und zwei Terminals aufweist, wobei ein erstes Terminal mit der Katode der Batteriezelle und ein zweites Terminal mit der Anode der Batteriezelle elektrisch leitfähig verbunden ist, und wobei die Terminals an wenigstens einer Seitenfläche des Zellengehäuses angeordnet sind. Dabei umfasst das Batteriezellenmodul mehrere der erfindungsgemäßen Batteriezellen, wobei ein Terminal einer ersten Batteriezelle ein Terminal einer zweiten Batteriezelle kontaktiert.From the state of the art, for example from DE 10 2010 039 979 A1 A battery cell, in particular a lithium-ion battery cell, is known which has a cell housing with a base area serving to set up the battery cell and at least one side surface and two terminals, wherein a first terminal is electrically conductively connected to the cathode of the battery cell and a second terminal is electrically conductively connected to the anode of the battery cell, and wherein the terminals are arranged on at least one side surface of the cell housing. The battery cell module comprises several of the battery cells according to the invention, wherein a terminal of a first battery cell contacts a terminal of a second battery cell.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Batteriezellen sind aus vielen Einzelteilen und hochkomplex zusammengebaut und benötigen im Zusammenbau zum Gesamtmodul zusätzliche Bauteile zur strukturellen Stabilität.The battery cells known from the state of the art are made up of many individual parts and are highly complex and require additional components for structural stability when assembled into the overall module.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Batterieanordnung und eine verbesserte Batteriezelle anzugeben, welche insbesondere eine hohe Festigkeit und Steifigkeit bei gleichzeitigem einfachem Aufbau aufweist.The invention is based on the object of specifying a battery arrangement and an improved battery cell which are improved compared to the prior art and which in particular have a high level of strength and rigidity while at the same time being of a simple structure.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Batteriezelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Batterieanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 9.The object is achieved according to the invention by a battery cell having the features of claim 1 and by a battery arrangement having the features of claim 9.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.

Die erfindungsgemäße Batteriezelle umfasst zumindest ein Gehäuse mit einer Gehäuseoberseite, einer Gehäuseunterseite und zwei einander gegenüberliegenden Gehäuseseitenflächen, auf welchen Terminals, insbesondere zur elektrischen Verbindung mit einer anderen Batteriezelle, angeordnet sind, wobei die Batteriezelle mindestens zwei Terminals umfasst, wobei ein erstes Terminal durch einen Gehäuseseitenflächenabschnitt einer zugehörigen äußeren Gehäuseseitenfläche gebildet ist und ein zweites Terminal von einer zugehörigen äußeren Gehäuseseitenfläche senkrecht absteht oder die mindestens zwei Terminals von einander gegenüberliegenden Gehäuseseitenflächen senkrecht abstehen oder die mindestens zwei Terminals durch Gehäuseseitenflächenabschnitte von einander gegenüberliegenden Gehäuseseitenflächen gebildet sind.The battery cell according to the invention comprises at least one housing with a housing top, a housing bottom and two opposite housing side surfaces on which terminals are arranged, in particular for electrical connection to another battery cell, wherein the battery cell comprises at least two terminals, wherein a first terminal is formed by a housing side surface section of an associated outer housing side surface and a second terminal protrudes vertically from an associated outer housing side surface or the at least two terminals protrude vertically from opposite housing side surfaces or the at least two terminals are formed by housing side surface sections of opposite housing side surfaces.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass gegenüber einer herkömmlichen oberseitigen oder unterseitigen Kontaktierung der Batteriezellen miteinander durch die erfindungsgemäße seitliche Kontaktierung mittels der auf äußeren Gehäuseseitenflächen angeordneten Terminals, auch Polterminals oder Polkontakte genannt, mehr Fläche zur Kontaktierung zur Verfügung steht und damit eine stabile und feste Verbindung sowie verbesserte Kontaktierung aufgrund verringerter elektrischer Widerstände ermöglicht ist. Insbesondere kann ein vorhandener Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Batteriezellen einfach genutzt werden, wobei gleichzeitig obenliegende oder unterliegende Terminals entfallen. Somit ist die Batteriezelle bauraumoptimiert ausgebildet. Zudem können benachbarte Batteriezellen mittels der zwischen diesen Batteriezellen vorgesehenen Terminals, die an den einander gegenüberliegenden äußeren Gehäuseseitenflächen von zwei benachbarten Batteriezellen angeordnet sind, direkt miteinander elektrisch verbunden werden. Hierdurch können weitere Einzelbauteile, wie zum Beispiel herkömmliche Zellverbinder, entfallen. Somit können Fertigungsaufwand und Fertigungskosten reduziert werden. Ferner kann durch ein Verlegen von Batteriekontakten von einer Oberseite an eine Seitenfläche mindestens einer Batteriezelle eine Batteriezellengesamthöhe und eine Batterieanordnungsgesamthöhe in eine Z-Richtung verkleinert werden.The advantages achieved with the invention are in particular that, compared to a conventional top or bottom contacting of the battery cells with one another, the lateral contacting according to the invention using the terminals arranged on the outer housing side surfaces, also called pole terminals or pole contacts, provides more surface area for contacting, thus enabling a stable and firm connection and improved contacting due to reduced electrical resistance. In particular, an existing gap between two adjacent battery cells can be easily used, while at the same time eliminating the need for top or bottom terminals. The battery cell is thus designed to optimize installation space. In addition, adjacent battery cells can be electrically connected directly to one another using the terminals provided between these battery cells, which are arranged on the opposite outer housing side surfaces of two adjacent battery cells. This means that other individual components, such as conventional cell connectors, can be omitted. This means that manufacturing effort and costs can be reduced. Furthermore, by moving battery contacts from a top surface to a side surface of at least one battery cell, a battery cell overall height and a battery assembly overall height in a Z direction can be reduced.

Eine solche Batteriezelle mit seitlichen Terminals ermöglicht zudem eine versetzte Anordnung von benachbarten Batteriezellen zueinander. Die Terminals sind als Polterminals oder Polkontakte mit metallischen Kontaktflächen ausgebildet.Such a battery cell with side terminals also enables adjacent battery cells to be arranged offset from one another. The terminals are designed as pole terminals or pole contacts with metallic contact surfaces.

Unter einer Batteriezelle wird insbesondere eine Einzelzelle oder ein wiederaufladbares galvanisches Element oder ein wiederaufladbarer Akkumulator, insbesondere eine Lithium-Ionen-Zelle oder Festkörperzelle, verstanden. Die Batteriezelle ist insbesondere für eine Antriebsbatterie zur elektrischen Energieversorgung mindestens eines elektrischen Antriebsmotors zum Antrieb eines Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs, vorgesehen.A battery cell is understood to mean in particular a single cell or a rechargeable galvanic element or a rechargeable accumulator, in particular a lithium-ion cell or solid-state cell. The battery cell is intended in particular for a drive battery for supplying electrical energy to at least one electric drive motor for driving a vehicle, in particular an electric vehicle or hybrid vehicle.

In einer möglichen Ausführungsform sind das erste Terminal und das zweite Terminal auf derselben äußeren Gehäuseseitenfläche vorgesehen. Alternativ können das erste Terminal und das zweite Terminal auf einander gegenüberliegenden äußeren Gehäuseseitenflächen vorgesehen sein. Beispielsweise können das erste Terminal und das zweite Terminal gleichpolig ausgebildet sein. Alternativ können das erste Terminal und das zweite Terminal gegenpolig ausgebildet sein. Insbesondere ermöglicht die Erfindung mittels der variablen Anordnung und Ausgestaltung der seitlichen Terminals verschiedene Verschaltungsmöglichkeiten von benachbarten Batteriezellen mittels der Terminals, zum Beispiel eine Parallelschaltung, einer Reihenschaltung oder eine kombinierte Reihen- und Parallelschaltung.In one possible embodiment, the first terminal and the second terminal are provided on the same outer housing side surface. Alternatively, the first terminal and the second terminal can be provided on opposite outer housing side surfaces. For example, the first terminal and the second terminal can be designed with the same pole. Alternatively, the first terminal and the second terminal can be designed with opposite poles. In particular, the invention enables various connection options for adjacent battery cells by means of the terminals by means of the variable arrangement and design of the lateral terminals, for example a parallel connection, a series connection or a combined series and parallel connection.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das jeweilige Terminal auf der zugehörigen äußeren Gehäuseseitenfläche sich in Hochrichtung, beispielsweise einer Z-Richtung, oder in Längsrichtung, beispielsweise einer X-Richtung, erstreckt. Insbesondere durch Nutzung der äußeren Gehäuseseitenfläche für die Terminals sind größere, insbesondere längere, Kontaktflächen (auch Kontaktierstellen genannt) ermöglicht. Beispielsweise kann sich das jeweilige Terminal entlang nahezu der gesamten Zelllänge oder Zellhöhe erstrecken. Dies ermöglicht eine verbesserte Stromtragfähigkeit über die gesamte Batteriezelle und über die gesamte Batterieanordnung (auch Batteriemodul oder Gesamtmodul genannt).A further embodiment provides that the respective terminal on the associated outer housing side surface extends in the vertical direction, for example a Z direction, or in the longitudinal direction, for example an X direction. In particular, by using the outer housing side surface for the terminals, larger, in particular longer, contact surfaces (also called contact points) are possible. For example, the respective terminal can extend along almost the entire cell length or cell height. This enables improved current carrying capacity across the entire battery cell and across the entire battery arrangement (also called battery module or overall module).

Zudem können die Terminals benachbarter Batteriezellen direkt miteinander verbunden, insbesondere stoffschlüssig miteinander gekoppelt, beispielsweise verbunden, zum Beispiel miteinander verschweißt werden. Beispielsweise können die Terminals benachbarter Batteriezellen mittels Laserstrahlschweißens miteinander verbunden werden. Durch die Gestaltung eines solchen Fügestoßes als sogenannte I-Naht am Stumpfstoß werden die Nahtfindung für das Laserstrahlschweißen vereinfacht sowie die Schweißeigenschaften gegenüber dem Ausführen einer konventionellen I-Naht am Überlappstoß verbessert. Zudem weist ein solches Laserschweißverfahren einen geringeren Leistungsaufwand auf.In addition, the terminals of neighboring battery cells can be connected directly to one another, in particular coupled to one another in a materially bonded manner, for example connected, for example welded together. For example, the terminals of neighboring battery cells can be connected to one another using laser beam welding. By designing such a joint as a so-called I-seam on the butt joint, the seam finding for laser beam welding is simplified and the welding properties are improved compared to executing a conventional I-seam on the lap joint. In addition, such a laser welding process requires less power.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass zumindest das zweite Terminal, das von der zugehörigen äußeren Gehäuseseitenfläche senkrecht absteht, ein Abstandselement bildet. Beispielsweise können über die Dicke/Höhe des/der abstehenden Terminals die Abstände benachbarter Batteriezellen zueinander definiert eingestellt werden. Hierdurch sind zusätzlich verbesserte Kühl- und/oder Temperiereigenschaften der Batteriezellen in der Batterieanordnung ermöglicht.A further development provides that at least the second terminal, which protrudes vertically from the associated outer housing side surface, forms a spacer element. For example, the distances between neighboring battery cells can be defined using the thickness/height of the protruding terminal(s). This also enables improved cooling and/or temperature control properties of the battery cells in the battery arrangement.

Zusätzlich kann zumindest eine Batteriezelle eine Überdruckschutzeinrichtung auf der Gehäuseoberseite und/oder der Gehäuseunterseite aufweisen. Beispielsweise kann die Überdruckschutzeinrichtung eine Berstmembran auf der Gehäuseoberseite und/oder der Gehäuseunterseite umfassen. Hierdurch sind Ventingeigenschaften der Batteriezelle verbessert. Zudem sind größere und/oder mehrere Berstmembranen, zum Beispiel obenliegend und/oder untenliegend, ermöglicht.In addition, at least one battery cell can have an overpressure protection device on the top and/or bottom of the housing. For example, the overpressure protection device can comprise a bursting membrane on the top and/or bottom of the housing. This improves the venting properties of the battery cell. In addition, larger and/or multiple bursting membranes, for example on the top and/or bottom, are possible.

Die erfindungsgemäße Batterieanordnung umfasst zumindest eine Mehrzahl von Batteriezellen, wie diese zuvor beschrieben wurden, wobei einander benachbarte Batteriezellen (auch einander angrenzende oder einander gegenüberstehende Batteriezellen genannt) mittels der Terminals direkt elektrisch leitend miteinander verbunden sind, insbesondere stoffschlüssig miteinander verbunden sind, zum Beispiel miteinander verschweißt sind.The battery arrangement according to the invention comprises at least a plurality of battery cells as described above, wherein battery cells adjacent to one another (also called battery cells adjacent to one another or facing one another) are directly electrically connected to one another by means of the terminals, in particular are connected to one another in a materially bonded manner, for example are welded to one another.

Unter einer Batterieanordnung wird insbesondere ein sogenanntes Batteriemodul oder Batteriepack verstanden, welches eine Mehrzahl von den zuvor beschriebenen Batteriezellen umfasst, die nebeneinander angeordnet und elektrisch miteinander verbunden sind, insbesondere in Reihenschaltung oder Parallelschaltung elektrisch miteinander verbunden sind. Die mehreren Batteriezellen können gemeinsame elektrische und/oder mechanische Einheiten umfassen.A battery arrangement is understood to mean in particular a so-called battery module or battery pack, which comprises a plurality of the battery cells described above, which are arranged next to one another and are electrically connected to one another, in particular in series or parallel. The plurality of battery cells can comprise common electrical and/or mechanical units.

Durch Verwendung der Terminals auf den äußeren Gehäuseseitenflächen, insbesondere von zwei Terminals pro äußerer Gehäuseseitenfläche, und deren Anbindung an Terminals von äußeren Gehäuseseitenflächen benachbarter Batteriezellen kann die Gesamtfestigkeit und Steifigkeit der Batterieanordnung (auch Batteriemodul genannt) erhöht werden, so dass gegebenenfalls weitere Strukturbauteile (wie zum Beispiel ein Rahmen, Versteifungen oder dergleichen) geringer dimensioniert oder gar komplett entfallen können.By using the terminals on the outer housing side surfaces, in particular two terminals per outer housing side surface, and connecting them to terminals on the outer housing side surfaces of adjacent battery cells, the overall strength and rigidity of the battery arrangement (also called battery module) can be increased, so that, if necessary, other structural components (such as a frame, stiffeners or the like) can be dimensioned smaller or even completely eliminated.

Darüber hinaus ermöglichen derartige flächige Terminals in einfacher Art und Weise eine direkte elektrische Verbindung. Beispielsweise können Terminals benachbarter Batteriezellen direkt miteinander verschweißt, besonders bevorzugt mittels Laserstrahlschweißens, miteinander verbunden werden. Weiterhin bevorzugt können die Terminals über eine oder mehrere I-Schweißnähte miteinander verbunden werden.In addition, such flat terminals enable a direct electrical connection in a simple manner. For example, terminals of adjacent battery cells can be welded directly to one another, particularly preferably by means of laser beam welding. The terminals can also preferably be connected to one another via one or more I-welds.

Zusätzlich kann zumindest das zweite Terminal als Abstandselement und/oder als Abstandshalter zwischen zwei benachbarten Batteriezellen ausgebildet sein. Dabei können in einem zwischen den benachbarten Batteriezellen unterhalb oder seitlich oder neben dem/den Abstandselementlen Zwischenraum (auch übrige äußerer Gehäuseseitenfläche genannt) beispielsweise Spannmatten und/oder Kühlelemente und/oder Befestigungselemente sowie optional Verbindungsmaterial, wie zum Beispiel Klebstoff, vorgesehen und gegebenenfalls angebracht sein, sodass kein Leerraum oder Hohlraum im Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Batteriezellen entsteht.In addition, at least the second terminal can be designed as a spacer element and/or as a spacer between two adjacent battery cells. In this case, in a space between the adjacent battery cells below or to the side or next to the spacer element(s) (also called the remaining outer housing side surface), for example, tensioning mats and/or cooling elements and/or fastening elements and optionally connecting material, such as adhesive, can be provided and optionally attached so that no empty space or cavity is created in the space between two adjacent battery cells.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

1 schematisch in perspektivischer Darstellung eine Batteriezelle mit zwei Terminals,
2 schematisch in perspektivischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer Batterieanordnung mit mehreren Batteriezellen und direkter Kontaktierung über seitliche Terminals,
3 schematisch in perspektivischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel einer Batterieanordnung mit mehreren Batteriezellen und direkter Kontaktierung über seitliche Terminals,
4 schematisch in perspektivischer Darstellung eine Batteriezellen mit mehreren Terminals auf jeder ihrer äußeren Gehäuseseitenflächen,
5 schematisch in perspektivischer Darstellung ein drittes Ausführungsbeispiel einer Batterieanordnung mit mehreren direkt elektrisch verbundenen Batteriezellen,
6 schematisch in perspektivischer Darstellung ein viertes Ausführungsbeispiel einer Batteriezelle und einer Batterieanordnung mit mehreren direkt elektrisch verbundenen Batteriezellen.

The following show:

1 schematic perspective view of a battery cell with two terminals,
2 schematically in perspective view a first embodiment of a battery arrangement with several battery cells and direct contact via lateral terminals,
3 schematically in perspective view a second embodiment of a battery arrangement with several battery cells and direct contact via lateral terminals,
4 schematically in perspective view a battery cell with several terminals on each of its outer housing side surfaces,
5 schematically in perspective view a third embodiment of a battery arrangement with several directly electrically connected battery cells,
6 schematically shows in perspective a fourth embodiment of a battery cell and a battery arrangement with several directly electrically connected battery cells.

Einander korrespondierende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Hierin in Bezug auf eine bestimmte Figur beschriebene Merkmale und Vorteile einer Batteriezelle oder einer Batterieanordnung sind ebenso auf eine weitere hierin beschriebene Ausführungsformen anwendbar.Corresponding parts are provided with the same reference numerals in all figures. Features and advantages of a battery cell or a battery arrangement described herein with reference to a specific figure are also applicable to another embodiment described herein.

1 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Batteriezelle 1 mit zwei Terminals 2. 1 shows schematically in perspective an embodiment of a battery cell 1 with two terminals 2.

Unter der Batteriezelle 1 wird insbesondere eine Einzelzelle oder ein wiederaufladbares galvanisches Element oder ein wiederaufladbarer Akkumulator verstanden. Die Batteriezelle 1 kann insbesondere eine Lithium-Ionen-Zelle oder Festkörperzelle sein. Die Batteriezelle 1 umfasst in herkömmlicher Art und Weise ein nicht dargestellter Elektrolyt, das elektrische Energie auf elektrochemischer Basis speichert, und zwei unterschiedliche nicht dargestellte Elektroden (Kathode und Anode), die mit den Terminals 2 (auch Polterminals oder Polkontakte genannt) elektrisch verbunden sind. Der Elektrolyt und die Elektroden sind in einem Gehäuse 4 der Batteriezelle 1 angeordnet.The battery cell 1 is understood to mean in particular a single cell or a rechargeable galvanic element or a rechargeable accumulator. The battery cell 1 can in particular be a lithium-ion cell or solid-state cell. The battery cell 1 comprises, in a conventional manner, an electrolyte (not shown) which stores electrical energy on an electrochemical basis, and two different electrodes (not shown) (cathode and anode) which are electrically connected to the terminals 2 (also called pole terminals or pole contacts). The electrolyte and the electrodes are arranged in a housing 4 of the battery cell 1.

Die Batteriezelle 1 ist insbesondere für eine Antriebsbatterie zur elektrischen Energieversorgung mindestens eines elektrischen Antriebsmotors zum Antrieb eines Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs, vorgesehen.The battery cell 1 is intended in particular for a drive battery for supplying electrical energy to at least one electric drive motor for driving a vehicle, in particular an electric vehicle or hybrid vehicle.

Das Gehäuse 4 der Batteriezelle 1 umfasst eine Gehäuseoberseite 4.1, eine Gehäuseunterseite 4.2 und zwei einander gegenüberliegende Gehäuseseitenflächen 4.3, 4.4.The housing 4 of the battery cell 1 comprises a housing top 4.1, a housing bottom 4.2 and two opposite housing side surfaces 4.3, 4.4.

Auf den beiden Gehäuseseitenflächen 4.3, 4.4 ist jeweils als Polkontakt ein Terminal 2 mit einer zugehörigen Kontaktfläche 2.1 vorgesehen. Die Terminals 2 dienen der elektrischen Verbindung mit zumindest einer anderen benachbarten Batteriezelle 1.n (dargestellt in 2).On the two housing side surfaces 4.3, 4.4, a terminal 2 with an associated contact surface 2.1 is provided as a pole contact. The terminals 2 serve for the electrical connection with at least one other adjacent battery cell 1.n (shown in 2 ).

Die Batteriezelle 1 gemäß 1 umfasst beispielsweise zwei Terminals 2.The battery cell 1 according to 1 For example, it includes two terminals 2.

Ein erstes Terminal 2.2 und ein zweites Terminal 2.3 stehen jeweils von einer zugehörigen äußeren Gehäuseseitenfläche 4.4 beziehungsweise 4.3 senkrecht ab. Mit anderen Worten: Das erste Terminal 2.2 und das zweite Terminal 2.3 kann jeweils als ein separates Kontaktterminal, zum Beispiel ein Kontaktpad oder eine Kontaktplatte, ausgebildet sein, das/die auf der zugehörigen äußeren Gehäuseseitenfläche 4.4, 4.3 isoliert zu ihr herausgeführt oder herausgeformt ist/wird. Alternativ können das erste Terminal 2.2 und das zweite Terminal 2.3 einstückig mit der zugehörigen äußeren Gehäuseseitenfläche 4.4 beziehungsweise 4.3 ausgebildet sein, beispielsweise als eine Erhebung ausgeformt sein.A first terminal 2.2 and a second terminal 2.3 each protrude perpendicularly from an associated outer housing side surface 4.4 or 4.3. In other words: the first terminal 2.2 and the second terminal 2.3 can each be designed as a separate contact terminal, for example a contact pad or a contact plate, which is led out or formed on the associated outer housing side surface 4.4, 4.3 insulated from it. Alternatively, the first terminal 2.2 and the second terminal 2.3 can be designed as one piece with the associated outer housing side surface 4.4 or 4.3, for example, shaped as a raised portion.

Das erste Terminal 2.2 kann beispielsweise mit der Anode der Batteriezelle 1 verbunden sein und einen Anodenpolkontakt bilden. Das zweite Terminal 2.3 kann beispielsweise mit der Kathode der Batteriezelle 1 verbunden sein und einen Kathodenpolkontakt bilden. Hierzu sind die Terminals 2.2, 2.3 als Polterminals oder Polkontakte mit metallischen Kontaktflächen 2.1 ausgebildet. Die beiden Terminals 2.2 und 2.3 sind somit gegenpolig ausgebildet.The first terminal 2.2 can, for example, be connected to the anode of the battery cell 1 and form an anode pole contact. The second terminal 2.3 can, for example, be connected to the cathode of the battery cell 1 and form a cathode pole contact. For this purpose, the terminals 2.2, 2.3 are designed as pole terminals or pole contacts with metallic contact surfaces 2.1. The two terminals 2.2 and 2.3 are thus designed with opposite poles.

Das erste Terminal 2.2 und das zweite Terminal 2.3 sind auf einander gegenüberliegenden äußeren Gehäuseseitenflächen 4.3, 4.4 vorgesehen. Insbesondere ermöglicht die Erfindung mittels einer variablen Anordnung und Ausgestaltung der seitlichen Terminals 2, 2.2, 2.3 verschiedene Verschaltungsmöglichkeiten von benachbarten Batteriezellen 1.n (dargestellt in 2 beispielhaft) mittels der seitlichen Terminals 2, 2.2, 2.3, zum Beispiel eine Parallelschaltung, einer Reihenschaltung oder eine kombinierte Reihen- und Parallelschaltung.The first terminal 2.2 and the second terminal 2.3 are provided on mutually opposite outer housing side surfaces 4.3, 4.4. In particular, the invention enables various connection options for adjacent battery cells 1.n (shown in 2 exemplary) by means of the side terminals 2, 2.2, 2.3, for example a parallel connection, a series connection or a combined series and parallel connection.

Beispielsweise können mehrere Terminals 2.2 und/oder Terminals 2.3 alternativ gleichpolig ausgebildet sein, dargestellt in 4. Diese können in einer möglichen Ausführungsform auf derselben äußeren Gehäuseseitenfläche 4.3 oder 4.4 vorgesehen sein, dargestellt in 4.For example, several terminals 2.2 and/or terminals 2.3 can alternatively be designed with the same pole, shown in 4 . These can be in one possible embodiment on the same outer housing side surface 4.3 or 4.4, shown in 4 .

Im Beispiel nach 1 erstreckt sich das jeweilige Terminal 2.2, 2.3 auf der zugehörigen äußeren Gehäuseseitenfläche 4.3, 4.4 in Längsrichtung x. Insbesondere durch Nutzung der äußeren Gehäuseseitenflächen 4.3, 4.4 für die Terminals 2.2, 2.3 sind größere, insbesondere längere, Kontaktflächen 2.1 (auch Kontaktierstellen genannt) ermöglicht. Beispielsweise kann sich das jeweilige Terminal 2.2, 2.3 entlang nahezu der gesamten Zelllänge in Längsrichtung x der Batteriezelle 1 erstrecken.In the example after 1 the respective terminal 2.2, 2.3 extends on the associated outer housing side surface 4.3, 4.4 in the longitudinal direction x. In particular, by using the outer housing side surfaces 4.3, 4.4 for the terminals 2.2, 2.3, larger, in particular longer, contact surfaces 2.1 (also called contact points) are possible. For example, the respective terminal 2.2, 2.3 can extend along almost the entire cell length in the longitudinal direction x of the battery cell 1.

Zusätzlich kann die Batteriezelle 1 eine Überdruckschutzeinrichtung 6 zum Beispiel auf der Gehäuseoberseite 4.1 aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Batteriezelle 1 die Überdruckschutzeinrichtung 6 auf der Gehäuseunterseite 4.2 aufweisen (nicht näher dargestellt).In addition, the battery cell 1 can have an overpressure protection device 6, for example on the upper side of the housing 4.1. Alternatively or additionally, the battery cell 1 can have the overpressure protection device 6 on the lower side of the housing 4.2 (not shown in more detail).

Beispielsweise kann die Überdruckschutzeinrichtung 6 als eine Berstmembran oder ein Überdruckventil ausgebildet sein. Hierdurch sind Ventingeigenschaften der Batteriezelle 1 verbessert.For example, the overpressure protection device 6 can be designed as a bursting membrane or a pressure relief valve. This improves the venting properties of the battery cell 1.

2 zeigt schematisch in Explosionsdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer Batterieanordnung 20 (auch Batteriemodul oder Batteriepack genannt) mit mehreren Batteriezellen 1, 1.1 bis 1.n und direkter Kontaktierung über seitliche Terminals 2, 2.2, 2.3. Einander benachbarte Batteriezellen 1.1 bis 1.n (auch einander angrenzende oder einander gegenüberstehende Batteriezellen genannt) sind mittels der seitlichen Terminals 2 direkt elektrisch leitend miteinander verbunden. 2 shows a schematic exploded view of a first embodiment of a battery arrangement 20 (also called battery module or battery pack) with several battery cells 1, 1.1 to 1.n and direct contact via side terminals 2, 2.2, 2.3. Neighboring battery cells 1.1 to 1.n (also called adjacent or opposite battery cells) are directly electrically connected to one another by means of the side terminals 2.

Die Batterieanordnung 20 kann Batteriezellen 1.1 bis 1.n mit verschiedenartigen Terminals 2, 2.2, 2.3 umfassen.The battery arrangement 20 can comprise battery cells 1.1 to 1.n with different terminals 2, 2.2, 2.3.

Beispielsweise kann die mittlere Batteriezelle 1.2 als elektrische Kontaktflächen oder Polkontakte erste Terminals 2.2 umfassen, die durch einander gegenüberliegende Gehäuseseitenflächenabschnitte 4.3.1, 4.4.1 gebildet sind. Beispielsweise können die zugehörigen Gehäuseseitenflächen 4.3 und 4.4 der mittleren Batteriezelle 1.2 elektrisch isoliert voneinander und nur die Gehäuseseitenflächenabschnitte 4.3.1 und 4.4.1 der mittleren Batteriezelle 1.2 elektrisch leitfähig und zusätzlich voneinander elektrisch isoliert ausgebildet sein.For example, the middle battery cell 1.2 can comprise first terminals 2.2 as electrical contact surfaces or pole contacts, which are formed by opposite housing side surface sections 4.3.1, 4.4.1. For example, the associated housing side surfaces 4.3 and 4.4 of the middle battery cell 1.2 can be electrically insulated from one another and only the housing side surface sections 4.3.1 and 4.4.1 of the middle battery cell 1.2 can be electrically conductive and additionally electrically insulated from one another.

Die jeweils äußere Batteriezelle 1.1 oder 1.n kann als elektrische Kontaktflächen zweite Terminals 2.3 umfassen, die jeweils von den einander gegenüberliegenden Gehäuseseitenflächen 4.3, 4.4 abstehen, die elektrisch isoliert voneinander ausgebildet sind.The respective outer battery cell 1.1 or 1.n can comprise second terminals 2.3 as electrical contact surfaces, which each protrude from the opposite housing side surfaces 4.3, 4.4, which are designed to be electrically insulated from one another.

Insbesondere kann das jeweils erste Terminal 2.2 der mittleren Batteriezelle 1.2 durch die Gehäuseseitenflächenabschnitte 4.3.1 und 4.4.1 der zugehörigen äußeren Gehäuseseitenfläche 4.3 und 4.4 gebildet sein. Mit anderen Worten: Das erste Terminal 2.2 ist durch einen Abschnitt (= Gehäuseseitenflächenabschnitt 4.3.1, 4.4.1) der betreffenden äußeren Gehäuseseitenfläche 4.3, 4.4 selbst gebildet.In particular, the respective first terminal 2.2 of the middle battery cell 1.2 can be formed by the housing side surface sections 4.3.1 and 4.4.1 of the associated outer housing side surface 4.3 and 4.4. In other words: the first terminal 2.2 is formed by a section (= housing side surface section 4.3.1, 4.4.1) of the respective outer housing side surface 4.3, 4.4 itself.

Die beiden äußeren Batteriezellen 1.1 und 1.n weisen jeweils auf ihren zugehörigen äußeren Gehäuseseitenflächen 4.3, 4.4 zweite Terminals 2.3 auf, die von den äußeren Gehäuseseitenflächen 4.3, 4.4 jeweils in Richtung der mittleren Batteriezelle 1.2 abstehen.The two outer battery cells 1.1 and 1.n each have second terminals 2.3 on their corresponding outer housing side surfaces 4.3, 4.4, which protrude from the outer housing side surfaces 4.3, 4.4 in the direction of the middle battery cell 1.2.

Die aneinander angrenzenden Terminals 2.2, 2.3 der benachbarten Batteriezellen 1.1 und 1.2 sowie der benachbarten Batteriezellen 1.2 und 1.n werden direkt miteinander verbunden, insbesondere geschweißt.The adjacent terminals 2.2, 2.3 of the neighboring battery cells 1.1 and 1.2 as well as the neighboring battery cells 1.2 and 1.n are directly connected to each other, in particular welded.

In der Vergrößerung ist der Kontaktbereich zwischen der äußeren Gehäuseseitenfläche 4.4 der mittleren Batteriezelle 1.2 und der äußeren Gehäuseseitenfläche 4.3 der äußeren Batteriezelle 1.n im Detail in der 2 schematisch dargestellt. Das erste, als Gehäuseseitenflächenabschnitt 4.4.1 ausgebildete Terminal 2.2 der mittleren Batteriezelle 1.2 und das zweite, von der Gehäuseseitenfläche 4.3 abstehende Terminal 2.3 der benachbarten Batteriezelle 1.n sind direkt miteinander elektrisch verbunden. Beispielsweise sind die Terminals 2.2, 2.3 mittels einer Schweißnaht 8 miteinander verbunden, besonders bevorzugt mittels Laserstrahlschweißens, miteinander verbunden. Hierdurch sind die benachbarten Batteriezellen 1.1 bis 1.n in Reihenschaltung elektrisch miteinander verbunden.In the enlargement, the contact area between the outer housing side surface 4.4 of the middle battery cell 1.2 and the outer housing side surface 4.3 of the outer battery cell 1.n is shown in detail in the 2 shown schematically. The first terminal 2.2 of the middle battery cell 1.2, designed as a housing side surface section 4.4.1, and the second terminal 2.3 of the adjacent battery cell 1.n, which protrudes from the housing side surface 4.3, are directly electrically connected to one another. For example, the terminals 2.2, 2.3 are connected to one another by means of a weld seam 8, particularly preferably by means of laser beam welding. As a result, the adjacent battery cells 1.1 to 1.n are electrically connected to one another in series.

Durch Verwendung der Terminals 2.2, 2.3 auf den äußeren Gehäuseseitenflächen 4.3, 4.4 und deren direkten Verbindung miteinander von benachbarten Batteriezellen 1.1 und 1.2, 1.2 und 1.n, können die Gesamtfestigkeit und Steifigkeit der Batterieanordnung 20 erhöht werden.By using the terminals 2.2, 2.3 on the outer housing side surfaces 4.3, 4.4 and their direct connection to each other of adjacent battery cells 1.1 and 1.2, 1.2 and 1.n, the overall strength and rigidity of the battery arrangement 20 can be increased.

Zusätzlich bildet zumindest das abstehende zweite Terminal 2.3 der jeweiligen Batteriezelle 1.1 bis 1.n ein Abstandselement 9 zwischen zwei benachbarten Batteriezellen 1.1 bis 1.n. Die Dicke des Abstandselements 9 in Querrichtung y bestimmt dabei die Größe des Abstands zwischen den benachbarten Batteriezellen 1.1 bis 1.n. Der Abstand kann beispielsweise in einem Bereich von 0,1 mm bis 10 mm liegen. Mit anderen Worten: Das Abstandselement 9 kann eine Dicke von 0,1 mm bis 10 mm aufweisen.In addition, at least the protruding second terminal 2.3 of the respective battery cell 1.1 to 1.n forms a spacer element 9 between two adjacent battery cells 1.1 to 1.n. The thickness of the spacer element 9 in the transverse direction y determines the size of the distance between the adjacent battery cells 1.1 to 1.n. The distance can, for example, be in a range from 0.1 mm to 10 mm. In other words: the spacer element 9 can have a thickness of 0.1 mm to 10 mm.

Alternativ können alle Batteriezellen 1.1 bis 1.n identisch aufgebaut sein und beispielsweise auf der einen Gehäuseseitenfläche 4.3 erste Terminals 2.2, die jeweils durch den zugehörigen Gehäuseseitenflächenabschnitt 4.3.1 gebildet sind, und auf der anderen gegenüberliegenden Gehäuseseitenfläche 4.4 zweite Terminals 2.3 umfassen, die jeweils von dieser Gehäuseseitenfläche 4.4 abstehen. Die Gehäuseseitenflächen 4.3 und 4.4 einer jeden Batteriezelle 1.1 bis 1.n sind elektrisch isoliert voneinander ausgeführt. Die Terminals 2.2, 2.3 einer jeweiligen Batteriezelle 1.1 bis 1.n dienen als elektrische Kontaktflächen oder Polkontakte der jeweiligen Zelle und sind zueinander elektrisch isoliert ausgebildet und mit Terminals 2.2, 2.3 benachbarter Batteriezellen 1.1 bis 1.n elektrisch leitend verbunden.Alternatively, all battery cells 1.1 to 1.n can be constructed identically and, for example, comprise first terminals 2.2 on one housing side surface 4.3, each of which is formed by the associated housing side surface section 4.3.1, and second terminals 2.3 on the other opposite housing side surface 4.4, each of which protrudes from this housing side surface 4.4. The housing side surfaces 4.3 and 4.4 of each battery cell 1.1 to 1.n are designed to be electrically insulated from one another. The terminals 2.2, 2.3 of a respective battery cell 1.1 to 1.n serve as electrical contact surfaces or pole contacts of the respective cell and are designed to be electrically insulated from one another and are electrically connected to terminals 2.2, 2.3 of adjacent battery cells 1.1 to 1.n.

Beispielsweise können die Batteriezellen 1.n in Reihenschaltung oder Parallelschaltung elektrisch leitend miteinander verbunden sein. Die mehreren Batteriezellen 1.n können gemeinsame elektrische und/oder mechanische Einheiten, zum Beispiel Batterieüberwachungseinheiten, Batteriesteuerungseinheiten, umfassen.For example, the battery cells 1.n can be electrically connected to one another in series or parallel. The plurality of battery cells 1.n can comprise common electrical and/or mechanical units, for example battery monitoring units, battery control units.

3 zeigt schematisch in Explosionsdarstellung ein zweites Ausführungsbeispiel einer Batterieanordnung 200 mit mehreren Batteriezellen 1.1 bis 1.n und direkter Kontaktierung über seitliche Terminals 2, 2.2, 2.3. 3 shows schematically in exploded view a second embodiment of a battery arrangement 200 with several battery cells 1.1 to 1.n and direct contact via lateral terminals 2, 2.2, 2.3.

Die Batterieanordnung 200 unterscheidet sich von der Batterieanordnung 20 einerseits darin, dass zwischen den benachbarten Batteriezellen 1.1 und 1.2 ein Füllelement 11 angeordnet ist. Das Füllelement 11 dient insbesondere dem Füllen eines Leerraums oder Hohlraums im Zwischenraum 12 zwischen den zwei benachbarten Batteriezellen 1.1 und 1.2. Bevorzugt ist das Füllelement 11 unterhalb des als Abstandselement 9 ausgebildeten Terminals 2.3 angeordnet.The battery arrangement 200 differs from the battery arrangement 20 in that a filling element 11 is arranged between the adjacent battery cells 1.1 and 1.2. The filling element 11 serves in particular to fill an empty space or cavity in the intermediate space 12 between the two adjacent battery cells 1.1 and 1.2. The filling element 11 is preferably arranged below the terminal 2.3 designed as a spacer element 9.

Das Füllelement 11 kann beispielsweise eine Spannmatte, eine Ausgleichsmatte und/oder ein Kühlelement, wie zum Beispiel eine Kühlplatte, und/oder ein Befestigungselement, wie zum Beispiel eine Befestigungsmatte, sein. Insbesondere kann das Füllelement 11 aus einem Isolationsmaterial, insbesondere einem nicht elektrisch leitfähigen Material, zum Beispiel Kunststoff, Schaumstoff, gebildet sein. Das Kühlelement kann passiv aus einem Kühlmaterial, insbesondere einem wärmeleitenden Material, gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Kühlelement aktiv ausgebildet sein und zum Beispiel mit Kühlkanälen versehen sein, welche schlangenförmig um das Gehäuse 4 angeordnet und von einem Kühlmedium durchflossen sein können.The filling element 11 can be, for example, a tensioning mat, a compensating mat and/or a cooling element, such as a cooling plate, and/or a fastening element, such as a fastening mat. In particular, the filling element 11 can be formed from an insulating material, in particular a non-electrically conductive material, for example plastic, foam. The cooling element can be passively formed from a cooling material, in particular a heat-conducting material. Alternatively or additionally, the cooling element can be actively designed and, for example, be provided with cooling channels, which can be arranged in a serpentine shape around the housing 4 and through which a cooling medium can flow.

Zusätzlich oder alternativ kann als Füllelement 11 ein Verbindungsmaterial, wie zum Beispiel ein Klebstoff, vorgesehen sein.Additionally or alternatively, a connecting material, such as an adhesive, can be provided as the filling element 11.

Die Batterieanordnung 200 unterscheidet sich von der Batterieanordnung 20 andererseits darin, dass auf beiden Gehäuseseitenflächen 4.3, 4.4 jeweils das zweite abstehende Terminal 2.3 angeordnet ist, so dass der Abstand zwischen zwei Batteriezellen 1.1 und 1.2 sowie 1.2 und 1.n doppelt so groß ist, wie der Abstand bei der Batterieanordnung 20 gemäß 2.The battery arrangement 200 differs from the battery arrangement 20 in that the second protruding terminal 2.3 is arranged on both housing side surfaces 4.3, 4.4, so that the distance between two battery cells 1.1 and 1.2 and 1.2 and 1.n is twice as large as the distance in the battery arrangement 20 according to 2 .

Zum Verbinden der abstehenden Terminals 2.3 kann ein Schweißgerät in Hochrichtung z von oben an die Terminals 2.3 (auch Kontakte, insbesondere Polkontakte, genannt) herangeführt werden und diese Terminals 2.3 miteinander verschweißen. Dies hat den Vorteil, dass sich beide Terminals 2.2 und 2.3 gleich stark erwärmen. Dies ist im Stand der Technik (bei Anschlüssen auf der Gehäuseoberseite 4.1) nicht gegeben, denn es wird von oben ein herkömmlicher, zusätzlicher Zellverbinder erhitzt und die darunterliegenden Zellkontakte werden nicht gleich stark erhitzt. Zusätzlich kann beim Laserstrahlschweißen gemäß der Erfindung eine vereinfachte Nahtfindung durch den Fügestoß sowie verbesserte Schweißeigenschaften mit gegenüber dem Ausführen einer konventionellen I-Naht am Überlappstoß geringerem Leistungsaufwand realisiert werden.To connect the protruding terminals 2.3, a welding device can be brought up to the terminals 2.3 (also called contacts, in particular pole contacts) from above in the vertical direction z and weld these terminals 2.3 together. This has the advantage that both terminals 2.2 and 2.3 heat up to the same extent. This is not the case in the prior art (with connections on the top of the housing 4.1), because a conventional, additional cell connector is heated from above and the cell contacts underneath are not heated to the same extent. In addition, with laser beam welding according to the invention, a simplified seam finding can be achieved through the joint and improved welding properties can be achieved with less power consumption than when making a conventional I-seam on the lap joint.

Zusätzlich können die Terminals 2.3 (auch Kontaktelektroden der Kathode und Anode genannt) zum Beispiel in Hochrichtung z leicht angeschrägt ausgebildet sein, so dass eine noch bessere Schweißnaht 8 erreicht werden kann. Zusätzlich kann das als Spannmatte ausgebildete Füllelement 11 Kräfte in Querrichtung y aufnehmen.In addition, the terminals 2.3 (also called contact electrodes of the cathode and anode) can be slightly beveled, for example in the vertical direction z, so that an even better weld seam 8 can be achieved. In addition, the filling element 11 designed as a tensioning mat can absorb forces in the transverse direction y.

4 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Batteriezelle 10.n mit mehreren Terminals 2 auf jeder ihrer äußeren Gehäuseseitenflächen 4.3, 4.4. 4 shows schematically in perspective a further embodiment of a battery cell 10.n with several terminals 2 on each of its outer housing side surfaces 4.3, 4.4.

Die Batteriezelle 10.n unterscheidet sich von der Batteriezelle 1 gemäß 1 darin, dass auf jeder der äußeren Gehäuseseitenflächen 4.3 und 4.4 zwei Terminals 2, beispielsweise in Richtung z untereinander, angeordnet sind. Die Terminals 2 einer jeden Gehäuseseitenfläche 4.3, 4.4 sind bevorzugt gegenpolig ausgebildet. Alternativ können die Terminals 2 einer jeden Gehäuseseitenfläche 4.3, 4.4 gleichpolig und die Terminals 2 der einander gegenüberliegenden Gehäuseseitenflächen 4.3, 4.4 gegenpolig ausgebildet sein.The battery cell 10.n differs from the battery cell 1 according to 1 in that two terminals 2 are arranged on each of the outer housing side surfaces 4.3 and 4.4, for example one below the other in the z direction. The terminals 2 of each housing side surface 4.3, 4.4 are preferably designed with opposite poles. Alternatively, the terminals 2 of each housing side surface 4.3, 4.4 can be designed with the same pole and the terminals 2 of the opposite housing side surfaces 4.3, 4.4 can be designed with opposite poles.

Die Terminals 2 können von der jeweiligen Gehäuseseitenfläche 4.3, 4.4 senkrecht abstehen und/oder als Abschnitt dieser ausgebildet sein.The terminals 2 can protrude vertically from the respective housing side surface 4.3, 4.4 and/or be designed as a section thereof.

5 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung ein drittes Ausführungsbeispiel einer Batterieanordnung 2000 mit mehreren direkt elektrisch verbundenen Batteriezellen 1.1 bis 1.n, die parallel zueinander und versetzt zueinander angeordnet und elektrisch miteinander verbunden sind. 5 shows schematically in perspective a third embodiment of a battery arrangement 2000 with several directly electrically connected battery cells 1.1 to 1.n, which are arranged parallel to one another and offset from one another and are electrically connected to one another.

Die Batteriezellen 1.1 und 1.2 sind an ihren schmalen Stirnseiten angrenzend und hintereinander angeordnet.The battery cells 1.1 and 1.2 are adjacent at their narrow end faces and arranged one behind the other.

Die Batteriezellen 1.3 und 1.n sind an ihren schmalen Stirnseiten angrenzend und hintereinander angeordnet.The battery cells 1.3 and 1.n are adjacent at their narrow end faces and arranged one behind the other.

Die hintereinander angeordneten Batteriezellen 1.1 und 1.2 sind dabei benachbart und in Längsrichtung x versetzt zu den hintereinander angeordneten Batteriezellen 1.3 und 1.n angeordnet, so wie es beispielhaft in der 5 veranschaulicht ist.The battery cells 1.1 and 1.2 arranged one behind the other are adjacent and offset in the longitudinal direction x to the battery cells 1.3 and 1.n arranged one behind the other, as shown by way of example in the 5 is illustrated.

Über die Terminals 2 von aneinander angrenzenden Batteriezellen 1.1 mit 1.3 und 1.n sowie 1.2 mit 1.n sind diese miteinander elektrisch verbunden, zum Beispiel in Reihenschaltung.Via the terminals 2 of adjacent battery cells 1.1 with 1.3 and 1.n as well as 1.2 with 1.n, these are electrically connected to each other, for example in series.

Die Batteriezellen 1.1 bis 1.n gemäß 5 können dabei beispielsweise in Parallelschaltung und/oder Reihenschaltung direkt mittels der Terminals 2 elektrisch miteinander verbunden werden.The battery cells 1.1 to 1.n according to 5 can be electrically connected to one another, for example in parallel and/or series connection, directly via terminals 2.

6 zeigt schematisch in Explosionsdarstellung ein viertes Ausführungsbeispiel einer Batterieanordnung 20000 mit mehreren Batteriezellen 100.1 bis 100.n und direkter Kontaktierung über seitliche Terminals 2. 6 shows schematically in exploded view a fourth embodiment of a battery arrangement 20000 with several battery cells 100.1 to 100.n and direct contact via lateral terminals 2.

Die Batteriezellen 100, 100.1 bis 100.n unterscheiden sich von der Batteriezelle 1 nach 1 oder Batteriezelle 10 nach 4 darin, dass die Terminals 2 sich statt in Längsrichtung x in Hochrichtung z auf den äußeren Gehäuseseitenflächen 4.3, 4.4 erstrecken.The battery cells 100, 100.1 to 100.n differ from the battery cell 1 according to 1 or battery cell 10 after 4 in that the terminals 2 extend in the vertical direction z on the outer housing side surfaces 4.3, 4.4 instead of in the longitudinal direction x.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in einem Bauraumvorteil durch Entfall von obenliegenden Zellverbindern und Zellanschlusskontakten und Ausnutzen des vorhandenen Zwischenraumes 12 zwischen zwei seitlich benachbarten Batteriezellen 1.n, 10.n, 100.n, wobei der Zwischenraum 12 aufgrund des Zelldickenwachstums generell vorgesehen wird oder ist.The advantages achieved with the invention consist in particular in an installation space advantage by eliminating overhead cell connectors and cell connection contacts and utilizing the existing gap 12 between two laterally adjacent battery cells 1.n, 10.n, 100.n, wherein the gap 12 is or is generally provided due to the cell thickness growth.

Zusätzlich können weitere Einzelbauteilen, insbesondere Zellverbinder, entfallen. Somit können ein Fertigungsaufwand und Fertigungskosten reduziert werden. Des Weiteren sind verschiedene Verschaltungsmöglichkeiten, zum Beispiel parallel, seriell und Mischarten gegeben. Die benachbarten Batteriezellen 1.n, 10.n und 100.n können mit einem Versatz zueinander angeordnet sein. Ferner können bei Verwendung von zwei Terminals 2 (pro Gehäuseseitenfläche 4.3, 4.4) und deren Anbindung die Gesamtfestigkeit und Steifigkeit der jeweiligen Batterieanordnung 20, 200, 2000, 20000 erhöht werden, sodass zum Beispiel weitere Strukturbauteile (Rahmen, etc.) geringer dimensioniert werden können oder gar komplett entfallen können. Auch weist die jeweilige Batteriezelle 1.n, 10.n, 100.n verbesserte Ventingeigenschaften durch größere oder mehrere Berstmembranen obenliegend und/ oder untenliegend am Gehäuse 4 auf.In addition, other individual components, in particular cell connectors, can be omitted. This can reduce manufacturing effort and costs. Furthermore, various connection options are available, for example parallel, serial and mixed types. The adjacent battery cells 1.n, 10.n and 100.n can be arranged offset from one another. Furthermore, when using two terminals 2 (per housing side surface 4.3, 4.4) and connecting them, the overall strength and rigidity of the respective battery arrangement 20, 200, 2000, 20000 can be increased, so that, for example, other structural components (frame, etc.) can be dimensioned smaller or even completely omitted. The respective battery cell 1.n, 10.n, 100.n also has improved venting properties due to larger or multiple bursting membranes on the top and/or bottom of the housing 4.

Durch längere Kontaktierstellen, insbesondere längere Terminals 2 (zum Beispiel entlang nahezu der gesamten Zelllänge bzw. -höhe) kann die Stromtragfähigkeit über das Gesamtmodul (= Batterieanordnung 20, 200, 2000, 20000) verbessert werden.By using longer contact points, in particular longer terminals 2 (for example along almost the entire cell length or height), the current carrying capacity over the entire module (= battery arrangement 20, 200, 2000, 20000) can be improved.

Die hierin beschriebenen Vorteile können sich auf mindestens eine hierin beschriebene Batteriezelle oder eine hierin beschriebene Batterieanordnung beziehen.The advantages described herein may relate to at least one battery cell or battery assembly described herein.

Bezugszeichenlistelist of reference symbols

1, 1.1 bis 1.n, 10.n, 100, 100.1 bis 100.n1, 1.1 to 1.n, 10.n, 100, 100.1 to 100.n: Batteriezelle battery cell
22: Terminalterminal
2.12.1: Kontaktflächecontact surface
2.22.2: erstes Terminalfirst terminal
2.32.3: zweites Terminal second terminal
44: GehäuseHousing
4.14.1: Gehäuseoberseitetop of the case
4.24.2: Gehäuseunterseitebottom of the case
4.34.3: Gehäuseseitenflächehousing side surface
4.3.14.3.1: Gehäuseseitenflächenabschnitthousing side surface section
4.44.4: Gehäuseseitenflächehousing side surface
4.4.14.4.1: Gehäuseseitenflächenabschnitt housing side surface section
66: Überdruckschutzeinrichtungoverpressure protection device
88: Schweißnahtweld
99: Abstandselementspacer element
1111: Füllelementfilling element
1212: Zwischenraum space
20, 200, 2000, 2000020, 200, 2000, 20000: Batterieanordnung battery arrangement
xx: Längsrichtunglongitudinal direction
yy: Querrichtungtransverse direction
zz: Hochrichtungvertical direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010039979 A1 [0002]

Claims

Battery cell (1.n, 10.n, 100.n) with a housing (4) with a housing top (4.1), a housing bottom (4.2) and two opposite housing side surfaces (4.3, 4.4) on which terminals (2, 2.2, 2.3) are arranged, characterized in that at least two terminals (2, 2.2, 2.3) are provided, wherein a first terminal (2.2) is formed by a housing side surface section (4.4.1) of an associated outer housing side surface (4.4) and a second terminal (2.3) protrudes vertically from an associated outer housing side surface (4.3) or the at least two terminals (2, 2.3) protrude vertically from opposite housing side surfaces (4.3, 4.4) or the at least two terminals (2, 2.2) are connected by housing side surface sections (4.4.1, 4.3.1) of opposite housing side surfaces (4.3, 4.4).

Battery cell (1.n, 10.n, 100.n) after claim 1 , characterized in that the first terminal (2.2) and the second terminal (2.3) are provided on opposite outer housing side surfaces (4.3, 4.4).

Battery cell (1.n, 10.n, 100.n) after claim 1 , characterized in that the first terminal (2.2) and the second terminal (2.3) are provided on the same outer housing side surface (4.3, 4.4).

Battery cell (1.n, 10.n, 100.n) according to one of the preceding claims, characterized in that the first terminal (2.2) and the second terminal (2.3) are designed with opposite poles.

Battery cell (1.n, 10.n, 100.n) according to one of the preceding claims, characterized in that the first terminal (2.2) and the second terminal (2.3) are designed to be homopolar.

Battery cell (1.n, 10.n, 100.n) according to one of the preceding claims, characterized in that the respective terminal (2, 2.2, 2.3) on the associated outer housing side surface (4.3, 4.4) extends in the vertical direction (z) or in the longitudinal direction (x).

Battery cell (1.n, 10.n, 100.n) according to one of the preceding claims, characterized in that at least the second terminal (2.3), which projects perpendicularly from the associated outer housing side surface (4.3, 4.4), forms a spacer element (9).

Battery cell (1.n, 10.n, 100.n) according to one of the preceding claims, characterized in that an overpressure protection device (6) is provided on the housing top (4.1) and/or the housing bottom (4.2).

Battery arrangement (20, 200, 2000, 20000) with a plurality of battery cells (1.n, 10.n, 100.n) according to one of the preceding claims, wherein adjacent battery cells (1.n, 10.n, 100.n) are directly electrically connected to one another by means of the terminals (2, 2.2, 2.3).

Battery arrangement (20, 200, 2000, 20000) according to claim 9 , characterized in that at least the second terminal (2.3) is designed as a spacer element (9) and/or as a spacer between two adjacent battery cells (1.n, 10.n, 100.n).