DE102009051315A1 - Battery cell with gas reservoir - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Batteriezelle (1) vorgeschlagen, mit zumindest zwei Elektroden (6, 7), zumindest einem elektrisch isolierenden Separator (9), welcher zwischen den Elektroden (6, 7) angeordnet ist, einem Elektrolyt (8), und einem Gehäuse (2), welches in einem ersten Bereich (4) die Elektroden (6, 7), den Separator (9) und den Elektrolyt (8) aufnimmt. Das Gehäuse (2) weist ferner einen zweiten Bereich (5) auf, welcher derart ausgebildet ist, dass bei einer Zunahme des Innendrucks im ersten Bereich (4) ein im ersten Bereich (4) befindliches Fluid in den zweiten Bereich (5) strömen kann. Auf diese Weise wird die Betriebssicherheit der Batteriezelle verbessert.A battery cell (1) is proposed, comprising at least two electrodes (6, 7), at least one electrically insulating separator (9) which is arranged between the electrodes (6, 7), an electrolyte (8), and a housing ( 2), which receives in a first region (4) the electrodes (6, 7), the separator (9) and the electrolyte (8). The housing (2) also has a second region (5), which is designed such that, when the internal pressure in the first region (4) increases, a fluid in the first region (4) can flow into the second region (5) , In this way, the reliability of the battery cell is improved.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle mit Gasreservoir und eine Batteriezellenanordnung.The invention relates to a battery cell with gas reservoir and a battery cell arrangement.

Hybrid- und Elektrofahrzeuge werden zeitweise oder ganz durch elektrische Energie angetrieben. Während bei einem Elektrofahrzeug der Vortrieb ausnahmslos durch einen Elektromotor bewerkstelligt wird, ist bei einem Hybridfahrzeug neben dem Elektroantrieb zusätzlich noch ein Verbrennungsmotor vorgesehen. Beide Systeme verfügen jedoch über einen Energiespeicher zur Bereitstellung elektrischer Energie für den Elektroantrieb. Als Energiespeicher kommen neben Bleibatterien, Doppelschichtkondensatoren in zunehmendem Maße Nickel-Metallhydrid-, Nickel-Zink- oder Lithium-Ionen-Zellen zum Einsatz. Die zuletzt genannten Energiespeicher weisen meist eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Batteriezellen auf. Bei den Batteriezellen werden die elektrochemisch aktiven Bestandteile (Elektroden mit aktiver Beschichtung, Separator, Elektrolyt) von einem gasdichten Metallgehäuse umschlossen. In einer speziellen Ausgestaltung dieses Metallgehäuses besteht dieses aus einer flexiblen Metallfolie, typischerweise einer Aluminiumverbundfolie, welche die elektrochemisch aktiven Bestandteile eng umschließt und nach Außen hermetisch abdichtet. Während des Herstellungsprozesses werden die elektrochemisch aktiven Bestandteile von der Metallfolie eng umschlossen, evakuiert und die Metallfolie an den Randbereichen durch Verschweißung oder Verklebung gasdicht versiegelt. Um den Bauraum der Zellen möglichst gering zu halten, liegen diese versiegelten Randbereiche unmittelbar, dass heißt so eng wie möglich an den elektrochemisch aktiven Bestandteilen an.Hybrid and electric vehicles are powered at times or entirely by electrical energy. While in an electric vehicle the propulsion is accomplished without exception by an electric motor, in addition to the electric drive, a combustion engine is additionally provided in a hybrid vehicle. However, both systems have an energy storage device for providing electrical energy for the electric drive. As energy storage come next lead-acid batteries, double-layer capacitors increasingly nickel-metal hydride, nickel-zinc or lithium-ion cells are used. The last-mentioned energy storage devices usually have a large number of battery cells connected in series. In the case of the battery cells, the electrochemically active constituents (electrodes with active coating, separator, electrolyte) are enclosed by a gas-tight metal housing. In a special embodiment of this metal housing, this consists of a flexible metal foil, typically an aluminum composite foil, which tightly encloses the electrochemically active constituents and hermetically seals them to the outside. During the manufacturing process, the electrochemically active constituents are tightly enclosed by the metal foil, evacuated, and the metal foil is gas-tightly sealed at the edge regions by welding or gluing. In order to keep the installation space of the cells as low as possible, these sealed edge areas are directly, that is, as close as possible to the electrochemically active constituents.

Unter bestimmten Umgebungsbedingungen, beispielsweise bei intensiver Sonneneinstrahlung und sehr hohen Umgebungstemperaturen, und ungünstigen Betriebsbedingungen, kann es vorkommen, dass sich innerhalb der Batteriezelle gasförmige Zersetzungsprodukte bilden, was zu einem allmählichen Anstieg des Innendrucks in der Batteriezelle führt. Neben einer Verminderung der Batterieleistung, einer Schädigung der Komponenten, kann es im schlimmsten Fall zu einem Aufplatzen der flexiblen Metallfolie kommen. Neben dem Ausfall der Batterie kann es dabei zum Austritt unter Umständen sogar umweltschädlicher Stoffe, wie organischer Lösungsmittel und Säuren, kommen.Under certain environmental conditions, such as intense sunlight and very high ambient temperatures, and adverse operating conditions, gaseous decomposition products may form within the battery cell, resulting in a gradual increase in internal pressure in the battery cell. In addition to a reduction in battery performance, damage to the components, it can come in the worst case, bursting of the flexible metal foil. In addition to the failure of the battery, it may lead to leakage under certain circumstances even environmentally harmful substances, such as organic solvents and acids.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batteriezelle und eine Batteriezellenanordnung bereitzustellen, welche sich durch eine höhere Betriebssicherheit auszeichnen.It is the object of the present invention to provide a battery cell and a battery cell arrangement, which are characterized by a higher reliability.

Diese Aufgabe wird durch die Batteriezelle und die Batteriezellenanordnung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by the battery cell and the battery cell assembly according to the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Eine Batteriezelle gemäß dem Anspruch 1 umfasst zumindest zwei Elektroden, zumindest einen Separator, welcher zwischen den Elektroden angeordnet ist, einen Elektrolyt und ein Gehäuse, welches in einem ersten Bereich die Elektroden, den Separator und den Elektrolyt umschließt. Daneben weist das Gehäuse einen zweiten Bereich auf, welcher derart ausgebildet ist, dass bei einer Zunahme des Innendrucks im ersten Bereich ein im ersten Bereich befindliches Fluid in den zweiten Bereich strömt und dort aufgenommen wird.A battery cell according to claim 1 comprises at least two electrodes, at least one separator, which is arranged between the electrodes, an electrolyte and a housing, which encloses the electrodes, the separator and the electrolyte in a first region. In addition, the housing has a second region, which is designed in such a way that, when the internal pressure in the first region increases, a fluid located in the first region flows into the second region and is absorbed there.

Die unter bestimmten Umgebungsbedingungen innerhalb der Batteriezelle entstehenden Zersetzungsgase bewirken einen Anstieg des Innendrucks in der Batteriezelle. Erfindungsgemäß weist das Gehäuse der Batteriezelle einen zweiten Bereich auf, in welchen bei einem Anstieg des Innendrucks im ersten Bereich ein sich dort befindliches Fluid strömen kann. Unter dem Begriff Fluid sind dabei alle fließfähigen Medien, also Flüssigkeiten und Gase zu verstehen. Im Falle der Batteriezelle kommen beispielsweise flüssiger oder dampfförmiger Elektrolyt oder Zersetzungsgase in Frage. Bei einem Druckanstieg im ersten bereich des Gehäuses wird also im zweiten Bereich des Gehäuses ein zusätzliches Volumen (Reservoir) freigegeben oder gebildet, in welches das im ersten Bereich befindliche Fluid strömen kann. Die Ausbildung des zusätzlichen Volumens im zweiten Bereich des Gehäuses bewirkt eine Druckentlastung innerhalb der Batteriezelle, d. h. der Innendruck steigt nicht auf kritische Werte an. So kann ein Bersten der Batteriezelle aufgrund eines zu hohen Innendrucks sicher vermieden werden. Dem Austreten umweltschädlicher Substanzen, sowie dem Ausfall der Batteriezelle wird so wirkungsvoll vorgebeugt.The decomposition gases produced under certain environmental conditions within the battery cell cause an increase in the internal pressure in the battery cell. According to the invention, the housing of the battery cell has a second region in which, when the internal pressure in the first region increases, a fluid located there can flow. The term fluid here means all flowable media, ie liquids and gases. In the case of the battery cell, for example, liquid or vaporous electrolyte or decomposition gases come into question. With an increase in pressure in the first region of the housing, an additional volume (reservoir) is thus released or formed in the second region of the housing, into which the fluid located in the first region can flow. The formation of the additional volume in the second region of the housing causes a pressure relief within the battery cell, d. H. internal pressure does not rise to critical levels. Thus, bursting of the battery cell due to excessive internal pressure can be safely avoided. The escape of environmentally harmful substances, as well as the failure of the battery cell is so effectively prevented.

In einer Ausgestaltung der Batteriezelle nach Anspruch 2 ist der zweite Bereich des Gehäuses evakuiert.In one embodiment of the battery cell according to claim 2, the second region of the housing is evacuated.

Bei dieser Ausgestaltung nimmt der zweite Bereich des Gehäuses nur einen sehr geringen Bauraum ein. Vorzugsweise besteht das Gehäuse aus einer geeigneten Folie (Metallverbundfolie), so dass im ersten Bereich des evakuierten Gehäuses die Folien unmittelbar aufeinander liegen und kein Innenvolumen bilden. Erst im Falle der Zunahme des Innendrucks im ersten Bereich des Gehäuses bildet sich im zweiten Bereich des Gehäuses ein zusätzliches Volumen aus, in welches das zunächst im ersten Bereich befindliche Fluid strömen kann. Die Evakuierung erfolgt während des Herstellungsprozesses der Batteriezelle.In this embodiment, the second region of the housing occupies only a very small space. Preferably, the housing consists of a suitable film (metal composite film), so that in the first region of the evacuated housing, the films are directly adjacent to each other and do not form an internal volume. Only in the case of the increase in the internal pressure in the first region of the housing an additional volume is formed in the second region of the housing, in which the first fluid located in the first region can flow. The evacuation takes place during the manufacturing process of the battery cell.

In einer Ausgestaltung der Batteriezellen nach Anspruch 3 ist der zweite Bereich des Gehäuses in einem Randabschnitt des Gehäuses angeordnet.In an embodiment of the battery cells according to claim 3, the second region of the Housing arranged in an edge portion of the housing.

Diese Ausgestaltung erlaubt eine einfache, schnelle und kostengünstige Herstellung des Gehäuses.This embodiment allows a simple, fast and cost-effective production of the housing.

In einer Ausgestaltung der Batteriezelle nach Anspruch 4 ragen die zumindest zwei Elektroden jeweils teilweise aus dem Gehäuse, wobei der zweite Bereich zwischen den Elektroden angeordnet ist.In one embodiment of the battery cell according to claim 4, the at least two electrodes each partially protrude from the housing, wherein the second region is arranged between the electrodes.

Auf diese Weise kann der Bauraum im Randbereich der Batteriezelle zwischen den Elektroden genutzt werden, ohne den von der Batteriezelle beanspruchten Bauraum zur parallelen und/oder seriellen Verschaltung zu vergrößern.In this way, the space in the edge region of the battery cell between the electrodes can be used without increasing the space occupied by the battery cell space for parallel and / or serial connection.

Eine Batteriezellenanordnung gemäß dem Anspruch 5 umfasst zumindest zwei Batteriezellen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche in Reihe und/oder parallel nebeneinander angeordnet sind, sowie zumindest ein Kühlelement. Dabei ist zwischen zwei benachbarten Batteriezellen zumindest ein Kühlelement derart angeordnet, dass die Batteriezellen jeweils nur am ersten Bereich des Gehäuses mit dem jeweils zugeordneten Kühlelement im Kontakt stehen.A battery cell arrangement according to claim 5, comprising at least two battery cells according to one of the preceding claims, which are arranged in series and / or parallel side by side, and at least one cooling element. At least one cooling element is arranged between two adjacent battery cells in such a way that the battery cells are only in contact with the respective associated cooling element at the first area of the housing.

Bei dieser Batteriezellenanordnung wird ein effektiver Wärmeabtransport über die Kühlelemente gewährleistet. Dadurch, dass die Kühlelemente mit den zugeordneten Batteriezellen jeweils nur im ersten Bereich des Gehäuses in Kontakt stehen, ist eine freie Volumenausbildung im zweiten Bereich der Batteriezelle gewährleistet.In this battery cell arrangement, effective heat removal via the cooling elements is ensured. The fact that the cooling elements are in contact with the associated battery cells only in the first region of the housing, a free volume formation in the second region of the battery cell is ensured.

Eine Ausgestaltung der Batteriezellenanordnung nach Anspruch 6 weist eine Verspanneinrichtung auf, mittels der die Batteriezellen und die Kühlelemente miteinander verspannt bzw. gegeneinander verpresst werden.An embodiment of the battery cell arrangement according to claim 6 has a clamping device, by means of which the battery cells and the cooling elements are clamped together or pressed against each other.

Durch die Verspanneinrichtung werden die Batteriezellen und die zwischen den Batteriezellen angeordneten Kühlelemente gegeneinander verpresst, sodass ein sehr effektiver Wärmeübergang von den Batteriezellen auf die Kühlelemente und damit eine gute Kühlung gewährleistet ist. Da die zweiten Bereiche der Gehäuse der Batteriezellen mit den jeweils zugehörigen Kühlelementen nicht in Kontakt stehen und so auf die zweiten Bereiche kein Druck durch die Verspanneinrichtung ausgeübt wird, wird eine freie Volumenausbildung der zweiten Bereiche sichergestellt. Ferner wird der Elektrodenkontakt in den Batteriezellen deutlich verbessert, was die Funktionsfähigkeit und die Leistungsfähigkeit der Batteriezellen verlängert. Ferner ergibt sich eine kompaktere Bauweise.By means of the bracing device, the battery cells and the cooling elements arranged between the battery cells are pressed against each other, so that a very effective heat transfer from the battery cells to the cooling elements and thus good cooling is ensured. Since the second areas of the housing of the battery cells are not in contact with the respectively associated cooling elements and so no pressure is exerted on the second areas by the tensioning device, a free volume formation of the second areas is ensured. Furthermore, the electrode contact in the battery cells is significantly improved, which extends the functionality and performance of the battery cells. Furthermore, results in a more compact design.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.In the following the invention will be explained in more detail by means of an embodiment with reference to the attached figures.

In den Figuren sind:In the figures are:

1A, 1B schematische Querschnittsansichten einer Batteriezelle; 1A . 1B schematic cross-sectional views of a battery cell;

2A, 2B vergrößerte Darstellungen eines Ausschnitts der Batteriezelle 2A . 2 B enlarged views of a section of the battery cell

3 eine schematische Darstellung einer Batteriezellenanordnung. 3 a schematic representation of a battery cell assembly.

In den 1A und 1B sind schematische Querschnittsansichten einer Batteriezelle 1 dargestellt. 1A ist dabei eine Querschnittsansicht in Pfeilrichtung der in 1B strichpunktiert dargestellten Schnittlinie A-A.In the 1A and 1B FIG. 15 are schematic cross-sectional views of a battery cell. FIG 1 shown. 1A is a cross-sectional view in the arrow direction of in 1B dot-dash line AA.

In 1A ist der innere Aufbau der Batteriezelle 1 schematisch dargestellt. Die Batteriezelle 1 umfasst ein flexibles Gehäuse 2, welches beispielsweise aus einer oder mehreren in den Randbereichen gasdicht versiegelten Folien (vorzugsweise Metallverbundfolien, wie beispielsweise Aluminiumverbundfolien) ausgestaltet sein kann. Die gasdicht verbundenen Randabschnitte 3 der Folien sind vollschwarz dargestellt. Wie aus 1B hervorgeht, ist der gasdicht verbundene Randabschnitt 3 der Folien umlaufend, so dass der Innenraum des Gehäuses 2 von der Umwelt hermetisch getrennt ist. Die gasdichte Verbindung der Folien kann beispielsweise durch Verschweißen oder Verkleben realisiert werden.In 1A is the internal structure of the battery cell 1 shown schematically. The battery cell 1 includes a flexible housing 2 which, for example, from one or more gas-tight in the edge regions sealed films (preferably metal composite films, such as aluminum composite films) may be configured. The gas-tight connected edge sections 3 the slides are shown in full black. How out 1B shows, is the gas-tight connected edge portion 3 the film revolving, leaving the interior of the housing 2 hermetically separated from the environment. The gas-tight connection of the films can be realized for example by welding or gluing.

In den 1A und 1B ist erkennbar, dass sich der Innenraum des Gehäuses 2 in zwei Bereiche 4, 5 unterteilt.In the 1A and 1B It can be seen that the interior of the housing 2 in two areas 4 . 5 divided.

In einem ersten Bereich 4 des Gehäuses 2 sind zwei mit aktivem Material beschichtete Elektroden 6, 7 (in 1A schräg schraffiert), ein Elektrolyt 8 (in 1A gepunktet) und ein Separator 9 (in 1A gekreuzt) angeordnet. Der Separator 9 ist derart ausgebildet, dass er zwar trocken elektrisch isoliert, jedoch einen Ionenaustausch zwischen den Elektroden 6, 7 ermöglicht, der durch den in den Poren des Separators 9 aufgenommenen flüssigen Elektrolyten 8 gewährleistet wird. Die Elektroden 6, 7 sind von unterschiedlicher Polarität. Auf den Elektrodenoberflächen befindet sich das aktive Material, welches der Einlagerung (Interkalation) und Auslagerung von Ionen (z. B. Lithium-Ionen) dient und an den in der Batteriezelle 1 ablaufenden Redoxreaktionen aktiv teilnimmt. Die beiden Elektroden 6, 7 sind durch den dazwischen angeordneten Separator 9 zunächst elektrisch voneinander isoliert.In a first area 4 of the housing 2 are two active material coated electrodes 6 . 7 (in 1A obliquely hatched), an electrolyte 8th (in 1A dotted) and a separator 9 (in 1A crossed). The separator 9 is designed such that it is dry electrically isolated, but an ion exchange between the electrodes 6 . 7 made possible by the in the pores of the separator 9 absorbed liquid electrolyte 8th is guaranteed. The electrodes 6 . 7 are of different polarity. On the electrode surfaces is the active material, which serves for the storage (intercalation) and removal of ions (eg lithium ions) and to those in the battery cell 1 ongoing redox reactions actively participates. The two electrodes 6 . 7 are through the interposed separator 9 initially electrically isolated from each other.

Der Innenraum des Gehäuses 2 der Batteriezelle 1 weist ferner einen zweiten Bereich 5 auf, welcher derart ausgebildet ist, dass bei einer Zunahme des Innendrucks im ersten Bereich 4, ein im ersten Bereich befindliches Fluid (beispielsweise ein Zersetzungsgas) in diesen zweiten Bereich 5 strömen kann und dort aufgenommen wird. Eine detaillierte Beschreibung erfolgt mit Bezug auf die 2A und 2B. The interior of the housing 2 the battery cell 1 also has a second area 5 which is formed such that when the internal pressure in the first region increases 4 , a fluid located in the first region (for example, a decomposition gas) in this second region 5 can flow and be recorded there. A detailed description will be made with reference to FIGS 2A and 2 B ,

Wie in 1B zu sehen ist, ragen die zumindest zwei Elektroden 6, 7 jeweils teilweise aus dem Gehäuse 2 heraus. Die im ersten Bereich 4 des Gehäuses 2 befindlichen Teile der Elektroden 6, 7 sind mit dem oben genannten aktiven Material beschichtet. Die aus dem Gehäuse 2 herausragenden Teile der Elektroden 6, 7 weisen kein aktives Material auf und diesen nur zur Ableitung des Stroms aus der Batteriezelle. Diese Teile der Elektroden werden auch als Ableitelektroden bezeichnet. Die negative Ableitelektrode kann beispielsweise aus Kupfer, die positive Ableitelektrode aus Aluminium gebildet sein. Durch entsprechende Verbindungstechnik (Schweißen oder Kleben) kann auch in dem Bereich, in dem die Elektroden 6, 7 aus dem Gehäuse 2 heraus ragen, eine gasdichte Versiegelung realisiert werden. Vorzugsweise ist der zweite Bereich 5 des Gehäuses 2 zwischen den beiden aus dem Gehäuse 2 ragenden Elektrodenabschnitten angeordnet. So wird der zwischen den aus dem Gehäuse herausragenden Elektrodenabschnitten (Ableitelektroden) vorhandene Raum genutzt, ohne den Bauraum der Batteriezelle 1 zu vergrößern. Es ist jedoch auch möglich, alternativ oder zusätzlich den zweiten Bereich 5 an einer anderen Außenseite des Gehäuses 2 vorzusehen (in 1 nicht dargestellt).As in 1B can be seen, protrude the at least two electrodes 6 . 7 each partially from the housing 2 out. The first in the area 4 of the housing 2 located parts of the electrodes 6 . 7 are coated with the above active material. The out of the case 2 outstanding parts of the electrodes 6 . 7 have no active material and this only for the derivation of the current from the battery cell. These parts of the electrodes are also referred to as lead-off electrodes. The negative lead-off electrode can be made of copper, for example, and the positive lead-out electrode of aluminum. By appropriate joining technique (welding or gluing) can also in the area in which the electrodes 6 . 7 out of the case 2 stick out, a gas-tight seal can be realized. Preferably, the second area 5 of the housing 2 between the two out of the case 2 protruding electrode sections arranged. Thus, the existing between the projecting from the housing electrode sections (Ableitelektroden) space used, without the space of the battery cell 1 to enlarge. However, it is also possible, alternatively or additionally, the second area 5 on another outside of the housing 2 to provide (in 1 not shown).

In den 2A und 2B sind vergrößerte Detailansichten des in 1A mit dem Bezugszeichen B gekennzeichneten Ausschnitts dargestellt.In the 2A and 2 B are enlarged detail views of the in 1A shown with the reference numeral B section.

Dabei ist in 2A eine Situation dargestellt, in welcher der Innendruck im ersten Bereich 4 des flexiblen Gehäuses 2 noch nicht angestiegen ist, was bedeutet, dass in dem Gehäuse 2 noch Vakuum herrscht. In diesem Zustand ist auch der zweite Bereich 5 des Gehäuses 2 voll evakuiert, so dass die beiden den zweiten Bereich 5 begrenzenden Folienabschnitte unmittelbar aufeinander liegen. Die beiden Folien sind in dem äußersten Randabschnitt 3 gasdicht verbunden. Der zweite Abschnitt 5 des Gehäuses 2 kann bei der Herstellung der Batteriezelle 1 dadurch erzeugt werden, dass von den das Gehäuse bildenden Folien im Randabschnitt ein bestimmter überlappender Überstand vorgesehen wird, wobei der zweite Bereich 5 zusammen mit dem ersten Bereich 4 evakuiert wird und die äußersten Randabschnitte 3 des zweiten Bereichs 5 miteinander gasdicht verschweißt oder verklebt werden. Die gasdichte Versiegelung 3 ist in den 2A und 2B als schwarz ausgefüllte Fläche gekennzeichnet.It is in 2A presented a situation in which the internal pressure in the first area 4 of the flexible housing 2 has not risen yet, which means that in the case 2 still vacuum prevails. In this state is also the second area 5 of the housing 2 fully evacuated, leaving the two the second area 5 bordering film sections lie directly on each other. The two foils are in the outermost edge portion 3 connected gas-tight. The second section 5 of the housing 2 can in the production of the battery cell 1 be generated in that of the housing forming films in the edge portion of a certain overlapping projection is provided, wherein the second region 5 along with the first area 4 is evacuated and the outermost edge sections 3 of the second area 5 be gas-tight welded or glued together. The gas-tight seal 3 is in the 2A and 2 B marked as black filled area.

In 2A ist ferner ein Teil des ersten Bereichs 4 des flexiblen Gehäuses 2 der Batteriezelle 1 erkennbar, welcher die Elektroden 6, 7, den Separator 9 und den Elektrolyt 8 aufnimmt. Davon abgesetzt ist der zweite Bereich 5 des Gehäuses 2 erkennbar, welcher sich zwischen dem ersten Bereich 4 und dem gasdicht versiegelten Randabschnitt 3 der beiden Folien erstreckt. Im zweiten Bereich 5 des Gehäuses 2 wird im „Normalzustand” (voll evakuierter Zustand) kein Volumen ausgebildet. Wie im Folgenden anhand von 2B noch deutlich wird, ist der zweite Bereich 5 derart ausgebildet, dass unter Zunahme des Innendrucks im ersten Bereich 4 des Gehäuses 2 der zweite Bereich ein freies Volumen ausbilden kann, in welches ein im ersten Bereich 4 befindliches Fluid (beispielsweise Zersetzungsgas) strömen kann. Um dies zu ermöglichen, ist der den zweiten Bereich 5 umschließende Folienabschnitt beispielsweise gefaltet (in 2A durch die gewellte Form der Folie angedeutet).In 2A is also a part of the first area 4 of the flexible housing 2 the battery cell 1 recognizable, which the electrodes 6 . 7 , the separator 9 and the electrolyte 8th receives. Deposed on this is the second area 5 of the housing 2 recognizable, which is between the first area 4 and the gas-tight sealed edge portion 3 extends the two slides. In the second area 5 of the housing 2 in the "normal state" (fully evacuated state) no volume is formed. As in the following with reference to 2 B is still clear, is the second area 5 formed such that with increase of the internal pressure in the first area 4 of the housing 2 the second area can form a free volume into which one in the first area 4 located fluid (for example, decomposition gas) can flow. To make this possible, this is the second area 5 enclosing film section, for example, folded (in 2A indicated by the wavy shape of the film).

In 2B ist der zweite Bereich 5 des Gehäuses 2 dargestellt, wie er sich bei einer Zunahme des Innendrucks im ersten Bereich 4 des Gehäuses 2 darstellt. So kann es beispielsweise vorkommen, dass sich im ersten Bereich 4 des Gehäuses 2 aufgrund sehr hoher Umgebungstemperaturen Gase bilden, welche zunächst zu einem Anstieg des Innendrucks im ersten Bereich 4 führen. Durch die Zunahme des Innendrucks im ersten Bereich 4 kommt es zu einer Entfaltung bzw. zu einer Aufblähung der den zweiten Bereich 5 begrenzenden Folienabschnitte unter Ausbildung eines zusätzlichen Volumens, in welches ein im ersten Bereich 4 befindliches Fluid (Gas, Elektrolyt) strömen kann und dort aufgenommen wird. Durch diese Druckentlastung werden gasdicht versiegelten Randabschnitte 3 stark entlastet und bleiben so unversehrt. Auf diese Weise wird eine zu starke Zunahme des Innendrucks in der Batteriezelle 1 und damit eine Beschädigung oder, im schlimmsten Fall, eine Leckage der Batteriezelle 1 sicher vermieden. Einem Ausfall der Batteriezelle 1 und dem Entweichen umweltgefährdender Stoffe wird dadurch sicher vorgebeugt.In 2 B is the second area 5 of the housing 2 shown as it increases in internal pressure in the first area 4 of the housing 2 represents. So it can happen, for example, that in the first area 4 of the housing 2 due to very high ambient temperatures form gases, which initially leads to an increase in the internal pressure in the first area 4 to lead. Due to the increase in internal pressure in the first area 4 there is a development or an inflation of the second area 5 limiting film sections to form an additional volume, in which one in the first area 4 located fluid (gas, electrolyte) can flow and is absorbed there. By this pressure relief gas-tight sealed edge sections 3 greatly relieved and remain so intact. In this way, too much increase in the internal pressure in the battery cell 1 and thus damage or, in the worst case, leakage of the battery cell 1 safely avoided. A failure of the battery cell 1 and the escape of environmentally hazardous substances is thereby safely prevented.

In 3 ist eine Batteriezellenanordnung 10 mit mehreren in Reihe angeordneten Batteriezellen 1 der zuvor beschriebenen Art dargestellt. Zwischen zwei benachbarten Batteriezellen 1 ist jeweils beidseitig ein Kühlelement 11 angeordnet. Dabei kann es sich um metallische oder aus einem anderen wärmeleitenden Werkstoff hergestellten Kühlfinnen oder Kühlplatten handeln, welche mit einer, hier nicht dargestellten Wärmetauschereinrichtung verbunden sind. Die Batteriezellen 1 sind dabei mit den in 1B dargestellten flächigen Seiten mit den Kühlelementen 11 verbunden. Die Batteriezellen 1 stehen jeweils nur mit dem ersten Bereich 4 ihres Gehäuses mit dem jeweils zugeordneten Kühlelement 11 in Kontakt. Der zweite Bereich 5 des Gehäuses 2 steht mit den Kühlelementen 11 nicht in Kontakt. Dadurch kann sich das im Falle einer Zunahme des Innendrucks im ersten Bereich gebildete zusätzliche Volumen im zweiten Bereich 5 des Gehäuses frei entfalten, ohne durch die Kühlplatten eingeschränkt zu werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Ausbildung des zusätzlichen Volumens im zweiten Bereich 5 des Gehäuses 2 durch die Kühlelemente 11 beeinträchtigt wird.In 3 is a battery cell assembly 10 with several battery cells arranged in series 1 of the type described above. Between two adjacent battery cells 1 is a cooling element on both sides 11 arranged. This may be metallic or made of another thermally conductive material Kühlfinnen or cooling plates, which are connected to a, not shown here, heat exchanger device. The battery cells 1 are doing with the in 1B shown flat sides with the cooling elements 11 connected. The battery cells 1 each stand only with the first area 4 its housing with the respective associated cooling element 11 in contact. The second area 5 of the housing 2 stands with the cooling elements 11 not in contact. As a result, the additional volume formed in the second region in the case of an increase in the internal pressure in the first region 5 unfold the housing freely, without being restricted by the cooling plates. In this way it is ensured that the training of the additional volume in the second area 5 of the housing 2 through the cooling elements 11 is impaired.

Die Batteriezellenanordnung weist ferner eine Verspanneinrichtung 12 (in 3 nur schematisch dargestellt) auf, mittels der die Batteriezellen und die Kühlelemente gegeneinander verspannt bzw. verpresst sind. Dadurch werden ein sehr enger Kontakt und eine verbesserte Wärmeableitung von den Batteriezellen über die Kühlelemente gewährleistet. Ferner wird die Kontaktierung der Elektroden 6, 7 in den Batteriezellen deutlich verbessert. Die Verspanneinrichtung 12 kann beispielsweise als ein die Batteriezellen 1 und die Kühlelemente 11 umfassenden Rahmen realisiert werden, welcher durch Verschraubungen eine entsprechende Druckkraft (in 3 als Pfeile F dargestellt) ausübt.The battery cell assembly further includes a clamping device 12 (in 3 only shown schematically), by means of which the battery cells and the cooling elements are braced against each other or pressed. This ensures a very close contact and improved heat dissipation from the battery cells via the cooling elements. Furthermore, the contacting of the electrodes 6 . 7 significantly improved in the battery cells. The tensioning device 12 for example, as a the battery cells 1 and the cooling elements 11 comprehensive framework can be realized, which by screwing a corresponding pressure force (in 3 shown as arrows F)).

Im Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse vollständig aus einem flexiblen Material (Metallfolie) gefertigt. Alternativ kann der erste Bereich des Gehäuses als fester, starrer, unflexibler Container (beispielsweise mit zylindrischer oder prismatischer Form) und der zweite Bereich aus einem flexiblen Material gebildet sein.In the exemplary embodiment, the housing is made entirely of a flexible material (metal foil). Alternatively, the first region of the housing may be formed as a solid, rigid, inflexible container (for example of cylindrical or prismatic shape) and the second region of flexible material.

Claims (6)

Batteriezelle (1) mit – zumindest zwei Elektroden (6, 7), – zumindest einem Separator (9), welcher zwischen den Elektroden (6, 7) angeordnet ist, – einem Elektrolyt (8), und – einem Gehäuse (2), welches in einem ersten Bereich (4) die Elektroden (6, 7), den Separator (9) und den Elektrolyt (8) aufnimmt, wobei das Gehäuse (2) einen zweiten Bereich (5) aufweist, welcher derart ausgebildet ist, dass bei einer Zunahme des Innendrucks im ersten Bereich (4) ein im ersten Bereich (4) befindliches Fluid in den zweiten Bereich (5) strömen kann.Battery cell ( 1 ) with - at least two electrodes ( 6 . 7 ), - at least one separator ( 9 ), which between the electrodes ( 6 . 7 ), - an electrolyte ( 8th ), and - a housing ( 2 ), which in a first area ( 4 ) the electrodes ( 6 . 7 ), the separator ( 9 ) and the electrolyte ( 8th ), wherein the housing ( 2 ) a second area ( 5 ), which is designed such that when the internal pressure in the first region increases ( 4 ) in the first area ( 4 ) located in the second area ( 5 ) can flow. Batteriezelle (1) nach Anspruch 1, wobei der zweite Bereich (5) des Gehäuses (2) evakuiert ist.Battery cell ( 1 ) according to claim 1, wherein the second region ( 5 ) of the housing ( 2 ) is evacuated. Batteriezelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der zweite Bereich (5) in einem Randbereich des Gehäuses (2) angeordnet ist.Battery cell ( 1 ) according to one of claims 1 to 2, wherein the second region ( 5 ) in an edge region of the housing ( 2 ) is arranged. Batteriezelle (1) nach Anspruch 3, wobei die zumindest zwei Elektroden (6, 7) jeweils teilweise aus dem Gehäuse (2) ragen und der zweite Bereich (5) zwischen den beiden Elektroden (6, 7) angeordnet ist.Battery cell ( 1 ) according to claim 3, wherein the at least two electrodes ( 6 . 7 ) each partially from the housing ( 2 ) and the second area ( 5 ) between the two electrodes ( 6 . 7 ) is arranged. Batteriezellenanordnung (10) mit – zumindest zwei Batteriezellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welche in Reihe und/oder parallel nebeneinander angeordnet sind, – zumindest einem Kühlelement (11), wobei – zwischen zwei benachbarten Batteriezellen (1) zumindest ein Kühlelement (11) angeordnet ist, und – die Batteriezellen (1) jeweils nur am ersten Bereich (4) des Gehäuses (2) mit dem jeweils zugeordneten Kühlelement (11) in Kontakt stehen.Battery cell arrangement ( 10 ) with - at least two battery cells ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, which are arranged in series and / or parallel next to each other, - at least one cooling element ( 11 ), wherein - between two adjacent battery cells ( 1 ) at least one cooling element ( 11 ), and - the battery cells ( 1 ) only at the first area ( 4 ) of the housing ( 2 ) with the respective associated cooling element ( 11 ) stay in contact. Batteriezellenanordnung nach Anspruch 5, mit einer Verspanneinrichtung (12), mittels der die Batteriezellen und die Kühlelemente gegeneinander verpresst werden können.Battery cell arrangement according to Claim 5, with a clamping device ( 12 ), by means of which the battery cells and the cooling elements can be pressed against each other.
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