DE102008034697A1 - Individual cell for lithium-ion battery of e.g. fuel-cell vehicle, has pole contacts protruding through cell cover provided with vertically projecting force transmission element, which is arranged between pole contacts - Google Patents

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Abstract

The cell (1) has a thermally conductive casing (2) surrounding interior of the cell, and a cell cover (5) arranged on the casing and the interior of the cell at a pole side. Pole contacts (4, 6) protrude through the cell cover. The cell cover is provided with a vertically projecting force transmission element (10), which is arranged between the pole contacts. The force transmission element is designed as a bar. Height of the force transmission element is larger than height of the pole contacts. The force transmission element extends over entire width of the cell.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einzelzelle für eine Batterie, insbesondere für eine Lithium-Ionen-Batterie, wobei die Einzelzellen jeweils eine Längsachse aufweisen und eine wärmeleitfähige, sich in der Längsrichtung erstreckende und die jeweilige Einzelzelle umfassende Ummantelung aufweisen. Ferner betrifft die Erfindung einen Zellverbund (auch Zellblock genannt) nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 10.The The invention relates to a single cell for a battery, in particular for one Lithium Ion Battery, wherein the individual cells each have a longitudinal axis and a thermally conductive, itself in the longitudinal direction extending and the respective single cell comprehensive sheath exhibit. Furthermore, the invention relates to a cell composite (also Called cell block) according to the features of the preamble of the claim 10th

Batterien für Fahrzeuganwendungen, insbesondere Lithium-Ionen-Batterien für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder ein Brennstoffzellen-Fahrzeug, bestehen aus mehreren in Reihe und/oder parallel geschalteten Einzelzellen, welche sich meist mit einer zugehörigen Elektronik und Vorrichtungen zur Kühlung in einem gemeinsamen Batteriegehäuse befinden.batteries for vehicle applications, in particular lithium-ion batteries for a vehicle with hybrid drive or a fuel cell vehicle, consist of several in series and / or parallel-connected single cells, which are usually with an associated one Electronics and devices for cooling in a common battery case are located.

Dabei weist die jeweilige Einzelzelle durch einen Zelldeckel hindurchragende Polkontakte, einen ersten Polkontakt und einen zweiten Polkontakt auf, wobei einer der Polkontakte isoliert durch den Zelldeckel der Einzelzelle geführt ist.there has the respective single cell protruding through a cell lid Pole contacts, a first pole contact and a second pole contact on, wherein one of the pole contacts isolated by the cell cover of the Single cell out is.

Aus Bauraumgründen sind derartige Batterien in der Regel im Frontbereich des Fahrzeuges oder im Fahrzeugheck und damit im Unfallverformungsbereich außerhalb der Sicherheitszelle, d. h. des Fahrgastraums, angeordnet. Durch hohe auftretende Kräfte bei Unfällen besteht die Gefahr, dass das Batteriegehäuse beschädigt oder zerstört wird und die Einzelzellen mit hohen Kräften beaufschlagt werden. Dabei besteht neben der Gefahr, dass schädliches Elektrolyt und Gase aus dem Batteriegehäuse austreten, weiterhin die Gefahr, dass aufgrund einer Kraftwirkung auf Polkontakte der Einzelzellen eine elektrische Kontaktierung von Polkontakten mit unterschiedlicher Polarität entsteht, woraus elektrische Kurzschlüsse resultieren können.Out space reasons Such batteries are usually in the front of the vehicle or in the rear of the vehicle and thus in the accident deformation area outside the safety cell, d. H. of the passenger compartment, arranged. By high occurring forces at accidents there is a risk that the battery case will be damaged or destroyed and the individual cells are subjected to high forces. there There is a risk of harmful electrolyte and gases from the battery case Escape, the risk that continues due to a force effect on pole contacts of the individual cells an electrical contact of pole contacts with different polarity arises, resulting in electrical short circuits can.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber mechanischen Beanspruchungen weitgehend stabile Einzelzelle anzugeben. Darüber hinaus ist ein gegenüber dem Stand der Technik verbesserter Zellverbund für eine Batterie anzugeben.Of the Invention is based on the object, compared to mechanical stresses largely indicate stable single cell. In addition, one is opposite to that State of the art to provide improved cell assembly for a battery.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einzelzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich des Zellverbundes wird die Aufgabe durch die im Anspruch 10 angegebenen Merkmale gelöst.The The object is achieved by a Single cell solved with the features of claim 1. Regarding the cell composite, the object is given by the in claim 10 Characteristics solved.

Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.preferred Refinements and developments of the invention are specified in the dependent claims.

Eine Einzelzelle einer Batterie, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie weist eine wärmeleitfähige, sich in Längsrichtung der Einzelzelle erstreckende und die Einzelzelle umgebende Ummantelung und einen polseitig auf die Ummantelung und das Zellinnere angeordneten Zelldeckel auf, wobei Polkontakte der Einzelzelle über den Zelldeckel hinausragen. Erfindungsgemäß ist der Zelldeckel mit einem vertikal abstehenden Kraftübertragungselement versehen.A Single cell of a battery, in particular a lithium-ion battery has a thermally conductive, itself longitudinal the single cell extending and the single cell surrounding sheath and a pole side arranged on the casing and the cell interior Cell cover on, with pole contacts of the single cell on the Protrude cell cover. According to the invention, the cell lid with a provided vertically projecting force transmission element.

Durch das vertikal auf dem Zelldeckel stehende Kraftübertragungselement kann bei einem Unfall des Fahrzeuges in vorteilhafter Weise eine von oben auf die Einzelzelle einwirkende Kraft auf die gesamte Einzelzelle, insbesondere auf deren Ummantelung (auch Zellgehäuse oder Zellbecher genannt) verteilt werden, wobei eine direkte Krafteinwirkung auf einen oder mehrere Polkontakte vermieden oder die Gefahr eines Eintritts dieser Krafteinwirkung minimiert wird, so dass wiederum die Gefahr elektrischer Kurzschlüsse minimiert wird.By the vertically standing on the cell cover power transmission element can at an accident of the vehicle advantageously one from above force acting on the single cell on the entire single cell, in particular on the sheathing (also cell housing or cell cup called) distributed be, with a direct force on one or more Pole contacts avoided or the risk of an occurrence of this force is minimized, so that in turn minimizes the risk of electrical short circuits becomes.

In einer besonders einfachen Ausführungsform ist das Kraftübertragungselement als ein Steg ausgebildet.In a particularly simple embodiment is the power transmission element designed as a bridge.

Vorzugsweise ist das Kraftübertragungselement zwischen den Polkontakten angeordnet, so dass eine optimale Verteilung der Kraft erreicht wird.Preferably is the power transmission element arranged between the pole contacts, allowing an optimal distribution the power is achieved.

Zweckmäßigerweise weist das Kraftübertragungselement eine Höhenausdehnung auf, die größer als eine Höhenausdehnung der durch den Zelldeckel hindurchragenden Polkontakte ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass eine Krafteinwirkung bei einer mechanischen Beanspruchung der Einzelzelle direkt auf das Kraftübertragungselement einwirkt, welches die Kraft verteilt. Eine direkte Krafteinwirkung auf die Polkontakte ist sicher vermieden.Conveniently, has the power transmission element a height extension on that larger than a height extension the protruding through the cell cover pole contacts. This will ensured that a force on a mechanical Stressing the single cell directly on the power transmission element acts, which distributes the power. A direct force on the pole contacts is certainly avoided.

In einer möglichen Ausführungsform ist das Kraftübertragungselement als ein separates Bauelement ausgebildet, das auf dem Zelldeckel angeordnet ist. Alternativ kann das Kraftübertragungselement und der Zelldeckel als ein Bauteil ausgebildet sein. Vorzugsweise sind das Kraftübertragungselement und der Zelldeckel als ein Formbauteil, insbesondere ein metallisches Formteil oder Formpressteil, ausgebildet.In a possible embodiment is the power transmission element formed as a separate component on the cell lid is arranged. Alternatively, the power transmission element and the Cell cover be designed as a component. Preferably that is Power transmission element and the cell lid as a mold component, in particular a metallic Molded part or molded part formed.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich das Kraftübertragungselement über die gesamte Breite der Einzelzelle. Dies ermöglicht eine sichere und optimale Verteilung von auf die Einzelzelle einwirkenden mechanischen Kräften auf die Ummantelung und somit auf das Zellgehäuse der Einzelzelle.In a further embodiment the invention, the force transmission element extends over the entire width of the single cell. This allows a safe and optimal Distribution of acting on the single cell mechanical forces on the Sheath and thus on the cell housing of the single cell.

Darüber hinaus weist das Kraftübertragungselement zweckmäßigerweise abgerundete Ecken auf. Dies stellt bei Montage der Einzelzellen sicher, dass es zu keiner Verkantung und/oder Beschädigung von auf die Kraftübertragungselemente aufzusetzenden Komponenten kommt, beispielsweise bei Aufbringen einer Zellverbinderplatine auf die Einzelzellen.In addition, the power transmission element expediently rounded corners on. This ensures when mounting the individual cells that there is no jamming and / or damage aufzusetzenden on the power transmission components, for example, when applying a cell connector board on the individual cells.

Hinsichtlich des Zellverbundes für eine Batterie umfasst diese eine Mehrzahl von elektrisch parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen, die deckelseitig jeweils mit einem Kraftübertragungselement versehen sind.Regarding of the cell network for a battery comprises a plurality of electrically parallel and / or serially interconnected single cells, the lid side each with a power transmission element are provided.

Dabei ist polseitig auf die Einzelzellen eine Zellverbinderplatine angeordnet, die mit Zellverbindern versehen ist, die auf die Polkontakte aufgesetzt sind. Die Zellverbinderplatine, welche aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist, weist separate Aussparungen zu einer Aufnahme von Zellverbindern und einer Durchführung der Kraftübertragungselemente auf, wobei eine Form der Aussparungen mit der Form der Zellverbinder bzw. der Form der Kraftübertragungselemente korrespondiert. Die Zellverbinder sind von oben in die zugehörigen Aussparungen versenkt und/oder ragen nach unten durch diese hindurch. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine gewünschte elektrische Verschaltung der Einzelzellen in einem Arbeitsschritt realisiert werden.there is pole side on the individual cells a cell connector board arranged which is provided with cell connectors, which are placed on the pole contacts. The cell connector board, which consists of an electrically insulating Material is formed, has separate recesses for a recording of cell connectors and a passage of the power transmission elements on, taking a shape of the recesses with the shape of the cell connector or the shape of the power transmission elements corresponds. The cell connectors are from above in the associated recesses sunk and / or protrude down through them. Thereby can advantageously a desired electrical connection the individual cells are realized in one step.

Für eine möglichst kompakte Ausbildung der Batterie ist im Gehäuse, insbesondere auf der Zellverbinderplatine eine elektronische Baueinheit angeordnet. Bevorzugt ist zumindest die eine elektronische Baueinheit als eine gekapselte elektronische Baueinheit ausgeführt.For as possible compact design of the battery is in the housing, in particular on the cell connector board arranged an electronic unit. At least is preferred the one electronic assembly as an encapsulated electronic assembly executed.

Um eine dichte Packung der Einzelzellen zu erzielen, d. h. einen Zellverbund mit einem geringen Raumbedarf zu schaffen, weisen die Einzelzellen und/oder deren Ummantelung vorzugsweise einen runden, dreieckigen, viereckigen oder vieleckigen Querschnitt auf. Weiterhin weisen derartige Einzelzellen eine hohe mechanische Stabilität auf, so dass beispielsweise bei einem Unfall des Fahrzeuges eine hohe Kraft in die Einzelzellen einleitbar ist, bevor diese zerstört werden.Around to achieve a dense packing of the single cells, d. H. a cell network to create a small footprint, have the single cells and / or their sheath preferably a round, triangular, square or polygonal cross section. Furthermore, such single cells a high mechanical stability on, so that, for example, in an accident of the vehicle a high Force can be introduced into the individual cells before they are destroyed.

Die Batterie eignet sich insbesondere als Fahrzeugbatterie, insbesondere als Batterie für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder für ein Brennstoffzellen-Fahrzeug.The Battery is particularly suitable as a vehicle battery, in particular as a battery for a vehicle with hybrid drive or for a fuel cell vehicle.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Sicherheit der Batterie bei unfallbedingter Krafteinwirkung erhöht ist und eine kostenoptimale Lösung gegeben ist, da keine zusätzlichen Bauteile erforderlich sind. Darüber hinaus sind Kurzschlüsse sowie ein Austreten von Elektrolyt und schädlichen Gasen infolge von Beschädigungen weitgehend sicher vermieden.The particular advantages of the invention are that the safety of the battery in case of accidental force elevated is and a cost-optimal solution is given, since no additional Components are required. Furthermore are shorts and leakage of electrolyte and harmful gases due to damage largely safely avoided.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert.embodiments The invention will be explained in more detail with reference to a drawing.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 eine perspektivische Ansicht einer Einzelzelle nach dem Stand der Technik mit wabenförmig aufgedickter Ummantelung, 1 a perspective view of a single cell according to the prior art with honeycomb thickened sheath,

2 einen vertikalen Schnitt durch eine Einzelzelle gemäß 1 zum Stand der Technik, 2 a vertical section through a single cell according to 1 to the state of the art,

3 eine perspektivische Darstellung einer Einzelzelle mit erfindungsgemäßem Steg, 3 a perspective view of a single cell with inventive web,

4 einen vertikalen Schnitt durch eine Einzelzelle mit erfindungsgemäßem Steg nach 3, 4 a vertical section through a single cell with inventive web after 3 .

5 eine perspektivische Darstellung eines Zellverbundes bestehend aus Einzelzellen mit erfindungsgemäßem Steg, 5 a perspective view of a cell network consisting of individual cells with inventive web,

6 eine Explosionsdarstellung einer Batterie bestehend aus mehreren miteinander verbundenen Einzelzellen mit erfindungsgemäßem Steg nach 3, und 6 an exploded view of a battery consisting of several interconnected single cells with inventive web after 3 , and

7 einen vertikalen Schnitt durch eine Batterie, bestehend aus einem Zellverbund von Einzelzellen mit erfindungsgemäßem Steg nach 6. 7 a vertical section through a battery, consisting of a cell assembly of single cells with inventive bridge after 6 ,

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts are in all figures with the same reference numerals Mistake.

Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Einzelzelle 1 nach dem Stand der Technik.The 1 shows a perspective view of a single cell 1 According to the state of the art.

Die Einzelzelle 1 weist eine wärmeleitfähige Ummantelung 2, welche vorzugsweise partiell aufgedickt ist, und einen Zellboden 3 sowie einen polseitig das Zellinnere abdeckenden Zelldeckel 5 auf.The single cell 1 has a thermally conductive sheath 2 , which is preferably partially thickened, and a cell bottom 3 and a pole side covering the cell interior cell lid 5 on.

Die Ummantelung 2 wird von einer Hülse gebildet, die zum Ableiten von Wärme aus der Einzelzelle 1 in Längsrichtung der Einzelzelle 1 ausgebildet ist. Die Ummantelung 2 ist vorzugsweise aus einem Metall, bevorzugt aus Aluminium, gebildet. Sie kann insbesondere durch einen Umformprozess, beispielsweise durch Fließpressen, Strangpressen oder Rundkneten hergestellt werden.The jacket 2 is formed by a sleeve, which is used to dissipate heat from the single cell 1 in the longitudinal direction of the single cell 1 is trained. The jacket 2 is preferably formed of a metal, preferably of aluminum. It can be produced in particular by a forming process, for example by extrusion, extrusion or swaging.

Die Einzelzelle 1 weist weiterhin zwei Polkontakte 4, 6 zum elektrischen Anschluss auf.The single cell 1 also has two pole contacts 4 . 6 for electrical connection.

In 2 ist ein vertikaler Schnitt durch eine Einzelzelle 1 gemäß 1 dargestellt.In 2 is a vertical section through a single cell 1 according to 1 shown.

Die Batterie- oder Einzelzelle 1 ist beispielsweise als Rundzelle ausgeführt, zu deren Herstellung Elektrodenfolien und zwischen diesen angeordnete Separatorfolien gestapelt und als ein Folienwickel F um einen Wickeldorn D, z. B. ein hohles Rohr, gewickelt werden.The battery or single cell 1 is designed for example as a round cell, for their production Electrode sheets and arranged between them Separatorfolien stacked and as a film roll F to a winding mandrel D, z. As a hollow tube to be wound.

Dabei ist ein elektrisches Potential, z. B. der Minuspol, der Einzelzelle 1 auf die Ummantelung 2 (= Zellgehäuse) der Einzelzelle 1 gelegt, wobei ein erster Polkontakt 4 direkt mit der Ummantelung 2 elektrisch verbunden ist und den Minuspol sowie den Zelldeckel 5 bildet. An einer Oberseite und einer Unterseite des dadurch gebildeten Folienwickels F werden die Elektrodenfolien jeweils einer elektrischen Polarität miteinander elektrisch verbunden.In this case, an electrical potential, for. B. the negative pole, the single cell 1 on the jacket 2 (= Cell housing) of the single cell 1 placed, with a first pole contact 4 directly with the sheathing 2 is electrically connected and the negative pole and the cell lid 5 forms. At an upper side and a lower side of the film roll F formed thereby, the electrode films each having an electric polarity are electrically connected to each other.

Zur elektrischen Kontaktierung sind Verlängerungen V1 des Foliewickels F einer elektrischen Polarität bodenseitig an den Zellboden 3 und über diesen an die Ummantelung 2 elektrisch kontaktiert.For electrical contacting, extensions V1 of the foil W of an electrical polarity are on the bottom side of the cell bottom 3 and over this to the sheath 2 electrically contacted.

An der Oberseite des Folienwickels F sind weitere Verlängerungen V2 des Folienwickels F des anderen elektrischen Potentials an einen Ableiter 8, z. B. einen Kupferableiter, elektrisch angebunden. Der Ableiter 8 ist mit einem insbesondere nietförmigen zweiten Polkontakt 6 elektrisch kontaktiert. Das andere elektrische Potential, d. h. in diesem Fall der Pluspol, ist mittels des zweiten Polkontaktes 6 durch den Zelldeckel 5 hindurchgeführt, wobei zwischen dem zweiten Polkontakt 6 und dem Zelldeckel 5 mindestens ein Dichtelement 7 angeordnet ist, das die Polkontakte 4, 6 voneinander isoliert und ein Eindringen von Feuchtigkeit und Fremdstoffen in die Einzelzelle 1 sowie ein Austreten von Elektrolyt aus der Einzelzelle 1 verhindert.At the top of the film roll F are further extensions V2 of the film winding F of the other electrical potential to an arrester 8th , z. B. a copper conductor, electrically connected. The arrester 8th is with a particular rivet-shaped second pole contact 6 electrically contacted. The other electrical potential, ie in this case the positive pole, is by means of the second pole contact 6 through the cell lid 5 passed, wherein between the second pole contact 6 and the cell lid 5 at least one sealing element 7 is arranged, that the pole contacts 4 . 6 isolated from each other and a penetration of moisture and foreign substances in the single cell 1 and leakage of electrolyte from the single cell 1 prevented.

Mit anderen Worten: Der erste Polkontakt 4 ist am Zelldeckel 5 der Einzelzelle 1 angeordnet. Dabei sind der Zelldeckel 5 und der erste Polkontakt 4 als ein Bauteil ausgeführt. Der zweite Polkontakt 6 ist durch den Zelldeckel 5 der Einzelzelle 1 hindurchgeführt, wobei zwischen dem zweiten Polkontakt 6 und dem Zelldeckel 5 das Isolierelement 7 abgeordnet ist, das den zweiten Polkontakt 6 und den Zelldeckel 5 voneinander elektrisch isoliert.In other words: the first pole contact 4 is on the cell lid 5 the single cell 1 arranged. Here are the cell lid 5 and the first pole contact 4 executed as a component. The second pole contact 6 is through the cell lid 5 the single cell 1 passed, wherein between the second pole contact 6 and the cell lid 5 the insulating element 7 second, that the second pole contact 6 and the cell lid 5 electrically isolated from each other.

Darüber hinaus wird mittels des Isolierelements 7 das Zellinnere nach außen abgedichtet. Hierzu ist das Isolierelement 7 mit Dichtfunktion z. B. als ein elektrisch isolierender Dichtring, insbesondere ein Kunststoff-Dichtring ausgeführt. Dabei können ober- und unterseitig zwei separate Isolierelemente 7, insbesondere zwei Dichtringe angeordnet sein. Durch die Isolierelemente 7 ist eine elektrische Kontaktierung des zweiten Polkontakts 6 mit dem Zelldeckel 5 und damit mit dem ersten Polkontakt 4 der Einzelzelle 1 vermieden sowie ein Kurzschluss verhindert.In addition, by means of the insulating 7 the cell interior is sealed to the outside. For this purpose, the insulating element 7 with sealing function z. B. as an electrically insulating sealing ring, in particular a plastic sealing ring. It can on top and bottom two separate insulation 7 , In particular, two sealing rings may be arranged. By the insulating elements 7 is an electrical contact of the second pole contact 6 with the cell lid 5 and thus with the first pole contact 4 the single cell 1 avoided and prevented a short circuit.

Der zweite, im Zelldeckel 5 von diesem isoliert angeordnete Polkontakt 6 ist vorzugsweise nietförmig ausgeführt und in eine Aussparung des Zelldeckels 5 angeordnet. Dabei weist der zweite Polkontakt 6 am ins Zellinnere gerichteten Ende einen Aufsetzrand 6.1 auf. Am gegenüberliegenden Ende weist der zweite Polkontakt 6 eine ringförmig um den zweiten Polkontakt 6 verlaufende Ausbuchtung 6.2 auf. Der zweite Polkontakt 6 ist in Art eines Stopfens oder Niets in die Aussparung des Zelldeckels 5 eingeführt und dort fixiert. Dabei sind in die Aussparung die Isolierelemente 7 angeordnet, in welche der zweite Polkontakt 6 gesteckt ist. Zwischen der äußeren Ausbuchtung 6.2 des zweiten Polkontakts 6 und den Isolierelementen 7 ist eine Unterlegscheibe 9, insbesondere aus Metall, angeordnet, so dass der zweite Polkontakt 6 sicher und fest am Zelldeckel 5 gehalten ist.The second, in the cell lid 5 isolated from this pole contact 6 is preferably designed rivet-shaped and in a recess of the cell lid 5 arranged. In this case, the second pole contact 6 on the inside of the cell directed end a Aufsetzrand 6.1 on. At the opposite end, the second pole contact 6 an annular around the second pole contact 6 extending bulge 6.2 on. The second pole contact 6 is in the manner of a plug or rivet in the recess of the cell lid 5 introduced and fixed there. In this case, the insulating elements are in the recess 7 arranged, in which the second pole contact 6 is plugged. Between the outer bulge 6.2 of the second pole contact 6 and the insulating elements 7 is a washer 9 , in particular of metal, arranged so that the second pole contact 6 safe and secure on the cell lid 5 is held.

Bei einem Unfall und damit verbundener Krafteinwirkung F auf die Einzelzelle 1 und deren Polkontakte 4, 6 wird insbesondere der zweite Polkontakt 6 in Richtung Zelldeckel 5 gedrückt, womit es zu einem elektrischen Kontakt zwischen dem zweiten Polkontakt 6, insbesondere dessen Ausbuchtung 6.2 und dem Zelldeckel 5, d. h. dem ersten Polkontakt 4, dieser Einzelzelle 1 und damit zum Kurzschluss kommen kann. Weiterhin kann durch eine Verschiebung der Dichtelemente 7 Elektrolyt aus der Einzelzelle 1 austreten.In the event of an accident and the associated force F on the single cell 1 and their pole contacts 4 . 6 in particular, the second pole contact 6 in the direction of cell lid 5 pressed, bringing it to an electrical contact between the second pole contact 6 , in particular its bulge 6.2 and the cell lid 5 ie the first pole contact 4 , this single cell 1 and thus can come to a short circuit. Furthermore, by a displacement of the sealing elements 7 Electrolyte from the single cell 1 escape.

3 zeigt eine Einzelzelle 1 mit erfindungsgemäß auf dem Zelldeckel 5 aufgesetztem Kraftübertragungselement 10 in perspektivischer Ansicht. Das vertikal auf dem Zelldeckel 5 angeordnete Kraftübertragungselement 10 ist dabei als ein Steg ausgebildet und wird im Weiteren kurz Steg 10 genannt. Bei einer Krafteinwirkung F wirkt diese somit zuerst auf den Steg 10, der diese auf die Ummantelung 2 und somit das Zellgehäuse verteilt. Auf die Polkontakte 4, 6 ist eine direkte Krafteinwirkung F sicher vermieden. 3 shows a single cell 1 with according to the invention on the cell lid 5 attached power transmission element 10 in perspective view. The vertical on the cell lid 5 arranged power transmission element 10 is designed as a bridge and is in the following short bridge 10 called. With a force F, this thus acts first on the bridge 10 that's on the sheath 2 and thus distributes the cell housing. On the pole contacts 4 . 6 is a direct force F safely avoided.

Der Steg 10 ist deckelseitig zwischen den Polkontakten 4 und 6 angeordnet und ragt über diese hinaus. D. h. der Steg 10 weist eine Höhenausdehnung auf, die größer als die Höhenausdehnung der Polkontakte 4, 6 ist. Der Steg 10 erstreckt sich über die gesamte Breite der Einzelzelle 1 und weist an seiner Oberkante abgerundete Ecken 11 auf.The jetty 10 is on the cover side between the pole contacts 4 and 6 arranged and protrudes beyond this. Ie. the jetty 10 has a height extent that is greater than the height extent of the pole contacts 4 . 6 is. The jetty 10 extends over the entire width of the single cell 1 and has rounded corners at its upper edge 11 on.

4 zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine Einzelzelle 1, wie in 3 dargestellt, mit dem erfindungsgemäß in der Mitte des Zelldeckels 5 zwischen dem ersten Polkontakt 4 und dem zweiten Polkontakt 6 angeordneten Steg 10, der den ersten Polkontakt 4 und den zweiten Polkontakt 6 überragt. 4 shows a vertical section through a single cell 1 , as in 3 represented, with the invention in the middle of the cell lid 5 between the first pole contact 4 and the second pole contact 6 arranged bridge 10 who made the first pole contact 4 and the second pole contact 6 surmounted.

Der Steg 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel als ein Bauteil mit dem Zelldeckel 5 ausgeführt. Beispielsweise sind diese als ein metallisches Bauteil, insbesondere ein metallisches Form- oder Pressteil, ausgeführt.The jetty 10 is in this embodiment as a component with the cell lid 5 executed. For example, these are as a metallic component, in particular a metallic molding or pressing part, executed.

In 5 ist ein Zellverbund 12 bestehend aus mehreren seriell und/oder parallel miteinander elektrisch verschalteten Einzelzellen 1 perspektivisch dargestellt. Dabei weist jede Einzelzelle 1 einen Zelldeckel 5 mit dem erfindungsgemäßen Steg 10 auf. Die auf dem Zelldeckel 5 jeder Einzelzelle 1 angeordneten Stege 10 überragen die Polkontakte 4, 6 und einen die Polkontakte 4, 6 zweier Einzelzellen 1 zu verbindender Zellverbinder 13.In 5 is a cell network 12 consisting of several serial and / or parallel electrically interconnected single cells 1 shown in perspective. In this case, each individual cell has 1 a cell lid 5 with the web according to the invention 10 on. The on the cell lid 5 every single cell 1 arranged webs 10 surmount the pole contacts 4 . 6 and one the pole contacts 4 . 6 two single cells 1 to be connected cell connector 13 ,

Alternativ zu den einzelnen Zellverbinder 13 kann eine nicht näher dargestellte Zellverbinderplatine vorgesehen sein, in welche in Aussparungen die Zellverbinder 13 angeordnet sind. Eine solche Zellverbinderplatine, die insbesondere auf die Polkontakte 4, 6 aufgesetzt ist, trägt zu einer hohen Stabilität der Batterie 14 und des Zellverbunds 12 bei.Alternative to the individual cell connectors 13 may be provided not shown in detail cell connector board, in which in recesses, the cell connector 13 are arranged. Such a cell connector board, in particular to the pole contacts 4 . 6 is attached, contributes to a high stability of the battery 14 and the cell network 12 at.

6 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Batterie 14 mit einem Gehäuse 15, in dem ein Zellverbund 12 von Einzelzellen 1 angeordnet ist, die mit den Längsachsen parallel zueinander in dem Zellverbund 12 angeordnet sind. Die Einzelzellen 1 sind bereits mit den erfindungsgemäßen Stegen 10 auf dem Zelldeckel 5 versehen. Diese ragen über die Polkontakt 4, 6 jeder Einzelzelle 1 hinaus. 6 shows an exploded view of a battery 14 with a housing 15 in which a cell network 12 of single cells 1 is arranged, with the longitudinal axes parallel to each other in the cell composite 12 are arranged. The single cells 1 are already with the bars according to the invention 10 on the cell lid 5 Mistake. These protrude over the pole contact 4 . 6 every single cell 1 out.

Unterhalb des Zellverbundes 12 im Gehäuse 15 befindet sich zur Kühlung der Einzelzellen 1 eine Wärmeleitplatte 16. Die Einzelzellen 1 sind durch Zellverbinder 13 miteinander verbunden und werden durch eine elektronische Baueinheit 17, an welcher ein Hochvoltstecker 18 zum Laden und Entladen der Batterie 14 angebracht ist, und den Batteriedeckel 19 abgedeckt. Die elektronische Baueinheit 17 kapselt beispielsweise elektronische Bauelemente der Zellspannungsüberwachung, der Batteriesteuerung und/oder Sicherungselemente.Below the cell network 12 in the case 15 is located to cool the individual cells 1 a heat conducting plate 16 , The single cells 1 are through cell connectors 13 interconnected and are by an electronic assembly 17 on which a high-voltage connector 18 for charging and discharging the battery 14 attached, and the battery cover 19 covered. The electronic assembly 17 encapsulates, for example, electronic components of cell voltage monitoring, battery control and / or fuse elements.

Findet eine unfallbedingte Krafteinwirkung F auf den Batteriedeckel 19 und damit auf die darunter angeordnete elektronische Baueinheit 17 statt, so wird diese nicht mehr auf die Polkontakte 4, 6 der Einzelzellen 1, sondern auf die Stege 10 der Einzelzellen 1 übertragen und von dort über die wabenförmig aufgedickte Ummantelung 2 und den Zellboden 3 der jeweiligen Einzelzelle 1 abgeleitet.Finds an accidental force F on the battery cover 19 and thus on the underlying electronic assembly 17 instead, it is no longer on the pole contacts 4 . 6 of the single cells 1 but on the footbridges 10 of the single cells 1 transferred and from there on the honeycomb thickened sheath 2 and the cell bottom 3 the respective single cell 1 derived.

7 zeigt einen vertikalen Schnitt durch die Batterie 14 gemäß 6, bestehend aus dem Zellverbund 12 der Einzelzellen 1 mit den erfindungsgemäß auf den Zelldeckeln 5 zwischen den Polkontakten 4 und 6 jeder Einzelzelle 1 angeordneten Stegen 10, welche die Polkontakte 4 und 6 überragen. 7 shows a vertical section through the battery 14 according to 6 , consisting of the cell network 12 of the single cells 1 with the invention on the cell lids 5 between the pole contacts 4 and 6 every single cell 1 arranged webs 10 which the pole contacts 4 and 6 overtop.

Dabei kann die Wärmeleitplatte 16 zur Ableitung der Verlustwärme der Einzelzellen 1 im Betrieb der Batterie 14 mit nicht näher dargestellten Kühlschlangen oder Kühlkanälen versehen sein, durch welche ein Kühlmedium, z. B. Kühlluft oder ein Kältemittel einer Klimaanlage, strömbar ist. Hierzu weist die Wärmeleitplatte 16 einen Medienanschluss 20 auf.In this case, the heat conducting plate 16 for the derivation of the heat loss of the individual cells 1 during operation of the battery 14 be provided with cooling coils or cooling channels, not shown, through which a cooling medium, for. B. cooling air or a refrigerant of an air conditioner, is flowable. For this purpose, the heat conducting plate 16 a media connection 20 on.

Claims (18)

Einzelzelle (1) für eine Batterie (14), insbesondere für eine Lithium-Ionen-Batterie, mit einer wärmeleitfähigen, ein Zellinneres umgebenden Ummantelung (2) und einem polseitig auf die Ummantelung (2) und das Zellinnere angeordneten Zelldeckel (5) und durch diesen hindurchragenden Polkontakten (4, 6), dadurch gekennzeichnet, dass der Zelldeckel (5) mit einem vertikal abstehenden Kraftübertragungselement (10) versehen ist.Single cell ( 1 ) for a battery ( 14 ), in particular for a lithium-ion battery, with a heat-conductive, a cell-surrounding sheath ( 2 ) and one pole on the sheath ( 2 ) and the cell interior arranged cell lid ( 5 ) and by this projecting pole contacts ( 4 . 6 ), characterized in that the cell lid ( 5 ) with a vertically projecting force transmission element ( 10 ) is provided. Einzelzelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement (10) als ein Steg ausgebildet ist.Single cell ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the force transmission element ( 10 ) is formed as a web. Einzelzelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement (10) zwischen den Polkontakten (4, 6) angeordnet ist.Single cell ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the force transmission element ( 10 ) between the pole contacts ( 4 . 6 ) is arranged. Einzelzelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement (10) eine Höhenausdehnung aufweist, die größer als eine Höhenausdehnung der durch den Zelldeckel (5) hindurchragenden Polkontakte (4, 6) ist.Single cell ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the force transmission element ( 10 ) has a height extent greater than a height extent of the through the cell cover ( 5 ) projecting pole contacts ( 4 . 6 ). Einzelzelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement (10) als ein separates Bauelement ausgebildet ist, das auf dem Zelldeckel (5) angeordnet ist.Single cell ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the force transmission element ( 10 ) is formed as a separate component, which on the cell lid ( 5 ) is arranged. Einzelzelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement (10) und der Zelldeckel (5) als ein Bauteil ausgebildet sind.Single cell ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the force transmission element ( 10 ) and the cell lid ( 5 ) are formed as a component. Einzelzelle (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement (10) und der Zelldeckel (5) als ein Formbauteil ausgebildet sind.Single cell ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the force transmission element ( 10 ) and the cell lid ( 5 ) are formed as a molded component. Einzelzelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement (10) sich über die gesamte Breite der Einzelzelle (1) erstreckt.Single cell ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the force transmission element ( 10 ) over the entire width of the single cell ( 1 ). Einzelzelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement (10) abgerundete Ecken (11) aufweist.Single cell ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the force transmission element ( 10 ) rounded edges ( 11 ) having. Zellverbund (12) aus einer Mehrzahl von elektrisch parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9 für eine Batterie (14), insbesondere für eine Lithium-Ionen-Batterie.Cell network ( 12 ) of a plurality of electrically parallel and / or serially interconnected single cells ( 1 ) according to one of the preceding claims 1 to 9 for a battery ( 14 ), into special for a lithium-ion battery. Zellverbund (12) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelzellen (1) mit den Längsachsen parallel zueinander in einem Gehäuse (15) angeordnet sind.Cell network ( 12 ) according to claim 10, characterized in that the individual cells ( 1 ) with the longitudinal axes parallel to each other in a housing ( 15 ) are arranged. Zellverbund (12) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass polseitig auf die Einzelzellen (1) Zellverbinder (13) angeordnet sind, die die Polkontakte (4, 6) benachbarter Einzelzellen (1) elektrisch miteinander verbinden.Cell network ( 12 ) according to claim 11, characterized in that pole-side to the individual cells ( 1 ) Cell connectors ( 13 ) are arranged, the pole contacts ( 4 . 6 ) of adjacent single cells ( 1 ) electrically connect with each other. Zellverbund (12) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass polseitig auf die Einzelzellen (1) eine Zellverbinderplatine angeordnet ist, die mit Zellverbindern (13) versehen ist, die Polkontakte (4, 6) benachbarter Einzelzellen (1) elektrisch miteinander verbinden.Cell network ( 12 ) according to claim 11, characterized in that pole-side to the individual cells ( 1 ) a cell connector board is arranged, which with cell connectors ( 13 ), the pole contacts ( 4 . 6 ) of adjacent single cells ( 1 ) electrically connect with each other. Zellverbund (12) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellverbinderplatine mit separaten Aussparungen für eine Durchführung der Kraftübertragungselemente (10) und für eine Aufnahme der Zellverbinder (13) versehen ist.Cell network ( 12 ) according to claim 13, characterized in that the cell connector board with separate recesses for a passage of the force transmission elements ( 10 ) and for receiving the cell connectors ( 13 ) is provided. Zellverbund (12) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Formen der Kraftübertragungselemente (10), der Zellverbinder (13) mit den Formen der Aussparungen der Zellverbinderplatine korrespondieren, insbesondere Innenkonturen der Aussparungen mit Außenkonturen der Stege (10) und Zellverbinder (13) korrespondieren.Cell network ( 12 ) according to claim 14, characterized in that the forms of the force transmission elements ( 10 ), the cell connector ( 13 ) correspond with the shapes of the recesses of the cell connector board, in particular inner contours of the recesses with outer contours of the webs ( 10 ) and cell connectors ( 13 ) correspond. Zellverbund (12) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (15), insbesondere auf der Zellverbinderplatine eine elektronische Baueinheit (17) angeordnet ist.Cell network ( 12 ) according to claim 13, characterized in that in the housing ( 15 ), in particular on the cell connector board an electronic assembly ( 17 ) is arranged. Batterie (14) mit einem Zellverbund (12) nach einem der Ansprüche 10 bis 16 mit Einzelzellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Battery ( 14 ) with a cell network ( 12 ) according to any one of claims 10 to 16 with single cells ( 1 ) according to one of claims 1 to 9. Batterie (14) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (14) eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Batterie für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder ein Brennstoffzellen-Fahrzeug ist.Battery ( 14 ) according to claim 17, characterized in that the battery ( 14 ) is a vehicle battery, in particular a battery for a hybrid vehicle or a fuel cell vehicle.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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