WO2014037168A1 - Elektrische energiespeicherzelle, elektrisches energiespeichermodul und verfahren zum herstellen einer elektrischen energiespeicherzelle - Google Patents

Elektrische energiespeicherzelle, elektrisches energiespeichermodul und verfahren zum herstellen einer elektrischen energiespeicherzelle Download PDF

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WO2014037168A1
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cell
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Martin Kessler
Andy Tiefenbach
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • Electric energy storage cell electrical energy storage module and method for producing an electrical energy storage cell
  • the invention relates to an electrical energy storage cell, an electrical
  • Energy storage cells designed to optimize the ohmic internal resistance and the specific energy and power density of the energy storage cells.
  • memory cells are connected in series or in parallel with each other to battery modules to set desired output parameters such as total voltage, voltage range, energy content or power density.
  • the document DE 10 2010 035 1 14 A1 discloses, for example, a battery unit with a multiplicity of cell units, each of which has accumulator cells which are electrically coupled via busbars.
  • Document EP 2 413 414 A2 discloses a battery cell with stacked anode and cathode foils in a foil housing which are connected via cathode and anode conductors to pole terminals of the battery cell. If currents with increasing alternating component are removed from such energy storage cells, the influence of the distributed inductance of the frequency increases depending on frequency
  • the inductive losses of an energy storage cell are composed of the individual components of the loss contributions of the electrodes, the Polverscnies and the arrangement of the electrodes in the housing. In addition, at
  • Energy storage cells may typically include one or more cell wraps integrated into their own or common housings. Usual forms of
  • Energy storage cells are cylindrical cells, pouch cells or flat cells. In this case, the energy storage cells on distributed inductors, which are due to the cell-internal interconnection, the Ableitergeometrie and the Polan say. If the energy storage cells are used for example in battery systems with integrated converter, so-called BDIs, these inductive components of the
  • the present invention provides in one aspect an electrical
  • Energy storage cell comprising a plurality of flat anode foils, which have a first storage portion and a first arrester portion, and a plurality of flat cathode foils, which have a second storage portion and a second arrester portion, wherein the anode foils and the cathode foils are stacked plane-parallel to each other, so that each first and second memory sections alternately overlap and form a memory cell stack, wherein the first
  • Memory cell stack protrude, wherein the first arrester sections are folded relative to the first memory sections in each case about a first fold line and aligned parallel along the first side surface of the memory cell stack, and wherein the second arrester sections opposite the second memory sections in each case by a second Folded fold line and aligned in parallel along the second side surface of the storage cell stack.
  • the present invention according to another aspect provides an electrical
  • Energy storage module with at least two energy storage cells according to the invention, the Zellpolanischen are coupled to module pole terminals of the energy storage module.
  • the present invention provides a method of manufacturing an electrical energy storage cell, comprising the steps of alternately disposing a plurality of sheet-like anode foils comprising a first
  • Memory portion and a first arrester portion and a plurality of flat cathode foils having a second memory portion and a second arrester portion, wherein the anode foils and the cathode foils are stacked plane-parallel to each other, so that the first and second memory portions each overlap alternately and form a memory cell stack, folding the first arrester sections, which extend beyond a first side surface of the memory cell stack by a first overhang length, opposite the first memory sections about a first fold line and parallel alignment of the first arrester sections along the first side surface of the memory cell stack, and folding the second arrester sections which around one second overhang length protrude beyond a second, the first side surface opposite side surface of the storage cell stack, compared to the first storage sections to a second fold line and parallel alignment of the second arrester sections along the second side surface of the storage cell stack.
  • the energy storage cells of the electrical energy storage module are arranged in a suitable manner such that the number of contact transitions between the individual interconnected energy storage cells and housing parts minimized and the lead-out of the electrode leads is optimized from the electrically active region.
  • anode and cathode foils are stacked alternately overlapping one another in an energy storage region, so that in each case arrester regions on opposite sides of the resulting foil stack Anoden- or cathode foils form a suitably dimensioned supernatant.
  • the protruding film areas can then be taken together and over
  • a significant advantage is that the energy loss can be significantly reduced, especially in the removal of high frequency alternating current from the energy storage cell.
  • BDI battery direct inverter
  • Energy storage cells is improved by the delay of the energy or
  • Load output of the energy storage cells is minimized after load changes.
  • otherwise possibly compensating components such as, for example, buffer capacitors, which can reduce the space requirement and the manufacturing costs of components which insert energy storage cells.
  • the electromagnetic compatibility can be improved because the emitted electromagnetic fields can be reduced and interference on adjacent electronic components can be reduced. Furthermore, ohmic losses, for example, due to the skin effect, largely reduced, which is advantageously associated with increased efficiency and lower heat generation.
  • the filling of the cell housing can be optimized because of the
  • the volume of the dead spaces can be minimized.
  • the first and second arrester sections may comprise first and second cell pole terminals of the first and second arrester sections
  • the first and second arrester sections may each comprise first and second cell pole sections at the opposite sides of the anode foils and cathode foils, the first cell pole sections folded against the first arrester sections respectively around a third fold line and parallel along be aligned with a third side surface of the memory cell stack, and the second Zellpolabroughe opposite the second Ableiterabroughen each folded around a fourth fold line and aligned in parallel along the third side surface of the memory cell stack.
  • the first and second cell pole sections may include first and second cell pole terminals of the energy storage cell at the third side surface of the cell
  • Training storage cell stack This allows the junction of the pole terminals on a side surface of the memory cell stack, so that the area enclosed by the pole terminals as small as possible and the connection inductance is thus as small as possible.
  • the first and second arrester sections may each comprise first and second cell pole sections at the opposite sides of the anode foils and cathode foils, the first cell pole sections folded against the first arrester sections respectively around a third fold line and parallel along be aligned with the first or second side surface of the memory cell stack, and the second Zellpolabterrorisme opposite the second Ableiterabterrorismen each folded around a fourth fold line and aligned in parallel along the first or second side surface of the memory cell stack.
  • Zellpolabitese first and second Zellpolan give the energy storage cell at the first or second side surface of the memory cell stack form. This allows the junction of the pole terminals on a side surface of the memory cell stack, so that the area enclosed by the pole terminals as low as possible and the
  • the energy storage cell can be aligned with cell pole connections pointing upwards, so that the first and second memory sections of the anode foils or Cathode films in the storage cell stack stand upright, that is, vertical to the
  • the third and fourth fold lines can run parallel to the first and second fold lines.
  • the third and fourth fold lines may be perpendicular to the first and second fold lines. This can be done in a flexible way different
  • Memory cell stack to be installed in an energy storage module or a cell housing.
  • the first and second cell pole sections may each have a width that is smaller than the width of the first and second arrester sections.
  • the energy storage cell may further comprise a plurality of Separator harshen, which are arranged plane-parallel in the memory cell stack between one of the anode foils and one of the cathode foils.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a precursor for producing a
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an intermediate stage for producing an electrical energy storage cell according to the first embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a schematic representation of an electrical energy storage cell according to the first embodiment of the invention; a schematic representation of a precursor for producing an electrical energy storage cell according to a second embodiment of the invention; a schematic representation of an intermediate stage for producing an electrical energy storage cell according to the second embodiment of the invention; a schematic representation of an electrical energy storage cell according to the second embodiment of the invention; a schematic representation of a precursor for producing an electrical energy storage cell according to a third embodiment of the invention; a schematic representation of an intermediate stage for producing an electrical energy storage cell according to the third embodiment of the invention; a schematic representation of an electrical energy storage cell according to the third embodiment of the invention; a schematic representation of an electrical energy storage cell according to the third embodiment of the invention; a schematic representation of a precursor for producing an electrical energy storage cell according to a fourth embodiment of the invention; a schematic representation of an electrical energy storage cell according to the fourth embodiment of the invention; a schematic representation of an energy storage module with electrical energy storage cell according to a fifth embodiment of the invention; a schematic representation of a method
  • Electric energy storage cells in the sense of the present invention include all devices which store electrical energy over a predefined period of time and can deliver it again over a further period of time.
  • Energy storage cells in the context of the present invention encompass all types of secondary and primary energy stores, in particular electrically capacitive, electrochemical
  • Electrical energy storage cells can be, for example, lithium-ion cells, lithium-polymer cells, nickel-metal hydride cells, ultracapacitors, supercapacitors, power capacitors, BatCaps, batteries based on lead, zinc, sodium, lithium, magnesium, sulfur or other metals, Elements or alloys, or include similar systems.
  • the functionality of the electrical energy storage cells encompassed by the invention can be based on intercalation electrodes,
  • Reaction electrodes or alloy electrodes in combination with aqueous, aprotic or polymeric electrolytes are based.
  • the construction of electrical energy storage cells in the sense of the present invention can be both different outer structures, such as
  • Electrode assemblies such as wound, stacked, folded or other structures include.
  • Electrode foils in the sense of the present invention may consist of various electrically conductive, for example metallic materials such as copper, aluminum,
  • Electrode foils in particular anode foils and / or cathode foils in the sense of the present invention, can be coated and / or produced with a large active surface area.
  • the electrode films can be designed to lie flat and plane-parallel to one another.
  • the electrode foils can be flexible or flexible and can be folded or folded at predetermined folding or folding lines such that first planar regions of the electrode foils span a plane that is at an angle to second planar regions of the electrode foils.
  • the electrode films may have different dimensions, for example, the thickness of electrode elements may have orders of magnitude of a few ⁇ to several mm.
  • the electrode elements may be folded, stacked or wound, and it may be provided to form insulation or separation layers between the electrode films which galvanically separate the electrode films from one another and can separate the electrolyte into individual regions within the cell housing. It may also be possible to build up the electrode foils in bipolar form.
  • the planar shape of the electrode films can be square, rectangular, round, elliptical or any other design.
  • Electric energy storage modules comprise components which have one or more electrical energy storage cells in a housing, wherein the electrical energy storage cells are suitably electrically coupled to one another in order to ensure a serial or parallel connection of the energy storage cells.
  • Electrical energy storage modules can have module connections to which an output voltage dependent on the internal connection of the electrical energy storage cells of the electrical energy storage module can be tapped off.
  • Housing according to the present invention comprise all components which have a recess for receiving one or more electrical energy storage cells and the electrically conductive interconnection elements of the electrical energy storage cells, and which can mechanically and / or electrically shield the recorded energy storage cells and elements from the outside world.
  • Housing can be electrically conductive materials, not electrically or only poorly conductive Materials or combinations of sub-areas of such materials, such as plastics, metals, alloys of metals.
  • the shape and size of the housing can be adapted to the recorded energy storage cells and elements.
  • the energy storage cell 10 comprises a multiplicity of planar anode foils 1 a which have a first storage section 2 and a first arrester section 2 a, as well as a multiplicity of planar ones
  • Cathode foils 1 b which a second memory section 2 and a second
  • Ableiterabêt 2b have.
  • the first memory section 2 is the right-side surface area of the anode foils 1 a
  • the second memory section 2 is the left-side area area of the cathode foils 1 b.
  • the anode foils 1 a and cathode foils 1 b are each stacked plane-parallel to each other, so that the first and second memory sections 2 each overlap alternately and form a memory cell stack 4.
  • the anode foils 1 a and cathode foils 1 b may, for example, have a rectangular, square, parallelogram-shaped, trapezoidal or strip-shaped form.
  • the number of anode foils 1 a and 1 b cathode foils is shown in Fig. 1 with three, but their number is not limited in principle.
  • the number of anode foils 1a and cathode foils 1b may be the same in each case, so that pairs of anode foils 1a and cathode foils 1b may be formed in the memory cell stack 4.
  • the pairs of anode foils 1a and cathode foils 1b can each be separated by a layer of a separator layer 3, which are arranged plane-parallel in the memory cell stack 4 between one of the anode foils 1a and one of the cathode foils 1b.
  • the anode foils 1 a and cathode foils 1 b can be galvanically separated from one another within the energy storage cell 10 by the separator layers 3.
  • the separator layers 3 are used in particular to separate the electrolyte into segments, so that a certain electrical potential difference within this
  • Segements in the electrolyte is not exceeded. These may, for example, have thin layers of electrically non-conductive or only slightly conductive materials.
  • the anode foils 1 a and cathode foils 1 b may, for example, be flat layers of electrically conductive material, which are meshed with one another in a comb-like structure. It should be understood that there is a plethora of possibilities to arrange the anode foils 1 a and cathode foils 1 b in a memory cell stack 4, and that the selection of an arrangement from the memory technology used, the Boundary conditions with respect to the outer shape of the energy storage cell 10 and / or to be achieved electrical characteristics of the energy storage cell 10 may be dependent. For example, it may be advantageous to design the storage cell stack 4 in such a way that the inner volume of the energy storage cell 10 is maximally utilized.
  • the first and second arrester sections 2a, 2b are in each case those sections which are overlapped by first and second overhang lengths via a first side surface 4a of the storage cell stack 4 (shown on the left in FIG. 1) or via a second (shown on the right in FIG. 1), the first side surface 4a opposite side surface 4b of the
  • Memory cell stack 4 protrude.
  • the first arrester sections 2 a can be folded relative to the first memory sections 2 in each case around a first fold line or fold axis E and aligned parallel along the first side face 4 a of the storage cell stack 4.
  • the second arrester sections 2b may be folded relative to the second storage sections 2, respectively, about a second fold line C and aligned parallel along the second side face 4b of the storage cell stack 4.
  • the folding steps are indicated schematically in FIG. 1 by E1 or C1.
  • the first and second arrester sections 2a, 2b can be superimposed and connected to each other at the ends projecting beyond the storage cell stack 4, for example via gluing, welding, soldering or similar joining techniques.
  • the length of the supernatants can, depending on the position of the anode foils 1 a or cathode foils 1 b in the
  • Memory cell stack 4 are adapted so that after folding the first and second Ableiterabête 2 a, 2 b, the projecting supernatant shown in Fig. 2 each terminates flush.
  • Faltgeometrie can continue to minimize the distance between the side surfaces 4a and 4b of the storage cell stack 4 to the side surfaces of a not shown in Figs. 1 to 3 cell housing.
  • a plurality of storage cell stacks 4 can also be stacked on top of one another and along the side surfaces 4a, 4b of the resulting total stack are easily connected to each other electrically.
  • the first and second arrester sections 2a, 2b may have first and second cell pole sections 6a and 6b, respectively, on the sides of the anode foils 1a and cathode foils 1b opposite the first and second memory sections 2, respectively.
  • These cell pole portions 6a and 6b may protrude beyond a plane formed by a third side surface 4c of the storage cell stack 4, and folded along third fold lines - the fold line F for the first cell pole portions 6a and the fold line D for the second cell pole portions 6b - onto the third side surface 4c of the storage cell stack 4 are folded.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a fully folded electrical
  • Memory cell stack 4 are aligned.
  • the first and second cell pole sections 2a, 2b are dimensioned so that, when folded in accordance with the folding operations F1 or D1 illustrated in FIG. 2, the cell pole sections 2a and 2b do not overlap
  • the first and second cell pole sections 2 a, 2 b respectively form first and second cell pole terminals 5 a and 5 b of the energy storage cell 10 on the third side surface 4 c of the storage cell stack 4.
  • the cell pole connections 5a and 5b can each be led out of a (not explicitly shown) cell housing of the energy storage cell 10 in order to minimize the distance between the storage cell stack 4 and the cell housing.
  • the separate contact elements can be configured, for example, as areal connection pads which minimize the overall height of the energy storage cell 10 and keep the contact between the first and second cell pole sections 2a, 2b and the contact elements as low-impedance or low-inductance as possible.
  • the cell pole connections 5a, 5b are implemented in such a way that at least one of the cell pole connections 5a, 5b is electrically insulated from the cell housing. In this case, for example, a metallic cell housing or a cell housing made of an insulating material such as plastic may be used.
  • the energy storage cell 10 For example, it may be enclosed by a prismatic cell housing. However, it will be understood that any other shape for the cell housing is also possible, and that this shape may be, for example, the dimensions of the enclosed ones
  • Energy storage cell 10 may be dependent.
  • the energy storage cell 10 in Fig. 3 has Zellpolan Why 5a, 5b, which lie in a plane with the planes of the anode foils 1a and 1 b cathode foils, that is, the third side surface 4c is plane-parallel to the surface area of the anode foils 1a and cathode foils 1 b.
  • the cell pole terminals 5a, 5b of the energy storage cell 10 face upward, the respective pairs of electrode sheets of the storage cell stack 4 are not upright.
  • FIGS. 14 and 15 differs from the representations of the pre-and intermediate stages in FIGS. 1 to 3 substantially in that the cathode foils 1 b in a folding movement C2 about the folding axis C not only along the second side surface 4 b of the storage cell stack 4, but also folded around a fourth side surface 4d.
  • the anode foils 1a are folded along the first side surface 4a in a folding movement E2 about the folding axis E, so that the protruding first and second cell pole sections 6a and 6b are perpendicular to the first side surface 4a.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a further precursor for the production of an electrical energy storage cell 10.
  • FIGS. 5 and 6 then show, analogously to FIGS. 2 and 3, an intermediate stage and a completely folded energy storage cell 10 Energy storage cell 10 to the illustrated in FIGS. 1 to 3 energy storage cell 10 is that the first and second
  • Zellpolabroughe 2c, 2d of the anode foils 1 a and cathode foils 1 b have a width which is in each case smaller than the width of the first and second arrester sections 2a and 2b.
  • the ableitabrough solutionen end portions of the anode foils 1a and cathode foils 1b each have L-shaped recesses, so that Tapered cell pole sections 2c and 2d are attached to the first and second arrester sections 2a and 2b.
  • These cell pole sections 2c and 2d, respectively, can be rotated by 90 ° with respect to the cell pole connection geometry in FIG. 3 in the folds F1 or D1, as shown in FIG. 6, that is to say the cell pole connections 5a, 5b face each other in a separation line which is opposite to the cell pole connections 5a, 5b corresponding separating line is rotated in Fig. 6 by 90 °.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a further preliminary stage for the production of an electrical energy storage cell 10.
  • FIGS. 8 and 9 then show an intermediate stage and a completely folded energy storage cell 10 analogous to FIGS. 5 and 6.
  • the essential difference of the energy storage cell 10 to the energy storage cell 10 illustrated in FIGS. 4 to 6 is that the cell pole sections 2 c and 2 d protrude in the manner of a tab over the plane defined by the front side surface 4 d of the storage cell stack 4. Consequently, the third fold line B to which the
  • Zellpolabitese 2c and 2d are folded in the folding operations B1 and B2 are not parallel to the first and second fold lines C and E as in the Faltgeometrien of Fig. 1 to 3 or 4 to 6, but is perpendicular to the first and second fold lines C and E.
  • the cell pole terminals 5a, 5b are formed on the side surface 4d, and when the energy storage cell 10 is rotated by 90 ° so that the cell pole terminals 5a, 5b face upward on the side surface 4d, the anode foils 1a and 11b are formed.
  • the two directions of rotation may be in the same direction, so that the first arrester portions 2c cover the first side surface 4a and the second arrester portions 2d cover the second side surface 4b.
  • the cell pole sections 2c and 2d are then viewed from different sides of the
  • Memory cell stack 4 folded against each other on the side surface 4d.
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a further precursor for the production of an electrical energy storage cell 10.
  • FIG. 1 1 shows a completely folded energy storage cell 10 analogous to FIGS. 2, 5 and 8, respectively.
  • the essential difference of the energy storage cell 10 to the energy storage cell 10 illustrated in FIGS. 1 to 3 is that the anode foils 1a and cathode foils 1b have no cell pole sections. Instead, the first and second arrester sections 2a, 2b serve directly as first and second Zellpolan say 5a, 5b of the energy storage cell 10 at the first and second side surfaces 4a, 4b of the storage cell stack 4th
  • FIG. 12 shows a schematic representation of an electrical energy storage module 20, which has an arrangement of electrical energy storage cells 10.
  • Arrangement of electrical energy storage cells 10 may for example
  • Energy storage cells 10 for the electric energy storage module 20 is also possible.
  • the electrical energy storage module 20 has, for example, a module housing 21, shown in transparent form, from which module pole connections 22a, 22b are brought out of the module housing 21 at the end cell-pole connections 5a, 5b.
  • the module pole terminals 22a, 22b may be, for example, flat contact elements, of which at least one is electrically insulated from the module housing 21.
  • FIGS. 1 to 12 show only exemplary embodiments of energy storage modules 20 and energy storage cells 10. Variations and
  • Design criteria are designed. In general, it is advantageous to keep the distances between current-carrying elements of both polarities as low as possible in order to minimize the active surface area enclosed by these elements. This means that the inductive impedance of the current-carrying elements inside the energy storage cells 10 can be minimized. Moreover, it is advantageous to design the current-carrying elements as large as possible in order to distribute the current density as homogeneously as possible. Is an ideal area, close fitting to the active areas of the electrode elements Polutton mich only under certain conditions possible, such as safety requirements or technical constraints, so it is at least to pay attention to the merger of the current-carrying
  • Energy storage cells 10 with the housing to minimize by suitable internal module interconnection of the energy storage cells. This reduces the ohmic line resistances, which in turn, both in DC operation and in the AC operation results in a minimization of Ohmic losses, especially due to the skin effect.
  • the illustrated energy storage modules 20 and energy storage cells 10 can be used in systems in which alternating currents of high frequency are taken from the energy storage cells 10, for example in battery direct converters with drive frequencies above approximately 100 Hz.
  • alternating currents of high frequency are taken from the energy storage cells 10, for example in battery direct converters with drive frequencies above approximately 100 Hz.
  • inductive losses can occur be minimized due to the high AC frequency.
  • the response of the energy storage cells 10 improves in the short-term range, which significantly improves the dynamics and reliability of the systems.
  • FIG. 13 shows a schematic representation of a method 30 for producing an electrical energy storage cell 10, in particular one of the energy storage cells 10 shown schematically in FIGS. 1 to 11.
  • a first step 31 an alternating arrangement of a multiplicity of planar anode foils 1 a takes place. which have a first storage section 2 and a first arrester section 2a, and a multiplicity of flat cathode films 1b, which have a second storage section 2 and a second discharge section 2b.
  • the anode foils 1 a and the cathode foils 1 b are stacked so that they are plane-parallel to each other that the first and second memory sections 2 each overlap alternately and form a memory cell stack 4.
  • a second step 32 the first arrester sections 2 a fold, which project beyond a first side surface 4 a of the storage cell stack 4 by a first overhang length, opposite the first memory sections 2 around a first fold line E and a parallel alignment of the first arrester sections 2 a along the first side surface 4a of the memory cell stack 4.
  • a folding 33 of the second arrester sections 2b which protrude by a second overhang length over a second, the first side surface 4a opposite side surface 4b of the memory cell stack 4, opposite the first memory sections 2 to a second fold line C and a parallel alignment of the second arrester sections 2b along the second

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Energiespeicherzelle (10), mit einer Vielzahl von flächigen Anodenfolien (1a), welche einen ersten Speicherabschnitt (2) und einen ersten Ableiterabschnitt (2a) aufweisen, und einer Vielzahl von flächigen Kathodenfolien (1b), welche einen zweiten Speicherabschnitt (2) und einen zweiten Ableiterabschnitt (2b) aufweisen, wobei die Anodenfolien (1a) und die Kathodenfolien (1b) planparallel zueinander gestapelt sind, so dass die ersten und zweiten Speicherabschnitte (2) jeweils alternierend überlappen und einen Speicherzellstapel (4) ausbilden, wobei die ersten Ableiterabschnitte (2a) um eine erste Überhanglänge über eine erste Seitenfläche (4a) des Speicherzellstapels (4) und die zweiten Ableiterabschnitte (2b) um eine zweite Überhanglänge über eine zweite, der ersten Seitenfläche (4a) gegenüberliegende Seitenfläche (4b) des Speicherzellstapels (4) hinausragen, wobei die ersten Ableiterabschnitte (2a) gegenüber den ersten Speicherabschnitten (2) jeweils um eine erste Faltlinie (E) gefaltet und parallel entlang der ersten Seitenfläche (4a) des Speicherzellstapels (4) ausgerichtet sind, und wobei die zweiten Ableiterabschnitte (2b) gegenüber den zweiten Speicherabschnitten (2) jeweils um eine zweite Faltlinie (C) gefaltet und parallel entlang der zweiten Seitenfläche (4b) des Speicherzellstapels (4) ausgerichtet sind.

Description

Beschreibung Titel
Elektrische Energiespeicherzelle, elektrisches Energiespeichermodul und Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Energiespeicherzelle
Die Erfindung betrifft eine elektrische Energiespeicherzelle, ein elektrisches
Energiespeichermodul und ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen
Energiespeicherzelle.
Stand der Technik Üblicherweise wird elektrischen Energiespeicherzellen Gleichstrom entnommen bzw. Gleichstrom in diese eingespeist. Daher ist der bisher bekannte Aufbau von
Energiespeicherzellen auf die Optimierung der Ohm'schen Innenwiderstände und der spezifischen Energie- bzw. Leistungsdichte der Energiespeicherzellen ausgelegt. In vielen Anwendungen elektrischer Energiespeicherzellen werden Speicherzellen in serieller oder paralleler Anordnung miteinander zu Batteriemodulen verschaltet, um gewünschte Ausgangsparameter wie Gesamtspannung, Spannungsbereich, Energieinhalt oder Leistungsdichte einzustellen. Die Druckschrift DE 10 2010 035 1 14 A1 offenbart beispielsweise eine Batterieeinheit mit einer Vielzahl von Zelleneinheiten, welche jeweils Akkumulatorzellen aufweisen, die über Busschienen elektrisch gekoppelt sind. Die
Druckschrift EP 2 413 414 A2 offenbart eine Akkuflachzelle mit aufeinandergeschichteten Anoden- und Kathodenfolien in einem Foliengehäuse, welche über Kathoden- und Anodenableiter mit Polanschlüssen der Akkuflachzelle verbunden sind. Werden aus derartigen Energiespeicherzellen Ströme mit steigendem Wechselanteil entnommen, steigt frequenzabhängig der Einfluss der verteilten Induktivität der
Energiespeicherzellen. Die induktiven Verluste einer Energiespeicherzelle setzen sich aus den individuellen Anteilen der Verlustbeiträge der Elektroden, der Polverschaltung und der Anordnung der Elektroden im Gehäuse zusammen. Außerdem können bei
Betriebsfrequenzen im kHz-Bereich durch den Skineffekt Verluste in den Strom tragenden Bereichen sowie Wirbelströme in elektrisch leitfähigen Flächen, beispielsweise im
Gehäuse, auftreten. Energiespeicherzellen können üblicherweise ein oder mehrere Zellwickel aufweisen, die in eigenen oder gemeinsamen Gehäusen integriert sind. Übliche Formen von
Energiespeicherzellen sind dabei Zylinderzellen, Pouchzellen oder Flachzellen. Dabei weisen die Energiespeicherzellen verteilte Induktivitäten auf, die durch die zellinterne Verschaltung, die Ableitergeometrie und die Polanschlüsse bedingt sind. Wenn die Energiespeicherzellen beispielsweise in Batteriesystemen mit integriertem Umrichter, sogenannten BDIs eingesetzt werden, können diese induktiven Anteile der
Energiespeicherzellimpedanz bei hohen Betriebsfrequenzen des Umrichters zu entsprechend hohen Verlustenergien in den leistungselektronischen Schalteinrichtungen des Umrichters führen. In Folge kann dies zu einem erhöhten Verschleiß der
Schalteinrichtungen, einem geringeren Wirkungsgrad des BDIs sowie zu erhöhtem fertigungstechnischen Aufwand zur Implementierung von Kühlsystemen mit hinreichender Kühlleistung führen. Es besteht ein Bedarf an Energiespeicherzellen, welche hinsichtlich der Entnahme von Wechselströmen hoher Frequenz geringere Verluste aufweisen und somit den
Wirkungsgrad des die Energiespeicherzellen einsetzenden Systems verbessern.
Weiterhin besteht ein Bedarf an derartigen Energiespeicherzellen, die sich in einfacher Weise und mit niedriger Ohm'scher und induktiver Impedanz zu Energiespeichermodulen verdrahten lassen.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem Aspekt eine elektrische
Energiespeicherzelle, mit einer Vielzahl von flächigen Anodenfolien, welche einen ersten Speicherabschnitt und einen ersten Ableiterabschnitt aufweisen, und einer Vielzahl von flächigen Kathodenfolien, welche einen zweiten Speicherabschnitt und einen zweiten Ableiterabschnitt aufweisen, wobei die Anodenfolien und die Kathodenfolien planparallel zueinander gestapelt sind, so dass die ersten und zweiten Speicherabschnitte jeweils alternierend überlappen und einen Speicherzellstapel ausbilden, wobei die ersten
Ableiterabschnitte um eine erste Überhanglänge über eine erste Seitenfläche des Speicherzellstapels und die zweiten Ableiterabschnitte um eine zweite Überhanglänge über eine zweite, der ersten Seitenfläche gegenüberliegende Seitenfläche des
Speicherzellstapels hinausragen, wobei die ersten Ableiterabschnitte gegenüber den ersten Speicherabschnitten jeweils um eine erste Faltlinie gefaltet und parallel entlang der ersten Seitenfläche des Speicherzellstapels ausgerichtet sind, und wobei die zweiten Ableiterabschnitte gegenüber den zweiten Speicherabschnitten jeweils um eine zweite Faltlinie gefaltet und parallel entlang der zweiten Seitenfläche des Speicherzellstapels ausgerichtet sind.
Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem weiteren Aspekt ein elektrisches
Energiespeichermodul, mit mindestens zwei erfindungsgemäßen Energiespeicherzellen, deren Zellpolanschlüsse mit Modulpolanschlüssen des Energiespeichermoduls gekoppelt sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Energiespeicherzelle, mit den Schritten des alternierenden Anordnens einer Vielzahl von flächigen Anodenfolien, welche einen ersten
Speicherabschnitt und einen ersten Ableiterabschnitt aufweisen, und einer Vielzahl von flächigen Kathodenfolien, welche einen zweiten Speicherabschnitt und einen zweiten Ableiterabschnitt aufweisen, wobei die Anodenfolien und die Kathodenfolien planparallel zueinander gestapelt werden, so dass die ersten und zweiten Speicherabschnitte jeweils alternierend überlappen und einen Speicherzellstapel ausbilden, des Faltens der ersten Ableiterabschnitte, welche um eine erste Überhanglänge über eine erste Seitenfläche des Speicherzellstapels hinausragen, gegenüber den ersten Speicherabschnitten um eine erste Faltlinie und paralleles Ausrichten der ersten Ableiterabschnitte entlang der ersten Seitenfläche des Speicherzellstapels, und des Faltens der zweiten Ableiterabschnitte, welche um eine zweite Überhanglänge über eine zweite, der ersten Seitenfläche gegenüberliegende Seitenfläche des Speicherzellstapels hinausragen, gegenüber den ersten Speicherabschnitten um eine zweite Faltlinie und paralleles Ausrichten der zweiten Ableiterabschnitte entlang der zweiten Seitenfläche des Speicherzellstapels.
Vorteile der Erfindung
Es ist eine Idee der vorliegenden Erfindung, die Verluste, die bei der Ansteuerung einer elektrischen Energiespeicherzelle auftretenden Wirbelströme im Inneren der
Energiespeicherzelle und/oder in deren Gehäuse verursacht werden, mithilfe eines geeigneten internen Aufbaus der Energiespeicherzelle mit möglichst geringer interner Zellinduktivität zu reduzieren. Dazu werden die Energiespeicherzellen des elektrischen Energiespeichermoduls in geeigneter Weise derart angeordnet, dass die Anzahl der Kontaktübergänge zwischen den einzelnen verschalteten Energiespeicherzellen und Gehäuseteilen minimiert und die Herausführung der Elektrodenableiter aus dem elektrisch aktiven Bereich optimiert wird. Dazu werden Anoden- und Kathodenfolien in einem Energiespeicherbereich wechselweise überlappend aufeinander geschichtet, so dass an gegenüberliegenden Seiten des entstehenden Folienstapels jeweils Ableiterbereiche der Anoden- bzw. Kathodenfolien einen geeignet dimensionierten Überstand bilden. Die überstehenden Folienbereiche können dann zusammengenommen und über
Seitenflächen des Folienstapels gefaltet werden, um an den entsprechenden
Seitenflächen Kontaktierungsmöglichkeiten für Polanschlüsse des Folienstapels zu schaffen.
Ein erheblicher Vorteil besteht darin, dass die Verlustenergie insbesondere bei der Entnahme von Wechselstrom hoher Frequenz aus der Energiespeicherzelle erheblich reduziert werden kann. Insbesondere bei Batteriesystemen mit integriertem Umrichter, sogenannten Batteriedirektumrichtern („battery direct inverter", BDI), bei denen ein schneller Wechsel der Stromführung durch ein Batteriemodul zur Variation der
Stromspannung erfolgt, ist diese Reduzierung der Verlustenergie von großem Vorteil. Dies ist zu einem Großteil durch die Verringerung der Zellinduktivität durch niederohmige interne Elektrodenverschaltung und eine Verringerung der Übergangswiderstände, insbesondere an den Polanschlüssen der Energiespeicherzelle möglich.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Kurzzeitdynamik derartiger
Energiespeicherzellen verbessert wird, indem die Verzögerung der Energie- bzw.
Lastabgabe der Energiespeicherzellen nach Lastwechseln minimiert wird. Dadurch kann in vorteilhafter Weise auf ansonsten möglicherweise ausgleichende Bauelemente wie beispielsweise Pufferkondensatoren verzichtet werden, was den Bauraumbedarf sowie die Fertigungskosten von Energiespeicherzellen einsetzenden Bauteilen senken kann.
Überdies kann durch die Vermeidung von induktiven Verlustanteilen durch die
Energiespeicherzellen die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) verbessert werden, da die emittierten elektromagnetischen Felder vermindert und Störeinflüsse auf benachbarte Elektronikbauteile verringert werden können. Ferner werden Ohm'sche Verluste, beispielsweise aufgrund des Skineffekts, weitestgehend reduziert, was vorteilhafter Weise mit erhöhtem Wirkungsgrad und geringerer Wärmeentwicklung einhergeht.
Weiterhin kann die Füllung des Zellgehäuses optimiert werden, da durch die
vorgeschlagene Zellwickeltopologie das Volumen der Toträume minimiert werden kann. Dadurch kann auch die volumetrische und gravimetrische Energiedichte der
Energiespeicherzellen erhöht werden. Darüber hinaus kann die Bauhöhe der
Energiespeicherzellen verringert werden, da die Polanschlüsse sehr flach ausgestaltet werden können. Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle können die ersten und zweiten Ableiterabschnitte erste und zweite Zellpolanschlüsse der
Energiespeicherzelle an den ersten bzw. zweiten Seitenflächen des Speicherzellstapels ausbilden. Damit können vorteilhafterweise die kürzest möglichen Zuleiterwege zwischen Polanschlüssen und Zellwickel implementiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle können die ersten und zweiten Ableiterabschnitte jeweils an den den ersten und zweiten Speicherabschnitten gegenüberliegenden Seiten der Anodenfolien bzw. Kathodenfolien erste und zweite Zellpolabschnitte aufweisen, die ersten Zellpolabschnitte gegenüber den ersten Ableiterabschnitten jeweils um eine dritte Faltlinie gefaltet und parallel entlang einer dritten Seitenfläche des Speicherzellstapels ausgerichtet sein, und die zweiten Zellpolabschnitte gegenüber den zweiten Ableiterabschnitten jeweils um eine vierte Faltlinie gefaltet und parallel entlang der dritten Seitenfläche des Speicherzellstapels ausgerichtet sein. Dabei können die ersten und zweiten Zellpolabschnitte erste und zweite Zellpolanschlüsse der Energiespeicherzelle an der dritten Seitenfläche des
Speicherzellstapels ausbilden. Dies ermöglicht die Zusammenführung der Polanschlüsse auf einer Seitenfläche des Speicherzellstapels, so dass die von den Polanschlüssen umschlossene Fläche möglichst gering und die Anschlussinduktivität damit möglichst klein ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle können die ersten und zweiten Ableiterabschnitte jeweils an den den ersten und zweiten Speicherabschnitten gegenüberliegenden Seiten der Anodenfolien bzw. Kathodenfolien erste und zweite Zellpolabschnitte aufweisen, die ersten Zellpolabschnitte gegenüber den ersten Ableiterabschnitten jeweils um eine dritte Faltlinie gefaltet und parallel entlang der ersten oder zweiten Seitenfläche des Speicherzellstapels ausgerichtet sein, und die zweiten Zellpolabschnitte gegenüber den zweiten Ableiterabschnitten jeweils um eine vierte Faltlinie gefaltet und parallel entlang der ersten oder zweiten Seitenfläche des Speicherzellstapels ausgerichtet sein. Dabei können die ersten und zweiten
Zellpolabschnitte erste und zweite Zellpolanschlüsse der Energiespeicherzelle an der ersten oder zweiten Seitenfläche des Speicherzellstapels ausbilden. Dies ermöglicht die Zusammenführung der Polanschlüsse auf einer Seitenfläche des Speicherzellstapels, so dass die von den Polanschlüssen umschlossene Fläche möglichst gering und die
Anschlussinduktivität damit möglichst klein ist. Insbesondere kann mit dieser Geometrie die Energiespeicherzelle mit nach oben weisenden Zellpolanschlüssen ausgerichtet werden, so dass die ersten und zweiten Speicherabschnitte der Anodenfolien bzw. Kathodenfolien im Speicherzellstapel aufrecht stehen, das heißt, vertikal zu der
Seitenfläche des Speicherzellstapels mit den Zellpolanschlüssen stehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle können die dritten und vierten Faltlinien parallel zu den ersten und zweiten Faltlinien verlaufen. Alternativ können die dritten und vierten Faltlinien senkrecht zu den ersten und zweiten Faltlinien verlaufen. Damit können in flexibler Weise verschiedene
Zellpolgeometrien implementiert werden, je nachdem, in welcher Geometrie der
Speicherzellstapel in einem Energiespeichermodul bzw. einem Zellgehäuse verbaut werden soll.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle können die ersten und zweiten Zellpolabschnitte jeweils eine Breite aufweisen, die jeweils geringer ist als die Breite der ersten und zweiten Ableiterabschnitte.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle kann die Energiespeicherzelle weiterhin eine Vielzahl von Separatorschichten aufweisen, welche in dem Speicherzellstapel jeweils zwischen einer der Anodenfolien und einer der Kathodenfolien planparallel angeordnet sind.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorstufe zur Herstellung einer
elektrischen Energiespeicherzelle gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Zwischenstufe zur Herstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung; eine schematische Darstellung einer Vorstufe zur Herstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; eine schematische Darstellung einer Zwischenstufe zur Herstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung; eine schematische Darstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung; eine schematische Darstellung einer Vorstufe zur Herstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; eine schematische Darstellung einer Zwischenstufe zur Herstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung; eine schematische Darstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung; eine schematische Darstellung einer Vorstufe zur Herstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung; eine schematische Darstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung; eine schematische Darstellung eines Energiespeichermoduls mit elektrischen Energiespeicherzelle gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung; eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen einer elektrischen Energiespeicherzelle gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 14 eine schematische Darstellung einer Vorstufe zur Herstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 15 eine schematische Darstellung einer Zwischenstufe zur Herstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle gemäß der siebten Ausführungsform der Erfindung.
Die im Folgenden verwendete Richtungsterminologie, das heißt, Begriffe wie„links", „rechts",„oben",„unten",„vorne",„hinten",„darüber",„dahinter" und dergleichen, wird lediglich zum besseren Verständnis der Zeichnungen verwendet, und soll in keinem Fall eine Beschränkung der Allgemeinheit darstellen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen im Allgemeinen gleichartige oder gleich wirkende Komponenten. Die in den Figuren gezeigten Darstellungen sind zum Teil perspektivische Darstellungen von Elementen, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht notwendigerweise maßstabsgetreu abgebildet sein. Es versteht sich, dass in den Figuren Prinzipskizzen von Komponenten und
Elementen, deren spezifische Bemaßungen im Rahmen der Überlegungen eines
Fachmanns variiert und an die jeweilige Anwendung angepasst werden können. Elektrische Energiespeicherzellen im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen alle Einrichtungen, welche über einen vordefinierten Zeitraum elektrische Energie speichern und über einen weiteren Zeitraum wieder abgeben können. Energiespeicherzellen im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen dabei alle Arten von sekundären und primären Energiespeichern, insbesondere elektrisch kapazitive, elektrochemische
(faradaysche) sowie kombiniert arbeitende Speichertypen. Die betrachteten Zeiträume können dabei von Sekunden bis hin zu Stunden, Tagen oder Jahren umfassen.
Elektrische Energiespeicherzellen können beispielsweise Lithium-Ionen-Zellen, Lithium- Polymer-Zellen, Nickel-Metallhydrid-Zellen, Ultrakondensatoren, Superkondensatoren, Powerkondensatoren, BatCaps, Akkumulatoren auf der Basis von Blei, Zink, Natrium, Lithium, Magnesium, Schwefel oder anderen Metallen, Elementen oder Legierungen, oder ähnliche Systeme umfassen. Die Funktionalität der von der Erfindung umfassten elektrischen Energiespeicherzellen kann dabei auf Interkalationselektroden,
Reaktionselektroden oder Legierungselektroden in Kombination mit wässrigen, aprotischen oder polymeren Elektrolyten beruhen.
Der Aufbau von elektrischen Energiespeicherzellen im Sinne der vorliegenden Erfindung kann dabei sowohl unterschiedliche äußere Aufbauformen, wie beispielsweise
prismatische Formen oder sogenannte„Pouch' -Formen, als auch unterschiedliche Elektrodenaufbauten, wie beispielsweise gewickelte, gestapelte, gefaltete oder sonstige Aufbauten, umfassen.
Elektrodenfolien im Sinne der vorliegenden Erfindung können aus verschiedenen elektrisch leitfähigen, beispielsweise metallischen Materialien wie Kupfer, Aluminium,
Nickel, Chrom, Silber, Gold, Platin, Zink, Zinn oder Legierungen dieser Metalle hergestellt sein. Elektrodenfolien, insbesondere Anoden- und/oder Kathodenfolien im Sinne der vorliegenden Erfindung können beschichtet oder/und mit großer aktiver Oberfläche hergestellt sein. Dabei können die Elektrodenfolien flächig und planparallel zueinander liegend ausgestaltet sein. Die Elektrodenfolien können flexibel bzw. biegsam sein und an vorgegebenen Falt- bzw. Klapplinien derart gefaltet bzw. geklappt werden, dass erste flächige Bereiche der Elektrodenfolien eine Ebene aufspannen, die zu zweiten flächigen Bereichen der Elektrodenfolien in einem Winkel stehen. Die Elektrodenfolien können dabei unterschiedliche Abmessungen aufweisen, beispielsweise kann die Dicke von Elektrodenelementen Größenordnungen von wenigen μηη bis etliche mm aufweisen. Die Elektrodenelemente können gefaltet, gestapelt oder gewickelt sein, und es kann vorgesehen sein, zwischen den Elektrodenfolien Isolations- oder Separationsschichten auszubilden, welche die Elektrodenfolien galvanisch voneinander trennen und innerhalb des Zellgehäuses den Elektrolyt in einzelne Bereiche abtrennen können. Es kann auch möglich sein, die Elektrodenfolien in bipolarer Form aufzubauen. Die flächige Form der Elektrodenfolien kann quadratisch, rechteckig, rund, elliptisch oder beliebig anders gestaltet sein.
Elektrische Energiespeichermodule im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen Komponenten, welche eine oder mehrere elektrische Energiespeicherzellen in einem Gehäuse aufweisen, wobei die elektrischen Energiespeicherzellen in geeigneter Weise elektrisch untereinander gekoppelt sind, um eine serielle oder parallele Verschaltung der Energiespeicherzellen zu gewährleisten. Elektrische Energiespeichermodule können dabei Modulanschlüsse aufweisen, an welchen eine von der internen Verschaltung der elektrischen Energiespeicherzellen des elektrischen Energiespeichermoduls abhängige Ausgangsspannung abgreifbar ist.
Gehäuse im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen alle Bauteile, welche eine Ausnehmung zur Aufnahme einer oder mehrerer elektrischer Energiespeicherzellen sowie der elektrisch leitfähigen Verschaltungselemente der elektrischen Energiespeicherzellen aufweisen, und welche die aufgenommenen Energiespeicherzellen und Elemente mechanisch und/oder elektrisch gegenüber der Außenwelt abschirmen können. Gehäuse können dabei elektrisch leitfähige Materialien, elektrisch nicht oder nur schlecht leitfähige Materialien oder Kombinationen aus Teilbereichen derartiger Materialien aufweisen, wie beispielsweise Kunststoffe, Metalle, Legierungen aus Metallen. Die Form und Größe der Gehäuse kann dabei an die aufgenommenen Energiespeicherzellen und Elemente angepasst sein.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorstufe für die Herstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle 10. In der Vorstufe umfasst die Energiespeicherzelle 10 eine Vielzahl von flächigen Anodenfolien 1 a, welche einen ersten Speicherabschnitt 2 und einen ersten Ableiterabschnitt 2a aufweisen, sowie eine Vielzahl von flächigen
Kathodenfolien 1 b, welche einen zweiten Speicherabschnitt 2 und einen zweiten
Ableiterabschnitt 2b aufweisen. In der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist der erste Speicherabschnitt 2 der rechtsseitige Flächenbereich der Anodenfolien 1 a, während der zweite Speicherabschnitt 2 der linksseitige Flächenbereich der Kathodenfolien 1 b ist. Die Anodenfolien 1 a und Kathodenfolien 1 b sind jeweils planparallel zueinander gestapelt, so dass die ersten und zweiten Speicherabschnitte 2 jeweils alternierend überlappen und einen Speicherzellstapel 4 ausbilden. Die Anodenfolien 1 a und Kathodenfolien 1 b können beispielsweise rechteckige, quadratische, parallelogrammförmige, trapezoide oder streifenförmige Form aufweisen. Die Anzahl der Anodenfolien 1 a und Kathodenfolien 1 b ist in Fig. 1 mit drei dargestellt, jedoch ist deren Anzahl prinzipiell nicht begrenzt.
Vorteilhafterweise kann die Anzahl der Anodenfolien 1 a und Kathodenfolien 1 b jeweils gleich sein, so dass jeweils Paare von Anodenfolien 1 a und Kathodenfolien 1 b in dem Speicherzellstapel 4 ausgebildet werden können. Die Paare von Anodenfolien 1 a und Kathodenfolien 1 b können jeweils durch eine Lage einer Separatorschicht 3 getrennt sein, welche in dem Speicherzellstapel 4 jeweils zwischen einer der Anodenfolien 1 a und einer der Kathodenfolien 1 b planparallel angeordnet sind. Die Anodenfolien 1 a und Kathodenfolien 1 b können innerhalb der Energiespeicherzelle 10 durch die Separatorschichten 3 galvanisch voneinander getrennt sein. Die Separatorschichten 3 dienen insbesondere der Abtrennung des Elektrolyts in Segmente, damit eine bestimmte elektrische Potentialdifferenz innerhalb dieses
Segements im Elektrolyt nicht überschritten wird. Diese können dabei beispielsweise dünne Schichten elektrisch nicht oder nur gering leitfähiger Materialien aufweisen. Die Anodenfolien 1 a und Kathodenfolien 1 b können beispielsweise flache Schichten aus elektrisch leitfähigem Material sein, welche in einer kammartigen Struktur flächig ineinander verzahnt sind. Es sollte dabei klar sein, dass eine Fülle an Möglichkeiten gibt, die Anodenfolien 1 a und Kathodenfolien 1 b in einem Speicherzellstapel 4 anzuordnen, und dass die Auswahl einer Anordnung von der verwendeten Speichertechnologie, den Randbedingungen hinsichtlich der äußeren Form der Energiespeicherzelle 10 und/oder den zu erreichenden elektrischen Charakteristika der Energiespeicherzelle 10 abhängig sein kann. Beispielsweise kann es vorteilhaft sein, den Speicherzellstapel 4 derart auszugestalten, dass das innere Volumen der Energiespeicherzelle 10 maximal ausgenutzt wird.
Die ersten und zweiten Ableiterabschnitte 2a, 2b sind jeweils diejenigen Abschnitte, die um erste bzw. zweite Überhanglängen über eine erste (in Fig. 1 linksseitig dargestellte) Seitenfläche 4a des Speicherzellstapels 4 bzw. über eine zweite (in Fig. 1 rechtsseitig dargestellte), der ersten Seitenfläche 4a gegenüberliegende Seitenfläche 4b des
Speicherzellstapels 4 hinausragen.
Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, können die ersten Ableiterabschnitte 2a gegenüber den ersten Speicherabschnitten 2 jeweils um eine erste Faltlinie bzw. Faltachse E gefaltet und parallel entlang der ersten Seitenfläche 4a des Speicherzellstapels 4 ausgerichtet werden. Gleichermaßen können die zweiten Ableiterabschnitte 2b gegenüber den zweiten Speicherabschnitten 2 jeweils um eine zweite Faltlinie C gefaltet und parallel entlang der zweiten Seitenfläche 4b des Speicherzellstapels 4 ausgerichtet sein. Die Faltschritte sind in Fig. 1 schematisch mit E1 bzw C1 angedeutet. Dabei können die ersten und zweiten Ableiterabschnitte 2a, 2b jeweils an den über den Speicherzellstapel 4 überstehenden Enden übereinander gelegt und miteinander verbunden werden, beispielsweise über Verkleben, Verschweißen, Verlöten oder ähnliche Verbindungstechniken. Die Länge der Überstände kann je nach Lage der Anodenfolien 1 a bzw. Kathodenfolien 1 b im
Speicherzellstapel 4 angepasst werden, so dass nach einem Falten der ersten und zweiten Ableiterabschnitte 2a, 2b der in Fig. 2 dargestellte nach oben ragende Überstand jeweils bündig abschließt.
Durch die Faltgeometrie der Anodenfolien 1 a und Kathodenfolien 1 b können die
Energiespeicherzellen 10 ohne Polableitergabeln oder ähnliche separate
Ableiterkomponenten gebildet werden, die einerseits einen hohen Platzbedarf innerhalb der Energiespeicherzelle aufweisen und andererseits durch ihre Kontaktierung mit den Elektrodenfolien unerwünschte Kontaktimpedanzen mit sich bringen. Durch die
Faltgeometrie kann weiterhin der Abstand zwischen den Seitenflächen 4a bzw. 4b des Speicherzellstapels 4 zu den Seitenflächen eines in den Fig. 1 bis 3 nicht explizit dargestellten Zellgehäuses minimiert werden.
Über die Variation der Überstandslänge der ersten und zweiten Ableiterabschnitte 2a, 2b können auch mehrere Speicherzellstapel 4 übereinander gestapelt werden, und entlang der Seitenflächen 4a, 4b des resultierenden Gesamtstapels problemlos miteinander elektrisch verbunden werden.
Wie in Fig. 2 weiterhin gezeigt, können die die ersten und zweiten Ableiterabschnitte 2a, 2b jeweils an den den ersten und zweiten Speicherabschnitte 2 gegenüberliegenden Seiten der Anodenfolien 1 a bzw. Kathodenfolien 1 b erste und zweite Zellpolabschnitte 6a bzw. 6b aufweisen. Diese Zellpolabschnitte 6a und 6b können über eine durch eine dritte Seitenfläche 4c des Speicherzellstapels 4 gebildete Ebene hinausstehen, und durch Falten entlang dritter Faltlinien - für die ersten Zellpolabschnitte 6a die Faltlinie F und für die zweiten Zellpolabschnitte 6b die Faltlinie D - auf die dritte Seitenfläche 4c des Speicherzellstapels 4 gefaltet werden.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer fertig gefalteten elektrischen
Energiespeicherzelle 10, wobei die ersten und zweiten Zellpolabschnitte 6a und 6b gegenüber den ersten bzw. zweiten Ableiterabschnitten 2a, 2b jeweils um eine dritte Faltlinie F bzw. D gefaltet und parallel entlang der dritten Seitenfläche 4c des
Speicherzellstapels 4 ausgerichtet sind. Die ersten und zweiten Zellpolabschnitte 2a, 2b sind so dimensioniert, dass bei einem Falten gemäß den in Fig. 2 illustrativ dargestellten Faltoperationen F1 bzw. D1 die Zellpolabschnitte 2a und 2b nicht überlappend
aufeinander zu liegen kommen. Dadurch können die ersten und zweiten Zellpolabschnitte 2a, 2b jeweils erste und zweite Zellpolanschlüsse 5a und 5b der Energiespeicherzelle 10 an der dritten Seitenfläche 4c des Speicherzellstapels 4 ausbilden. Dabei können die Zellpolanschlüsse 5a und 5b jeweils aus einem (nicht explizit dargestellten) Zellgehäuse der Energiespeicherzelle 10 herausgeführt werden, um den Abstand zwischen dem Speicherzellstapel 4 und dem Zellgehäuse möglichst gering zu halten.
Alternativ kann es auch möglich sein, separate Kontaktelemente auf die ersten und zweiten Zellpolabschnitte 2a, 2b aufzubringen, um diese als Zellpolanschlüsse 5a und 5b aus dem Zellgehäuse der Energiespeicherzelle 10 herauszuführen. Die separaten Kontaktelemente können beispielsweise als flächige Anschlusspads ausgestaltet werden, die die Bauhöhe der Energiespeicherzelle 10 minimieren und die Kontaktierung zwischen den ersten und zweiten Zellpolabschnitten 2a, 2b und den Kontaktelementen möglichst niederohmig bzw. niederinduktiv halten. Die Zellpolanschlüsse 5a, 5b sind dabei derart implementiert, dass mindestens einer der Zellpolanschlüsse 5a, 5b elektrisch gegenüber dem Zellgehäuse isoliert ist. Dabei kann beispielsweise ein metallisches Zellgehäuse oder ein Zellgehäuse aus einem isolierenden Material wie beispielsweise Kunststoff verwendet werden. Die Energiespeicherzelle 10 kann beispielsweise von einem prismatischen Zellgehäuse umschlossen sein. Es ist jedoch klar, dass jede andere Form für das Zellgehäuse ebenfalls möglich ist, und dass diese Form beispielsweise von den Abmessungen der eingeschlossenen
Energiespeicherzelle 10 abhängig sein kann.
Die Energiespeicherzelle 10 in Fig. 3 weist Zellpolanschlüsse 5a, 5b auf, die in einer Ebene mit den Ebenen der Anodenfolien 1 a bzw. Kathodenfolien 1 b liegen, das heißt, die dritte Seitenfläche 4c ist planparallel zu der Flächenausdehnung der Anodenfolien 1 a und Kathodenfolien 1 b. Wenn die Zellpolanschlüsse 5a, 5b der Energiespeicherzelle 10 nach oben weisen, stehen die jeweiligen Paare von Elektrodenfolien des Speicherzellstapels 4 nicht aufrecht.
Daher kann auch eine alternative Faltgeometrie verwendet werden, wie in den Fig. 14 und 15 gezeigt. Die Energiespeicherzelle 10 der Fig. 14 und 15 unterscheidet sich von den Darstellungen der Vor- und Zwischenstufen in den Fig. 1 bis 3 im Wesentlichen darin, dass die Kathodenfolien 1 b in einer Faltbewegung C2 um die Faltachse C nicht nur entlang der zweiten Seitenfläche 4b des Speicherzellstapels 4, sondern auch um eine vierte Seitenfläche 4d gefaltet werden. Im Gegenzug werden die Anodenfolien 1 a entlang der ersten Seitenfläche 4a in einer Faltbewegung E2 um die Faltachse E gefaltet, so dass die überstehenden ersten und zweiten Zellpolabschnitte 6a bzw. 6b senkrecht auf der ersten Seitenfläche 4a stehen.
Mit dieser Geometrie können die Zellpolabschnitte 6a, 6b um die Faltlinien F bzw. D auf die erste Seitenfläche 4a gefaltet werden. Wenn die gesamte Energiespeicherzelle 10 dann um 90° gekippt wird, so dass die erste Seitenfläche 4a mit den Zellpolanschlüssen 5a, 5b nach oben weist, stehen die Elektrodenfolien des Speicherzellstapels 4 in vorteilhafter Weise aufrecht, das heißt, senkrecht zu der erste Seitenfläche 4a des Speicherzellstapels 4. Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Vorstufe für die Herstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle 10. Die Fig. 5 und 6 zeigen dann analog zu den Fig. 2 und 3 jeweils eine Zwischenstufe und eine fertig gefaltete Energiespeicherzelle 10. Der wesentliche Unterschied der Energiespeicherzelle 10 zu der in den Fig. 1 bis 3 illustrierten Energiespeicherzelle 10 besteht darin, dass die ersten und zweiten
Zellpolabschnitte 2c, 2d der Anodenfolien 1 a bzw. Kathodenfolien 1 b eine Breite aufweisen, die jeweils geringer ist als die Breite der ersten und zweiten Ableiterabschnitte 2a und 2b. Mit anderen Worten weisen die ableiterabschnittseitigen Endbereiche der Anodenfolien 1 a und Kathodenfolien 1 b jeweils L-förmige Aussparungen auf, so dass verjüngte Zellpolabschnitte 2c bzw. 2d an den ersten und zweiten Ableiterabschnitten 2a und 2b angehängt sind. Diese Zellpolabschnitte 2c bzw. 2d können in den Faltvorgängen F1 bzw. D1 wie in Fig. 6 gezeigt um 90° gegenüber der Zellpolanschlussgeometrie in Fig. 3 gedreht werden, das heißt die Zellpolanschlüsse 5a, 5b liegen einander in einer Trennlinie gegenüber, die gegenüber der entsprechenden Trennlinie in Fig. 6 um 90° gedreht ist.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Vorstufe für die Herstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle 10. Die Fig. 8 und 9 zeigen dann analog zu den Fig. 5 und 6 jeweils eine Zwischenstufe und eine fertig gefaltete Energiespeicherzelle 10. Der wesentliche Unterschied der Energiespeicherzelle 10 zu der in den Fig. 4 bis 6 illustrierten Energiespeicherzelle 10 besteht darin, dass die Zellpolabschnitte 2c und 2d laschenartig über die durch die vordere Seitenfläche 4d des Speicherzellstapels 4 definierte Ebene hinausragen. Demzufolge ist die dritte Faltlinie B, um die die
Zellpolabschnitte 2c und 2d in den Faltvorgängen B1 und B2 gefaltet werden nicht parallel zu den ersten und zweiten Faltlinien C und E wie in den Faltgeometrien der Fig. 1 bis 3 bzw. 4 bis 6, sondern steht senkrecht zu den ersten und zweiten Faltlinien C und E.
Dadurch werden die Zellpolanschlüsse 5a, 5b auf der Seitenfläche 4d gebildet, und bei einem Drehen der Energiespeicherzelle 10 um 90°, so dass die Zellpolanschlüsse 5a, 5b auf der Seitenfläche 4d nach oben weisen, kommen die Anodenfolien 1 a bzw.
Kathodenfolien 1 b in dem Speicherzellstapel 4 wieder aufrecht, das heißt senkrecht zu der Seitenfläche 4d zum Stehen.
Selbstverständlich kann es auch möglich sein, eine oder beide der in Fig. 7 gezeigten Faltvorgänge E1 bzw. C1 in eine entgegengesetzte Drehrichtung um die entsprechende Faltlinie E bzw. C durchzuführen. Insbesondere können die beiden Drehrichtungen gleichsinnig sein, so dass die ersten Ableiterabschnitte 2c die erste Seitenfläche 4a bedecken und die zweiten Ableiterabschnitte 2d die zweite Seitenfläche 4b bedecken. Die Zellpolabschnitte 2c und 2d werden dann von verschiedenen Seiten des
Speicherzellstapels 4 gegeneinander auf die Seitenfläche 4d gefaltet.
Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Vorstufe für die Herstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle 10. Die Fig. 1 1 zeigt dann analog zu den Fig., 2, 5 bzw. 8 jeweils eine fertig gefaltete Energiespeicherzelle 10. Der wesentliche Unterschied der Energiespeicherzelle 10 zu der in den Fig. 1 bis 3 illustrierten Energiespeicherzelle 10 besteht darin, dass die Anodenfolien 1 a und Kathodenfolien 1 b keine Zellpolabschnitte aufweisen. Stattdessen dienen die ersten und zweiten Ableiterabschnitte 2a, 2b direkt als erste und zweite Zellpolanschlüsse 5a, 5b der Energiespeicherzelle 10 an den ersten bzw. zweiten Seitenflächen 4a, 4b des Speicherzellstapels 4.
Fig. 12 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Energiespeichermoduls 20, welches eine Anordnung elektrischer Energiespeicherzellen 10 aufweist. Die
Anordnung elektrischer Energiespeicherzellen 10 kann dabei beispielsweise
Energiespeicherzellen 10 wie in Fig. 1 1 dargestellt umfassen, die entlang ihrer
Zellpolanschlüsse 5a, 5b in Reihenschaltung miteinander gekoppelt sind. Es sollte dabei jedoch klar sein, dass jede andere Anordnung verschiedener Energiespeicherzellen 10 wie in den Fig. 3, 6, 9 und 1 1 unter Anpassung der jeweils verschalteten
Energiespeicherzellen 10 für das elektrische Energiespeichermodul 20 ebenfalls möglich ist. Insbesondere können dabei Parallel- und/oder Reihenschaltung oder kombinierte Parallel- und Reihenschaltung von Energiespeicherzellen 10 realisiert werden. Das elektrische Energiespeichermoduls 20 weist beispielsweise ein transparent dargestelltes Modulgehäuse 21 auf, aus welchem an den endseitigen Zellpolanschlüssen 5a, 5b jeweils Modulpolanschlüsse 22a, 22b aus dem Modulgehäuse 21 herausgeführt sind. Die Modulpolanschlüsse 22a, 22b können beispielsweise flächige Kontaktelemente sein, von denen mindestens eines gegenüber dem Modulgehäuse 21 elektrisch isoliert ist. Insgesamt zeigen die Fig. 1 bis 12 lediglich beispielhafte Ausgestaltungsformen von Energiespeichermodulen 20 und Energiespeicherzellen 10. Variationen und
Modifikationen können dabei unter Berücksichtigung von zweckbehafteten
Konstruktionskriterien ausgestaltet werden. Generell ist es vorteilhaft, die Abstände zwischen stromführenden Elementen beider Polaritäten möglichst gering zu halten, um die durch diese Elemente umschlossene aktive Durchflutungsfläche zu minimieren. Dies bedeutet, dass die induktive Impedanz der stromführenden Elemente im Inneren der Energiespeicherzellen 10 minimiert werden kann. Außerdem ist es vorteilhaft, die stromführenden Elemente möglichst großflächig auszugestalten, um die Stromdichte möglichst homogen zu verteilen. Ist eine ideal flächige, eng an den aktiven Bereichen der Elektrodenelemente anliegende Polkontaktierung nur unter bestimmte Randbedingungen möglich, wie beispielsweise Sicherheitsanforderungen oder technischen Zwängen, so kann ist zumindest darauf zu achten, die Zusammenführung der stromführenden
Elemente unterschiedlicher Polarität in geringem Abstand zueinander zu gewährleisten. Weiterhin ist es vorteilhaft, die Anzahl der notwendigen Polanschlüsse der
Energiespeicherzellen 10 mit dem Gehäuse durch geeignete modulinterne Verschaltung der Energiespeicherzellen zu minimieren. Dadurch reduzieren sich die Ohm'schen Leitungswiderstände, was wiederum sowohl im Gleichstrombetrieb als auch im Wechselstrombetrieb in einer Minimierung der Ohm'schen Verluste, insbesondere aufgrund des Skineffekts, resultiert.
Die dargestellten Energiespeichermodule 20 und Energiespeicherzellen 10 können beispielsweise bevorzugt in Systemen eingesetzt werden, in denen Wechselströme hoher Frequenz aus den Energiespeicherzellen 10 entnommen werden, beispielsweise in Batteriedirektumrichtern mit Ansteuerfrequenzen oberhalb von etwa 100 Hz. In diesen Systemen können aufgrund der Bauweise der Energiespeicherzellen 10 induktive Verluste aufgrund der hohen Wechselstromfrequenz minimiert werden. Gleichzeitig verbessert sich das Ansprechverhalten der Energiespeicherzellen 10 im Kurzzeitbereich, was die Dynamik und Zuverlässigkeit der Systeme erheblich verbessert.
Fig. 13 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 30 zum Herstellen einer elektrischen Energiespeicherzelle 10, insbesondere einer der in den Fig. 1 bis 1 1 schematisch gezeigten Energiespeicherzellen 10. In einem ersten Schritt 31 erfolgt ein alternierendes Anordnen einer Vielzahl von flächigen Anodenfolien 1 a, welche einen ersten Speicherabschnitt 2 und einen ersten Ableiterabschnitt 2a aufweisen, und einer Vielzahl von flächigen Kathodenfolien 1 b, welche einen zweiten Speicherabschnitt 2 und einen zweiten Ableiterabschnitt 2b aufweisen. Dabei werden die Anodenfolien 1 a und die Kathodenfolien 1 b so planparallel zueinander gestapelt, dass die ersten und zweiten Speicherabschnitte 2 jeweils alternierend überlappen und einen Speicherzellstapel 4 ausbilden.
In einem zweiten Schritt 32 erfolgt ein Falten der ersten Ableiterabschnitte 2a, welche um eine erste Überhanglänge über eine erste Seitenfläche 4a des Speicherzellstapels 4 hinausragen, gegenüber den ersten Speicherabschnitten 2 um eine erste Faltlinie E und ein paralleles Ausrichten der ersten Ableiterabschnitte 2a entlang der ersten Seitenfläche 4a des Speicherzellstapels 4. Analog dazu erfolgt in einem Schritt 33 ein Falten 33 der zweiten Ableiterabschnitte 2b, welche um eine zweite Überhanglänge über eine zweite, der ersten Seitenfläche 4a gegenüberliegende Seitenfläche 4b des Speicherzellstapels 4 hinausragen, gegenüber den ersten Speicherabschnitten 2 um eine zweite Faltlinie C und ein paralleles Ausrichten der zweiten Ableiterabschnitte 2b entlang der zweiten
Seitenfläche 4b des Speicherzellstapels 4.

Claims

Ansprüche 1 . Elektrische Energiespeicherzelle (10), mit:
einer Vielzahl von flächigen Anodenfolien (1 a), welche einen ersten Speicherabschnitt (2) und einen ersten Ableiterabschnitt (2a) aufweisen; und
einer Vielzahl von flächigen Kathodenfolien (1 b), welche einen zweiten
Speicherabschnitt (2) und einen zweiten Ableiterabschnitt (2b) aufweisen,
wobei die Anodenfolien (1 a) und die Kathodenfolien (1 b) planparallel zueinander gestapelt sind, so dass die ersten und zweiten Speicherabschnitte (2) jeweils alternierend überlappen und einen Speicherzellstapel (4) ausbilden,
wobei die ersten Ableiterabschnitte (2a) um eine erste Überhanglänge über eine erste Seitenfläche (4a) des Speicherzellstapels (4) und die zweiten Ableiterabschnitte (2b) um eine zweite Überhanglänge über eine zweite, der ersten Seitenfläche (4a) gegenüberliegende Seitenfläche (4b) des Speicherzellstapels (4) hinausragen, wobei die ersten Ableiterabschnitte (2a) gegenüber den ersten Speicherabschnitten (2) jeweils um eine erste Faltlinie (E) gefaltet und parallel entlang der ersten Seitenfläche (4a) des Speicherzellstapels (4) ausgerichtet sind, und
wobei die zweiten Ableiterabschnitte (2b) gegenüber den zweiten Speicherabschnitten (2) jeweils um eine zweite Faltlinie (C) gefaltet und parallel entlang der zweiten
Seitenfläche (4b) des Speicherzellstapels (4) ausgerichtet sind.
2. Elektrische Energiespeicherzelle (10) nach Anspruch 1 , wobei die ersten und zweiten Ableiterabschnitte (2a; 2b) erste und zweite Zellpolanschlüsse (5a; 5b) der
Energiespeicherzelle (10) an den ersten bzw. zweiten Seitenflächen (4a; 4b) des Speicherzellstapels (4) ausbilden.
3. Elektrische Energiespeicherzelle (10) nach Anspruch 1 , wobei die ersten und zweiten Ableiterabschnitte (2a; 2b) jeweils an den den ersten und zweiten Speicherabschnitten
(2) gegenüberliegenden Seiten der Anodenfolien (1 a) bzw. Kathodenfolien (1 b) erste und zweite Zellpolabschnitte (2c; 2d; 6a; 6b) aufweisen,
wobei die ersten Zellpolabschnitte (2c; 6a) gegenüber den ersten Ableiterabschnitten (2a) jeweils um eine dritte Faltlinie (B; F) gefaltet und parallel entlang einer dritten Seitenfläche (4c; 4d) des Speicherzellstapels (4) ausgerichtet sind, und
wobei die zweiten Zellpolabschnitte (2d; 6b) gegenüber den zweiten
Ableiterabschnitten (2b) jeweils um eine vierte Faltlinie (B; D) gefaltet und parallel entlang der dritten Seitenfläche (4a) des Speicherzellstapels (4) ausgerichtet sind.
4. Elektrische Energiespeicherzelle (10) nach Anspruch 1 , wobei die ersten und zweiten Ableiterabschnitte (2a; 2b) jeweils an den den ersten und zweiten Speicherabschnitten (2) gegenüberliegenden Seiten der Anodenfolien (1 a) bzw. Kathodenfolien (1 b) erste und zweite Zellpolabschnitte (2c; 2d; 6a; 6b) aufweisen,
wobei die ersten Zellpolabschnitte (2c; 6a) gegenüber den ersten Ableiterabschnitten (2a) jeweils um eine dritte Faltlinie (B; F) gefaltet und parallel entlang der ersten oder zweiten Seitenfläche (4a; 4b) des Speicherzellstapels (4) ausgerichtet sind, und wobei die zweiten Zellpolabschnitte (2d; 6b) gegenüber den zweiten
Ableiterabschnitten (2b) jeweils um eine vierte Faltlinie (B; D) gefaltet und parallel entlang der ersten oder zweiten Seitenfläche (4a; 4b) des Speicherzellstapels (4) ausgerichtet sind.
5. Elektrische Energiespeicherzelle (10) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die ersten und zweiten Zellpolabschnitte (2a; 2b) erste und zweite Zellpolanschlüsse (5a; 5b) der
Energiespeicherzelle (10) an der ersten oder zweiten Seitenfläche (4a; 4b) bzw. dritten Seitenfläche (4c; 4d) des Speicherzellstapels (4) ausbilden.
6. Elektrische Energiespeicherzelle (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die dritten und vierten Faltlinien (D; F) parallel zu den ersten und zweiten Faltlinien (C; E) verlaufen.
7. Elektrische Energiespeicherzelle (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die dritten und vierten Faltlinien (B) senkrecht zu den ersten und zweiten Faltlinien (C; E) verlaufen.
8. Elektrische Energiespeicherzelle (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die ersten und zweiten Zellpolabschnitte (2c; 2d; 6a; 6b) jeweils eine Breite aufweisen, die jeweils geringer ist als die Breite der ersten und zweiten Ableiterabschnitte (2a; 2b).
9. Elektrische Energiespeicherzelle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiterhin mit: einer Vielzahl von Separatorschichten (3), welche in dem Speicherzellstapel (4) jeweils zwischen einer der Anodenfolien (1 a) und einer der Kathodenfolien (1 b) planparallel angeordnet sind.
10. Elektrisches Energiespeichermodul (20), mit mindestens zwei
Energiespeicherzellen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, deren Zellpolanschlüsse (5a; 5b) mit Modulpolanschlüssen (22a; 22b) des Energiespeichermoduls (20) gekoppelt sind. . Verfahren (30) zum Herstellen einer elektrischen Energiespeicherzelle (10), mit den Schritten:
alternierendes Anordnen (31 ) einer Vielzahl von flächigen Anodenfolien (1 a), welche einen ersten Speicherabschnitt (2) und einen ersten Ableiterabschnitt (2a) aufweisen, und einer Vielzahl von flächigen Kathodenfolien (1 b), welche einen zweiten
Speicherabschnitt (2) und einen zweiten Ableiterabschnitt (2b) aufweisen, wobei die Anodenfolien (1 a) und die Kathodenfolien (1 b) planparallel zueinander gestapelt werden, so dass die ersten und zweiten Speicherabschnitte (2) jeweils alternierend überlappen und einen Speicherzellstapel (4) ausbilden,
Falten (32) der ersten Ableiterabschnitte (2a), welche um eine erste Überhanglänge über eine erste Seitenfläche (4a) des Speicherzellstapels (4) hinausragen, gegenüber den ersten Speicherabschnitten (2) um eine erste Faltlinie (E) und paralleles
Ausrichten der ersten Ableiterabschnitte (2a) entlang der ersten Seitenfläche (4a) des Speicherzellstapels (4); und
Falten (33) der zweiten Ableiterabschnitte (2b), welche um eine zweite Überhanglänge über eine zweite, der ersten Seitenfläche (4a) gegenüberliegende Seitenfläche (4b) des Speicherzellstapels (4) hinausragen, gegenüber den ersten Speicherabschnitten (2) um eine zweite Faltlinie (C) und paralleles Ausrichten der zweiten
Ableiterabschnitte (2b) entlang der zweiten Seitenfläche (4b) des Speicherzellstapels (4).
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