DE102015224921A1 - Lithium ion cell for an energy storage, lithium ion accumulator - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lithiumionenzelle (1) für einen Energiespeicher, insbesondere Kraftfahrzeugbatterie, mit einem Zellwickel (2), das zwei Elektrodenstreifen (3, 4) und wenigstens zwei die Elektrodenstreifen (3, 4) voneinander trennende Separatorstreifen (5, 6) aufweist, die aufeinander liegend in ihrer Längserstreckung gewickelt sind, wobei die Elektrodenstreifen (3, 4) jeweils eine Aktivbeschichtung (8, 9) aufweisen, sodass einer der Elektrodenstreifen (3) eine Anode (A) und der andere der Elektrodenstreifen (4) eine Kathode (K) bildet, und wobei zumindest die Aktivbeschichtung der Kathode (K) eine erste Breite (B2) aufweist, die kleiner ist als eine zweite Breite (B1) zumindest der Aktivbeschichtung der Anode (A). Es ist vorgesehen, dass in zumindest einem Längsseitenrandbereich (7) des Zellwickels (2) wenigstens ein an die Kathode (K) angrenzendes Stützmittel (11) angeordnet ist, das eine parallele Anordnung von Anode und Kathode (3, 4) zueinander am Längsseitenrandbereich (7) sichert.The invention relates to a lithium-ion cell (1) for an energy store, in particular a motor vehicle battery, having a cell winding (2) which has two electrode strips (3, 4) and at least two separator strips (5, 6) separating the electrode strips (3, 4), which are wound on one another in their longitudinal extent, the electrode strips (3, 4) each having an active coating (8, 9), so that one of the electrode strips (3) has an anode (A) and the other of the electrode strips (4) has a cathode (3). K), and wherein at least the active coating of the cathode (K) has a first width (B2) which is smaller than a second width (B1) of at least the active coating of the anode (A). It is provided that at least one support means (11) adjoining the cathode (K) is arranged in at least one longitudinal side edge region (7) of the cell coil (2), which has a parallel arrangement of the anode and cathode (3, 4) at the longitudinal side edge region (FIG. 7) secures.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lithiumzelle für einen Energiespeicher, insbesondere Kraftfahrzeugbatterie, mit einem Zellwickel, das zwei Elektrodenstreifen und wenigstens zwei die Elektrodenstreifen voneinander trennende Separatorstreifen aufweist, wobei die Streifen aufeinanderliegend in ihrer Längserstreckung insbesondere prismatisch gewickelt sind, wobei die Elektrodenstreifen jeweils eine Aktivbeschichtung aufweisen, sodass einer der Elektrodenstreifen eine Anode und der andere der Elektrodenstreifen eine Kathode bildet, und wobei zumindest die Aktivbeschichtung der Kathode eine erste Breite aufweisen, die kleiner ist als eine zweite Breite zumindest der Aktivbeschichtung der Anode. The invention relates to a lithium cell for an energy storage device, in particular a motor vehicle battery, having a cell winding which has two electrode strips and at least two separator strips separating the electrode strips, the strips being wound on each other in their longitudinal extension, in particular prismatically, the electrode strips each having an active coating one of the electrode strips forms an anode and the other of the electrode strips forms a cathode, and wherein at least the active coating of the cathode has a first width that is smaller than a second width of at least the active coating of the anode.

Ferner betrifft die Erfindung einen Lithiumionenakkumulator, insbesondere für Kraftfahrzeuge, der eine Lithiumionenzelle der eingangs genannten Art umfasst. Furthermore, the invention relates to a Lithiumionenakkumulator, especially for motor vehicles, comprising a lithium-ion cell of the type mentioned.

Lithiumionenzellen und Lithiumionenakkumulatoren sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Sie dienen als elektrochemische Energiespeicher mit einer besonders hohen spezifischen Energie und spezifischer Leistung. In einer Lithiumionenzelle können Lithium-Ionen durch einen Elektrolyten zwischen den beiden Elektroden frei wandern. Beide Elektroden, also sowohl Kathode als auch Anode besitzen die physikalische Fähigkeit, Lithium-Ionen zu binden. Während des Ladens wandern die Ionen von der Kathode zur Anode und beim Entladen von der Anode zur Kathode. In der Regel weist die Kathode ein Material aus einem Lithium-Metall-Oxid auf, und die Anode Grafit. Aus der Offenlegungsschrift WO 2012/146409 A1 ist beispielsweise eine Lithiumionenzelle der gattungsgemäßen Art bekannt. In diesen Materialien können sich die Lithium-Ionen einlagern. Meistens ist ein Wiederauslagern der Lithium-Ionen problemlos möglich. Bei dem sogenannten Lithium-Plating bildet sich jedoch metallisches Lithium, sodass Lithium-Ionen zum Teil nicht mehr für den Ladeprozess zur Verfügung stehen und damit die Leistungsfähigkeit der Lithiumionenzelle mindern. Lithium-ion cells and lithium-ion secondary batteries are already known from the prior art. They serve as electrochemical energy stores with a particularly high specific energy and specific power. In a lithium-ion cell, lithium ions can freely migrate through an electrolyte between the two electrodes. Both electrodes, both cathode and anode have the physical ability to bind lithium ions. During charging, the ions migrate from the cathode to the anode and from the anode to the cathode during discharge. Typically, the cathode has a lithium metal oxide material and the anode is graphite. From the publication WO 2012/146409 A1 For example, a lithium-ion cell of the generic type is known. In these materials, the lithium ions can be stored. Mostly a re-storage of the lithium ions is easily possible. In the so-called lithium plating, however, forms metallic lithium, so that some lithium ions are no longer available for the charging process and thus reduce the performance of the lithium-ion cell.

Grundsätzlich sind unterschiedlich gestaltete Lithiumionenzellen bekannt, die sich in ihrer Herstellungsart, insbesondere in der Anordnung der Elektroden und Separatoren voneinander unterscheiden. So ist es bekannt, zylindrische Lithiumionenzellen, gestapelte Lithiumionenzellen und prismatisch gewickelte Lithiumionenzellen herzustellen. Die prismatisch gewickelten Lithiumionenzellen werden teils auch als gefaltete Lithiumionenzellen verstanden, weil im Unterschied zu zylindrischen Ionenzellen, die Elektroden- und Separatorenstreifen zwar auch gewickelt werden, jedoch entsteht dadurch nicht ein Rotationskörper, sondern ein abgeflachtes beziehungsweise flaches Wickelelement, dessen Streifen in ihrem Längsverlauf unterschiedliche Radien aufweisen. Basically, differently designed lithium-ion cells are known which differ from one another in their production method, in particular in the arrangement of the electrodes and separators. Thus, it has been known to prepare cylindrical lithium-ion cells, stacked lithium-ion cells and prismatically wound lithium-ion cells. The prismatically wound lithium-ion cells are also sometimes understood as folded lithium-ion cells because, in contrast to cylindrical ion cells, the electrode and separator strips are also wound, but this does not produce a body of revolution, but a flattened or flat winding element, the strip in their longitudinal course different radii exhibit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lithiumionenzelle und einen Lithiumionenakkumulator zu schaffen, die auf einfache Art und Weise das Lithium-Plating reduzieren oder verhindern. The invention has for its object to provide a lithium-ion cell and a Lithiumionenakkumulator that reduce or prevent the lithium plating in a simple manner.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Lithiumionenzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Diese hat den Vorteil, dass die Anode und die Kathode des Zellwickels über die gesamte Breite den gleichen Abstand zueinander aufweisen und insofern beim Entladen und Beladen gleichmäßig über die gesamte Breite belastet werden. Der Lithiumionenübergang erfolgt damit auch über die gesamte Breite des Zellwickels gleichmäßig. Hierdurch wird verhindert, dass insbesondere am Randbereich des Zellwinkels, wo in der Regel auch ein Stromsammler angebracht wird, Kathode und Anode einen verkleinerten Abstand aufweisen, der das Lithium-Plating begünstigt. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass in zumindest einem längsseitigen Randbereich des Zellwickels wenigstens ein an die Kathode angrenzendes Stützmittel angeordnet ist, das eine parallele Anordnung von Anode und Kathode zueinander an dem Längsseitenrandbereich sichert. Es wird also eine konstruktive Maßnahme vorgeschlagen, welche ein Annähern von Kathode und Anode am Längsseitenrandbereich, insbesondere an dem Längsseitenrandbereich, welchem auch ein Stromsammler zugeordnet/zuordenbar ist, verhindert. The problem underlying the invention is achieved by a lithium-ion cell having the features of claim 1. This has the advantage that the anode and the cathode of the cell coil over the entire width have the same distance from each other and are therefore burdened evenly during unloading and loading over the entire width. The lithium ion transfer is thus uniform over the entire width of the cell coil. This prevents that in particular at the edge region of the cell angle, where usually a current collector is attached, cathode and anode have a reduced distance, which favors the lithium plating. According to the invention, this is achieved in that at least one support means adjacent to the cathode is arranged in at least one longitudinal edge region of the cell coil, which secures a parallel arrangement of anode and cathode relative to one another at the longitudinal side edge region. It is therefore proposed a constructive measure, which prevents an approach of the cathode and anode on the longitudinal side edge region, in particular on the longitudinal side edge region, which also a current collector is assigned / assigned.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Stützmittel als mitgewickelter Stützstreifen ausgebildet ist. Durch das Mitwickeln des Stützstreifens wird auf einfache Art und Weise die Breite der Kathode derart erweitert, dass Kathode und Anode an dem Längsseitenrandbereich nicht aufeinander zu bewegt werden können, wodurch der oben beschriebene Vorteil des reduzierten Lithium-Platings gewährleistet ist. Der Stützstreifen ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung als Bestandteil einer Stromsammlervorrichtung ausgebildet und dient somit zur elektrischen Kontaktierung von Anode oder Kathode. Dadurch, dass der Stützstreifen mitgewickelt wird, ist eine einfache Integration des Stromsammlers in den Zellwickel gewährleistet. Alternativ ist der Stützstreifen bevorzugt als Teil des Separatorstreifens ausgebildet, der sich in dem Bereich, in welchem die Anode die Kathode überragt, durch eine vergrößerte Höhe auszeichnet, und dadurch den Stützstreifen bildet. Der Stützstreifen ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bevorzugt auf dem Elektrodenstreifen der Kathode insbesondere beidseitig des Elektrodenstreifens angeordnet und weist dabei die gleiche Höhe wie die jeweilige Aktivbeschichtung der Kathode auf. According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the support means is designed as co-wound support strip. By co-winding of the support strip, the width of the cathode is extended in a simple manner such that the cathode and anode can not be moved toward one another at the longitudinal side edge region, whereby the above-described advantage of the reduced lithium platinum is ensured. The support strip is formed according to an advantageous embodiment of the invention as part of a current collector device and thus serves for electrical contacting of the anode or cathode. The fact that the support strip is co-wound, a simple integration of the current collector is ensured in the cell winding. Alternatively, the support strip is preferably formed as part of the Separatorstreifens, which is characterized in the region in which the anode projects beyond the cathode, by an increased height, and thereby forms the support strip. According to a further embodiment of the invention, the support strip is preferably arranged on the electrode strip of the cathode, in particular on both sides of the electrode strip, and has the same height as the respective active coating of the cathode.

Insbesondere ist vorgesehen, dass der Stützstreifen aus demselben Material wie der Separatorstreifen ausgebildet ist. Dadurch wird der Separatorstreifen durch den Stützstreifen erweitert und durch das Hinzufügen des Stützstreifens die chemische Zusammensetzung des Zellwickels nicht verändert. Dadurch ist ein sicherer Weiterbetrieb und eine einfache Integration des Stützstreifens möglich. In particular, it is provided that the support strip is formed from the same material as the Separatorstreifen. As a result, the separator strip is widened by the support strip and the addition of the support strip does not change the chemical composition of the cell wrap. This ensures reliable continued operation and simple integration of the support strip.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist bevorzugt vorgesehen, dass der Stützstreifen aus einem von dem Separatorstreifen verschiedenen Material ausgebildet ist. Damit unterscheidet sich der Stützstreifen materialtechnisch von dem Separatorstreifen und kann insbesondere dahingehend optimiert ausgebildet sein, dass er den Abstand zwischen Kathode und Anode an dem Längsseitenrandbereich in jedem Betriebszustand der Lithiumionenzelle sicher gewährleistet. According to an alternative embodiment of the invention, it is preferably provided that the support strip is formed from a different material from the Separatorstreifen. Thus, the support strip material technically differs from the Separatorstreifen and can be designed in particular optimized so that it ensures the distance between the cathode and anode at the longitudinal side edge area in each operating state of the lithium-ion cell safe.

Besonders bevorzugt ist der Stützstreifen aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material gefertigt. Damit wirkt der Stützstreifen vorteilhafterweise in dem Längsseitenrandbereich auch als elektrischer Isolator zwischen den beiden Elektroden, beziehungsweise zwischen Anode und Kathode. Particularly preferably, the support strip is made of an electrically non-conductive material. Thus, the support strip advantageously acts in the longitudinal side edge region as an electrical insulator between the two electrodes, or between the anode and cathode.

Alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass der Stützstreifen aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt ist. Damit kann der Stützstreifen beispielsweise auch als erweiterter Separator zwischen den beiden Elektroden wirken, sodass der Stützstreifen die Leistung des Zellwickels vorteilhafterweise nicht reduziert, sondern vielmehr vergrößert. Alternatively, it is preferably provided that the support strip is made of an electrically conductive material. Thus, the support strip can for example act as an extended separator between the two electrodes, so that the support strip advantageously does not reduce the power of the cell coil, but rather increases it.

Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Höhe des Stützmittels der Höhe der Kathode entspricht. Damit füllt das Stützmittel beziehungsweise der Stützstreifen den Freiraum zwischen Kathode und Anode, der durch die verkürzte Ausbildung der Kathode entsteht, vollständig aus. Furthermore, it is preferably provided that the height of the support means corresponds to the height of the cathode. Thus, the support means or the support strip completely fills the space between the cathode and the anode, which results from the shortened design of the cathode.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Stützstreifen eine dritte Breite aufweist, die zumindest der Differenz aus zweiter Breite und erster Breite entspricht. Der Stützstreifen füllt somit den vorgesehenen Freiraum aus, und stützt dadurch die Elektroden gegeneinander ab, sodass der Abstand der Elektroden zueinander über die gesamte Breite gleich bleibt. Optional weist der Stützstreifen bereits Mittel auf, die ein einfaches Anbringen des Stromsammlers an die Elektroden erlaubt. Bei den Mitteln kann es sich beispielsweise um randoffene Aussparungen handeln. Auch kann es sich bei den Mitteln um ein spezielles Stützstreifen-Material handeln, das eine vorteilhafte Verbindung des Stromsammlers mit den Elektrodenstreifen erlaubt. It is particularly preferred that the support strip has a third width which corresponds at least to the difference between the second width and the first width. The support strip thus fills the space provided, and thereby supports the electrodes against each other, so that the distance between the electrodes remains the same over the entire width. Optionally, the support strip already has means that allow easy attachment of the current collector to the electrodes. The funds may be, for example, edge-open recesses. Also, the means may be a special support strip material that allows for an advantageous connection of the current collector to the electrode strips.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist bevorzugt vorgesehen, dass das Stützmittel als Stromsammlervorrichtung ausgebildet ist, die einen Abstandshalter aufweist, der zwischen zwei benachbarten Elektrodenstreifen einführbar oder eingeführt ist. Der Abstandshalter, der den Abstand zwischen den Elektrodenstreifen gewährleisten soll, ersetzt somit den zuvor genannten Stützstreifen. Die nachträglich, also die nach dem Wickeln des Zellwickels angebrachte Stromsammlervorrichtung fügt somit den Abstandshalter zwischen die Elektrodenstreifen an dem Längsseitenrandbereich hinzu, wodurch die Elektroden an diesen Längsseitenrandbereich vorteilhafterweise einen definierten Abstand zueinander aufweisen, der das Lithium-Plating verhindert oder zumindest reduziert. According to an alternative embodiment of the invention, it is preferably provided that the support means is designed as a current collecting device having a spacer which is insertable or inserted between two adjacent electrode strips. The spacer, which is to ensure the distance between the electrode strips, thus replaces the aforementioned support strip. The subsequently, ie after the winding of the cell coil mounted current collector device thus adds the spacer between the electrode strips on the longitudinal side edge region, whereby the electrodes at this longitudinal side edge region advantageously have a defined distance from each other, which prevents the lithium plating or at least reduced.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show this

1 eine Lithiumionenzelle in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung und 1 a lithium-ion cell in a simplified perspective view and

2 eine vereinfachte Schnittdarstellung durch die Lithiumionenzelle an einem Längsseitenrandbereich. 2 a simplified sectional view through the lithium-ion cell at a longitudinal side edge region.

1 zeigt in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung eine Lithiumionenzelle 1, die einen Zellwickel 2 umfasst, der von zwei Elektrodenstreifen 3 und 4 sowie von zwei Separatorstreifen 5 und 6 gebildet ist. Die Elektrodenstreifen 3, 4 und Separatorstreifen 5, 6 weisen eine im Vergleich zu ihrer Breite B deutlich größere Länge auf. Zur Herstellung werden die Streifen 3 bis 6 aufeinander gelegt, sodass sie parallel zueinander verlaufen, und anschließend in ihre Längsrichtung aufgewickelt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Streifen 3 bis 6 prismatisch aufgewickelt. Eine zylindrische Wicklung ist jedoch beispielsweise ebenfalls denkbar. 1 shows in a simplified perspective view a lithium-ion cell 1 having a cell wrap 2 includes that of two electrode strips 3 and 4 as well as two separator strips 5 and 6 is formed. The electrode strips 3 . 4 and separator strips 5 . 6 have a much greater length compared to their width B. The stripes are made for the production 3 to 6 put on each other so that they run parallel to each other, and then wound in their longitudinal direction. According to the present embodiment, the strips 3 to 6 wound up prismatically. However, a cylindrical winding is also conceivable, for example.

Die Streifen 3 bis 6 sind dabei derart angeordnet, dass zwischen den Elektrodenstreifen 3, 4 einer der Separatorstreifen 5 angeordnet ist, sodass im gewickelten Zustand, wie in 1 gezeigt ist, die Elektroden 4, 3 stets durch einen der Separatorstreifen 5, 6 voneinander getrennt beziehungsweise auf Abstand gehalten sind. The Stripes 3 to 6 are arranged such that between the electrode strips 3 . 4 one of the separator strips 5 is arranged so that in the wound state, as in 1 shown is the electrodes 4 . 3 always through one of the separator strips 5 . 6 separated from each other or kept at a distance.

Die Elektroden 3, 4 sind mit jeweils einer Aktivbeschichtung 8, 9 insbesondere beidseitig versehen. Vorliegend ist die Elektrode 4 dabei mit einer Lithium-Metall-Oxidbeschichtung versehen und die Elektrode 3 mit einer Grafitbeschichtung. Damit bildet die Elektrode 3 die Anode A und die Elektrode 4 die Kathode K der Lithiumionenzelle 1. Die Beschichtungen sind dabei derart ausgebildet, dass ein Abschnitt des Elektrodenstreifens 4 an einem Längsseitenrand 7 leitet des Zellwickels 2 frei von der Beschichtung ist, sodass die Elektroden 3, 4 an diesem Längsseitenrand 7 durch einen Stromsammler oder eine Stromsammlervorrichtung elektrisch kontaktierbar sind. Die Kathode K ist dadurch im Querschnitt gesehen, wie mit Bezug auf 2 gezeigt, schmaler ausgebildet beziehungsweise weist eine kleinere Breite B2 auf, als die Anode A. The electrodes 3 . 4 each with an active coating 8th . 9 especially provided on both sides. The present is the electrode 4 thereby provided with a lithium-metal oxide coating and the electrode 3 with a graphite coating. This forms the electrode 3 the anode A and the electrode 4 the cathode K of the lithium-ion cell 1 , The coatings are designed such that a portion of the electrode strip 4 on a long side edge 7 conducts the cell winding 2 free of the coating, so the electrodes 3 . 4 on this long side edge 7 are electrically contacted by a current collector or a current collector device. The Cathode K is thus seen in cross section as with reference to FIG 2 shown narrower or has a smaller width B 2 , as the anode A.

In dem Zellwickel 2 sind die Elektroden 3, 4 durch die Separatorstreifen 5, 6 vor einem direkten Kontakt zueinander geschützt. Lediglich die Lithium-Ionen, die in allen drei Phasen der elektrochemischen Zelle, also sowohl in Anode, als auch in Kathode und Elektrolyten vorkommen, können durch den Elektrolyten und den Separator hindurch von der Anode A zu der Kathode K, und anders herum wandern. In the cell wrap 2 are the electrodes 3 . 4 through the separator strips 5 . 6 protected from direct contact with each other. Only the lithium ions, which occur in all three phases of the electrochemical cell, ie both in the anode, and in the cathode and electrolyte, can pass through the electrolyte and the separator from the anode A to the cathode K, and vice versa.

2 zeigt in einer vereinfachten Schnittdarstellung entlang der Linie A-A aus 1 einen Querschnittsbereich des Zellwickels 2. 2 zeigt dazu die um die Kathode K gewickelte Anode A, wobei zwischen Anode A und Kathode K jeweils einer der der Separatorstreifen 5, 6 liegt. In 2 sind die zuvor beschriebenen Aktivbeschichtungen 8 des Elektrodenstreifens 3 und 9 des Elektrodenstreifens 4 ersichtlich. 2 shows in a simplified sectional view along the line AA 1 a cross-sectional area of the cell coil 2 , 2 shows to the wound around the cathode K anode A, wherein between anode A and cathode K in each case one of the Separatorstreifen 5 . 6 lies. In 2 are the active coatings described above 8th of the electrode strip 3 and 9 of the electrode strip 4 seen.

Wie ebenfalls 2 entnehmbar ist, weist die Kathode K eine Breite B2 auf, die kleiner ist als die Breite B1 der Anode A beziehungsweise insbesondere deren Beschichtung 8. Dies erleichtert im Normalfall eine Befestigung beziehungsweise Kontaktierung der Elektrodenstreifen 3, 4 durch einen Stromsammler 13 (gestrichelt dargestellt). Like also 2 can be removed, the cathode K has a width B 2 , which is smaller than the width B 1 of the anode A or in particular their coating 8th , This usually facilitates attachment or contacting of the electrode strips 3 . 4 through a current collector 13 (shown in dashed lines).

Um zu vermeiden, dass Anode A und Kathode K an dem Längsseitenrandbereich 7 bei der Verbindung mit dem Stromsammler aufeinander zu bewegt werden, sodass ihr Abstand zueinander reduziert wird, ist vorliegend ein Stützmittel 11 in Form eines Stützstreifens 12 vorgesehen, der die Breitendifferenz zwischen Anode A und Kathode K kompensiert. Der Stützstreifen 12 ist mit den Elektrodenstreifen 3, 4 und den Separatorstreifen 5, 6 mitgewickelt und dadurch einfach in das Zellwinkel 2 integriert. To avoid the anode A and cathode K at the longitudinal side edge area 7 are moved towards each other in the connection with the current collector, so that their distance from each other is reduced, is presently a support means 11 in the form of a backing strip 12 provided that compensates for the width difference between anode A and cathode K. The support strip 12 is with the electrode strips 3 . 4 and the separator strip 5 . 6 co-wound and thus easy in the cell angle 2 integrated.

Vorliegend ist der Elektrodenstreifen 12 aus einem elektrisch nicht leitenden Material gefertigt, um einen direkten elektrischen Kontakt der Aktivbeschichtung beziehungsweise zwischen Anode A und Kathode K im Bereich des Längsseitenrandbereichs 7 zu verhindern. Die Höhe h des Stützstreifens 12 entspricht dabei zweckmäßigerweise der Höhe der Kathode K beziehungsweise der Aktivbeschichtung 9, sodass der Abstand von Anode A und Kathode K über die gesamte Breite des Zellwinkels 2 konstant gehalten ist. In the present case is the electrode strip 12 made of an electrically non-conductive material to a direct electrical contact of the active coating or between the anode A and cathode K in the region of the longitudinal side edge region 7 to prevent. The height h of the backing strip 12 expediently corresponds to the height of the cathode K or the active coating 9 so that the distance of anode A and cathode K over the entire width of the cell angle 2 is kept constant.

Dadurch findet auch ein gleichmäßiger Lithiumionenübergang zwischen Anode und Kathode sowohl beim Entladen als auch beim Aufladen statt. Durch das Anschließen des Stromsammlers 13 an die Elektrodenstreifen 3, 4 können diese aufgrund des Stützmittels 11 am Längsseitenrandbereich 7 nicht aufeinander zu bewegt werden, sodass der konstante Abstand auch am Randbereich dauerhaft gewährleistet ist. Hierdurch wird auf einfache und kostengünstige Art und Weise ein Lithium-Plating an dem Zellwickel 2 reduziert beziehungsweise verhindert. As a result, a uniform lithium ion transfer between the anode and cathode takes place both during discharging and during charging. By connecting the current collector 13 to the electrode strips 3 . 4 These may be due to the proppant 11 on the long side edge area 7 are not moved towards each other, so that the constant distance is permanently ensured even at the edge region. As a result, in a simple and cost-effective manner, a lithium plating on the cell coil 2 reduced or prevented.

Alternativ zu einem mitgewickelten Stützstreifen 12 ist gemäß einer alternativen Ausführungsform vorgesehen, dass das Stützmittel 11 durch einen Abstandshalter gebildet ist, der letztendlich dem Stützstreifen 12 entspricht, jedoch erst nachträglich durch eine Stromsammlervorrichtung 13 (hier gestrichelt dargestellt) an das Zellwickel 2 angebracht wird/ist. Die Stromsammlervorrichtung 13 weist einen Stromsammler 14 auf, der mit dem Elektrodenstreifen 3 elektrisch verbunden ist, um den beim Entladen freigegebenen Strom abzuführen. Elektrische Leitungen/Verbindungen der Stromsammlervorrichtung 13 sind in 2 nicht gezeigt. Das gestrichelt gezeichnete Gehäuse, das den Abstandshalter bildet, ist zweckmäßigerweise aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material gefertigt. Das Stützmittel 11 ist in Form des Abstandshalters beziehungsweise Stützstreifens 12 an der Stromsammlervorrichtung 13 gehalten und wird somit zwischen Anode und Kathode am Längsseitenrandbereich 7 eingeführt, sodass diese den gewünschten Abstand zueinander auch am Längsseitenrand 7 aufweisen. An dem dem Längsseitenrandbereich 7 gegenüberliegenden Längsseitenrandbereich des Zellwickels 2, der in 2 nicht mehr dargestellt ist, ist bevorzugt ein dem Stützmittel 11 entsprechendes Stützmittel vorhanden, das sicherstellt, dass Kathode K und Anode A auch an dem anderen Längsseitenrandbereich beziehungsweise über die gesamte Breite B des Zellwickels 2 parallel zueinander verlaufen. Alternatively to a co-wound support strip 12 is provided according to an alternative embodiment that the support means 11 is formed by a spacer, which ultimately the support strip 12 corresponds, but only later by a current collector device 13 (shown here in dashed lines) to the cell coil 2 is / is attached. The current collector device 13 has a current collector 14 on that with the electrode strip 3 is electrically connected to dissipate the released during discharging power. Electrical lines / connections of the current collector device 13 are in 2 Not shown. The dashed housing, which forms the spacer is suitably made of an electrically non-conductive material. The proppant 11 is in the form of the spacer or support strip 12 at the current collector device 13 held and is thus between the anode and cathode on the longitudinal side edge area 7 introduced, so that they have the desired distance from each other also on the longitudinal side edge 7 exhibit. At the longitudinal side edge area 7 opposite longitudinal side edge region of the cell coil 2 who in 2 is no longer shown, is preferably a proppant 11 corresponding support means available, which ensures that cathode K and anode A also on the other longitudinal side edge region or over the entire width B of the cell coil 2 parallel to each other.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Lithiumionenzelle Lithium ion cell
2 2
Zellwickel cell coil
3 3
Elektrodenstreifen electrode strips
4 4
Elektrodenstreifen electrode strips
5 5
Separatorstreifen separator strip
6 6
Separatorstreifen separator strip
7 7
Längsseitenrandbereich Longitudinal side edge region
8 8th
Beschichtung coating
9 9
Beschichtung coating
1010
Beschichtung  coating
1111
Stützmittel  proppant
1212
Elektrodenstreifen  electrode strips
1313
Stromsammlervorrichtung  Current collector device
1414
Stromsammler  current collector
B1 B 1
Breite width
B2 B 2
Breite width
h H
Höhe height
K K
Kathode cathode
A A
Anode anode

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2012/146409 A1 [0003] WO 2012/146409 A1 [0003]

Claims (10)

Lithiumionenzelle (1) für einen Energiespeicher, insbesondere Kraftfahrzeugbatterie, mit einem Zellwickel (2), das zwei Elektrodenstreifen (3, 4) und wenigstens zwei die Elektrodenstreifen (3, 4) voneinander trennende Separatorstreifen (5, 6) aufweist, die aufeinander liegend in ihrer Längserstreckung gewickelt sind, wobei die Elektrodenstreifen (3, 4) jeweils eine Aktivbeschichtung (8, 9) aufweisen, sodass einer der Elektrodenstreifen (3) eine Anode (A) und der andere der Elektrodenstreifen (4) eine Kathode (K) bildet, und wobei zumindest die Aktivbeschichtung der Kathode (K) eine erste Breite (B2) aufweist, die kleiner ist als eine zweite Breite (B1) zumindest der Aktivbeschichtung der Anode (A) dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Längsseitenrandbereich (7) des Zellwickels (2) wenigstens ein an die Kathode (K) angrenzendes Stützmittel (11) angeordnet ist, das eine parallele Anordnung von Anode und Kathode (3, 4) zueinander am Längsseitenrandbereich (7) sichert. Lithium-ion cell ( 1 ) for an energy store, in particular motor vehicle battery, with a cell winding ( 2 ), the two electrode strips ( 3 . 4 ) and at least two of the electrode strips ( 3 . 4 ) separating separator strips ( 5 . 6 ), which are wound on each other in their longitudinal extent, wherein the electrode strips ( 3 . 4 ) each an active coating ( 8th . 9 ), so that one of the electrode strips ( 3 ) one anode (A) and the other of the electrode strips ( 4 ) forms a cathode (K), and wherein at least the active coating of the cathode (K) has a first width (B 2 ) which is smaller than a second width (B 1 ) of at least the active coating of the anode (A), characterized in that in at least one longitudinal side edge region ( 7 ) of the cell coil ( 2 ) at least one support means adjacent to the cathode (K) ( 11 ), which is a parallel arrangement of anode and cathode ( 3 . 4 ) to each other at the longitudinal edge area ( 7 ) secures. Lithiumionenzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützmittel (11) als mitgewickelter Stützstreifen (12) ausgebildet ist. Lithium-ion cell according to claim 1, characterized in that the proppant ( 11 ) as co-wound support strips ( 12 ) is trained. Lithiumionenzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützstreifen (12) aus demselben Material wie der Separatorstreifen (5) ausgebildet ist. Lithium-ion cell according to one of the preceding claims, characterized in that the support strip ( 12 ) of the same material as the separator strip ( 5 ) is trained. Lithiumionenzelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützstreifen (12) aus einem von dem Separatorstreifen (5) verschiedenen Material ausgebildet ist. Lithium-ion cell according to one of claims 1 or 2, characterized in that the support strip ( 12 ) from one of the separator strips ( 5 ) is formed of different material. Lithiumionenzelle nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützstreifen (12) aus einem elektrisch nicht-leitfähigen Material gefertigt ist. Lithium-ion cell according to one of claims 1, 2 or 4, characterized in that the support strip ( 12 ) is made of an electrically non-conductive material. Lithiumionenzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützstreifen (12) aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt ist. Lithium-ion cell according to one of claims 1 to 4, characterized in that the support strip ( 12 ) is made of an electrically conductive material. Lithiumionenzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Stützmittels (11) der Höhe der Kathode (K) entspricht. Lithium-ion cell according to one of the preceding claims, characterized in that the height of the support means ( 11 ) corresponds to the height of the cathode (K). Lithiumionenzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützstreifen (12) eine dritte Breite aufweist, die der Differenz aus zweiter Breite (B1) und erster Breite (B2) entspricht. Lithium-ion cell according to one of the preceding claims, characterized in that the support strip ( 12 ) has a third width corresponding to the difference between the second width (B 1 ) and the first width (B 2 ). Lithiumionenzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützmittel (11) als Stromsammlervorrichtung (13) ausgebildet ist, die einen Abstandshalter aufweist, der zwischen zwei benachbarten Elektrodenstreifen (3, 4) bereichsweise einführbar/eingeführt ist. Lithium-ion cell according to one of the preceding claims, characterized in that the proppant ( 11 ) as a current collecting device ( 13 ) is formed, which has a spacer which between two adjacent electrode strips ( 3 . 4 ) can be introduced / introduced regionally. Lithiumionenakkumulator, insbesondere Kraftfahrzeugbatterie, gekennzeichnet durch eine Lithiumionenzelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9. Lithium ion accumulator, in particular a motor vehicle battery, characterized by a lithium-ion cell ( 1 ) according to one of claims 1 to 9.
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