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DE102013218248A1 - Elektrochemischer Energiespeicher - Google Patents

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DE102013218248A1
DE102013218248A1 DE201310218248 DE102013218248A DE102013218248A1 DE 102013218248 A1 DE102013218248 A1 DE 102013218248A1 DE 201310218248 DE201310218248 DE 201310218248 DE 102013218248 A DE102013218248 A DE 102013218248A DE 102013218248 A1 DE102013218248 A1 DE 102013218248A1
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Germany
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electrochemical
energy store
cell
electrical line
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DE201310218248
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Markus Kohlberger
Jonas Schuetz
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrochemischen Energiespeicher (10), aufweisend wenigstens zwei elektrochemische Zelleinheiten (12, 14), wobei die elektrochemischen Zelleinheiten (12, 14) jeweils wenigstens eine elektrochemische Zelle (13, 15) aufweisen, wobei wenigstens zwei Zelleinheiten (12, 14) mittels einer die jeweilige Zelleinheit (12, 14) mit einem Verbindungspunkt (16) verbindenden elektrischen Leitung (18, 20) miteinander verbunden sind, wobei wenigstens eine elektrische Leitung (18, 20) stromaufwärts des Verbindungspunkts (16) eine Sicherung (3) aufweist. Ein erfindungsgemäßer Energiespeicher (10) ermöglicht es bei einer besonders kostengünstig Herstellbarkeit, dass bei einem Fehlerfall, der insbesondere einhergeht mit einem erhöhten fließenden Strom, intakte Zelleinheiten (12, 14) weiter arbeiten können und das System nicht unmittelbar vollständig abgeschaltet werden braucht.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrochemischen Energiespeicher. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen elektrochemischen Energiespeicher, wie beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie, mit einer verbesserten Sicherung gegen Beschädigungen durch hohe Ströme.
  • Stand der Technik
  • Elektrochemische Energiespeicher, wie beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien, sind in vielen täglichen Anwendungen weit verbreitet. Sie werden beispielsweise in Computern, wie etwa Laptops, Mobiltelefonen, Smartphones und bei anderen Anwendungen, wie etwa in Windkraftanlagen, eingesetzt. Auch bei der zur Zeit stark vorangetriebenen Elektrifizierung von Fahrzeugen, wie etwa Kraftfahrzeugen, bieten derartige Batterien Vorteile.
  • Aus dem Dokument US 6,335,114 B1 ist eine Batterie bekannt, welche spulenartige Elektroden unterschiedlicher Polarität aufweist, zwischen welchen Elektroden Separatorlagen angeordnet sind. Dabei sollen isolierende Schichten vor einem Kurzschluss schützen.
  • Das Dokument US 2009/0035658 A1 beschreibt eine Batterieanordnung, bei welcher eine laminierte Elektrodengruppe vorgesehen ist. Dabei kann die Elektrodengruppe mit Stromableitern verbunden sein und diese Stromableiter von dem Inneren eines Gehäuses aus dem Gehäuse verlaufen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein elektrochemischer Energiespeicher, aufweisend wenigstens zwei elektrochemische Zelleinheiten, wobei die elektrochemischen Zelleinheiten jeweils wenigstens eine elektrochemische Zelle aufweisen, wobei wenigstens zwei Zelleinheiten mittels einer die jeweilige Zelleinheit mit einem Verbindungspunkt verbindenden elektrischen Leitung miteinander verbunden sind, wobei wenigstens eine elektrische Leitung stromaufwärts des Verbindungspunkts eine Sicherung aufweist.
  • Der vorbeschriebene elektrochemische Energiespeicher ermöglicht auf einfache und kostengünstige Weise, bei einem Kurzschluss einen Sicherungseffekt hervorzurufen und dabei zumindest in einem Notbetrieb sicher weiter arbeiten zu können.
  • Hierzu umfasst der elektrochemische Energiespeicher wenigstens zwei elektrochemische Zelleinheiten. Dabei weist jede der elektrochemischen Zelleinheiten wenigstens eine elektrochemische Zelle auf. In anderen Worten kann eine oder eine Mehrzahl der elektrochemischen Zelleeinheiten beispielsweise aus nur einer elektrochemischen Zelle bestehen, oder aber einzelne oder mehrere der elektrochemischen Zeiteinheiten kann eine Mehrzahl an elektrochemischen Zellen aufweisen. Die elektrochemischen Zellen einer elektrochemischen Zeiteinheit können dabei in Abhängigkeit der gewünschten elektrischen Spezifikationen des Energiespeichers parallel oder einer Reihe geschaltet werden.
  • Eine elektrochemische Zelle kann dabei im Wesentlichen ausgestaltet sein, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, und eine Anode, eine Kathode, einen Separator und einen Elektrolyt aufweisen. Für den beispielhaften Fall einer Lithium-Ionen Batterie kann die Anode beispielsweise umfassen oder ausgestaltet sein aus metallischem Lithium oder aus einem Material, welches Lithiumionen interkallieren kann. Ein derartiges Anodenmaterial kann beispielsweise auf einen Stromableiter aufgebracht, wie etwa aufgerakelt, sein. Beispielhafte Anodenmaterialien umfassen Graphit oder Lithiumtitanat. Die Kathode kann entsprechend, ebenfalls für den rein beispielhaften Fall einer Lithium-Ionen Batterie, beispielhaft Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid (NMC) oder Lithium-Cobalt-Oxid (LiCoO2) aufweisen oder daraus ausgestaltet sein und ebenfalls auf einen Stromableiter aufgebracht sein. Dabei kann das Kathodenmaterial wie auch das Anodenmaterial gegebenenfalls in einem Binder, wie beispielsweise Polyvinylidenfluorid (PVDF) etwa zusammen mit einem Leitzusatz, wie etwa einer elektrisch leitfähigen Kohlenstoffverbindung, beispielsweise Graphit, vorliegen.
  • Der Elektrolyt kann ebenfalls in an sich bekannter Weise beispielsweise ein Festkörperelektrolyt sein oder ein Lösungsmittel umfassen, in dem ein oder mehrere elektrisch leitfähige Salze gelöst sind. Beispielsweise können aprotische Lösungsmittel, wie etwa Ethylencarbonat, Propylencarbonat, Dimethylcarbonat oder Diethylcarbonat Verwendung finden. Weiterhin kann als elektrisch leitfähiges Salz Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6) verwendet werden. Beispielsweise kann der Elektrolyt sich in Poren des Separators befinden. Der Separator kann beispielsweise eine insbesondere poröse Kunststofffolie sein, etwa gebildet aus Polypropylen.
  • Dabei kann eine derartige elektrochemische Zelle etwa eine sogenannte auch als Jelly Roll bezeichnete prismatische Zelle sein und damit eine Anordnung von Elektroden, die vorgesehen sind in einer gewickelten, beispielsweise gerollten oder gefalteten, Konfiguration und wobei zwischen den Elektroden eine Separatorlage vorgesehen ist. Eine derartige Ausgestaltung kann beispielsweise realisierbar sein durch das beidseitige Aufbringen einer entsprechenden vorbeschriebenen Elektrodenlage auf einen Metallkollektor. Der Metallkollektor kann dabei in Abhängigkeit der Polarität der Elektrode aus Aluminium oder aus Kupfer geformt sein. Weiterhin kann eine Separatorlage die äußerste Elektrodenschicht von einem die Zelle umgebenden Gehäuse beziehungsweise einer Isolationsschicht trennen.
  • Weiterhin ist es vorgesehen, dass wenigstens zwei Zelleinheiten mittels einer die jeweilige Zelleinheit mit einem Verbindungspunkt verbindenden elektrischen Leitung miteinander verbunden sind. Dabei können die unterschiedlichen Zelleinheiten beispielsweise in Reihe und oder parallel geschaltet werden, wobei die exakte Schaltung abhängig sein kann von der gewünschten bereitgestellten elektrischen Leistung beziehungsweise von der Spezifikation des elektrochemischen Energiespeichers.
  • Eine Verbindung der unterschiedlichen Zelleinheiten kann somit realisiert werden durch eine elektrische Leitung, die grundsätzlich frei ausgestaltet werden kann. Insbesondere sollte die elektrische Leitung derart ausgestaltet sein, dass sie bei einem normalen Arbeiten des elektrochemischen Energiespeichers in Abhängigkeit der bereitgestellten Leistung des Energiespeichers den auftretenden Strom problemlos führen kann, ohne beispielsweise übermäßig zu erhitzen. Beispielsweise kann die Leitung als Kabel oder als Stromschiene ausgestaltet sein. Dabei kann nur eine elektrische Leitung vorgesehen sein, oder eine Mehrzahl von elektrischen Leitungen können die unterschiedlichen Zelleinheiten miteinander verbinden. Ferner können die elektrischen Leitungen ausgehend von der Zelleinheit insbesondere zu einem Verbindungspunkt führen, an welchen somit elektrische Leitungen einer Mehrzahl, also wenigstens zwei, von Zelleinheiten verbunden werden, wobei die elektrischen Leitungen separate Bauteile oder Bestandteile der Zelleinheit beziehungsweise der Zelle sein können. Beispielsweise können die elektrischen Leitungen an dem Verbindungspunkt verschweißt sein. Der Verbindungspunkt dient somit dem elektrischen Verbinden der verschiedenen Zelleinheiten.
  • Gemäß der vorbeschriebenen Ausgestaltung des elektrochemischen Energiespeichers weist ferner wenigstens eine elektrische Leitung stromaufwärts des Verbindungspunkts eine Sicherung auf. In anderen Worten ist die Sicherung derart angeordnet, dass sie in Abhängigkeit der Ausgestaltung der elektrischen Leitung Bestandteil der Zelle beziehungsweise der Zelleinheit sein kann oder aber zwischen der Zelle beziehungsweise der Zelleinheit und dem Verbindungspunkt angeordnet ist. Eine derartige Sicherung kann insbesondere dazu dienen, die elektrische Leitung bei dem Fließen eines zu hohen Stroms, welcher insbesondere ein Beschädigen des Energiespeichers mit sich bringen kann, zu unterbrechen. Dadurch kann bei dem Auftreten eines Fehlers, welcher einhergeht mit einem hohen fließenden Strom, wie etwa einem Kurzschluss, etwa ein thermisches Durchgehen der Batterie oder andere Gefährdungspotentiale für den Energiespeicher selbst und/oder in der Umgebung des Energiespeichers befindlicher Komponenten oder Personen signifikant reduziert oder vollständig verhindert werden. Somit dient die Sicherung insbesondere einem Sicherheitsgewinn für in der Umgebung des Energiespeicher sich befindliche Personen, und dient ferner dazu, dass Gefährdungspotenzial, welches ausgeht von einem Fehlerfall, zu minimieren.
  • Dadurch, dass die Sicherung ferner beispielsweise zwischen einer Zelleinheit und dem Verbindungspunkt angeordnet ist, wird es ferner möglich, die einzelnen Zelleinheiten einzeln abzusichern. In anderen Worten kann jede Zelleeinheit, die beispielsweise nur eine Zelle umfassen kann, getrennt von den anderen Zelleinheiten bei einem Fehlerfall von dem System getrennt werden, so dass es möglich bleibt, die weiteren, nicht beschädigten Zelleinheiten, weiter zu verwenden. Dadurch kann lediglich die Leistung der beschädigten Zelleinheit verloren gehen, das mit einem derartigen Energiespeicher ausgestattete System kann jedoch zumindest in einem Notbetrieb weiter arbeiten. Dies kann beispielsweise für elektrisch angetriebene Fahrzeuge von großem Vorteil sein, da ein Fehlerfall in einer Zelleeinheit erfindungsgemäß nicht unmittelbar zu einem Liegenbleiben führen braucht, sondern beispielsweise es noch problemlos möglich sein kann, eine Werkstatt anzusteuern.
  • Darüber hinaus kann durch die getrennte Absicherung verhindert werden, dass bei einem internen Kurzschluss, beispielsweise, der Strom der intakten Zellen durch die fehlerhafte Zelle fließt. Die Sicherungen können somit schwach ausgelegt werden, was signifikante Kosten sparen kann.
  • Zusammenfassend ermöglicht es ein erfindungsgemäßer Energiespeicher somit bei einer besonders kostengünstig Herstellbarkeit, dass bei einem Fehlerfall, der insbesondere einhergeht mit einem erhöhten fließenden Strom, die intakten Zelleinheiten weiter arbeiten können und das System nicht unmittelbar vollständig abgeschaltet werden braucht.
  • Im Rahmen einer Ausgestaltung kann die Sicherung als Schmelzsicherung ausgestaltet sein. In einer derartigen Ausgestaltung kann insbesondere eine Sicherung Verwendung finden, welche ohne das Vorsehen weiterer Steuerungsmechanismen allein durch die durch einen zu hohen Strom auftretende Wärme arbeitet und die elektrische Leitung unterbricht. Somit kann in dieser Ausgestaltung ein besonders verlässliches Unterbrechen der elektrischen Leitung ermöglicht werden. Weiterhin wirkt sich bei einer derartigen Sicherung aus, dass diese, wie dies vorstehend erläutert ist, aufgrund der Anordnung der Sicherung vergleichsweise schwach ausgelegt beziehungsweise gering dimensioniert werden kann. Denn bei einem Schmelzen einer Sicherung ist die Wärmeentwicklung bei einem erfindungsgemäßen Energiespeicher deutlich geringer, als wenn ein größerer Strom durch die Sicherung fließt, wie dies etwa bei der Positionierung hinter dem Verbindungspunkte der Fall wäre. Durch die geringere Wärmeentwicklung kann somit die Sicherheit der Zelle beziehungsweise des Energiespeichers weiter erhöht werden, indem insbesondere verhindert werden kann, dass benachbarte Bauteile und etwa das Gehäuse etwa durch die Wärmeentwicklung beschädigt wird.
  • Dabei kann die Schmelzsicherung insbesondere durch eine Querschnittsreduktion der elektrischen Leitung ausgestaltet sein. Insbesondere in dieser Ausgestaltung ist eine besonders einfache und kostengünstige Ausgestaltung der Schmelzsicherung möglich. Denn es brauchen keine zusätzlichen Materialien oder Komponenten in die Leitung eingebracht werden, sondern die Leitung kann lediglich durch eine gezielte Reduzierung des Querschnitts beziehungsweise des Durchmessers der Leitung mit einer Sicherung versehen werden, wobei der Bereich mit reduziertem Querschnitt beziehungsweise der Sicherungsbereich bei dem Auftreten eines zu hohen Stroms schmilzt und die elektrische Leitung so unterbricht. Eine Querschnittreduzierung kann dabei unmittelbar bei einem Herstellungsverfahren der Leitung realisiert werden, oder etwa durch materialabgetragene Bearbeitungsprozesse. Somit kann diese Ausgestaltung eine besonders kostengünstige Ausgestaltung der Schmelzsicherung ermöglichen.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann die elektrische Leitung eine Querschnittreduktion auf einen Querschnitt mit einer Größe in einem Bereich von größer oder gleich 6 % bis kleiner oder gleich 75 %, insbesondere größer oder gleich 20 % bis kleiner oder gleich 50 %, verglichen zu dem Querschnitt außerhalb des Bereichs des verringerten Querschnitts, aufweisen. Beispielsweise kann der normale Querschnitt der elektrischen Leitung in einem Bereich von größer oder gleich 5 mm2 bis kleiner oder gleich 8 mm2 liegen, wohingegen der Querschnitt in dem Bereich der Sicherung in einem Bereich von größer oder gleich 0,5 mm2 bis kleiner oder gleich 5 mm2, beispielsweise größer oder gleich 1,5 mm2 bis kleiner oder gleich 3,5 mm2, insbesondere 1,75 mm2 betragen kann. Insbesondere in dieser Ausgestaltung kann sichergestellt werden, dass ein verlässliches Öffnen der elektrischen Leitung bei einem Fehlerfall auftreten kann, da ein Schmelzen der gesamten Leitung nach dem Auftreten eines Fehlerfalls beziehungsweise nach Beginn des Fließens eines erhöhten Stroms in einem geeigneten Zeitfenster erfolgen kann. Darüber hinaus kann jedoch eine ausreichende Materialstärke vorhanden sein, um das fließen des Stroms ohne das Auftreten eines übermäßig großen elektrischen Widerstands bei einem normalen Arbeiten zu ermöglichen. Dabei kann der konkrete gewählte Querschnitt im Bereich der Sicherung insbesondere abhängen von dem gewählten Material der elektrischen Leitung wie auch von den bei einem normalen Arbeiten des Energiespeichers fließenden Strom und etwa einem Grenzwert, bei welchem die Sicherung die Leitung öffnen soll.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann die Sicherung von einer Kunststoffhülle umgeben sein. Durch eine Kunststoffhülle beziehungsweise Kunststoffummantelung des Sicherungsbereichs der elektrischen Leitung kann insbesondere bei dem Vorsehen einer Schmelzsicherung ermöglicht werden, dass bei dem Auftreten eines Fehlerfalls und damit einhergehend mit einem Schmelzen des Sicherungsbereich geschmolzenes Material sich von der elektrischen Leitung entfernt und somit der elektrochemischen Energiespeicher von innen verschmutzen und das Durchführen eines Notfallbetriebs beispielsweise durch auftretende Kurzschlüsse verhindern kann. Nicht beschränkende Beispiele für verwendbare Kunststoffe umfassen hier beispielsweise Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Perfluoralkoxyalkan (PFA), Polyphenylensulfid (PPS) oder Polyethylenterephtalat (PTFE).
  • Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann die elektrische Leitung ein Stromableiter einer Zelleinheit sein. Insbesondere kann die elektrische Leitung ein Stromableiter einer in der Zelleinheit vorgesehenen elektrochemischen Zelle sein, wobei insbesondere in dieser Ausgestaltung die Sicherung Bestandteil der Zelle beziehungsweise der Zelleinheit sein kann. Diese Ausgestaltung kann ein besonders einfaches Herstellungsverfahren ermöglichen, da keine zusätzlichen elektrischen Leitungen eingefügt werden brauchen. Somit kann auf Herstellungsschritte verzichtet werden. Darüber hinaus können insbesondere Stromableiter oftmals aus einem Material aufgebaut sein, welches beispielsweise geeignet ist, durch eine Querschnittsreduktion eine Schmelzsicherung ausbilden zu können. Somit kann in dieser Ausgestaltung auf die vorteilhaften Eigenschaften der Stromableiter zurückgegriffen werden, wobei eine besonders kostengünstige Herstellung möglich ist.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann die elektrische Leitung aus Aluminium ausgestaltet sein. Insbesondere Aluminium kann sich als elektrische Leitung im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaft eignen. Denn Aluminium weist zum einen eine gute elektrische Leitfähigkeit auf, um bei einem normalen Arbeiten des elektrochemischen Energiespeichers das Fließen eines gewünschten Stroms problemlos zu ermöglichen. Darüber hinaus ist der Schmelzpunkt von Aluminium niedrig genug, um beispielsweise bei einer Querschnittreduktion der elektrischen Leitung bei dem Auftreten eines erhöhten Stroms das Schmelzen des Materials problemlos zu ermöglichen und somit ein Öffnen der Leitung zu realisieren. Darüber hinaus bietet Aluminium den weiteren Vorteil, dass dieses Material ein geringes Gewicht aufweist und somit insbesondere für mobile Anwendungen, wie beispielsweise bei der Verwendung des Energiespeichers in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug, besonders geeignet ist. Weiterhin kann Aluminium deshalb geeignet sein, weil es ferner insbesondere als Stromableitermaterial, beispielsweise für die Kathode, verwendet werden kann.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann eine elektrochemische Zelleinheit nur eine elektrochemische Zelle aufweisen. In anderen Worten ist in dieser Ausgestaltung in einer oder einer Mehrzahl, beispielsweise in sämtlichen, der vorgesehenen elektrochemischen Zelleinheiten nur eine elektrochemische Zelle vorhanden. Beispielsweise kann die Zelleinheit aus der elektrochemischen Zelle bestehen. In dieser Ausgestaltung kann somit im Wesentlichen jede elektrochemische Zelle einzeln durch eine Sicherung abgesichert sein. Dadurch kann ermöglicht werden, dass bei dem Auftreten eines Fehlers in einer elektrochemischen Zelle sämtliche fehlerfreien elektrochemischen Zellen beziehungsweise Zelleinheiten problemlos weiterarbeiten können. Dadurch kann ein Notbetrieb, wenn die Sicherung der fehlerhaften Zelleinheit die elektrische Leitung geöffnet hat, mit einer besonders hohen Leistung durchgeführt werden. Dadurch kann ein normales Arbeiten des elektrochemischen Energiespeichers mit nur geringfügig verminderter Leistung fortgeführt werden, so dass ein Austausch der Zelleeinheit beispielsweise bei einem geplanten Servicetermin vorgenommen werden kann.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann eine Zelleinheit wenigstens zwei elektrochemische Zellen aufweisen. In dieser Ausgestaltung sind in wenigstens einer oder mehreren, beispielsweise in sämtlichen, der vorgesehenen Zelleinheiten mehr als eine elektrochemische Zelle vorgesehen. Beispielsweise können in einzelnen oder in mehreren, beispielsweise in sämtlichen, der Zelleeinheiten zwei Zellen zu einer Zelleinheit paarweise zusammengefasst werden. In dieser Ausgestaltung ist weiterhin ein separates Absichern der einzelnen Zelleeinheiten möglich, dabei ist jedoch dadurch, dass nicht jede einzelne Zelle abgesichert ist, eine verringerte Menge an Sicherungen notwendig. Somit kann in dieser Ausgestaltung weiterhin ein Notbetrieb möglich sein, dabei jedoch ein besonders kostengünstiges Herstellungsverfahren ermöglicht werden, da bei einem Verzicht auf Sicherungen die Kosten der Herstellung gesenkt werden können.
  • Beispiele und Zeichnungen
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen
  • 1 eine schematische Darstellung einer Teilansicht einer Ausgestaltung eines elektrochemischen Energiespeichers; und
  • 2 eine vergrößerte Ansicht der Darstellung aus 1.
  • In 1 ist eine schematische Darstellung einer Teilansicht einer Ausgestaltung eines elektrochemischen Energiespeichers 10 gezeigt. Der Energiespeicher 10 kann beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie sein und etwa in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug angeordnet sein.
  • Der elektrochemische Energiespeicher 10 umfasst wenigstens zwei elektrochemische Zelleinheiten 12, 14, wobei die elektrochemischen Zelleinheiten 12, 14 jeweils wenigstens eine elektrochemische Zelle 13, 15 aufweisen. In der Ausgestaltung nach 1 weist jede der elektrochemischen Zelleinheiten 12, 14 eine elektrochemische Zelle 13, 15 auf. Dabei sind gemäß 1 die beiden Zelleinheiten 12, 14 beispielsweise mittels zumindest einer zwischen der Zelleinheit 12, 14 und einem Verbindungspunkt 16 verlaufenden elektrischen Leitung 18, 20 an dem Verbindungspunkt 16 miteinander verbunden. Die Leitungen 18, 20 werden somit an dem Verbindungspunkt 16 zusammengeführt und dort verbunden, beispielsweise verschweißt. Die Zellen 13, 15 der Zelleinheiten 12, 14 können beispielsweise als prismatische Zelle ausgebildet sein und somit einen Zellwickel 22, 24 aufweisen. Weiterhin weisen die Zellen 13, 15 der Zelleinheiten 12, 14 einen Stromableiter 26, 28 auf, der über die Ausmaße der gewickelten Elektroden hinausgehen kann und beispielsweise mit der elektrischen Leitung 18, 20 verbunden sein kann oder diese bilden kann.
  • Bei Lithium-Ionen-Zellen, beispielsweise, wird das Elektrodenmaterial auf Aluminium- beziehungsweise Kupferfolie aufgetragen. Diese werden übereinandergelegt und aufgewickelt, wobei eine Separatorfolie als Trennschicht zwischen den einzelnen Wicklungen angeordnet wird. Seitlich wird jeweils eine der Metallfolien mit einem Ableiter 26, 28 aus dem entsprechenden Material zu einer Elektrode zusammengefasst.
  • Zelleinheiten 12, 14 mit hoher Leistung werden dabei aus mehreren von den oben beschriebenen auch als Jelly Rolls bezeichnet Zellwickeln 22, 24 beziehungsweise Zellen 13, 15 zusammengesetzt. Eine Zelleinheit 12, 14, die 21 beziehungsweise 24 Amperestunden liefert, umfasst beispielsweise zwei Zellwickel 22, 24, Zelleinheiten mit einer Leistung von 40 oder 60 Amperestunden können sogar drei oder vier Zellwickel 22, 24 umfassen, wobei die vorgenannten Werte nur illustrativ und in keiner Weise beschränkend sein sollen.
  • Weiterhin weist wenigstens eine elektrische Leitung 18, 20 stromaufwärts des Verbindungspunkts 16 eine Sicherung 3 auf, die beispielsweise als Schmelzsicherung ausgestaltet sein kann. In einem nicht beschränken Beispiel kann die Schmelzsicherung dabei durch eine Querschnittreduktion der elektrischen Leitung 18, 20 ausgestaltet sein, wobei die elektrische Leitung 18, 20 in der Querschnittreduktion beziehungsweise im Bereich der Sicherung einen Querschnitt in einem Bereich von größer oder gleich 6% bis kleiner oder gleich 75 %, verglichen zu dem Querschnitt außerhalb dem Bereich des verringerten Querschnitts aufweisen kann. Ferner kann die Sicherung 30, beziehungsweise kann die Leitung 18, 20 im Bereich der Sicherung 30 von einer Kunststoffhülle umgeben, wie etwa ummantelt, sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 6335114 B1 [0003]
    • US 2009/0035658 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Elektrochemischer Energiespeicher, aufweisend wenigstens zwei elektrochemische Zelleinheiten (12, 14), wobei die elektrochemischen Zelleinheiten (12, 14) jeweils wenigstens eine elektrochemische Zelle (13, 15) aufweisen, wobei wenigstens zwei Zelleinheiten (12, 14) mittels einer die jeweilige Zelleinheit (12, 14) mit einem Verbindungspunkt (16) verbindenden elektrischen Leitung (18, 20) miteinander verbunden sind, wobei wenigstens eine elektrische Leitung (18, 20) stromaufwärts des Verbindungspunkts (16) eine Sicherung (30) aufweist.
  2. Energiespeicher nach Anspruch 1, wobei die Sicherung (30) als Schmelzsicherung ausgestaltet ist
  3. Energiespeicher nach Anspruch 2, wobei die Schmelzsicherung durch eine Querschnittsreduktion der elektrischen Leitung (18, 20) ausgestaltet ist.
  4. Energiespeicher nach Anspruch 3, wobei die elektrische Leitung (18, 20) eine Querschnittreduktion auf einen Querschnitt mit einer Größe in einem Bereich von größer oder gleich 6 % bis kleiner oder gleich 75 %, insbesondere größer oder gleich 20 % bis kleiner oder gleich 50 %, verglichen zu dem Querschnitt außerhalb des Bereichs des verringerten Querschnitts, aufweist.
  5. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Sicherung (30) von einer Kunststoffhülle umgeben ist.
  6. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die elektrische Leitung (18, 20) ein Stromableiter (26, 28) einer Zelleinheit (12, 14) ist.
  7. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Leitung (18, 20) aus Aluminium ausgestaltet ist.
  8. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 7 wobei wenigstens eine Zelleinheit (12, 14) nur eine elektrochemische Zelle (13, 15) aufweist.
  9. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei wenigstens eine Zelleinheit (12, 14) wenigstens zwei elektrochemische Zellen (13, 15) aufweist.
  10. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Energiespeicher (10) eine Lithium-Ionen-Batterie ist.
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