WO2014037169A1 - Elektrische energiespeicherzelle und verfahren zum herstellen einer elektrischen energiespeicherzelle - Google Patents

Elektrische energiespeicherzelle und verfahren zum herstellen einer elektrischen energiespeicherzelle Download PDF

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WO2014037169A1
WO2014037169A1 PCT/EP2013/066186 EP2013066186W WO2014037169A1 WO 2014037169 A1 WO2014037169 A1 WO 2014037169A1 EP 2013066186 W EP2013066186 W EP 2013066186W WO 2014037169 A1 WO2014037169 A1 WO 2014037169A1
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energy storage
planar
storage cell
contact element
electrical energy
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PCT/EP2013/066186
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Martin Kessler
Volker Doege
Andy Tiefenbach
Alexander Schmidt
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to an electrical energy storage cell and a method for
  • 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.
  • the document WO 201 1/1 16807 A1 discloses a battery cell with a
  • electrochemically active electrode stack whose electrode films each with
  • 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 first planar electrode films, each having a recess on one longitudinal side, and a plurality of second planar electrode films, each having on a longitudinal side amaschine istsfahne, which is congruent with the recesses, wherein the first planar
  • Electrode sheets and the second planar electrode films plane-parallel to each other and are stacked alternately to a storage cell stack, so that the
  • the present invention provides a method for producing an electrical energy storage cell, comprising the steps of alternately arranging a plurality of first planar electrode films, each having a recess on one longitudinal side, and a plurality of second planar electrode films, each at one Longitudinal side amaschinetechnischsfahne, which is congruent with the recesses, have, wherein the first flat
  • Electrode foils and the second planar electrode foils are stacked plane-parallel to each other alternately to a memory cell stack, so that the
  • Electrode foils is arranged, and the electrical contacting of the
  • Electrode foils is arranged.
  • a film geometry for the stacked electrode films of the energy storage cell is used, in which by the
  • Energy storage cells is improved by the delay of the energy or
  • Load output of the energy storage cells is minimized after load changes.
  • the avalanche energy which reduces the AC losses in the energy storage cells for feeding a BDI from an energy storage module with such energy storage cells, is reduced
  • 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 first and second sheet-like electrode films can form anode foils or cathode foils of the energy storage cell.
  • the recesses and the contact lugs can have a rectangular outline exhibit.
  • These outline shapes are simple and inexpensive to manufacture.
  • rectangular outline shapes provide sufficiently wide longitudinal sides
  • the recesses and the contacting lugs can each be formed in the middle of the longitudinal sides of the first or second planar electrode foils.
  • the energy storage cell further comprises a first planar contact element, which is arranged in an extension plane perpendicular to the plane of extension of the first planar electrode foils, and which is electrically contacted with the contact areas surrounding the recesses, a second planar contact element, which in a Extension plane is arranged perpendicular to the plane of extension of the second planar electrode films, and which is electrically contacted with the Kunststoff istsfahen, and having an insulating layer, which is disposed between the first planar contact element and the second planar contact element, and which the first planar contact element electrically from the second insulated flat contact element.
  • the method may further comprise the step of forming an insulating layer between the first planar contact element and the second planar contact element, which electrically isolates the first planar contact element from the second planar contact element.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an electrode foil of an electrical
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a further electrode foil of an electrical energy storage cell according to a further embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an electrical energy storage cell according to a further embodiment of the invention.
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of an electrical energy storage cell according to a further embodiment of the invention.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a method for producing an electrical energy storage cell according to a further embodiment of the invention.
  • Vary professional and can be adapted to the particular application.
  • 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 encompassed by the invention electric energy storage cells can be used 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 foils in the sense of the present invention can be produced from various electrically conductive, for example metallic, materials such as copper, aluminum, nickel, chromium, silver, gold, platinum, zinc, tin or alloys of these metals. 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. In this case, the electrode films can be designed to lie flat and plane-parallel to one another. The electrode films can be different
  • 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 in the context of the present invention include 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.
  • Housings may comprise electrically conductive materials, electrically non-conductive materials or only poorly conductive materials or combinations of partial areas of such materials, such as, for example, plastics, metals, alloys of metals.
  • the shape and size of the housing can be adapted to the recorded energy storage cells and elements.
  • the electrode film 1 shows a schematic representation of a sheet-like electrode film 1 which can be used for the production of an electrical energy storage cell 10.
  • the electrode film 1 can be used, for example, as an anode or cathode film for forming a memory cell stack of an energy storage cell 10.
  • Electrode foil 1 has a main section or stack section 2, in which the electrochemically active region of the energy storage cell 10 is formed.
  • the electrode film 1 is rectangular in outline.
  • the electrode film 1 also has on a lower longitudinal side a recess 2e, of two
  • the recess 2e has a rectangular outline. However, it is clear that other contours for the recess 2e are also possible.
  • the depth of the recess 2 e may preferably occupy a fraction of the depth of the entire depth extension of the electrode film 1.
  • the length of the recess 2e may correspond, for example, the width of the contacting sections 2c and 2d, that is, the
  • Recess has a length which is about one third of the total length of the electrode film 1. However, it is clear that other dimensions of the length of the recess 2e are also possible.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a further planar electrode film 3 which can be used for the production of an electrical energy storage cell 10.
  • the electrode foil 3 may be used as the anode foil or cathode foil for forming a storage cell stack as the electrode foil 1 in FIG.
  • the electrode foil 3 has a
  • Main section or stacking section 4 in which the electrochemically active region of the energy storage cell 10 is formed.
  • FIG. 2 is the example of FIG.
  • Electrode foil 3 rectangular in outline.
  • the electrode foil 3 also has on a lower longitudinal side a contacting lug 4c whose outline is congruent to the outline of the recesses 2e of the electrode foils 1. It can the
  • the Kunststoffels preferably in the middle of the longitudinal side of the electrode film. 3 be arranged.
  • the Kunststofftechniksfahne 4c has a rectangular outline. However, it will be understood that other contours for the contacting tab 4c are also possible, and that the contour shape will depend on the shape of the recesses 2e.
  • the depth of the Kunststofftechniksfahne 4c may preferably occupy a fraction of the depth of the entire depth extent of the electrode film 3.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a storage cell stack comprising a plurality of first planar electrode films 1 and a plurality of second planar ones
  • Electrode foils 3 Here are the first two-dimensional electrode foils anode foils 1 and the second flat electrode foils without limiting the generality
  • the anode foils 1 and cathode foils 3 are each plane-parallel to each other and stacked in an alternating sequence, so that the recesses 2 e and the
  • Anode foils 1 and cathode foils 3 may, for example, have a rectangular, square, parallelogram-shaped, trapezoidal or strip-like shape.
  • the number of anode foils 1 and cathode foils 3 is shown in Fig. 3, each with three, but their number is not limited in principle.
  • Anodenfolien 1 and cathode foils 3 may be the same, so that each pair of anode foils 1 and cathode foils 3 can be formed in the memory cell stack.
  • the pairs of anode foils 1 and cathode foils 3 can each be separated by a layer of a separator layer or insulation layer (not explicitly shown), which are arranged plane-parallel in the memory cell stack between one of the anode foils 1 and one of the cathode foils 3.
  • the anode foils 1 and cathode foils 3 can be galvanically separated from one another within the energy storage cell 10 by the separator layers.
  • the separator layers serve to separate the electrolyte into segments so that a specific electrical potential difference within this segment in the electrolyte is not exceeded. They can do this
  • anode foils 1, cathode foils 3 and separator layers To arrange anode foils 1, cathode foils 3 and separator layers in a memory cell stack, and that the selection of an arrangement of the used
  • 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 such that the internal volume of the
  • Energy storage cell 10 is utilized to the maximum. 4 shows a schematic representation of an electrical energy storage cell 10, whose first planar electrode films 1 are electrically connected to a first planar contact element 5.
  • the first planar contact element 5 can in a
  • Electrode sheets 1 may be arranged.
  • the first planar contact element 5 is electrically contacted with the contacting regions 2c, 2d which surround the recesses 2e on the longitudinal side of the electrode films 1.
  • the second planar electrode films 3 are electrically connected to a second planar contact element 6, which is arranged in an extension plane perpendicular to the plane of extent of the second planar electrode films 3.
  • the second planar contact element 6 contacts themaschinetechniksfahen 4c electrically.
  • Contact element 6 may be provided an insulating layer 7, which electrically isolates the first planar contact element 5 from the second planar contact element 6.
  • eddy currents flow very closely through the respective electrode films 1 and 3, that is, the flow areas enclosed by the ring currents I are very small.
  • the input inductance of the energy storage cell 10 is also very low. Due to the central arrangement of the recesses 2e and the Kunststofftechniksfahen 4c two parallel ring current paths I are also constructed, the parallel circuit, the resulting
  • Total inductance of the energy storage cell can further reduce.
  • the first and second planar contact elements 5 and 6 can each be electrically connected to not explicitly shown first and second Zellpolan Whyn the energy storage cell 10.
  • the cell pole connections can 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 and the cell housing.
  • the cell pole connections are implemented in such a way that at least one of the Zellpolan say is electrically insulated from the cell housing.
  • a metallic cell housing or a cell housing made of an insulating material such as plastic may be used.
  • the energy storage cell 10 may for example be enclosed by a prismatic cell housing.
  • 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.
  • Electrical energy storage modules can be an array of electrical
  • Energy storage cells 10 which are coupled together along their Zellpolan Why in series or parallel connection. It should, however, be clear that any other arrangement of different energy storage cells 10 is also possible by adapting the respective interconnected energy storage cells 10 for an electrical energy storage module. In particular, parallel and / or series connection or combined parallel and series connection of energy storage cells 10 can be realized.
  • the electrical energy storage module for example, have a module housing, from which at the end cell pole connections in each case
  • Module pole connections can be, for example, flat contact elements, of which at least one is electrically insulated from the module housing.
  • Figs. 1 to 4 show only exemplary embodiments of energy storage cells 10. Variations and modifications may be under
  • the illustrated energy storage cells 10 may be preferably used in systems where high frequency alternating currents are out of the
  • Energy storage cells 10 are removed, for example, in Batteriedirektumrichtern with drive frequencies above about 100 Hz. In these systems 10 due to the design of the energy storage cells inductive losses due to the high AC frequency can be minimized. At the same time, that improves
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a method 30 for producing an electrical energy storage cell 10, in particular an energy storage cell 10 shown schematically in connection with FIGS. 1 to 4.
  • a first step 31 an alternating arrangement of a multiplicity of first planar electrode films 1 takes place. which each have a recess 2e on one longitudinal side, and a multiplicity of second planar electrode films 3, which each have a longitudinal side
  • a second step 32 an electrical contacting of the recesses 2e surrounding contacting regions 2c and 2d takes place with a first planar
  • Extension plane of the first planar electrode films 1 is arranged. Then, in a third step 33, an electrical contacting of the contacting lugs 4 c with a second planar contact element 6, which is arranged in an extension plane perpendicular to the plane of extension of the first planar electrode films 1.
  • the step 34 of forming an insulation layer 7 between the first planar contact element 5 and the second planar contact element 6 can take place, the insulation layer 7 electrically insulating the first planar contact element 5 from the second planar contact element 6.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Energiespeicherzelle mit einer Vielzahl von ersten flächigen Elektrodenfolien, welche jeweils an einer Längsseite eine Ausnehmung aufweisen, und einer Vielzahl von zweiten flächigen Elektrodenfolien, welche jeweils an einer Längsseite eine Kontaktierungsfahne, die kongruent mit den Ausnehmungen ist, aufweisen, wobei die ersten flächigen Elektrodenfolien und die zweiten flächigen Elektrodenfolien planparallel zueinander und alternierend zu einem Speicherzellstapel gestapelt sind, so dass die Kontaktierungsfahnen jeweils alternierend mit den Ausnehmungen überlappen.

Description

Beschreibung Titel
Elektrische Energiespeicherzelle und Verfahren zum Herstellen einer elektrischen
Energiespeicherzelle
Die Erfindung betrifft eine elektrische Energiespeicherzelle 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.
Die Druckschrift WO 201 1/1 16807 A1 offenbart eine Batteriezelle mit einem
elektrochemisch aktiven Elektrodenstapel, dessen Elektrodenfolien jeweils mit
Kontaktierungsfahnen zu Polleiteranschlüssen verbunden sind. Die Druckschrift WO 2009/073492 A2 offenbart eine Batteriezelle mit Elektrodenfolien, die
Verlängerungsabschnitte aufweisen, welche zu Polanschlüssen verbunden werden können. Die Druckschrift JP 2008108477 A offenbart ein Herstellungsverfahren für einen elektrischen Energiespeicher mit einem zylindrischen Elektrodenfolienstapel, aus dem in wendeltreppenartiger Form elektrische Kontaktierungsfahnen herausstehen. 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 ersten flächigen Elektrodenfolien, welche jeweils an einer Längsseite eine Ausnehmung aufweisen, und einer Vielzahl von zweiten flächigen Elektrodenfolien, welche jeweils an einer Längsseite eine Kontaktierungsfahne, die kongruent mit den Ausnehmungen ist, aufweisen, wobei die ersten flächigen
Elektrodenfolien und die zweiten flächigen Elektrodenfolien planparallel zueinander und alternierend zu einem Speicherzellstapel gestapelt sind, so dass die
Kontaktierungsfahnen jeweils alternierend mit den Ausnehmungen überlappen.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Energiespeicherzelle, mit den Schritten des alternierenden Anordnens einer Vielzahl von ersten flächigen Elektrodenfolien, welche jeweils an einer Längsseite eine Ausnehmung aufweisen, und einer Vielzahl von zweiten flächigen Elektrodenfolien, welche jeweils an einer Längsseite eine Kontaktierungsfahne, die kongruent mit den Ausnehmungen ist, aufweisen, wobei die ersten flächigen
Elektrodenfolien und die zweiten flächigen Elektrodenfolien planparallel zueinander alternierend zu einem Speicherzellstapel gestapelt werden, so dass die
Kontaktierungsfahnen jeweils alternierend mit den Ausnehmungen überlappen, des elektrischen Kontaktierens von die Ausnehmungen umgebenden
Kontaktierungsbereichen mit einem ersten flächigen Kontaktelement, welches in einer Erstreckungsebene senkrecht zu der Erstreckungsebene der ersten flächigen
Elektrodenfolien angeordnet ist, und des elektrischen Kontaktierens der
Kontaktierungsfahnen mit einem zweiten flächigen Kontaktelement, welches in einer Erstreckungsebene senkrecht zu der Erstreckungsebene der ersten flächigen
Elektrodenfolien angeordnet ist.
Vorteile der Erfindung
Es ist eine Idee der vorliegenden Erfindung, die Verluste, die durch bei der Ansteuerung einer elektrischen Energiespeicherzelle auftretenden Wirbelströme im Inneren des Energiespeicherzelle und/oder in dessen Gehäuse verursacht werden, mithilfe eines geeigneten internen Aufbaus der Energiespeicherzelle mit möglichst geringer interner Zellinduktivität zu reduzieren. Dabei wird eine Foliengeometrie für die gestapelten Elektrodenfolien der Energiespeicherzelle verwendet, bei dem sich durch die
Kontaktierung der Elektrodenfolien mit Zellpolanschlüssen eine minimale Zellinduktivität ergibt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Elektrodenfolien in senkrecht zu der
Folienebene versetzt zueinander stehende Kontaktierungsfahnen aufweisen, die bei einer Aufeinanderschichtung der Elektrodenfolien in Foliennormalenrichtung ineinander verzahnen. 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.
Besonders vorteilhaft ist die flächige Kontaktierung der einzelnen Elektrodenfolien und der Kontaktierungsfahnen mit den Zellpolanschlüssen, was zu minimierten Ohm'schen Wiederständen innerhalb der Energiespeicherzelle und zu minimierten vom Strom innerhalb der Energiespeicherzelle eingeschlossen Durchflutungsflächen führt. Dies kann die Wirbelstrombildung und damit die Energieverluste im Wechselstrombetrieb der Energiespeicherzelle reduzieren.
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. Außerdem verringert sich durch die verbesserte Dynamik der Energiespeicherzellen die Avalancheenergie, welche für ein Speisen eines BDI aus einem Energiespeichermodul mit solchen Energiespeicherzellen geringere Wechselstromverluste in den
Schalteinrichtungen des BDI bedeutet. 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.
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle können die ersten und zweiten flächigen Elektrodenfolien Anodenfolien bzw. Kathodenfolien der Energiespeicherzelle ausbilden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle können die Ausnehmungen und die Kontaktierungsfahnen einen rechteckigen Umriss aufweisen. Diese Umrissformen sind einfach und kostengünstig herzustellen. Weiterhin bieten rechteckige Umrissformen ausreichend breite längsseitige
Kontaktierungsabschnitte, an denen flächige Kontaktierungselemente angebracht werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle können die Ausnehmungen und die Kontaktierungsfahnen jeweils in der Mitte der Längsseiten der ersten bzw. zweiten flächigen Elektrodenfolien ausgebildet sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle kann die Energiespeicherzelle weiterhin ein erstes flächiges Kontaktelement, welches in einer Erstreckungsebene senkrecht zu der Erstreckungsebene der ersten flächigen Elektrodenfolien angeordnet ist, und welches mit die Ausnehmungen umgebenden Kontaktierungsbereichen elektrisch kontaktiert ist, ein zweites flächiges Kontaktelement, welches in einer Erstreckungsebene senkrecht zu der Erstreckungsebene der zweiten flächigen Elektrodenfolien angeordnet ist, und welches mit den Kontaktierungsfahnen elektrisch kontaktiert ist, und eine Isolationsschicht aufweisen, welche zwischen dem ersten flächigen Kontaktelement und dem zweiten flächigen Kontaktelement angeordnet ist, und welche das erste flächige Kontaktelement elektrisch von dem zweiten flächigen Kontaktelement isoliert. Durch diese Art der Kontaktierung kann eine widerstandsarme und niederinduktive Verbindung des Speicherzellstapels mit Zellpolanschlüssen der Energiespeicherzelle realisiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Verfahren weiterhin den Schritt des Ausbildens einer Isolationsschicht zwischen dem ersten flächigen Kontaktelement und dem zweiten flächigen Kontaktelement aufweisen, welche das erste flächige Kontaktelement elektrisch von dem zweiten flächigen Kontaktelement isoliert. 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 Elektrodenfolie einer elektrischen
Energiespeicherzelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Elektrodenfolie einer elektrischen Energiespeicherzelle gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle gemäß einer weiteren 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 variieren 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 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 flächigen Elektrodenfolie 1 , welcher für die Herstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle 10 verwendet werden kann. Die Elektrodenfolie 1 kann beispielsweise als Anoden- oder Kathodenfolie für das Ausbilden eines Speicherzellstapels einer Energiespeicherzelle 10 verwendet werden. Die
Elektrodenfolie 1 weist einen Hauptabschnitt bzw. Stapelabschnitt 2 auf, in welchem der elektrochemisch aktive Bereich der Energiespeicherzelle 10 gebildet wird. Im Beispiel der Fig. 1 ist die Elektrodenfolie 1 rechteckig im Umriss. Die Elektrodenfolie 1 weist zudem an einer unten liegenden Längsseite eine Ausnehmung 2e auf, die von zwei
Kontaktierungsabschnitten 2c und 2d umgeben ist. Die Ausnehmung 2e kann
vorzugsweise in der Mitte der Längsseite der Elektrodenfolie 1 angeordnet sein. Die Ausnehmung 2e hat dabei einen rechteckigen Umriss. Es ist jedoch klar, dass andere Umrissformen für die Ausnehmung 2e ebenso möglich sind. Die Tiefe der Ausnehmung 2e kann vorzugsweise einen Bruchteil der Tiefe der gesamten Tiefenerstreckung der Elektrodenfolie 1 einnehmen. Die Länge der Ausnehmung 2e kann dabei beispielsweise der Breite der Kontaktierungsabschnitte 2c und 2d entsprechen, das heißt, die
Ausnehmung weist eine Länge auf, die etwa einem Drittel der gesamten Länge der Elektrodenfolie 1 beträgt. Es ist dabei jedoch klar, dass auch andere Abmessungen der Länge der Ausnehmung 2e ebenso möglich sind.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren flächigen Elektrodenfolie 3, welcher für die Herstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle 10 verwendet werden kann. Die Elektrodenfolie 3 kann als die Elektrodenfolie 1 in Fig. 1 ergänzende Anodenoder Kathodenfolie für das Ausbilden eines Speicherzellstapels einer
Energiespeicherzelle 10 verwendet werden. Die Elektrodenfolie 3 weist einen
Hauptabschnitt bzw. Stapelabschnitt 4 auf, in welchem der elektrochemisch aktive Bereich der Energiespeicherzelle 10 gebildet wird. Im Beispiel der Fig. 2 ist die
Elektrodenfolie 3 rechteckig im Umriss. Die Elektrodenfolie 3 weist zudem an einer unten liegenden Längsseite eine Kontaktierungsfahne 4c auf, deren Umriss kongruent zu dem Umriss der Ausnehmungen 2e der Elektrodenfolien 1 liegen. Dabei kann die
Kontaktierungsfahne 4c vorzugsweise in der Mitte der Längsseite der Elektrodenfolie 3 angeordnet sein. Die Kontaktierungsfahne 4c hat dabei einen rechteckigen Umriss. Es ist jedoch klar, dass andere Umrissformen für die Kontaktierungsfahne 4c ebenso möglich sind, und dass die Umrissform von der Form der Ausnehmungen 2e abhängig sein wird. Die Tiefe der Kontaktierungsfahne 4c kann vorzugsweise einen Bruchteil der Tiefe der gesamten Tiefenerstreckung der Elektrodenfolie 3 einnehmen. Die Länge der
Kontaktierungsfahne 4c kann dabei beispielsweise der Breite verkürzten Endabschnitte 4a, 4b der Elektrodenfolie 3 entsprechen, das heißt, die Kontaktierungsfahne weist eine Länge auf, die etwa einem Drittel der gesamten Länge der Elektrodenfolie 3 beträgt. Es ist dabei jedoch klar, dass auch andere Abmessungen der Länge der Kontaktierungsfahne 4c ebenso möglich sind.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Speicherzellstapels aus einer Vielzahl von ersten flächigen Elektrodenfolien 1 und einer Vielzahl von zweiten flächigen
Elektrodenfolien 3. Dabei sind ohne Beschränkung der Allgemeinheit die ersten flächigen Elektrodenfolien Anodenfolien 1 und die zweiten flächigen Elektrodenfolien
Kathodenfolien 3.
Die Anodenfolien 1 und Kathodenfolien 3 sind jeweils planparallel zueinander und in alternierender Abfolge gestapelt, so dass die die Ausnehmungen 2e und die
Kontaktierungsfahnen 4c aufweisenden Längsseiten der Elektrodenfolien 1 und 3 jeweils übereinander zu liegen kommen und einen Speicherzellstapel ausbilden. Die
Anodenfolien 1 und Kathodenfolien 3 können beispielsweise rechteckige, quadratische, parallelogrammförmige, trapezoide oder streifenförmige Form aufweisen. Die Anzahl der Anodenfolien 1 und Kathodenfolien 3 ist in Fig. 3 mit jeweils drei dargestellt, jedoch ist deren Anzahl prinzipiell nicht begrenzt. Vorteilhafterweise kann die Anzahl der
Anodenfolien 1 und Kathodenfolien 3 jeweils gleich sein, so dass jeweils Paare von Anodenfolien 1 und Kathodenfolien 3 in dem Speicherzellstapel ausgebildet werden können. Die Paare von Anodenfolien 1 und Kathodenfolien 3 können jeweils durch eine Lage einer (nicht explizit dargestellten) Separatorschicht bzw. Isolationsschicht getrennt sein, welche in dem Speicherzellstapel jeweils zwischen einer der Anodenfolien 1 und einer der Kathodenfolien 3 planparallel angeordnet sind. Die Anodenfolien 1 und Kathodenfolien 3 können innerhalb der Energiespeicherzelle 10 durch die Separatorschichten galvanisch voneinander getrennt sein. Die Separatorschichten 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. Es sollte dabei klar sein, dass eine Fülle an Möglichkeiten gibt, die
Anodenfolien 1 , Kathodenfolien 3 und Separatorschichten in einem Speicherzellstapel 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 derart auszugestalten, dass das innere Volumen der
Energiespeicherzelle 10 maximal ausgenutzt wird. Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Energiespeicherzelle 10, deren erste flächige Elektrodenfolien 1 mit einem ersten flächigen Kontaktelement 5 elektrisch verbunden sind. Das erste flächige Kontaktelement 5 kann in einer
Erstreckungsebene senkrecht zu der Erstreckungsebene der ersten flächigen
Elektrodenfolien 1 angeordnet sein. Dabei ist das erste flächige Kontaktelement 5 elektrisch mit den Kontaktierungsbereichen 2c, 2d kontaktiert, die die Ausnehmungen 2e an der Längsseite der Elektrodenfolien 1 umgeben. In ähnlicher Weise sind die zweiten flächigen Elektrodenfolien 3 mit einem zweiten flächigen Kontaktelement 6 elektrisch verbunden, welches in einer Erstreckungsebene senkrecht zu der Erstreckungsebene der zweiten flächigen Elektrodenfolien 3 angeordnet ist. Das zweite flächige Kontaktelement 6 kontaktiert dabei die Kontaktierungsfahnen 4c elektrisch.
Zwischen dem ersten flächigen Kontaktelement 5 und dem zweiten flächigen
Kontaktelement 6 kann eine Isolationsschicht 7 vorgesehen sein, welche das erste flächige Kontaktelement 5 elektrisch von dem zweiten flächigen Kontaktelement 6 isoliert. Wie in Fig. 4 schematisch durch die Ringströme I symbolisiert, fließen Wirbelströme sehr engmaschig durch die jeweiligen Elektrodenfolien 1 bzw. 3, das heißt, die von den Ringströmen I eingeschlossenen Durchflutungsflächen sind sehr klein. Dadurch ist die Eingangsinduktivität der Energiespeicherzelle 10 ebenfalls sehr gering. Durch die mittige Anordnung der Ausnehmungen 2e und der Kontaktierungsfahnen 4c werden zudem zwei parallele Ringstrompfade I aufgebaut, deren Parallelschaltung die resultierende
Gesamtinduktivität der Energiespeicherzelle weiter reduzieren kann.
Die ersten und zweiten flächigen Kontaktelemente 5 und 6 können jeweils mit nicht explizit dargestellten ersten und zweiten Zellpolanschlüssen der Energiespeicherzelle 10 elektrisch verbunden werden. Dabei können die Zellpolanschlüsse aus einem (nicht explizit dargestellten) Zellgehäuse der Energiespeicherzelle 10 herausgeführt werden, um den Abstand zwischen dem Speicherzellstapel und dem Zellgehäuse möglichst gering zu halten. Die Zellpolanschlüsse sind dabei derart implementiert, dass mindestens einer der Zellpolanschlüsse 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.
Elektrische Energiespeichermodule können eine Anordnung elektrischer
Energiespeicherzellen 10 aufweisen, die entlang ihrer Zellpolanschlüsse in Reihen- oder Parallelschaltung miteinander gekoppelt sind. Es sollte dabei jedoch klar sein, dass jede andere Anordnung verschiedener Energiespeicherzellen 10 unter Anpassung der jeweils verschalteten Energiespeicherzellen 10 für ein elektrisches Energiespeichermodul ebenfalls möglich ist. Insbesondere können dabei Parallel- und/oder Reihenschaltung oder kombinierte Parallel- und Reihenschaltung von Energiespeicherzellen 10 realisiert werden. Das elektrische Energiespeichermodul kann beispielsweise ein Modulgehäuse aufweisen, aus welchem an den endseitigen Zellpolanschlüssen jeweils
Modulpolanschlüsse aus dem Modulgehäuse herausgeführt sind. Die
Modulpolanschlüsse können beispielsweise flächige Kontaktelemente sein, von denen mindestens eines gegenüber dem Modulgehäuse elektrisch isoliert ist.
Insgesamt zeigen die Fig. 1 bis 4 lediglich beispielhafte Ausgestaltungsformen von 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 Kontaktelemente 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 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. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 30 zum Herstellen einer elektrischen Energiespeicherzelle 10, insbesondere einer im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 4 schematisch gezeigten Energiespeicherzellen 10. In einem ersten Schritt 31 erfolgt ein alternierendes Anordnen einer Vielzahl von ersten flächigen Elektrodenfolien 1 , welche jeweils an einer Längsseite eine Ausnehmung 2e aufweisen, und einer Vielzahl von zweiten flächigen Elektrodenfolien 3, welche jeweils an einer Längsseite eine
Kontaktierungsfahne 4c, die kongruent mit den Ausnehmungen 2e ist, aufweisen. Dabei werden die flächigen Elektrodenfolien 1 und 3 planparallel zueinander und alternierend zu einem Speicherzellstapel gestapelt, so dass die Kontaktierungsfahnen 4c jeweils alternierend mit den Ausnehmungen 2e überlappen.
In einem zweiten Schritt 32 erfolgt ein elektrisches Kontaktieren von die Ausnehmungen 2e umgebenden Kontaktierungsbereichen 2c bzw. 2d mit einem ersten flächigen
Kontaktelement 5, welches in einer Erstreckungsebene senkrecht zu der
Erstreckungsebene der ersten flächigen Elektrodenfolien 1 angeordnet ist. Dann erfolgt in einem dritten Schritt 33 ein elektrisches Kontaktieren der Kontaktierungsfahnen 4c mit einem zweiten flächigen Kontaktelement 6, welches in einer Erstreckungsebene senkrecht zu der Erstreckungsebene der ersten flächigen Elektrodenfolien 1 angeordnet ist.
Optional kann weiterhin der Schritt 34 des Ausbildens einer Isolationsschicht 7 zwischen dem ersten flächigen Kontaktelement 5 und dem zweiten flächigen Kontaktelement 6 erfolgen, wobei die Isolationsschicht 7 das erste flächige Kontaktelement 5 elektrisch von dem zweiten flächigen Kontaktelement 6 isoliert.

Claims

Ansprüche 1 . Elektrische Energiespeicherzelle (10), mit:
einer Vielzahl von ersten flächigen Elektrodenfolien (1 ), welche jeweils an einer Längsseite eine Ausnehmung (2e) aufweisen; und
einer Vielzahl von zweiten flächigen Elektrodenfolien (3), welche jeweils an einer Längsseite eine Kontaktierungsfahne (4c), die kongruent mit den Ausnehmungen (2e) ist, aufweisen,
wobei die ersten flächigen Elektrodenfolien (1 ) und die zweiten flächigen
Elektrodenfolien (3) planparallel zueinander und alternierend zu einem
Speicherzellstapel gestapelt sind, so dass die Kontaktierungsfahnen (4c) jeweils alternierend mit den Ausnehmungen (2e) überlappen.
2. Elektrische Energiespeicherzelle (10) nach Anspruch 1 , wobei die ersten und zweiten flächigen Elektrodenfolien (1 ; 3) Anodenfolien bzw. Kathodenfolien der
Energiespeicherzelle (10) ausbilden.
3. Elektrische Energiespeicherzelle (10) nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei die Ausnehmungen (2e) und die Kontaktierungsfahnen (4c) einen rechteckigen Umriss aufweisen.
4. Elektrische Energiespeicherzelle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Ausnehmungen (2e) und die Kontaktierungsfahnen (4c) jeweils in der Mitte der
Längsseiten der ersten bzw. zweiten flächigen Elektrodenfolien (1 ; 3) ausgebildet sind.
5. Elektrische Energiespeicherzelle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin mit: einem ersten flächigen Kontaktelement (5), welches in einer Erstreckungsebene senkrecht zu der Erstreckungsebene der ersten flächigen Elektrodenfolien (1 ) angeordnet ist, und welches mit die Ausnehmungen (2e) umgebenden
Kontaktierungsbereichen (2c, 2d) elektrisch kontaktiert ist;
einem zweiten flächigen Kontaktelement (6), welches in einer Erstreckungsebene senkrecht zu der Erstreckungsebene der zweiten flächigen Elektrodenfolien (3) angeordnet ist, und welches mit den Kontaktierungsfahnen (4c) elektrisch kontaktiert ist; und
einer Isolationsschicht (7), welche zwischen dem ersten flächigen Kontaktelement (5) und dem zweiten flächigen Kontaktelement (6) angeordnet ist, und welche das erste flächige Kontaktelement (5) elektrisch von dem zweiten flächigen Kontaktelement (6) isoliert.
6. Verfahren (30) zum Herstellen einer elektrischen Energiespeicherzelle (10), mit den Schritten:
alternierendes Anordnen (31 ) einer Vielzahl von ersten flächigen Elektrodenfolien (1 ), welche jeweils an einer Längsseite eine Ausnehmung (2e) aufweisen, und einer Vielzahl von zweiten flächigen Elektrodenfolien (3), welche jeweils an einer Längsseite eine Kontaktierungsfahne (4c), die kongruent mit den Ausnehmungen (2e) ist, aufweisen, wobei die ersten flächigen Elektrodenfolien (1 ) und die zweiten flächigen Elektrodenfolien (3) planparallel zueinander alternierend zu einem Speicherzellstapel gestapelt werden, so dass die Kontaktierungsfahnen (4c) jeweils alternierend mit den Ausnehmungen (2e) überlappen;
elektrisches Kontaktieren (32) von die Ausnehmungen (2e) umgebenden
Kontaktierungsbereichen (2c, 2d) mit einem ersten flächigen Kontaktelement (5), welches in einer Erstreckungsebene senkrecht zu der Erstreckungsebene der ersten flächigen Elektrodenfolien (1 ) angeordnet ist; und
elektrisches Kontaktieren (33) der Kontaktierungsfahnen (4c) mit einem zweiten flächigen Kontaktelement (6), welches in einer Erstreckungsebene senkrecht zu der Erstreckungsebene der ersten flächigen Elektrodenfolien (1 ) angeordnet ist.
7. Verfahren (30) nach Anspruch 6, weiterhin mit dem Schritt:
Ausbilden (34) einer Isolationsschicht (7) zwischen dem ersten flächigen
Kontaktelement (5) und dem zweiten flächigen Kontaktelement (6), welche das erste flächige Kontaktelement (5) elektrisch von dem zweiten flächigen Kontaktelement (6) isoliert.
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