DE102009056785A1

DE102009056785A1 - Battery cell comprises a cell body with connection flags passing through a wall of the cell body for electrically contacting the battery cell, where one of the connection flags is formed at its free ends from flag section

Info

Publication number: DE102009056785A1
Application number: DE102009056785A
Authority: DE
Inventors: Nevzat Guener; Johannes Kohlstrunk; Markus Dr. Schweizer-Berberich; Stefan Dr. Tillmann
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2009-12-03
Filing date: 2009-12-03
Publication date: 2011-06-09

Abstract

The battery cell (10) comprises a cell body (12) with connection flags (14, 16) passing through a wall of the cell body for electrically contacting the battery cell, where one of the connection flags is formed at its free ends from flag section passing with interval to each other. The connection flags are plastically deformed. The flag section possesses a maximal width of less than 70 mm. Independent claims are included for (1) a battery cell arrangement; and (2) a method for bending a connection flag of a battery cell.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der elektrischen Energiespeicherung, beispielsweise im Hinblick auf die Herstellung einer elektrischen Batterie eines Elektro-, ”Plug in”-Hybrid- oder Hybridfahrzeuges. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Batteriezelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine aus mehreren elektrisch miteinander verbundenen Batteriezellen gebildete Batteriezellenanordnung.The present invention relates to the field of electrical energy storage, for example with regard to the manufacture of an electric battery of an electric, "plug-in" hybrid or hybrid vehicle. In particular, the invention relates to a battery cell according to the preamble of claim 1 and a battery cell arrangement formed from a plurality of electrically interconnected battery cells.

Eine wichtige Anforderung an elektrische Energiespeicher ist, ein Optimum des Produktes aus Spannung und Strom für eine geforderte elektrische Leistung zu finden. In diese Optimierungsbetrachtung gehen beispielsweise Material- und Kostenaspekte ein. Es versteht sich, dass sowohl eine Auslegung mit sehr großer Spannung (bei kleinem Strom) als auch eine Auslegung mit sehr großem Strom (bei kleiner Spannung) in der Praxis Probleme aufwirft. Dies betrifft z. B. die elektrische Isolation (bei großen Spannungen) und die Vermeidung von elektrischen Leitungsverlusten (bei großen Strömen).An important requirement of electrical energy storage is to find an optimum of the product of voltage and current for a required electrical power. For example, material and cost aspects are included in this optimization analysis. It is understood that both a very high voltage (low current) design and a very high current (low voltage) design pose problems in practice. This concerns z. As the electrical insulation (at high voltages) and the avoidance of electrical line losses (at high currents).

Insbesondere für automotive Anwendungen von elektrischen Energiespeichern als Antriebsenergiequelle eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeuges ergibt eine optimale Systemauslegung eine Maximalspannung, die typischerweise im Bereich von 100 bis 1000 V liegt, und einen Maximalstrom, der typischerweise im Bereich von 50 bis 300 A für einen kontinuierlichen Stromfluss liegt, bei einem Pulsbetrieb jedoch auch darüber, und für Extremanwendungen bzw. für sehr kurze Zeiten auch etwa 1000 A erreichen kann. Im Fehlerfall können auch größere Ströme auftreten, bis z. B. eine Sicherheitselektronik oder eine Sicherung die Batterie abschaltet. Auch in diesem Fall sollten Zellverbindungen zwischen miteinander verbundenen Batteriezellen einer derartigen Belastung standhalten (und nicht die Schwachstelle des Systems darstellen).In particular, for automotive applications of electric energy storage as the drive power source of an electric vehicle or hybrid vehicle, an optimal system design will yield a maximum voltage typically in the range of 100 to 1000 volts and a maximum current typically in the range of 50 to 300 amps for continuous current flow. However, in a pulsed operation also over it, and for extreme applications or for very short times can also reach about 1000 A. In case of error, larger currents may occur, until z. B. a safety electronics or a fuse turns off the battery. Also in this case, cell connections between interconnected battery cells should withstand such loading (and not pose the weak point of the system).

Zur Erzielung einer gewünschten Betriebsspannung einer elektrischen Batterie müssen in der Regel eine Vielzahl von Battrie-Einzelzellen (z. B. galvanische Zellen, Doppelschichtkondensatoren oder dergleichen) in elektrischer Reihenschaltung miteinander verbunden werden. Zur Erhöhung der Kapazität werden Einzelzellen oftmals auch parallel geschaltet, so dass aus einem Einzelzellentyp eine Batterie mit dem Mehrfachen der Kapazität der Einzelzelle durch Parallelschaltung und eine gewünschte Batteriespannung (z. B. Nennspannung oder Maximalspannung) durch Reihenschaltung dieser parallel geschalteten Einzelzellen erreicht werden kann.To achieve a desired operating voltage of an electric battery, a large number of individual battric cells (for example galvanic cells, double-layer capacitors or the like) generally have to be connected together in electrical series connection. In order to increase the capacity, individual cells are often also connected in parallel, so that from a single cell type a battery with multiple of the capacity of the single cell can be achieved by parallel connection and a desired battery voltage (eg rated voltage or maximum voltage) by series connection of these parallel connected individual cells.

Für eine Minimierung von elektrischen Leitungsverlusten bzw. des elektrischen Innenwiderstandes einer Batterie kommt den einzelnen elektrischen Verbindungen zwischen den Batteriezellen eine erhebliche Bedeutung zu.For a minimization of electrical line losses or the internal electrical resistance of a battery, the individual electrical connections between the battery cells is of considerable importance.

Der Begriff ”Batteriezelle” soll im Rahmen der Erfindung jeden elektrischen Energiespeicher bezeichnen, der zur Herstellung einer elektrischen Batterie durch elektrische Verschaltung einer Mehrzahl solcher Batteriezellen vorgesehen ist.The term "battery cell" is intended in the context of the invention to denote any electrical energy store which is provided for producing an electrical battery by electrical connection of a plurality of such battery cells.

Es soll hierbei nicht ausgeschlossen sein, dass eine solche Batteriezelle einen inneren Aufbau besitzt, der sich wiederum als eine Verschaltung mehrerer ”Einzelzellen” darstellt. Ein auf internen betrieblichen Entwicklungen der Anmelderin beruhendes Konzept zur Herstellung einer Lithium-Ionen-Batterie besteht beispielsweise darin, aus zwei bis vier ”Einzelzellen” in Parallelschaltung eine ”Batteriezelle” auszubilden, und etwa 100 bis 200 solcher ”Batteriezellen” in Reihenschaltung anzuordnen.It should not be ruled out here that such a battery cell has an internal structure, which in turn represents as an interconnection of several "single cells". A concept based on internal company developments by the applicant for producing a lithium-ion battery is, for example, to form a "battery cell" in parallel from two to four "single cells" and to arrange approximately 100 to 200 such "battery cells" in series.

Ausgehend von einer Batteriezelle, umfassend einen Zellkörper mit eine Wandung des Zellkörpers durchsetzenden Anschlussfahnen zur elektrischen Kontaktierung der Batteriezelle, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die elektrische Kontaktierung zu vereinfachen und/oder qualitativ zu verbessern.Starting from a battery cell, comprising a cell body with a wall of the cell body passing through terminal lugs for electrical contacting of the battery cell, the present invention seeks to simplify the electrical contact and / or improve the quality.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass wenigstens eine der Anschlussfahnen, zumindest an deren freien Ende, mehrteilig aus mit Abstand zueinander verlaufenden Fahnenabschnitten ausgebildet ist.This object is achieved in that at least one of the terminal lugs, at least at the free end, is formed in several parts from spaced-apart flag portions.

Mit dieser Maßnahme können gleichzeitig zwei Vorteile erzielt werden. Der erste, ”mechanische” Vorteil besteht darin, dass im Falle der Notwendigkeit einer mechanischen Bearbeitung der Anschlussfahne (insbesondere z. B. einem Umbiegen) hierfür aufzuwendende Kräfte bzw. mechanische Belastungen verkleinert werden können. Der zweite, ”elektrische” Vorteil besteht darin, dass bei der Herstellung der elektrischen Kontaktierung mehrere Einzelkontaktierungen (an den mehreren Fahnenabschnitten) vorgesehen werden können, deren Qualität bei vorgegebenem Kontaktierungsaufwand verbessert ist bzw. deren Kontaktierungsaufwand bei einer geforderten Kontaktierungsqualität (z. B. hinsichtlich niedriger Ausschussrate und/oder niedrigem elektrischen Kontaktwiderstand) verringert ist. In dem Fall, dass die Herstellung der elektrischen Kontaktierung (z. B. durch einen Verschweißungsvorgang) als solcher eine nicht unerhebliche mechanische Belastung darstellt, besteht zwischen den vorstehend genannten Vorteilen gewissermaßen ein innerer Zusammenhang.With this measure, two advantages can be achieved simultaneously. The first, "mechanical" advantage is that in the case of the need for mechanical processing of the connection lug (in particular, for example, a bending over), forces or mechanical loads to be expended for this purpose can be reduced. The second, "electrical" advantage is that in the production of the electrical contacting several Einzelkontaktierungen (on the several flag portions) can be provided, the quality is improved at a given Kontaktierungsaufwand or their contacting effort at a required contacting quality (eg low rejection rate and / or low electrical contact resistance). In the event that the production of the electrical contact (as by a welding process) as such represents a not inconsiderable mechanical load, there is a certain internal relationship between the advantages mentioned above.

Der Zellkörper der Batteriezelle kann z. B. im Wesentlichen quaderförmig oder plattenförmig sein. Insbesondere kommt eine plattenförmig-quaderförmige Form in Betracht, wie dies z. B. für eine so genannte Folienflachzelle einer Lithium-Ionen-Batterie der Fall sein kann.The cell body of the battery cell can, for. B. be substantially cuboid or plate-shaped. In particular, a plate-shaped cuboid shape into consideration, as z. B. for a so-called film flat cell of a lithium-ion battery may be the case.

Die Anschlussfahnen einer Batteriezelle, also insbesondere ein positiver Polanschluss (Anode) und ein negativer Polanschluss (Kathode), können die Wandung des Zellkörpers beispielsweise auf derselben Seite des Zellkörpers bzw. an derselben Wandungsfläche des Zellkörpers durchsetzen (und in den Außenraum ragen). Alternativ können Anschlussfahnen z. B. auch an einander entgegengesetzten Seiten des Zellkörpers durch dementsprechend einander entgegengesetzte Wandungsflächen hindurchtreten.The terminal lugs of a battery cell, ie in particular a positive pole terminal (anode) and a negative pole terminal (cathode), can penetrate the wall of the cell body, for example on the same side of the cell body or on the same wall surface of the cell body (and project into the outer space). Alternatively, connecting lugs z. B. also on opposite sides of the cell body by correspondingly opposite wall surfaces pass.

Abgesehen von deren verschiedenen Anordnungspositionen am Zellkörper können Anschlussfahnen derselben Batteriezelle eine identische Formgestaltung besitzen. Bei einer bevorzugten Formgestaltung ist vorgesehen, dass eine Anschlussfahne sich als länglicher, in seiner Kontur im Wesentlichen rechteckiger Lappen einheitlicher Dicke von der betreffenden Zellkörperwandung in den Außenraum erstreckt. Der Abstand zwischen benachbarten Fahnenabschnitten kann z. B. kleiner als 50%, insbesondere kleiner als 25% der Breite eines Fahnenabschnittes sein, welcher dem betreffenden ”Ausschnitt” der Anschlussfahne benachbart ist.Apart from their different arrangement positions on the cell body terminal lugs of the same battery cell can have an identical shape design. In a preferred embodiment of the invention, it is provided that a connecting lug extends as an elongated, substantially contour-shaped tab of uniform thickness from the relevant cell body wall into the outer space. The distance between adjacent flag portions may, for. B. less than 50%, in particular less than 25% of the width of a flag portion, which is adjacent to the respective "cutout" of the terminal lug.

Die elektrische Kontaktierung einer bestimmten Anschlussfahne kann zu einer Anschlussfahne einer in einer Batteriezellenanordnung benachbart zu dieser Batteriezelle angeordneten weiteren Batteriezelle und/oder zu einem Batteriepol einer diese Batteriezelle enthaltenden Batterie vorgesehen sein.The electrical contacting of a specific terminal lug may be provided to a terminal lug of a further battery cell arranged in a battery cell arrangement adjacent to this battery cell and / or to a battery pole of a battery containing this battery cell.

Die mehrteilige Ausbildung der Anschlussfahne bedeutet im einfachsten Fall, dass diese zwei Fahnenabschnitte besitzt. Falls diese Mehrteiligkeit nur am freien Ende der Anschlussfahne vorgesehen ist, so bedeutet dies, dass die beiden Fahnenabschnitte im proximalen Bereich der Anschlussfahne zusammenhängen.The multi-part design of the terminal lug means in the simplest case that it has two flag portions. If this multipartite is provided only at the free end of the terminal lug, this means that the two lug portions are connected in the proximal region of the terminal lug.

Ein solcher zusammenhängender Bereich erstreckt sich bevorzugt vom Inneren des Zellkörpers, durch die betreffende Wandungsfläche hindurch, bis in den Außenbereich des Zellkörpers.Such a contiguous region preferably extends from the interior of the cell body, through the relevant wall surface, into the outer region of the cell body.

In einer anderen Ausführungsform besitzt die Anschlussfahne eine dreiteilige Ausbildung, also mit drei nebeneinander, jeweils mit Abstand zueinander angeordneten Fahnenabschnitten. Auch in diesem Fall (bzw. allgemein, wenn die Anschlussfahne mehr als zwei Fahnenabschnitte aufweist) erstreckt sich ein zusammenhängender Bereich der Anschlussfahne bevorzugt bis in den Außenraum des Zellkörpers. Da die elektrische Kontaktierung typischerweise ohnehin nur im distalen Bereich, also am freien Ende der Anschlussfahne erfolgt, schmälert der zusammenhängende Bereich der Anschlussfahne in ihrem proximalen Bereich (insbesondere innerhalb des Zellkörpers) nicht die mit der Erfindung erzielten Vorteile, und ist im Hinblick auf die mechanische Stabilität und den elektrischen Leitungswiderstand der Anschlussfahne sogar selbst von Vorteil.In another embodiment, the terminal lug has a three-part design, that is, three side by side, each with spaced apart flag portions. Also in this case (or in general if the terminal lug has more than two lug portions) a contiguous area of the lug preferably extends into the outer space of the cell body. Since the electrical contacting typically takes place only in the distal region, that is to say at the free end of the connection lug, the continuous region of the connection lug in its proximal region (in particular within the cell body) does not diminish the advantages achieved with the invention, and with respect to the mechanical Stability and the electrical line resistance of the terminal lug itself even advantage.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Anschlussfahne plastisch verformbar ist, oder bereits plastisch verformt ist. Damit kann die Anschlussfahne vorteilhaft in eine für deren elektrische Kontaktierung vorteilhafte räumliche Konfiguration gebracht werden. Insbesondere ist hierbei an den Fall zu denken, dass eine Batteriezellenanordnung aus einer Vielzahl von identischen Batteriezellen gebildet werden soll, wobei beispielsweise zur elektrischen Reihenschaltung dieser Batteriezellen jeweils paarweise die Anode einer Batteriezelle mit der Kathode einer benachbarten Batteriezelle elektrisch zu kontaktieren ist. Hierfür können orthogonal zur Aneinanderreihungsrichtung der Batteriezellen aus den einzelnen Zellkörpern abstehende Anschlussfahnen in einem mittleren Bereich rechtwinklig umgebogen werden, so dass die freien Enden der Anschlussfahnen und somit die einzelnen Fahnenabschnitte in Aneinanderreihungsrichtung verlaufen. In dieser Weise können die Anschlussfahnen von einander benachbarten Batteriezellen ”räumlich zusammengeführt” werden, insbesondere in eine gegenseitige Überlappungsstellung.In one embodiment, it is provided that the connection lug is plastically deformable, or is already plastically deformed. Thus, the terminal lug can be advantageously brought into a advantageous for their electrical contacting spatial configuration. In particular, this case is to be thought of the case that a battery cell assembly is to be formed of a plurality of identical battery cells, for example, for electrical series connection of these battery cells in pairs the anode of a battery cell with the cathode of an adjacent battery cell is to contact electrically. For this purpose, orthogonal to the juxtaposition direction of the battery cells from the individual cell bodies projecting terminal lugs are bent at right angles in a central region, so that the free ends of the terminal lugs and thus the individual flag portions extend in the direction of stacking. In this way, the terminal lugs of adjacent battery cells can be "spatially merged", in particular in a mutual overlap position.

Insbesondere wenn die Anschlussfahne aus einem metallischen Material gebildet ist, so kann eine Dicke der Anschlussfahne von weniger als 2 mm, insbesondere weniger als 1 mm beispielsweise den Vorteil einer einfachen Verformbarkeit (z. B. vorstehend erwähntes rechtwinkliges Umbiegen) bieten.In particular, if the terminal lug is formed of a metallic material, a thickness of the terminal lug of less than 2 mm, in particular less than 1 mm, may for example offer the advantage of simple deformability (eg right-angled bending mentioned above).

In einer Ausführungsform stellt der Zellkörper eine so genannte Folienflachzelle dar, wie sie z. B. als Lithium-Ionen-Zelle in einer Batterie eingesetzt werden kann.In one embodiment, the cell body is a so-called foil flat cell, as z. B. can be used as a lithium-ion cell in a battery.

Die Folienflachzelle kann z. B. eine Dicke im Bereich von 3 mm bis 40 mm, insbesondere 5 mm bis 15 mm besitzen. Die Höhe und Breite (orthogonal zur Dicke) einer solchen Folienflachzelle kann jeweils z. B. im Bereich des 3- bis 150-fachen der Dicke, insbesondere im Bereich des 10- bis 100-fachen der Dicke liegen.The film flat cell can, for. B. have a thickness in the range of 3 mm to 40 mm, in particular 5 mm to 15 mm. The height and width (orthogonal to the thickness) of such a film flat cell can each z. B. in the range of 3 to 150 times the thickness, in particular in the range of 10 to 100 times the thickness.

Bei einem derartigen, plattenförmig-quaderförmigen Zellkörper können Anode und Kathode darstellende Anschlussfahnen nebeneinander an einer Schmalseite (d. h. ”am Plattenrand”) angeordnet sein und z. B. ”parallel zur Plattenebene” aus dem Zellkörper herausragen. In diesem Fall sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung vor, dass das Verhältnis von Breite zu Höhe des Zellkörpers größer als 1 ist (etwa um Platz für die Nebeneinanderanordnung von Anode und Kathode zu gewinnen).In such a plate-shaped cuboid cell body, anode and cathode connecting lugs can be arranged side by side on a narrow side (ie "on the edge of the plate") and z. B. "parallel to the plate plane" protrude from the cell body. In this case, an advantageous embodiment provides that the ratio of width to height of the cell body is greater than 1 (about space for the juxtaposition of anode and cathode to win).

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Fahnenabschnitte eine maximale Breite von weniger als 80 mm, insbesondere weniger als 70 mm besitzen. Eine derartige Maximalbreite ist insbesondere für metallische, mittels Ultraschallverschweißung elektrisch zu kontaktierende Fahnenabschnitte von Vorteil, weil die Breite einer Ultraschallverschweißung von metallischen Fahnenabschnitten in der Praxis begrenzt ist, bzw. bei größeren Breiten erhebliche Probleme aufwirft.In one embodiment, it is provided that the flag portions have a maximum width of less than 80 mm, in particular less than 70 mm. Such a maximum width is advantageous, in particular, for metallic tab portions that are to be electrically contacted by ultrasonic welding because the width of an ultrasonic welding of metallic tab portions is limited in practice, or raises considerable problems for larger widths.

Ganz allgemein werden beim Ultraschallschweißen die miteinander zu verbindenden Teile aneinandergefügt und mit Ultraschallenergie beaufschlagt, welche durch Reibung im Bereich der Grenzfläche der Fügepartner deren Aufschmelzen bewirkt. Eine hierfür vorgesehene Ultraschallschweißeinrichtung besitzt typischerweise ein als ”Sonotrode” bezeichnetes Schwinggebilde zur Einbringung der Ultraschallschwingung sowie einen ”Amboss” zur Lagerung der Fügepartner zwischen Sonotrode und Amboss. Die Ultraschallfrequenz beträgt typischerweise etwa 20 bis 40 kHz. Daraus ergibt sich in der Praxis eine gewisse Begrenzung der Sonotrodenfläche. Wird die Sonotrode in einer bestimmten Richtung zu lang, so kann der Ultraschallenergieeintrag nicht mehr auf der vollen Länge bzw. gleichmäßig über die volle Länge erfolgen. Diese prinzipielle physikalische Begrenzung der Schwingungstechnik kann mit der vorliegenden Erfindung jedoch vorteilhaft ”ausgetrickst” werden:
Falls bei einer Batteriezelle eine Anschlussfahne beispielsweise über eine Breite von 100 mm in Überlappung mit einer ebenso breiten Anschlussfahne einer benachbarten Batteriezelle ultraschallverschweißt werden soll, um mit dieser großen Breite einen niedrigen elektrischen Kontaktwiderstand zu erzielen, so käme in Betracht, eine 100 mm breite Sonotrode einzusetzen, was jedoch zu einem in der Praxis unzulänglichen bzw. unzuverlässigen Verschweißungsergebnis führen würde. Alternativ käme in Betracht, eine Sonotrode mit einer Breite von 50 mm einzusetzen und zwei unmittelbar einander benachbarte Verschweißungen nacheinander auszuführen. Problematisch wäre hierbei jedoch eine mögliche Beschädigung der ersten Schweißstelle durch den zweiten Schweißvorgang.In general, during ultrasound welding, the parts to be joined together are joined together and acted upon by ultrasonic energy, which causes their melting by friction in the region of the interface of the joining partners. An ultrasonic welding device provided for this purpose typically has a vibrating structure called "sonotrode" for introducing the ultrasonic vibration and an "anvil" for supporting the joining part between the sonotrode and the anvil. The ultrasonic frequency is typically about 20 to 40 kHz. This results in practice in a certain limitation of the sonotrode surface. If the sonotrode becomes too long in a certain direction, the ultrasound energy input can no longer be at full length or uniformly over the full length. However, this basic physical limitation of the vibration technique can be advantageously "tricked" with the present invention:
If, in the case of a battery cell, a terminal lug, for example over a width of 100 mm, is to be ultrasonically welded in overlap with an equally wide terminal lug of an adjacent battery cell in order to achieve a low electrical contact resistance with this large width, it would be possible to use a 100 mm wide sonotrode However, this would lead to a practice inadequate or unreliable Verschweißungsergebnis. Alternatively, it would be possible to use a sonotrode with a width of 50 mm and perform two immediately adjacent welds in succession. However, a problem would be a possible damage to the first weld by the second welding process.

Demgegenüber ermöglicht die erfindungsgemäße mehrteilige Ausbildung der Anschlussfahne aus mehreren Fahnenabschnitten (mit bevorzugt im Wesentlichen gleicher Breite), beispielsweise aus zwei mit geringem Abstand zueinander nebeneinander angeordneten Fahnenabschnitten von je etwa 50 mm Breite, eine problemlose Verschweißung. Daher kann eine Sonotrode mit einer Breite von 50 mm verwendet werden, um die Fahnenabschnitte nacheinander zuverlässig und mit hoher Qualität zu verschweißen. Prinzipiell denkbar ist sogar der gleichzeitige Einsatz mehrerer (hier: z. B. zwei) Sonotroden, um die Fahnenabschnitte gleichzeitig zu verschweißen. Der gegenseitige Abstand der Fahnenabschnitte gewährleistet eine ”mechanische Entkoppelung” und beseitigt somit die Gefahr einer gegenseitigen Beeinflussung der Verschweißungen bzw. Verschweißprozesse.In contrast, the multi-part design according to the invention makes it possible for the connection lug to consist of a plurality of lug portions (preferably of essentially the same width), for example of two lug portions, each about 50 mm wide, arranged next to each other at a small distance from each other, a problem-free welding. Therefore, a 50 mm wide horn can be used to weld the tab portions one after another reliably and with high quality. In principle, even the simultaneous use of several (here: eg two) sonotrodes is possible in order to weld the flag sections at the same time. The mutual distance of the flag portions ensures a "mechanical decoupling" and thus eliminates the risk of mutual influence of welding or welding processes.

Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird eine Batteriezellenanordnung bereitgestellt, welche eine Reihe von elektrisch miteinander verbundenen Batteriezellen der oben beschriebenen Art umfasst.According to another aspect of the invention, there is provided a battery cell assembly comprising a series of electrically interconnected battery cells of the type described above.

Eine derartige Batteriezellenanordnung kann als solche insbesondere als elektrischer Energiespeicher zur Antriebsenergiegewinnung bzw. Energiespeicherung bei einem Fahrzeug dienen, oder die Kernkomponente eines solchen elektrischen Energiespeichers bilden.Such a battery cell arrangement can serve as such, in particular as an electrical energy storage for driving energy production or energy storage in a vehicle, or form the core component of such an electrical energy storage.

In einer Ausführungsform umfasst die Batteriezellenanordnung mindestens 10, insbesondere mindestens 50 elektrisch miteinander verbundene, bevorzugt identisch ausgebildete Batteriezellen. Im Falle von plattenförmig-quaderförmigen Batteriezellen sind diese bevorzugt flächig aufeinander gestapelt, d. h. eine Stapelrichtung verläuft orthogonal zur Plattenebene.In one embodiment, the battery cell arrangement comprises at least 10, in particular at least 50 electrically interconnected, preferably identically designed battery cells. In the case of plate-shaped cuboid battery cells, these are preferably stacked flat on each other, d. H. a stacking direction is orthogonal to the disk plane.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass wenigstens eine elektrische Verbindung zwischen zwei Anschlussfahnen einander benachbarter Batteriezellen im Bereich von hierfür umgebogenen freien Enden der beiden Anschlussfahnen hergestellt ist.In one embodiment, it is provided that at least one electrical connection between two terminal lugs of adjacent battery cells in the region of this bent free ends of the two terminal lugs is made.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass wenigstens eine elektrische Verbindung zwischen zwei Anschlussfahnen einander benachbarter Batteriezellen durch eine Verschweißung oder Verlötung von einander überlappenden Fahnenabschnitten der beiden Anschlussfahnen hergestellt ist.In one embodiment it is provided that at least one electrical connection between two terminal lugs of adjacent battery cells is made by welding or soldering overlapping lug portions of the two terminal lugs.

Bei der Verschweißung kann es sich insbesondere um eine Ultraschallverschweißung handeln. In diesem Fall kann ein als gemeinsames Auflager für mehrere der Fahnenabschnitte, insbesondere sämtliche der Fahnenabschnitte vorgesehener Amboss eingesetzt werden.The welding may in particular be an ultrasonic welding. In this case, an anvil provided as a common support for a plurality of the flag portions, in particular all of the flag portions, can be used.

Insbesondere im Falle einer Ultraschallverschweißung kann ein hierfür verwendeter Amboss auch als Hilfsmittel (Werkzeug) für ein Umbiegen des oder der betreffenden Fahnenabschnitte vor dem eigentlichen Verschweißungsvorgang dienen. Das Umbiegen der Stromableiter (Anschlussfahnen) ist jedoch auch für andere Verbindungsarten (z. B. Laserschweißen, Elektroschweißen, CMT-Schweißen, Löten etc.) oftmals von Vorteil, so dass auch in diesen Fällen ein verwendeter Amboss zusätzlich als Hilfseinrichtung für den Biegevorgang bzw. als Teil einer Biegevorrichtung benutzt werden kann.In particular, in the case of ultrasonic welding, an anvil used for this purpose can also serve as an aid (tool) for bending over the flag portion (s) concerned prior to the actual welding operation. The bending of the current conductors (terminal lugs) is, however, also for other types of connection (eg. Laser welding, arc welding, CMT welding, soldering, etc.) often advantageous, so that even in these cases a used anvil can be additionally used as an auxiliary device for the bending operation or as part of a bending device.

Vor diesem Hintergrund ist gemäß eines weiteren Erfindungssspekts ein Verfahren zum Umformen, insbesondere Umbiegen, von Anschlussfahnen einer Batteriezelle der oben beschriebenen Art vorgesehen, wobei ein sich über zumindest die gesamte Breite der Anschlussfahne erstreckender Amboss (oder dergleichen) an die Anschlussfahne herangeführt wird, und sodann unter Verwendung des Ambosses als Hilfsmittel die mehreren Fahnenabschnitte einzeln nacheinander umgeformt werden.Against this background, according to another aspect of the invention, a method is provided for forming, in particular bending, terminal lugs of a battery cell of the type described above, wherein an anvil (or the like) extending over at least the entire width of the terminal lug is brought to the terminal lug, and then using the anvil as an aid, the multiple tab sections are transformed one by one.

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Batteriezellenanordnung kann beispielsweise wie folgt vorgegangen werden:

a) Aneinanderreihen von mehreren Batteriezellen der oben beschriebenen Art.
b) Positionieren eines Ambosses zwischen den Anschlussfahnen zweier benachbarter Batteriezellen, und Umbiegen der einzelnen Fahnenabschnitte (bevorzugt nacheinander), um die Fahnenabschnitte paarweise in eine gegenseitige Überlappungsstellung zu bringen, wobei der Amboss hierbei ein Auflager für den Umbiegeprozess bildet.
c) Heranführen einer Sonotrode, und Ultraschallverschweißung der einander überlappenden Fahnenabschnitte, wobei die Verschweißung der mehreren Fahnenabschnittpaare bevorzugt nacheinander erfolgt.

In a method for producing a battery cell arrangement, it is possible, for example, to proceed as follows:

a) juxtaposing a plurality of battery cells of the type described above.
b) positioning an anvil between the terminal lugs of two adjacent battery cells, and bending over the individual tab portions (preferably successively) to bring the tab portions in pairs in a mutual overlap position, wherein the anvil thereby forms a support for the Umbiegeprozess.
c) bringing a sonotrode, and ultrasonic welding of the overlapping tab portions, wherein the welding of the plurality of pairs of tab portions is preferably carried out successively.

Die Verfahrensschritte b) und c) können sodann für die weiteren, in der betreffenden Batteriezellenanordnung gewünschten elektrischen Verbindungen wiederholt werden.The method steps b) and c) can then be repeated for the further electrical connections desired in the relevant battery cell arrangement.

Bei dem Verfahrensschritt c) kann alternativ zur Ultraschallverschweißung auch ein anderes, zur elektrischen Kontaktierung geeignetes Verfahren angewendet werden (z. B. eines der oben bereits erwähnten Verfahren wie Laserschweißen etc.).In method step c), as an alternative to ultrasonic welding, another method suitable for electrical contacting can also be used (for example one of the methods already mentioned above, such as laser welding, etc.).

Vorteilhaft können mit der Erfindung elektrische Kontaktierungen, insbesondere Verschweißungen von Batteriezellen mit besonders breiten Anschlussfahnen bewerkstelligt werden. Durch die erfindungsgemäße Ausformung der Anschlussfahnen mit einem ”Ausschnitt” (vgl. Breite d in 5), können die Verbindungsstellen (Schweißstellen) in mehrere Teilabschnitte aufgeteilt werden. Da jedoch mehrere solche Teilabschnitte nebeneinander vorgesehen werden, kann eine insgesamt großflächige und somit einen geringen Übergangswiderstand bereitstellende Verbindung geschaffen werden.Advantageously, electrical contacting, in particular welding of battery cells with particularly wide connection lugs can be accomplished with the invention. Due to the inventive design of the terminal lugs with a "cutout" (see, width d in 5 ), the joints (welds) can be divided into several sections. However, since several such sections are provided side by side, an overall large-area and thus a low contact resistance providing connection can be created.

Die Erfindung ermöglicht eine kompakte und kostengünstige Bauweise von Batteriezellenanordnungen bzw. der daraus gebildeten Batterien mit erweiterten Anwendungsmöglichkeiten für die automobile und die allgemeine Batterietechnik. Wenngleich die Verwendung einer Batteriezelle bzw. einer Batteriezellenanordnung der oben beschriebenen Art für die Herstellung einer elektrischen Batterie eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges (einschließlich ”Plug in”-Hybrid), bzw. als Komponente einer solchen Batterie ein besonders interessantes Einsatzgebiet darstellt, so kann die Erfindung darüber hinaus prinzipiell in allen technischen Bereichen eingesetzt werden, in denen elektrische Energiespeicher benötigt werden. Lediglich beispielhaft seien hier Energiespeicher im Bereich von Windkraftanlagen oder Solarenergieanlagen genannt. Insbesondere in diesen Bereichen der regenerativen Energieerzeugung werden oftmals elektrische Energiespeicher zur Zwischenspeicherung von ”Überschuss”-Energie benötigt.The invention enables a compact and inexpensive construction of battery cell assemblies and the batteries formed therefrom with extended applications for the automotive and the general battery technology. Although the use of a battery cell or a battery cell arrangement of the type described above for the production of an electric battery of an electric or hybrid vehicle (including "plug in" hybrid), or as a component of such a battery is a particularly interesting application, so Invention are also used in principle in all technical areas in which electrical energy storage devices are needed. For example, only energy storage in the field of wind turbines or solar energy systems may be mentioned here. Especially in these areas of regenerative energy generation often electrical energy storage for intermediate storage of "excess" energy is needed.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen jeweils schematisch dar:The invention will be further described by means of embodiments with reference to the accompanying drawings. They each represent schematically:

1 eine Frontansicht einer Batteriezelle von herkömmlicher Art, 1 a front view of a battery cell of conventional type,

2 eine Seitenansicht der Batteriezelle, 2 a side view of the battery cell,

3 eine der 1 entsprechende Frontansicht während einer Ultraschallverschweißung zur elektrischen Kontaktierung der Batteriezelle, 3 one of the 1 corresponding front view during an ultrasonic welding for electrical contacting of the battery cell,

4 eine Seitenansicht zur weiteren Veranschaulichung der Ultraschallverschweißung, 4 a side view to further illustrate the ultrasonic welding,

5 eine Frontansicht einer Batteriezelle gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, dargestellt zum Zeitpunkt der Durchführung einer Ultraschallverschweißung an einer Anschlussfahne, und 5 a front view of a battery cell according to an embodiment of the invention, shown at the time of performing an ultrasonic welding to a terminal lug, and

6 eine Draufsicht einer Batteriezellenanordnung aus mehreren Batteriezellen der in 5 dargestellten Art. 6 a plan view of a battery cell assembly of a plurality of battery cells of in 5 shown type.

Die 1 und 2 veranschaulichen eine Batteriezelle 10, beispielsweise eine Lithium-Ionen-Folienflachzelle, zur Verwendung für die Herstellung einer elektrischen Batterie eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges.The 1 and 2 illustrate a battery cell 10 For example, a lithium ion foil flat cell for use in the manufacture of an electric battery of an electric or hybrid vehicle.

Die Batteriezelle 10 umfasst einen plattenförmig-quaderförmigen Zellkörper 12, eine als lappenförmige Anschlussfahne 14 ausgebildete Anode (z. B. aus vernickeltem Kupfer) und eine als identisch formgestaltete Anschlussfahne 16 ausgebildete Kathode (z. B. aus Aluminium).The battery cell 10 comprises a plate-shaped cuboid cell body 12 , as a flap-shaped connection lug 14 formed anode (eg made of nickel-plated copper) and an identically shaped connection lug 16 formed cathode (eg of aluminum).

Die beiden Anschlussfahnen 14, 16 der Batteriezelle 10 durchsetzen an der Oberseite des Zellkörpers 12 eine obere Wandungsfläche, und dienen zur elektrischen Kontaktierung der Batteriezelle 10 innerhalb der damit herzustellenden Batterie. The two connection flags 14 . 16 the battery cell 10 prevail at the top of the cell body 12 an upper wall surface, and serve for electrical contacting of the battery cell 10 within the battery to be produced.

Die 3 und 4 veranschaulichen beispielhaft die Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen der Anschlussfahne 14 (Anode) der Batteriezelle 10 und einer Anschlussfahne 16' (Kathode) einer (in einer Batteriezellenanordnung) benachbart angeordneten, identisch ausgebildeten weiteren Batteriezelle 10' (in 4 gestrichelt eingezeichnet).The 3 and 4 exemplify the preparation of an electrical contact between the terminal lug 14 (Anode) of the battery cell 10 and a connection flag 16 ' (Cathode) a (in a battery cell assembly) arranged adjacent, identically formed further battery cell 10 ' (in 4 dashed lines drawn).

Diese Kontaktierung erfolgt durch ein Ultraschallschweißverfahren, bei welchem zunächst ein Amboss 18 wie dargestellt in einen Zwischenraum zwischen den Anschlussfahnen 14 und 16' von der Seite her eingebracht wird. Dann werden die freien Enden bzw. distalen Bereiche der Anschlussfahnen 14, 16', gleichzeitig oder nacheinander, rechtwinklig gegenüber den nach oben aus den Zellkörpern emporragenden proximalen Anschlussfahnenbereichen umgebogen. Sodann wird von oben her eine Sonotrode 20 auf die einander überlappenden freien Enden der Anschlussfahnen 14, 16' aufgesetzt, und die Ultraschallverschweißung durchgeführt.This contacting takes place by an ultrasonic welding process, in which initially an anvil 18 as shown in a space between the terminal lugs 14 and 16 ' is introduced from the side. Then the free ends or distal areas of the terminal lugs become 14 . 16 ' , simultaneously or successively, bent at right angles to the proximal terminal lug areas projecting upwards out of the cell bodies. Then, from the top, a sonotrode 20 on the overlapping free ends of the terminal lugs 14 . 16 ' put on, and performed the ultrasonic welding.

Die elektrische Kontaktierung der anderen Anschlussfahne 16 (Kathode), etwa wieder zu einer anderen (nicht dargestellten) Batteriezelle, kann in entsprechender Weise durchgeführt werden.The electrical contacting of the other connection lug 16 (Cathode), about again to another (not shown) battery cell, can be carried out in a corresponding manner.

Der Amboss 18 muss derart ausgelegt sein, dass er den Aufpressdruck der Sonotrode 20 und die Ultraschallschwingungen aushalten kann. Bedingt durch die Eigenschaften gängiger Materialien für den Amboss, dessen geometrische Ausprägung und den daraus folgenden mechanischen Eigenschaften, und den in der Praxis begrenzten Bauraum oberhalb der Zellkörper, und die Eigenschaften gängiger Sonotroden konnten bislang zuverlässige und hochqualitative Ultraschallverschweißungen von Anschlussfahnen der vorstehend erläuterten Art nur mit einer maximalen Breite von etwa 55 bis 60 mm erzeugt werden.The anvil 18 must be designed so that it the pressure of the sonotrode 20 and can withstand the ultrasonic vibrations. Due to the properties of common materials for the anvil, its geometric shape and the resulting mechanical properties, and limited in practice space above the cell body, and the properties of common sonotrodes so far reliable and high quality ultrasonic welding of terminal lugs of the type described above only with a maximum width of about 55 to 60 mm are generated.

Zur Verringerung des elektrischen Übergangswiderstandes zwischen den Anschlussfahnen 14 und 16' wäre es zwar wünschenswert, die Verschweißung breiter zu machen. Aus den genannten Gründen ist dies jedoch nicht möglich bzw. im Hinblick auf eine zuverlässige Verschweißung problematisch. Zu bedenken ist auch die nicht unerhebliche mechanische Belastung der Anschlussfahnen 14, 16' beim Umbiegen und beim Verschweißen.To reduce the electrical contact resistance between the terminal lugs 14 and 16 ' It would be desirable to broaden the weld. For the reasons mentioned, however, this is not possible or problematic in terms of reliable welding. To consider is also the not insignificant mechanical load on the terminal lugs 14 . 16 ' when bending and welding.

Bei der nachfolgenden Beschreibung eines weiteren, erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels anhand der 5 und 6 werden für gleichwirkende Komponenten die gleichen Bezugszahlen verwendet, jeweils ergänzt durch einen kleinen Buchstaben ”a” zur Unterscheidung der Ausführungsform. Dabei wird im Wesentlichen nur auf die Unterschiede zu dem bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel eingegangen und im Übrigen hiermit ausdrücklich auf die Beschreibung des vorangegangenen Ausführungsbeispiels verwiesen.In the following description of a further embodiment according to the invention with reference to FIG 5 and 6 For identical components, the same reference numerals are used, each supplemented by a small letter "a" to distinguish the embodiment. In this case, essentially only the differences from the exemplary embodiment already described are discussed and, moreover, explicit reference is made here to the description of the preceding exemplary embodiment.

5 ist eine der 3 entsprechende Frontansicht einer Batteriezelle 10a mit einem Zellkörper 12a und (schattiert eingezeichneten) Anschlussfahnen 14a (Anode) und 16a (Kathode). Im Betrieb der Batteriezelle 10a führen diese Fahnen 14a, 16a den Entlade- bzw. Ladestrom. 5 is one of the 3 corresponding front view of a battery cell 10a with a cell body 12a and (shaded) connection flags 14a (Anode) and 16a (Cathode). During operation of the battery cell 10a lead these flags 14a . 16a the discharge or charging current.

Eine Besonderheit der Anschlussfahnen 14a und 16a besteht darin, dass diese an ihren freien Enden bzw. distalen Anschlussfahnenbereichen jeweils aus mit einem Abstand d zueinander verlaufenden Fahnenabschnitten 14a-1, 14a-2 bzw. 16a-1, 16a-2 ausgebildet sind. In den proximalen Bereichen der Anschlussfahnen 14a, 16a ist jedoch ein zusammenhängender Bereich vorgesehen, über welchen die jeweiligen Fahnenabschnitte einstückig zusammenhängen. Dieser zusammenhängende Bereich erstreckt sich vom Inneren des Zellkörpers 12a wie dargestellt durch die oberseitige Wandung hindurch bis in den Außenraum des Zellkörpers 12a.A special feature of the connection lugs 14a and 16a is that these at their free ends or distal terminal lug areas each with a distance d to each other extending flag portions 14a-1 . 14a-2 respectively. 16a-1 . 16a-2 are formed. In the proximal areas of the terminal lugs 14a . 16a However, a contiguous area is provided, over which the respective flag portions are integrally connected. This contiguous area extends from the interior of the cell body 12a as shown by the top wall through to the outer space of the cell body 12a ,

Die jeweils zweiteilige Gestaltung der Anschlussfahnen 14a und 16a ermöglicht es vorteilhaft, eine erhöhte Gesamtbreite jeder elektrischen Kontaktierung (Verschweißung) ohne Beeinträchtigung der Zuverlässigkeit und Qualität vorzusehen. Aufgrund der mechanischen Entkoppelung der mehreren (hier: zwei) Fahnenabschnitte jeder Anschlussfahne 14a und 16a können die beiden Fahnenabschnitte problemlos z. B. nacheinander verschweißt werden. Zuvor kann ein einzeln nacheinander erfolgendes Umbiegen der Fahnenabschnitte vorgesehen sein. Damit kann vorteilhaft die durch den Umbiegevorgang entstehende mechanische Belastung verringert werden.The two-part design of the connecting lugs 14a and 16a advantageously makes it possible to provide an increased overall width of each electrical contact (welding) without compromising reliability and quality. Due to the mechanical decoupling of the several (here: two) flag sections of each terminal lug 14a and 16a the two flag sections can easily z. B. are welded successively. Previously, a single successive bending over of the flag portions may be provided. This can be advantageously reduced by the Umbiegevorgang resulting mechanical stress.

Da die Kathode (Anschlussfahne 16a) an derselben Wandungsfläche (Oberseite des Zellkörpers 12a) wie die Anode (Anschlussfahne 14a) vorgesehen ist, bietet die Formgestaltung des Zellkörpers 12a im ”Querformat” einen Vorteil.Since the cathode (terminal lug 16a ) on the same wall surface (top of the cell body 12a ) like the anode (terminal lug 14a ) provides the shape design of the cell body 12a in "landscape" an advantage.

5 veranschaulicht auch die Realisierung einer Ultraschallverschweißung der Anschlussfahne 14a bzw. derer Fahnenabschnitte 14a-1 und 14a-2 mit in Überlappungsstellung gebrachten Fahnenabschnitten 16a-1' und 16a-2' einer benachbart angeordneten Batteriezelle (nicht dargestellt). 5 also illustrates the realization of an ultrasonic welding of the terminal lug 14a or their flag sections 14a-1 and 14a-2 with overlapped flag portions 16a-1 ' and 16a-2 ' an adjacently arranged battery cell (not shown).

Ähnlich wie bereits mit Bezug auf die 3 beschrieben erfolgt die Ultraschallverschweißung mittels einer Sonotrode 20a und eines Ambosses 18a einer Ultraschallschweißeinrichtung (alternativ: anderes Kontaktierungsverfahren).Similar to already with respect to the 3 described the ultrasonic welding takes place by means of a sonotrode 20a and an anvil 18a an ultrasonic welding device (alternatively: another contacting method).

In einer bevorzugten Ausführungsvariante erfolgen die Verschweißungen der beiden Fahnenabschnitte 14a-1 und 14a-2 mit den weiteren Fahnenabschnitten 16a-1' und 16a-2' nacheinander mit ein und derselben Sonotrode 20a, wobei bevorzugt der Amboss 18a derart ausgebildet ist und zuvor derart positioniert wurde, dass der einmalig positionierte Amboss für beide Verschweißungsprozesse genutzt werden kann.In a preferred embodiment, the welds of the two flag portions take place 14a-1 and 14a-2 with the other flag sections 16a-1 ' and 16a-2 ' one after the other with the same sonotrode 20a , preferably the anvil 18a is formed and previously positioned such that the disposable anvil can be used for both welding processes.

Der Amboss 18a muss hierfür eine Länge besitzen, die mindestens der Gesamtbreite der betreffenden Anschlussfahne entspricht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Amboss 18a beiderseits der betreffenden Anschlussfahne 14a noch ein Stück weit weiter. Dies besitzt den Vorteil einer stabileren Lagerbarkeit des Ambosses 18a, der im dargestellten Ausführungsbeispiel im positionierten Zustand an drei Stellen gelagert ist, nämlich durch in der Figur bei 22a-1 und 22a-2 symbolisierte Widerlager an den Enden des Ambosses 18a, und durch ein weiteres Widerlager 22a-3 im Bereich des Spaltes (Breite d) zwischen den beiden Fahnenabschnitten 14a-1 und 14a-2.The anvil 18a This must have a length that corresponds at least to the total width of the respective connection lug. In the illustrated embodiment, the anvil extends 18a on both sides of the respective connecting lug 14a a little further on. This has the advantage of a more stable shelf life of the anvil 18a , Which is mounted in the illustrated embodiment in the positioned state at three points, namely by in the figure at 22a-1 and 22a-2 symbolized abutments at the ends of the anvil 18a , and through another abutment 22a-3 in the region of the gap (width d) between the two flag portions 14a-1 and 14a-2 ,

Die Widerlager 22a-1 bis 22a-3 können Bestandteil einer insgesamt nicht dargestellten Ultraschallschweißeinrichtung sein, wobei der Amboss 18a permanent mit dem Widerlager 22a-1 verbunden ist und erst nach seinem seitlichen Einschieben zwischen die zu verschweißenden Anschlussfahnen mit den Widerlagern 22a-2 und 22a-3 verbunden (z. B. formschlüssig verbunden) wird. Hinsichtlich des in 5 rechten Widerlagers 22a-2 bietet es sich z. B. an, dieses mit einer z. B. konischen Vertiefung zu versehen, in welche beim Einschieben des Ambosses 18a ein an seinem rechten Ende befindlicher Fixierstift bzw. Dorn einläuft (Die Anordnung der Vertiefung und des Fixierstiftes können auch umgekehrt vorgesehen sein). Auch für das Widerlager 22a-3 kann eine Formschlussverbindung vorgesehen sein, beispielsweise eine Nut-und-Feder-Verbindung, etwa mit einer so genannten Schwalbenschwanznut an der Oberseite des Ambosses 18a, in welche eine korrespondierend am unteren Ende des Widerlagers 22a-3 angeordnete hinterschnittene Fixierleiste eingeschoben wird (orthogonal zur Zeichenebene von 5).The abutments 22a-1 to 22a-3 may be part of an overall ultrasonic welding device, not shown, wherein the anvil 18a permanently with the abutment 22a-1 is connected and only after its lateral insertion between the connecting lugs to be welded with the abutments 22a-2 and 22a-3 connected (eg positively connected) is. Regarding the in 5 right abutment 22a-2 it offers z. B. on, this with a z. B. conical depression, in which when inserting the anvil 18a a fixing pin or mandrel located at its right end (the arrangement of the recess and the fixing pin can also be provided in reverse). Also for the abutment 22a-3 may be provided a positive connection, for example, a tongue-and-groove connection, such as with a so-called dovetail groove at the top of the anvil 18a , in which a corresponding to the lower end of the abutment 22a-3 arranged undercut fixing strip is inserted (orthogonal to the plane of 5 ).

Wie bereits mit Bezug auf 3 beschrieben, kann auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 eine Nutzung des Ambosses 18a als Werkzeug (Auflager) beim rechtwinkligen Umbiegen der Anschlussfahne 14a (genauer gesagt der einzelnen Fahnenabschnitte 14a-1 und 14a-2) erfolgen.As already related to 3 can also in the embodiment according to 5 a use of the anvil 18a as a tool (support) for the right-angled bending of the connection lug 14a (more precisely, the individual flag sections 14a-1 and 14a-2 ) respectively.

Falls abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen zwei benachbarten Fahnenabschnitten einer Anschlussfahne kein Widerlager für den verwendeten Amboss vorgesehen ist, so kann der lichte Abstand (Breite d) im Vergleich zu den Breiten der Fahnenabschnitte wesentlich kleiner als in der Figur dargestellt gewählt werden (z. B. kleiner als 10%, insbesondere kleiner als 5% der Breite einer oder beider benachbarter Fahnenabschnitte). Der genaue Wert der Breite d spielt für die hier wesentliche ”mechanische Entkoppelung” der beiden Fahnenabschnitte eine untergeordnete Rolle.If, unlike the illustrated embodiment, no abutment is provided for the anvil used between two adjacent tab portions of a tab, the clear distance (width d) compared to the widths of the tab portions can be selected substantially smaller than shown in the figure (eg. less than 10%, in particular less than 5% of the width of one or both adjacent flag portions). The exact value of the width d plays a subordinate role for the essential "mechanical decoupling" of the two flag sections.

6 veranschaulicht die Bildung einer Batteriezellenanordnung 30a aus einer Vielzahl von elektrisch miteinander verbundenen Batteriezellen. 6 illustrates the formation of a battery cell assembly 30a from a plurality of electrically interconnected battery cells.

Die Batteriezellen können ihrerseits eine Mehrzahl von ”Einzelzellen” beherbergen, beispielsweise eine elektrische Parallelanordnung von etwa 2 bis 10 solcher ”Einzelzellen”.The battery cells may in turn house a plurality of "single cells", for example an electrical parallel arrangement of about 2 to 10 such "single cells".

Mit der Erfindung können eine Vielzahl von Vorteilen erzielt werden. So erlaubt eine Ultraschallverschweißung der Batteriezellen deren serielle und/oder parallele elektrische Verbindung, wobei die einzelnen elektrischen Kontakte rasch hergestellt werden können, und langlebig und mechanisch robust sind. Die Technik kann gut in eine Serienproduktion integriert werden. Aufgrund der Vielzahl der elektrischen Verbindungen (pro Batterie typischerweise mehrere 100) ist die Qualität und Zuverlässigkeit der elektrischen Kontaktierung besonders wichtig. Um die Strombelastbarkeit zu optimieren, sind die beschriebenen mehrteiligen Anschlussfahnen, welche wie erläutert eine Verschweißung über eine größere Gesamtbreite ermöglichen, insbesondere für die angestrebten Leistungsbereiche in Hybridfahrzeugen (einschließlich ”Plug-in-Hybrid”) und reinen Elektrofahrzeugen von überragendem Vorteil. Die Erfindung kann prinzipiell jedoch auch in stationären Anwendungen eingesetzt werden.With the invention, a variety of advantages can be achieved. Thus, an ultrasonic welding of the battery cells allows their serial and / or parallel electrical connection, wherein the individual electrical contacts can be made quickly, and are durable and mechanically robust. The technology can be well integrated into a series production. Due to the large number of electrical connections (typically more than 100 per battery), the quality and reliability of the electrical contact is particularly important. In order to optimize the current carrying capacity, the described multi-part terminal lugs, which as described allow a welding over a larger overall width, in particular for the desired performance ranges in hybrid vehicles (including "plug-in hybrid") and pure electric vehicles of paramount advantage. However, the invention can in principle also be used in stationary applications.

Mit der besonderen Ausformung der Batteriezellverbindungen für besonders große Schweißverbindungen, wie anhand des oben erläuterten Ausführungsbeispiels veranschaulicht, können mehrere Probleme entschärft werden. Eine mehrfache Unterstützung bzw. Lagerung des Ambosses wirkt zur mechanischen Entlastung, was neue Designoptionen zulässt. Es können mehrere Schweißflächen vorgesehen werden, die einander allenfalls wenig beeinflussen, da die Schweißstellen entkoppelt sind. Es kann eine Optimierung der Ambosslänge für gute Schweißeigenschaften erfolgen. Ein gegebenenfalls erforderliches Umfalten von Fahnenabschnitten kann einzeln und somit für relativ schmale Abschnitte vorgesehen sein, was zur Verringerung eines Krafteintrages in die Batteriezelle führt. Die schmäleren Fahnenabschnitte verringern die notwendigen Kräfte für ein Umfalten der Fahnenabschnitte mittels eines Werkzeuges über eine Kante bzw. Formfläche (z. B. abgerundete Kante) des Ambosses.With the particular shape of the battery cell connections for particularly large welded joints, as illustrated by the above-described embodiment, several problems can be mitigated. A multiple support or storage of the anvil acts for mechanical relief, which allows new design options. It can be provided several welding surfaces, which at most affect little, since the welds are decoupled. An optimization of the anvil length for good welding properties can take place. An optionally required folding of flag portions may be provided individually and thus for relatively narrow portions, which leads to the reduction of a force input into the battery cell. The narrower tab portions reduce the forces required to fold the tab portions by means of a tool over an edge (eg, rounded edge) of the anvil.

Claims

Battery cell ( 10a ) comprising a cell body ( 12a ) with a wall of the cell body ( 12a ) passing through lugs ( 14a . 16a ) for electrically contacting the battery cell ( 10a ), characterized in that at least one of the terminal lugs ( 14a . 16a ) at least at the free end of several parts of spaced (d) mutually extending flag portions ( 14a-1 . 14a-2 ; 16a-1 . 16a-2 ) is trained.

Battery cell ( 10a ) according to claim 1, wherein the terminal lug ( 14a . 16a ) is plastically deformable.

Battery cell ( 10a ) according to one of the preceding claims, wherein the flag portions ( 14a-1 . 14a-2 ; 16a-1 . 16a-2 ) have a maximum width of less than 80 mm, in particular less than 70 mm.

Battery cell arrangement ( 30a ), comprising a series of electrically interconnected battery cells (..., 10a . 10a ' , ...) according to one of claims 1 to 3.

Battery cell arrangement ( 30a ) according to claim 4, wherein at least one electrical connection between two terminal lugs ( 14a . 16a ' ) of adjacent battery cells ( 10a . 10a ' ) in the region of free ends bent over ( 14a-1 . 16a-1 '; 14a-2 . 16a-2 ' ) of the two terminal lugs ( 14a . 16a ' ) is made.

Battery cell arrangement ( 30a ) according to claim 4 or 5, wherein at least one electrical connection between two terminal lugs ( 14a . 16a ' ) of adjacent battery cells ( 10a . 10a ' ) by a welding of overlapping flag portions ( 14a-1 . 16a-1 '; 14a-2 . 16a-2 ' ) of the two terminal lugs ( 14a . 16a ' ) is made.

Battery cell arrangement ( 30a ) according to claim 6, wherein the weld is an ultrasonic weld.

Use of a battery cell ( 10a ) according to one of claims 1 to 3 and / or a battery cell arrangement ( 30a ) according to one of claims 4 to 7 for the production of an electric battery of an electric or hybrid vehicle, or as a component of such an electric battery.

Use of a battery cell ( 10a ) according to one of claims 1 to 3 and / or a battery cell arrangement ( 30a ) according to one of claims 4 to 7 for the production of an electric battery for intermediate storage of generated electrical energy, for example in the context of a regenerative power generation, for example on the basis of wind power or solar energy, or as a component of such an electric battery.

Method for forming, in particular bending, terminal lugs ( 14a . 16a ) of a battery cell ( 10a ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that over at least the entire width of the terminal lug ( 14a . 16a ) extending anvil ( 18a ) to the terminal lug ( 14a . 16a ) and then using the anvil ( 18a ) as an aid the multiple flag sections ( 14a-1 . 14a-2 ; 16a-1 . 16a-2 ) are transformed one after the other one after the other.