DE102020129496A1 - battery cell - Google Patents

battery cell Download PDF

Info

Publication number
DE102020129496A1
DE102020129496A1 DE102020129496.4A DE102020129496A DE102020129496A1 DE 102020129496 A1 DE102020129496 A1 DE 102020129496A1 DE 102020129496 A DE102020129496 A DE 102020129496A DE 102020129496 A1 DE102020129496 A1 DE 102020129496A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
anode
battery cell
cathode
conductor
ptc resistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020129496.4A
Other languages
German (de)
Inventor
Volker Grajewski
Max Schleder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102020129496.4A priority Critical patent/DE102020129496A1/en
Priority to CN202111312784.8A priority patent/CN114464871A/en
Publication of DE102020129496A1 publication Critical patent/DE102020129496A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0585Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/528Fixed electrical connections, i.e. not intended for disconnection
    • H01M50/529Intercell connections through partitions, e.g. in a battery casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/54Connection of several leads or tabs of plate-like electrode stacks, e.g. electrode pole straps or bridges
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10Temperature sensitive devices
    • H01M2200/106PTC
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

Batteriezelle (1), zumindest umfassend mindestens eine Anode (2), umfassend einen Anodenableiter (3) mit einer ein Anodenaktivmaterial umfassenden ersten Beschichtung (4), mindestens eine Kathode (5), umfassend einen Kathodenableiter (6) mit einer ein Kathodenaktivmaterial umfassenden zweiten Beschichtung (7), zwischen den unterschiedlichen Beschichtungen (4, 7) einen Separator (8) sowie mindestens einen mit dem mindestens einen Anodenableiter (3) elektrisch leitend verbundenen ersten Anschluss (9) und einen mit dem mindestens einen Kathodenableiter (6) elektrisch leitend verbundenen zweiten Anschluss (10) zur elektrischen Kontaktierung der Anode (2) und der Kathode (5) mit einer Umgebung (11) der Batteriezelle (1); wobei zumindest einer der Ableiter (3, 6) über einen PTC-Widerstand (12) mit dem Anschluss (9, 10) verbunden ist.Battery cell (1), at least comprising at least one anode (2), comprising an anode collector (3) with a first coating (4) comprising an anode active material, at least one cathode (5) comprising a cathode collector (6) with a second coating comprising a cathode active material Coating (7), a separator (8) between the different coatings (4, 7) and at least one first terminal (9) electrically conductively connected to the at least one anode conductor (3) and one electrically conductive to the at least one cathode conductor (6). connected second terminal (10) for electrical contacting of the anode (2) and the cathode (5) with an environment (11) of the battery cell (1); at least one of the conductors (3, 6) being connected to the terminal (9, 10) via a PTC resistor (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle. Die Batteriezelle umfasst zumindest

  • • mindestens eine Anode, umfassend einen Anodenableiter mit einer ein Anodenaktivmaterial umfassenden ersten Beschichtung,
  • • mindestens eine Kathode, umfassend einen Kathodenableiter mit einer eine Kathodenaktivmaterial umfassenden zweiten Beschichtung,
  • • zwischen den unterschiedlichen Beschichtungen einen Separator
  • • sowie mindestens einen mit dem mindestens einen Anodenableiter elektrisch leitend verbundenen ersten Anschluss und einen mit dem mindestens einen Kathodenableiter elektrisch leitend verbundenen zweiten Anschluss zur elektrischen Kontaktierung der Anode und der Kathode mit einer Umgebung der Batteriezelle.
The invention relates to a battery cell. The battery cell includes at least
  • • at least one anode, comprising an anode conductor with a first coating comprising an anode active material,
  • • at least one cathode, comprising a cathode conductor with a second coating comprising a cathode active material,
  • • a separator between the different coatings
  • and at least one first terminal electrically conductively connected to the at least one anode conductor and one second terminal electrically conductively connected to the at least one cathode conductor for electrically contacting the anode and the cathode with an environment of the battery cell.

Für den Antrieb von Kraftfahrzeugen werden vermehrt Batterien, insbesondere Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt. Batterien werden üblicherweise aus Zellen und/ oder aus mehrere Zellen umfassenden Modulen zusammengesetzt, wobei jede Zelle ein Gehäuse und darin angeordnet mindestens eine Anode, eine Kathode und dazwischen angeordnet einen Separator aufweist.Batteries, in particular lithium-ion batteries, are increasingly being used to drive motor vehicles. Batteries are usually composed of cells and/or modules comprising a plurality of cells, each cell having a housing and at least one anode, one cathode and a separator arranged therein.

Beim Laden und Entladen einer Lithium-Ionen-Batteriezelle wird ein Teil der elektrischen und/oder chemischen Energie in thermische Energie umgesetzt, so dass sich die Batteriezelle erwärmt. Ja nach Höhe der unterschiedlichen Stromdichten in den einzelnen Zelllagen kann dabei eine inhomogene Temperaturverteilung in der Zelle auftreten, die zu lokal stärker belasteten Bereichen in der Batteriezelle führen kann. Diese Bereiche altern besonders schnell.When charging and discharging a lithium-ion battery cell, part of the electrical and/or chemical energy is converted into thermal energy, so that the battery cell heats up. Depending on the level of the different current densities in the individual cell layers, an inhomogeneous temperature distribution can occur in the cell, which can lead to areas in the battery cell that are locally more heavily loaded. These areas age particularly quickly.

Derzeit wird der Stromfluss in oder aus den einzelnen Zelllagen einer Batteriezelle nicht Lagenindividuell geregelt, sondern nur global über den vom Batterie-Management-System angeforderten Leistungsbedarf abgerufen. Der Stromfluss kann zwischen den einzelnen Zelllagen unterschiedlich sein. Insbesondere beim Schnellladen von BEV-Fahrzeugen kommt es lokal zu Hotspots, d. h. aufgrund der lokal höheren Stromdichte treten örtlich begrenzte Temperaturerhöhungen auf. Diese Bereiche führen zu erhöhter Alterung der Batteriezelle und limitieren die Schnelladefähigkeit.Currently, the current flow in or out of the individual cell layers of a battery cell is not regulated individually for each layer, but only globally via the power requirement requested by the battery management system. The current flow can differ between the individual cell layers. Local hotspots occur, especially when fast charging BEV vehicles, i. H. Due to the locally higher current density, locally limited increases in temperature occur. These areas lead to increased aging of the battery cell and limit the ability to charge quickly.

Große, lokale Temperaturunterschiede (große Temperaturgradienten) führen zu mechanischen Spannungen innerhalb der Batteriezelle und des Zellmoduls. Dies kann zu Schädigungen innerhalb der Batteriezelle führen, durch Ablösung, Zerstörung oder Risse in Grenzschichten, und zur Reduzierung der ionischen und elektrischen Leitfähigkeit.Large, local temperature differences (large temperature gradients) lead to mechanical stresses within the battery cell and the cell module. This can lead to damage within the battery cell through detachment, destruction or cracks in boundary layers, and to a reduction in ionic and electrical conductivity.

Zur Kühlung der Gesamt-Batterie muss derzeit viel Energie aufgewendet werden. Eine gezielte Kühlung der Hotspots ist wegen fehlender Temperaturmessmöglichkeiten nicht möglich. Die Temperatur der Batteriezelle bzw. von Bereichen einer Batteriezelle kann durch den Einsatz einzelner Temperaturfühler an den Zellrandbereichen ermittelt werden. Eine Messung zwischen den Batteriezellen und/oder zwischen den Zelllagen ist aber wegen der punktuellen Auftragung des Sensors, insbesondere bei Pouchzellen, nicht möglich.A lot of energy is currently required to cool the entire battery. Targeted cooling of the hotspots is not possible due to the lack of temperature measurement options. The temperature of the battery cell or areas of a battery cell can be determined by using individual temperature sensors at the cell edge areas. However, a measurement between the battery cells and/or between the cell layers is not possible due to the punctiform application of the sensor, particularly in the case of pouch cells.

Es ist bekannt ein „Derating“ der (Modul-globalen) Leistungsanforderung zur Reduzierung der Zelltemperatur vorzunehmen, d. h. der Stromfluss der Batteriezelle wird in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur begrenzt, um der Entstehung auch von lokalen Hotspots entgegenzuwirken.It is known to "derate" the (module-global) power requirement to reduce the cell temperature, i. H. the current flow of the battery cell is limited depending on the ambient temperature in order to counteract the development of local hotspots.

Weiter ist es bekannt, Inhomogenitäten der Stromdichten und daraus resultierende Temperatur-Inhomogenitäten und somit eine erhöhte Zellalterung einfach in Kauf zu nehmen.Furthermore, it is known to simply accept inhomogeneities in the current densities and temperature inhomogeneities resulting therefrom and thus increased cell aging.

Weiter ist bekannt, die Kühlleistung (Modul-global, bestenfalls Zellen-global) zu erhöhen.It is also known to increase the cooling capacity (module-global, ideally cell-global).

Aus der DE 10 2015 206 146 A1 ist eine Lithium-Zelle bekannt, bei der ein Anodenstromableiter und/oder ein Kathodenstromableiter hin zum jeweiligen Aktivmaterial mit einer Polymerbeschichtung beschichtet ist, wobei das Polymer als PTC-Material dient. Bei einer Temperaturerhöhung der Zelle steigt der elektrische Widerstand des Polymers und damit der Innenwiderstand der Elektrode, so dass ein weiteres Laden bzw. Entladen der Zelle unterbunden werden kann.From the DE 10 2015 206 146 A1 a lithium cell is known in which an anode current collector and/or a cathode current collector is coated with a polymer coating towards the respective active material, the polymer serving as PTC material. If the temperature of the cell increases, the electrical resistance of the polymer and thus the internal resistance of the electrode increases, so that further charging or discharging of the cell can be prevented.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik angeführten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll eine Batteriezelle vorgeschlagen werden, bei der eine kostengünstige und bauraumsparende Maßnahme zur Vermeidung von lokalen Hotspots realisiert wird.The object of the present invention is to at least partially solve the problems cited with reference to the prior art. In particular, a battery cell is to be proposed in which a cost-effective and space-saving measure for avoiding local hotspots is implemented.

Zur Lösung dieser Aufgaben trägt eine Batteriezelle mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.A battery cell with the features according to patent claim 1 contributes to the solution of these tasks. Advantageous developments are the subject matter of the dependent patent claims. The features listed individually in the patent claims can be combined with one another in a technologically meaningful manner and can be supplemented by explanatory facts from the description and/or details from the figures, with further embodiment variants of the invention being shown.

Es wird eine Batteriezelle vorgeschlagen, zumindest umfassend

  • • mindestens eine Anode (Minus-Pol), umfassend einen Anodenableiter mit einer ein Anodenaktivmaterial umfassenden ersten Beschichtung,
  • • mindestens eine Kathode (Plus-Pol), umfassend einen Kathodenableiter mit einer ein Kathodenaktivmaterial umfassenden zweiten Beschichtung,
  • • zwischen den unterschiedlichen Beschichtungen einen Separator sowie
  • • mindestens einen mit dem mindestens einen Anodenableiter elektrisch leitend verbundenen ersten Anschluss und einen mit dem mindestens einen Kathodenableiter elektrisch leitend verbundenen zweiten Anschluss zur elektrischen Kontaktierung der
A battery cell is proposed, at least comprehensively
  • • at least one anode (negative pole), comprising an anode conductor with a first coating comprising an anode active material,
  • • at least one cathode (positive pole), comprising a cathode conductor with a second coating comprising a cathode active material,
  • • between the different coatings a separator as well
  • • at least one first connection electrically conductively connected to the at least one anode conductor and one second connection electrically conductively connected to the at least one cathode conductor for electrical contacting of the

Anode und der Kathode mit einer Umgebung der Batteriezelle; wobei zumindest einer der Ableiter über einen PTC-Widerstand mit dem Anschluss verbunden ist.anode and the cathode with a surrounding of the battery cell; at least one of the conductors being connected to the terminal via a PTC resistor.

Die Batteriezelle umfasst in bekannter Weise insbesondere mindestens eine Anode und mindestens eine Kathode als Elektroden. Zwischen Anode und Kathode ist jeweils ein Separator angeordnet. Die Aktivmaterialien sind insbesondere als Beschichtungen auf elektrisch leitenden Trägermaterialien angeordnet, die als Ableiter dienen. Die Anode und die Kathode werden jeweils auch als Zelllage bezeichnet.In a known manner, the battery cell comprises in particular at least one anode and at least one cathode as electrodes. A separator is arranged between the anode and the cathode. The active materials are arranged in particular as coatings on electrically conductive carrier materials that serve as conductors. The anode and the cathode are each also referred to as a cell layer.

Die Elektroden sind insbesondere in bekannter Weise in einem Gehäuse der Batteriezelle angeordnet und werden von einem Elektrolyten bzw. einer Elektrolytflüssigkeit beaufschlagt.The electrodes are arranged in a known manner in a housing of the battery cell and are acted upon by an electrolyte or an electrolyte liquid.

Insbesondere weist die Batteriezelle eine Vielzahl von Elektroden und Separatoren auf, die aufeinandergestapelt angeordnet sind.In particular, the battery cell has a large number of electrodes and separators which are stacked on top of one another.

Die Ableiter sind insbesondere folienartig ausgeführt, weisen also eine große Seitenfläche und eine geringe Dicke auf. Auf der Seitenfläche bzw. auf jeder Seitenfläche ist insbesondere die Beschichtung mit Aktivmaterial angeordnet. Die Separatoren sind jeweils zwischen den Seitenflächen der benachbart angeordneten unterschiedlichen Elektroden angeordnet. The conductors are designed in particular in the form of foils, ie they have a large side surface and a small thickness. In particular, the coating with active material is arranged on the side surface or on each side surface. The separators are each arranged between the side surfaces of the adjacently arranged different electrodes.

Insbesondere sind jeweils die Anoden und die Kathoden innerhalb der Batteriezelle miteinander parallelgeschaltet, so dass zumindest eine Mehrzahl von Anoden mit einem ersten Anschluss und eine Mehrzahl von Kathoden mit einem zweiten Anschluss elektrisch leitend verbunden ist.In particular, the anodes and the cathodes are each connected in parallel within the battery cell, so that at least a plurality of anodes are electrically conductively connected to a first connection and a plurality of cathodes are connected to a second connection.

Insbesondere sind die Ableiter über die einzelnen Elektroden mit den jeweiligen Anschlüssen elektrisch leitend verbunden, so dass ein elektrischer Strom ausgehend von den Ableitern und über die Anschlüsse an eine Umgebung außerhalb der Batteriezelle abgegeben werden kann. Ein Aufladen der Batteriezelle erfolgt dann in umgekehrter Richtung.In particular, the arresters are electrically conductively connected to the respective connections via the individual electrodes, so that an electric current can be emitted from the arresters and via the connections to an environment outside the battery cell. The battery cell is then charged in the opposite direction.

Die elektrisch leitende Verbindung zwischen der mindestens einen Anode und dem ersten Anschluss wird insbesondere durch eine erste Stromleitung und die elektrisch leitende Verbindung zwischen der mindestens einen Kathode und dem zweiten Anschluss durch eine zweite Stromleitung ausgebildet.The electrically conductive connection between the at least one anode and the first connection is formed in particular by a first power line and the electrically conductive connection between the at least one cathode and the second connection is formed by a second power line.

Ein PTC-Widerstand (positive temperature coefficient thermistor) zeichnet sich bekannterweise dadurch aus, dass sich in Abhängigkeit von einer an dem Widerstand anliegenden Temperatur der Widerstand des PTC-Widerstands ändert. Bei einem sogenannten Kaltleiter (PTC) nimmt der Widerstand bei einer Temperaturerhöhung zu.A PTC resistor (positive temperature coefficient thermistor) is known to be characterized in that the resistance of the PTC resistor changes as a function of a temperature present at the resistor. With a so-called thermistor (PTC), the resistance increases with an increase in temperature.

Mit der Anordnung eines PTC-Widerstands zwischen Ableiter und Anschluss wird ermöglicht, dass bei einer inhomogenen Temperaturverteilung in den Zelllagen der Widerstand für jede Lage individuell angepasst werden kann. Durch die Erhöhung des Widerstands bei zunehmender Temperatur fällt bei gleicher Spannung der Strom nach dem ohmschen Gesetz gemäß I = U / R(t); mit I - Stromstärke; U - Spannung; R(t) - zeitabhängiger Widerstand. Die Folge ist, dass die heiße Zelllage aufgrund des sich erhöhenden Widerstands daraufhin einer geringeren Strombelastung ausgesetzt wird und sich entsprechen wieder abkühlen kann. Mit abnehmender Temperatur verringert sich der Widerstand wieder und die Strombelastung bzw. Leistungsfähigkeit der jeweiligen Zelllage steigt wieder an.The arrangement of a PTC resistor between arrester and connection enables the resistance to be individually adjusted for each layer in the event of an inhomogeneous temperature distribution in the cell layers. Due to the increase in resistance with increasing temperature, the current falls at the same voltage according to Ohm's law according to I = U / R(t); with I - current strength; U - voltage; R(t) - time dependent resistance. The result is that the hot cell layer is then subjected to a lower current load due to the increasing resistance and can cool down accordingly. With decreasing temperature, the resistance decreases again and the current load or performance of the respective cell layer increases again.

Mit der Anordnung des PTC-Widerstands zwischen Ableiter und Anschluss kann der PTC-Widerstand außerhalb der aufeinander gestapelten Lagen bzw. Elektroden und Separatoren angeordnet werden. Damit bleibt die Stapelhöhe und damit die Baugröße der Zelle unverändert. Weiterhin ersetzt der mindestens eine PTC-Widerstand insbesondere einen Abschnitt der jeweiligen Stromleitung, so dass kein Mehreinsatz von Material zur Herstellung der Batteriezelle erforderlich ist.With the arrangement of the PTC resistor between arrester and connection, the PTC resistor can be arranged outside of the stacked layers or electrodes and separators. The stack height and thus the overall size of the cell thus remain unchanged. Furthermore, the at least one PTC resistor replaces in particular a section of the respective power line, so that no additional use of material is required to produce the battery cell.

Insbesondere ist der Einsatz des PTC-Widerstands daher besonders vorteilhaft bei Pouchzellen oder prismatischen Zellen, nicht aber bei Rundzellen. Bei Rundzellen existieren keine einzelnen Lagen, bei denen die Stromdichte dann unabhängig voneinander aber abhängig von der jeweiligen Temperatur bzw. dem sich durch den PTC-Widerstand einstellenden Widerstandswert geregelt werden kann.In particular, the use of the PTC resistor is particularly advantageous for pouch cells or prismatic cells, but not for round cells. With round cells there are no individual layers in which the current density is then independent of one another but dependent on the respective temperature or the PTC resistance adjusting resistance value can be regulated.

Bei Pouchzellen und prismatischen Batteriezellen, die jeweils insbesondere eine Mehrzahl von Anoden und Kathoden aufweisen, ist dementsprechend eine Lagenindividuelle Regelung der Stromdichte möglich.In the case of pouch cells and prismatic battery cells, which in particular each have a plurality of anodes and cathodes, it is accordingly possible to regulate the current density individually for each layer.

Die Erfindung ermöglicht also eine Zelllagenindividuelle und temperaturabhängige Strombelastung der Lithium-Ionen-Batteriezelle durch den Einsatz mindestens eines Kaltleiterelements (PTC). Damit kann das Auftreten von lokalen Temperaturhotspots innerhalb der Batteriezelle bzw. innerhalb eines Stapels von Elektroden verhindert werden. Die Ursachen von lokalen Temperaturhotspots können damit am Entstehungsort behoben werden und müssen nicht unnötig über eine globale Leistungsreduzierung oder über eine Verstärkung einer globalen Kühlung vermieden werden.The invention thus enables a cell layer-specific and temperature-dependent current loading of the lithium-ion battery cell through the use of at least one PTC thermistor element (PTC). The occurrence of local temperature hotspots within the battery cell or within a stack of electrodes can thus be prevented. The causes of local temperature hotspots can thus be remedied at the point of origin and do not have to be avoided unnecessarily by a global power reduction or by increasing global cooling.

Insbesondere ist nur jeder Anodenableiter mit dem ersten Anschluss über jeweils einen PTC-Widerstand verbunden. Alternativ ist nur jeder Kathodenableiter mit dem zweiten Anschluss über jeweils einen PTC-Widerstand verbunden. Diese Anordnung der PTC-Widerstände ist möglich, da der Stromfluss entweder durch den Anoden- oder durch den Kathodenstrom gesteuert werden kann.In particular, only each anode conductor is connected to the first connection via a respective PTC resistor. Alternatively, only each cathode conductor is connected to the second terminal via a respective PTC resistor. This arrangement of the PTC resistors is possible because the current flow can be controlled either by the anode or by the cathode current.

Wenn bei dieser Anordnung die Elektrode ohne PTC-Widerstand (die also nicht über einen PTC-Widerstand mit dem entsprechenden Anschluss verbunden ist) eine Temperaturerhöhung aufweist und die benachbart angeordnete und einen PTC-Widerstand aufweisende Elektrode diese Temperaturerhöhung, z. B. auf Grund einer guten thermischen Entkopplung von Anode und Kathode, nicht erfährt, könnten Temperaturhotspots entstehen.If, in this arrangement, the electrode without a PTC resistor (which is therefore not connected to the corresponding terminal via a PTC resistor) exhibits a temperature increase and the electrode arranged adjacent and having a PTC resistor exhibits this temperature increase, e.g. B. due to a good thermal decoupling of anode and cathode, temperature hotspots could arise.

Es ist daher bevorzugt, dass jeder Anodenableiter mit dem ersten Anschluss und jeder Kathodenableiter mit dem zweiten Anschluss über jeweils einen PTC-Widerstand verbunden ist. Dabei ist für jeden Ableiter genau ein PTC-Widerstand vorgesehen.It is therefore preferred that each anode conductor is connected to the first connection and each cathode conductor is connected to the second connection via a respective PTC resistor. Exactly one PTC resistor is provided for each arrester.

Insbesondere ist zumindest bzw. nur genau ein PTC-Widerstand zwischen dem jeweiligen Anschluss und einer Gruppe von Anodenableitern oder von Kathodenableitern angeordnet. In particular, at least or only precisely one PTC resistor is arranged between the respective connection and a group of anode conductors or cathode conductors.

Eine Gruppe umfasst insbesondere mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei oder sogar vier oder mehr, der jeweiligen Ableiter.A group comprises, in particular, at least two, preferably at least three or even four or more, of the respective conductors.

Diese Anordnung kann berücksichtigen, dass sich benachbarte Zelllagen gegenseitig im Temperaturniveau beeinflussen, so dass nicht jede Zelllage mit einem eigenen PTC-Element versehen werden muss. Hier können also Gruppen von Zelllagen gebildet werden, die dann über ein gemeinsames PTC-Element mit dem jeweiligen Anschluss verbunden werden. Hierbei können aber einzelne heiße Lagen auch die Strombelastung der eventuell noch kühleren Nachbarlagen beeinflussen und damit die Gesamtleistung der Batteriezelle unnötig reduzieren.This arrangement can take into account that neighboring cell layers influence each other in terms of the temperature level, so that each cell layer does not have to be provided with its own PTC element. Groups of cell layers can thus be formed here, which are then connected to the respective connection via a common PTC element. In this case, however, individual hot layers can also influence the current load of the possibly cooler neighboring layers and thus unnecessarily reduce the overall performance of the battery cell.

Insbesondere sind die Ableiter der jeweiligen Gruppe benachbart zueinander angeordnet. Es sind also keine dieser Ableiter einer anderen Gruppe zugeordnet.In particular, the conductors of the respective group are arranged adjacent to one another. So none of these arresters are assigned to another group.

Insbesondere umfasst die Batteriezelle zumindest mehrere, bevorzugt mindestens zwei, besonders bevorzugt mindestens drei oder sogar vier oder mehr, Gruppen von Anodenableitern oder von Kathodenableitern.In particular, the battery cell comprises at least a plurality, preferably at least two, particularly preferably at least three or even four or more groups of anode conductors or cathode conductors.

Insbesondere weist der PTC-Widerstand eine Querschnittsfläche quer zur Stromrichtung auf, die höchstens 10 %, bevorzugt höchstens 5 %, besonders bevorzugt höchstens 2 %, einer mit dem Aktivmaterial beschichteten Seitenfläche eines Ableiters beträgt. Damit kann der PTC-Widerstand Material- und Bauraumsparend eingesetzt werden.In particular, the PTC resistor has a cross-sectional area transverse to the current direction which is at most 10%, preferably at most 5%, particularly preferably at most 2%, of a side surface of an arrester coated with the active material. This means that the PTC resistor can be used to save material and space.

Eine Anordnung eines PTC-Widerstands zwischen einem Anschluss und einem Ableiter kann unterschiedlich ausgeführt sein. In den Figuren sind beispielhafte Ausgestaltungen dargestellt, auf die die vorliegende Erfindung jedoch nicht beschränkt ist.A PTC resistor can be arranged in different ways between a connection and a conductor. Exemplary configurations are shown in the figures, to which the present invention is not limited, however.

Das Gehäuse der Batteriezelle ist z. B. ein Hardcase, z. B. für eine prismatische Zelle, oder eine Kompositfolie für eine Pouchzelle. Die Anode, Kathode als Elektrode und der Separator sind bekannte Komponenten einer Batteriezelle und z. B. als mit Aktivmaterial beschichtete elektrisch leitende Folien ausgeführt. Diese können in vorgegebener Reihenfolge gestapelt in der Batteriezelle angeordnet sein. Das Gehäuse wird mit einem, insbesondere flüssigen, Elektrolyt gefüllt.The housing of the battery cell is z. B. a hard case, z. B. for a prismatic cell, or a composite film for a pouch cell. The anode, cathode as an electrode and the separator are known components of a battery cell and z. B. designed as coated with active material electrically conductive films. These can be stacked in a predetermined order in the battery cell. The housing is filled with an electrolyte, in particular a liquid one.

Die Batteriezelle ist insbesondere eine lithiumhaltige Batteriezelle, insbesondere eine Sekundärzelle.The battery cell is in particular a lithium-containing battery cell, in particular a secondary cell.

Insbesondere ist die Batteriezelle eine bekannte Batteriezelle mit bekannten Komponenten in bekannter Anordnung zueinander. Vorliegend wird insbesondere ein PTC-Element in vorteilhafter Weise in der Batteriezelle angeordnet.In particular, the battery cell is a known battery cell with known components in a known arrangement relative to one another. In the present case, in particular, a PTC element is advantageously arranged in the battery cell.

Die Verwendung unbestimmter Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und der diese wiedergebenden Beschreibung, ist als solche und nicht als Zahlwort zu verstehen. Entsprechend damit eingeführte Begriffe bzw. Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und insbesondere aber auch mehrfach vorhanden sein können.The use of indefinite articles (“a”, “an”, “an” and “an”), particularly in the claims and the description reflecting them, should be understood as such and not as a numeral. Correspondingly introduced with it Terms and components are therefore to be understood in such a way that they are present at least once and, in particular, can also be present several times.

Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.As a precaution, it should be noted that the numerals used here (“first”, “second”, ...) primarily (only) serve to distinguish between several similar objects, sizes or processes, i.e. in particular no dependency and/or sequence of these objects, sizes or make processes mandatory for each other. Should a dependency and/or order be necessary, this is explicitly stated here or it is obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment. If a component can occur several times (“at least one”), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:

  • 1: eine erste Ausführungsvariante einer Batteriezelle;
  • 2: eine zweite Ausführungsvariante einer Batteriezelle;
  • 3: eine dritte Ausführungsvariante einer Batteriezelle;
  • 4: eine vierte Ausführungsvariante einer Batteriezelle;
  • 5: eine Verbindung zwischen einem Anodenableiter und einer ersten Stromleitung über einen PTC-Widerstand in einer Seitenansicht;
  • 6: eine Verbindung zwischen zwei Gruppen von Anodenableitern und einer ersten Stromleitung über mehrere PTC-Widerstände in einer Seitenansicht;
  • 7: eine Verbindung zwischen Anodenableitern und einer ersten Stromleitung über PTC-Widerstände in einer perspektivischen Ansicht; und
  • 8: eine Verbindung zwischen Anodenableitern und einer ersten Stromleitung über einen gemeinsamen PTC-Widerstand in einer perspektivischen Ansicht.
The invention and the technical environment are explained in more detail below with reference to the accompanying figures. It should be pointed out that the invention should not be limited by the exemplary embodiments given. In particular, unless explicitly stated otherwise, it is also possible to extract partial aspects of the facts explained in the figures and to combine them with other components and findings from the present description. In particular, it should be pointed out that the figures and in particular the proportions shown are only schematic. Show it:
  • 1 : a first embodiment variant of a battery cell;
  • 2 : a second embodiment variant of a battery cell;
  • 3 : a third variant embodiment of a battery cell;
  • 4 : a fourth embodiment variant of a battery cell;
  • 5 : a connection between an anode conductor and a first power line via a PTC resistor in a side view;
  • 6 : a connection between two groups of anode conductors and a first power line via several PTC resistors in a side view;
  • 7 : a connection between anode conductors and a first power line via PTC resistors in a perspective view; and
  • 8th : a perspective view of a connection between anode collectors and a first power line via a common PTC resistor.

Die 1 zeigt eine erste Ausführungsvariante einer Batteriezelle 1. Die Batteriezelle 1 umfasst eine Mehrzahl von Anoden 2 und eine Mehrzahl von Kathoden 5. Jede Anode 2 umfasst einen Anodenableiter 3 mit einer ein Anodenaktivmaterial umfassenden ersten Beschichtung 4. Jede Kathode 5 umfasst einen Kathodenableiter 6 mit einer ein Kathodenaktivmaterial umfassenden zweiten Beschichtung 7. Zwischen jeweils zwei unterschiedlichen Beschichtungen 4, 7 ist ein Separator 8 angeordnet. Die Batteriezelle 1 umfasst weiter einen mit den Anodenableitern 3 elektrisch leitend verbundenen ersten Anschluss 9 und einen den Kathodenableitern 6 elektrisch leitend verbundenen zweiten Anschluss 10 zur elektrischen Kontaktierung der Anoden 2 und der Kathoden 5 mit einer Umgebung 11 der Batteriezelle 1.the 1 shows a first embodiment of a battery cell 1. The battery cell 1 comprises a plurality of anodes 2 and a plurality of cathodes 5. Each anode 2 comprises an anode collector 3 with a first coating 4 comprising an anode active material. Each cathode 5 comprises a cathode collector 6 with a Cathode active material comprising second coating 7. Between two different coatings 4, 7, a separator 8 is arranged. The battery cell 1 further comprises a first terminal 9 electrically conductively connected to the anode conductors 3 and a second terminal 10 electrically conductively connected to the cathode conductors 6 for electrically contacting the anodes 2 and the cathodes 5 with an environment 11 of the battery cell 1.

Die Elektroden 2, 5 sind in einem Gehäuse 18 der Batteriezelle 1 angeordnet und werden von einem Elektrolyten bzw. einer Elektrolytflüssigkeit beaufschlagt. Die Batteriezelle 1 weist eine Vielzahl von Elektroden 2, 5 und Separatoren 8 auf, die aufeinandergestapelt angeordnet sind.The electrodes 2, 5 are arranged in a housing 18 of the battery cell 1 and are acted upon by an electrolyte or an electrolyte liquid. The battery cell 1 has a multiplicity of electrodes 2, 5 and separators 8 which are stacked on top of one another.

Die Ableiter 3, 6 sind folienartig ausgeführt, weisen also eine große Seitenfläche 15 und eine geringe Dicke auf. Auf jeder Seitenfläche 15 ist die Beschichtung 4, 7 mit Aktivmaterial angeordnet. Die Separatoren 8 sind jeweils zwischen den Seitenflächen 15 der benachbart angeordneten unterschiedlichen Elektroden 2, 5 angeordnet.The conductors 3, 6 are foil-like, ie they have a large side surface 15 and a small thickness. The coating 4 , 7 with active material is arranged on each side surface 15 . The separators 8 are each arranged between the side surfaces 15 of the different electrodes 2, 5 arranged adjacent to one another.

Die Anoden 2 sind innerhalb der Batteriezelle 1 miteinander parallelgeschaltet und die Kathoden 5 sind innerhalb der Batteriezelle 1 miteinander parallelgeschaltet, so dass die Mehrzahl von Anoden 2 mit dem ersten Anschluss 9 und die Mehrzahl von Kathoden 5 mit dem zweiten Anschluss 10 elektrisch leitend verbunden ist.The anodes 2 are connected in parallel with one another within the battery cell 1 and the cathodes 5 are connected in parallel with one another within the battery cell 1, so that the plurality of anodes 2 are electrically conductively connected to the first terminal 9 and the plurality of cathodes 5 are electrically conductively connected to the second terminal 10.

Die elektrisch leitende Verbindung zwischen den Anoden 2 und dem ersten Anschluss 9 wird durch eine erste Stromleitung 16 und die elektrisch leitende Verbindung zwischen den Kathoden 5 und dem zweiten Anschluss 10 durch eine zweite Stromleitung 17 ausgebildet.The electrically conductive connection between the anodes 2 and the first connection 9 is formed by a first power line 16 and the electrically conductive connection between the cathodes 5 and the second connection 10 is formed by a second power line 17 .

Bei der ersten Ausführungsvariante ist jeder Anodenableiter 3 mit dem ersten Anschluss 9 und jeder Kathodenableiter 6 mit dem zweiten Anschluss 10 über jeweils einen PTC-Widerstand 12 verbunden.In the first embodiment variant, each anode conductor 3 is connected to the first connection 9 and each cathode conductor 6 is connected to the second connection 10 via a PTC resistor 12 in each case.

Jeder PTC-Widerstand 12 weist eine Querschnittsfläche 13 quer zur Stromrichtung 14 auf, die höchstens 10 % einer mit dem Aktivmaterial beschichteten Seitenfläche 15 eines Ableiters 3, 6 beträgt. Damit kann der PTC-Widerstand 12 Material- und Bauraumsparend eingesetzt werden.Each PTC resistor 12 has a cross-sectional area 13 transverse to the current direction 14, which is at most 10% one with the active material coated side surface 15 of a conductor 3, 6 is. The PTC resistor 12 can thus be used in a way that saves material and space.

2 zeigt eine zweite Ausführungsvariante einer Batteriezelle 1. Auf die Ausführungen zu 1 wird verwiesen. 2 shows a second embodiment variant of a battery cell 1. On the statements 1 is referenced.

Im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante ist hier nur jeder Kathodenableiter 6 mit dem zweiten Anschluss 10 über jeweils einen PTC-Widerstand 12 verbunden.In contrast to the first embodiment variant, only each cathode conductor 6 is connected to the second terminal 10 via a PTC resistor 12 in each case.

3 zeigt eine zweite Ausführungsvariante einer Batteriezelle 1. Auf die Ausführungen zu 2 wird verwiesen. 3 shows a second embodiment variant of a battery cell 1. On the statements 2 is referenced.

Im Unterschied zur zweiten Ausführungsvariante ist hier nur jeder Anodenableiter 3 mit dem ersten Anschluss 9 über jeweils einen PTC-Widerstand 12 verbunden.In contrast to the second embodiment variant, only each anode conductor 3 is connected to the first connection 9 via a PTC resistor 12 in each case.

Wenn bei diesen Anordnungen gemäß 2 und 3 die Elektrode 2, 5 ohne PTC-Widerstand 12 (die also nicht über einen PTC-Widerstand 12 mit dem entsprechenden Anschluss 9, 10 verbunden ist) eine Temperaturerhöhung aufweist und die benachbart angeordnete und einen PTC-Widerstand 12 aufweisende Elektrode 2, 5 diese Temperaturerhöhung, z. B. auf Grund einer guten thermischen Entkopplung von Anode 2 und Kathode 5, nicht erfährt, könnten Temperaturhotspots entstehen.If in accordance with these arrangements 2 and 3 the electrode 2, 5 without a PTC resistor 12 (which is therefore not connected to the corresponding connection 9, 10 via a PTC resistor 12) shows a temperature increase and the electrode 2, 5 arranged adjacent and having a PTC resistor 12 shows this temperature increase , e.g. B. due to a good thermal decoupling of anode 2 and cathode 5, temperature hotspots could arise.

4 zeigt eine vierte Ausführungsvariante einer Batteriezelle 1. Auf die Ausführungen zu 1 wird verwiesen. 4 shows a fourth embodiment variant of a battery cell 1. On the statements 1 is referenced.

Im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante ist nur genau ein PTC-Widerstand 12 zwischen dem jeweiligen Anschluss 9, 10 und jeweils einer Gruppe von Anodenableitern 3 bzw. von Kathodenableitern 6 angeordnet.In contrast to the first embodiment variant, only exactly one PTC resistor 12 is arranged between the respective terminal 9, 10 and a group of anode conductors 3 or of cathode conductors 6.

Eine Gruppe umfasst vorliegend vier Anoden 2/ Anodenableiter 3 bzw. vier Kathoden 5/ Kathodenableiter 6.In the present case, a group comprises four anodes 2/anode collectors 3 or four cathodes 5/cathode collectors 6.

Die Ableiter 3, 6 der jeweiligen Gruppe sind jeweils benachbart zueinander angeordnet. Es sind also keine dieser Ableiter 3, 6 einer anderen Gruppe zugeordnet.The conductors 3, 6 of the respective group are each arranged adjacent to one another. So none of these conductors 3, 6 are assigned to another group.

Die Batteriezelle 1 umfasst vorliegend jeweils zwei Gruppen von Anodenableitern 3 und Kathodenableitern 6.In the present case, the battery cell 1 comprises two groups of anode conductors 3 and cathode conductors 6.

Diese Anordnung kann berücksichtigen, dass sich benachbarte Zelllagen gegenseitig im Temperaturniveau beeinflussen, so dass nicht jede Zelllage mit einem eigenen PTC-Widerstand 12 versehen werden muss. Hier können also Gruppen von Zelllagen gebildet werden, die dann über einen gemeinsames PTC-Widerstand 12 mit dem jeweiligen Anschluss 9, 10 verbunden werden. Hierbei können aber einzelne heiße Lagen auch die Strombelastung der eventuell noch kühleren Nachbarlagen beeinflussen und damit die Gesamtleistung der Batteriezelle 1 unnötig reduzieren.This arrangement can take into account that neighboring cell layers influence each other in terms of the temperature level, so that each cell layer does not have to be provided with its own PTC resistor 12 . Groups of cell layers can thus be formed here, which are then connected to the respective connection 9, 10 via a common PTC resistor 12. In this case, however, individual hot layers can also influence the current load of the possibly cooler neighboring layers and thus unnecessarily reduce the overall performance of the battery cell 1 .

5 zeigt eine Verbindung zwischen einem Anodenableiter 3 und einer ersten Stromleitung 16 über einen PTC-Widerstand 12 in einer Seitenansicht. Auf die Ausführungen zu den 1 bis 3 wird verwiesen. 5 shows a connection between an anode conductor 3 and a first power line 16 via a PTC resistor 12 in a side view. On the remarks on the 1 until 3 is referenced.

Der Anodenableiter 3 weist eine erste Beschichtung 4 auf und erstreckt sich außerhalb des beschichteten Bereichs als erste Stromleitung 16 hin zu dem PTC-Widerstand 12. Der PTC-Widerstand 12 ist also zwischen den unterschiedlichen Abschnitten der ersten Stromleitung 16 angeordnet, die hier in einer Richtung quer zur Ebene der Seitenflächen 15 des Anodenableiters 15 zueinander versetzt angeordnet sind und sich in einer Richtung parallel zur Seitenfläche 15 gegenseitig überlappen. Der PTC-Widerstand 12 ist in diesem Überlappungsbereich angeordnet. Zur Vermeidung von Kurzschlüssen zwischen den Abschnitten der ersten Stromleitung 16 an dem PTC-Widerstand 12 vorbei, erstreckt sich der PTC-Widerstand 12 über das jeweilige Ende der Abschnitte der ersten Stromleitung 16 hinweg. The anode conductor 3 has a first coating 4 and extends outside the coated area as a first power line 16 towards the PTC resistor 12. The PTC resistor 12 is therefore arranged between the different sections of the first power line 16, which here in one direction are arranged offset from one another transversely to the plane of the side surfaces 15 of the anode conductor 15 and overlap one another in a direction parallel to the side surface 15 . The PTC resistor 12 is arranged in this overlapping area. In order to avoid short circuits between the sections of the first power line 16 past the PTC resistor 12, the PTC resistor 12 extends over the respective end of the sections of the first power line 16.

6 zeigt eine Verbindung zwischen zwei Gruppe von Anodenableitern 3 und einer ersten Stromleitung 16 über mehrere PTC-Widerstände 12 in einer Seitenansicht. Auf die Ausführungen zu 4 und 5 wird Bezug genommen. 6 shows a connection between two groups of anode conductors 3 and a first power line 16 via a plurality of PTC resistors 12 in a side view. To the remarks 4 and 5 is referred to.

Hier ist nur genau ein PTC-Widerstand 12 zwischen dem ersten Anschluss 9 und einer Gruppe von Anodenableitern 3 angeordnet. Dabei ist der erste Anschluss 9 über nur eine erste Stromleitung 16 und über an gegenüberliegenden Seiten der ersten Stromleitung 16 angeordnete PTC-Widerstände 12 mit unterschiedlichen Gruppen von Anodenableitern 3 verbunden.Here exactly one PTC resistor 12 is arranged between the first terminal 9 and a group of anode collectors 3 . In this case, the first connection 9 is connected to different groups of anode conductors 3 via only a first power line 16 and via PTC resistors 12 arranged on opposite sides of the first power line 16 .

Jede Gruppe umfasst drei Anodenableiter 3. Selbstverständlich kann jede Gruppe auch mehr als drei Ableiter (Kathoden- oder Anodenableiter) umfassen.Each group includes three anode collectors 3. Of course, each group can also include more than three collectors (cathode collectors or anode collectors).

7 zeigt eine Verbindung zwischen Anodenableitern 3 und einer ersten Stromleitung 16 über PTC-Widerstände 12 in einer perspektivischen Ansicht. Auf die Ausführungen zu 5 und 6 wird Bezug genommen. 7 shows a connection between anode conductors 3 and a first power line 16 via PTC resistors 12 in a perspective view. To the remarks 5 and 6 is referred to.

Es sind unterschiedliche Anodenableiter 3 (oder Gruppen von Anodenableitern 3) über jeweils einen PTC-Widerstand 12 mit der ersten Stromleitung 16 verbunden. Die PTC-Widerstände 12 sind auf einer gleichen Seitenfläche 15 einer flächigen ersten Stromleitung 16 nebeneinander angeordnet.Different anode collectors 3 (or groups of anode collectors 3) are connected to the first power line 16 via a PTC resistor 12 in each case. The PTC resistors 12 are arranged next to one another on the same side surface 15 of a flat first power line 16 .

8 zeigt eine Verbindung zwischen Anodenableitern 3 und einer ersten Stromleitung 16 über einen gemeinsamen PTC-Widerstand 12 in einer perspektivischen Ansicht. Auf die Ausführungen zu 7 wird Bezug genommen. 8th shows a connection between anode conductors 3 and a first power line 16 via a common PTC resistor 12 in a perspective view. To the remarks 7 is referred to.

Es sind unterschiedliche Anodenableiter 3 (oder Gruppen von Anodenableitern 3) über einen gemeinsamen PTC-Widerstand 12 mit der ersten Stromleitung 16 verbunden. Dabei sind die Abschnitte der ersten Stromleitung 16, die zwischen PTC-Widerstand 12 und Anodenableiter 3 angeordnet sind, nebeneinander auf der Seitenfläche 15 des Abschnitts der ersten Stromleitung 16 angeordnet, der sich zwischen dem ersten Anschluss 9 und dem PTC-Widerstand 12 erstreckt.Different anode collectors 3 (or groups of anode collectors 3) are connected to the first power line 16 via a common PTC resistor 12. The sections of the first power line 16 that are arranged between the PTC resistor 12 and the anode conductor 3 are arranged side by side on the side surface 15 of the section of the first power line 16 that extends between the first terminal 9 and the PTC resistor 12.

Die Ausführungen zu den 5 bis 8 gelten insbesondere gleichermaßen für eine Verbindung zwischen einem Kathodenableiter 6 und einer zweiten Stromleitung 17 bzw. einem zweiten Anschluss 10.The remarks on the 5 until 8th apply in particular equally to a connection between a cathode conductor 6 and a second power line 17 or a second terminal 10.

BezugszeichenlisteReference List

11
Batteriezellebattery cell
22
Anodeanode
33
Anodenableiteranode conductor
44
erste Beschichtungfirst coating
55
Kathodecathode
66
Kathodenableitercathode conductor
77
zweite Beschichtungsecond coating
88th
Separatorseparator
99
erster Anschlussfirst connection
1010
zweiter Anschlusssecond connection
1111
Umgebungvicinity
1212
PTC-WiderstandPTC resistance
1313
QuerschnittsflächeCross sectional area
1414
Stromrichtungcurrent direction
1515
Seitenflächeside face
1616
erste Stromleitungfirst power line
1717
zweite Stromleitungsecond power line
1818
GehäuseHousing

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102015206146 A1 [0010]DE 102015206146 A1 [0010]

Claims (7)

Batteriezelle (1), zumindest umfassend mindestens eine Anode (2), umfassend einen Anodenableiter (3) mit einer ein Anodenaktivmaterial umfassenden ersten Beschichtung (4), mindestens eine Kathode (5), umfassend einen Kathodenableiter (6) mit einer eine Kathodenaktivmaterial umfassenden zweiten Beschichtung (7), zwischen den unterschiedlichen Beschichtungen (4, 7) einen Separator (8) sowie mindestens einen mit dem mindestens einen Anodenableiter (3) elektrisch leitend verbundenen ersten Anschluss (9) und einen mit dem mindestens einen Kathodenableiter (6) elektrisch leitend verbundenen zweiten Anschluss (10) zur elektrischen Kontaktierung der Anode (2) und der Kathode (5) mit einer Umgebung (11) der Batteriezelle (1); wobei zumindest einer der Ableiter (3, 6) über einen PTC-Widerstand (12) mit dem Anschluss (9, 10) verbunden ist.Battery cell (1), at least comprising at least one anode (2), comprising an anode collector (3) with a first coating (4) comprising an anode active material, at least one cathode (5) comprising a cathode collector (6) with a second coating comprising a cathode active material Coating (7), a separator (8) between the different coatings (4, 7) and at least one first terminal (9) electrically conductively connected to the at least one anode conductor (3) and one electrically conductive to the at least one cathode conductor (6). connected second terminal (10) for electrical contacting of the anode (2) and the cathode (5) with an environment (11) of the battery cell (1); at least one of the conductors (3, 6) being connected to the terminal (9, 10) via a PTC resistor (12). Batteriezelle (1) nach Patentanspruch 1, wobei nur jeder Anodenableiter (3) mit dem ersten Anschluss (9) oder nur jeder Kathodenableiter (6) mit dem zweiten Anschluss (10) über jeweils einen PTC-Widerstand (12) verbunden ist.Battery cell (1) after Claim 1 , wherein only each anode conductor (3) is connected to the first terminal (9) or only each cathode conductor (6) is connected to the second terminal (10) via a respective PTC resistor (12). Batteriezelle (1) nach Patentanspruch 1, wobei jeder Anodenableiter (3) mit dem ersten Anschluss (9) und jeder Kathodenableiter (6) mit dem zweiten Anschluss (10) über jeweils einen PTC-Widerstand (12) verbunden ist.Battery cell (1) after Claim 1 , wherein each anode conductor (3) is connected to the first terminal (9) and each cathode conductor (6) is connected to the second terminal (10) via a respective PTC resistor (12). Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei zumindest ein PTC-Widerstand (12) zwischen dem jeweiligen Anschluss (9, 10) und einer Gruppe von Anodenableitern (3) oder von Kathodenableitern (6) angeordnet ist.Battery cell (1) according to one of the preceding claims, wherein at least one PTC resistor (12) is arranged between the respective connection (9, 10) and a group of anode conductors (3) or cathode conductors (6). Batteriezelle (1) nach Patentanspruch 4, wobei die Ableiter (3, 6) der Gruppe benachbart zueinander angeordnet sind.Battery cell (1) after patent claim 4 , wherein the conductors (3, 6) of the group are arranged adjacent to one another. Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 4 und 5, wobei die Batteriezelle (1) zumindest mehrere Gruppen von Anodenableitern (3) oder von Kathodenableitern (6) umfasst.Battery cell (1) according to any one of the preceding patent claims 4 and 5 , wherein the battery cell (1) comprises at least several groups of anode conductors (3) or cathode conductors (6). Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der PTC-Widerstand (12) eine Querschnittsfläche (13) quer zur Stromrichtung (14) aufweist, die höchstens 10 % einer mit dem Aktivmaterial beschichteten Seitenfläche (15) eines Ableiters (3, 6) beträgt.Battery cell (1) according to one of the preceding patent claims, in which the PTC resistor (12) has a cross-sectional area (13) transverse to the current direction (14) which is at most 10% of a side area (15) of a conductor (3, 6 ) amounts to.
DE102020129496.4A 2020-11-09 2020-11-09 battery cell Pending DE102020129496A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020129496.4A DE102020129496A1 (en) 2020-11-09 2020-11-09 battery cell
CN202111312784.8A CN114464871A (en) 2020-11-09 2021-11-08 Battery unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020129496.4A DE102020129496A1 (en) 2020-11-09 2020-11-09 battery cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020129496A1 true DE102020129496A1 (en) 2022-05-12

Family

ID=81256131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020129496.4A Pending DE102020129496A1 (en) 2020-11-09 2020-11-09 battery cell

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN114464871A (en)
DE (1) DE102020129496A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010005559A1 (en) 1998-06-25 2001-06-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Battery and process for preparing the same
DE10361360A1 (en) 2003-12-18 2005-07-14 Varta Microbattery Gmbh Galvanic element
DE102015206146A1 (en) 2015-04-07 2016-10-13 Robert Bosch Gmbh Intrinsically electrically conductive polymer as PTC material

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6235426B1 (en) * 1998-09-21 2001-05-22 Sanyo Electric Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte secondary cell wit PTC current collector tabs
WO2002054525A1 (en) * 2000-12-28 2002-07-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte battery and production method therefor
JP2003197178A (en) * 2001-12-25 2003-07-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Secondary battery
WO2016071798A1 (en) * 2014-11-07 2016-05-12 株式会社半導体エネルギー研究所 Secondary battery and manufacturing method for same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010005559A1 (en) 1998-06-25 2001-06-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Battery and process for preparing the same
DE10361360A1 (en) 2003-12-18 2005-07-14 Varta Microbattery Gmbh Galvanic element
DE102015206146A1 (en) 2015-04-07 2016-10-13 Robert Bosch Gmbh Intrinsically electrically conductive polymer as PTC material

Also Published As

Publication number Publication date
CN114464871A (en) 2022-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102019108521B4 (en) stack battery
DE102014207531A1 (en) Galvanic element with solid-state cell stack
DE102017202359A1 (en) ENERGY STORAGE MODULE, ENERGY STORAGE SYSTEM, VEHICLE AND METHOD FOR MEASURING A CELL VOLTAGE
EP3685465B1 (en) Solid electrolyte cell and method for producing a solid electrolyte cell
DE102012200868A1 (en) Battery cell for motor car, has overvoltage protection device with deformable membrane which deforms so that contact points electrically contact the contact pin by overpressure in housing interior for short-circuiting the battery cell
DE102016212732A1 (en) Battery module with a solid-state cell stack
DE102020129496A1 (en) battery cell
DE102018123910B4 (en) Battery, preferably lithium-ion battery
DE102020125856A1 (en) battery module
DE102013017228B3 (en) Switching device for an electrochemical energy storage, electrochemical energy storage and energy storage system
DE102008004236A1 (en) Energy storage and electrical system with such energy storage
WO2020109102A1 (en) Battery cell, battery module and use thereof
EP4047686A1 (en) Battery cell
DE102022105602A1 (en) Battery with heat conductor
DE102022103705A1 (en) battery cell
WO2016120129A1 (en) Battery cell and battery system
DE102021120890A1 (en) battery cell
DE102012223720A1 (en) Lithium-ion battery cell for drive system of motor vehicle, has monitoring circuit designed to record measurement variable of battery cell, where monitoring circuit is directly arranged on top of battery cell housing cover
DE102023208560A1 (en) SECONDARY BATTERY CELL
DE102021112876A1 (en) Method for operating a battery cell arrangement, battery cell, control device, computer program and motor vehicle
DE102021116742A1 (en) Battery cell arrangement and method for manufacturing a battery cell arrangement
DE102023109322A1 (en) BATTERY ASSEMBLY AND METHOD THEREOF
DE102021132147A1 (en) battery cell
DE102018200993A1 (en) Electrode unit for a battery cell and battery cell
DE102015215500A1 (en) Electrode unit for a battery cell, battery cell and method for operating the battery cell

Legal Events

Date Code Title Description
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0002200000

Ipc: H01M0050500000

R163 Identified publications notified