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WO2021073922A1 - Batteriezelle, batterieanordnung und verfahren zum entwärmen einer batteriezelle - Google Patents

Batteriezelle, batterieanordnung und verfahren zum entwärmen einer batteriezelle Download PDF

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WO2021073922A1
WO2021073922A1 PCT/EP2020/077844 EP2020077844W WO2021073922A1 WO 2021073922 A1 WO2021073922 A1 WO 2021073922A1 EP 2020077844 W EP2020077844 W EP 2020077844W WO 2021073922 A1 WO2021073922 A1 WO 2021073922A1
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WO
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battery cell
cell
battery
active material
electrical connection
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/077844
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Thumm
Original Assignee
Daimler Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler Ag filed Critical Daimler Ag
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a battery cell with a cell shell which at least partially encloses an active material of the battery cell, and a first and a second electrical connection for making electrical contact with the battery cell.
  • the invention also relates to a battery arrangement with a battery cell.
  • the invention also includes a method for cooling a battery cell.
  • battery cells or batteries can be found in a wide variety of fields of application, which place the most diverse requirements on the individual battery cells or on a battery.
  • battery cells are used in electrically powered vehicles or in hybrid vehicles or in electrical tools or in electrical entertainment electronics or in cell phones or in other applications.
  • a battery cell is known from DE 102017219 798 A1.
  • the battery cell has a cell housing which accommodates an electrode arrangement with a cathode and an anode.
  • a first current collector for electrically contacting the cathode is provided in the cell housing, and a second current collector is provided in the cell housing for electrically contacting the anode.
  • An insulating housing is provided within the cell housing, which insulates at least one of the first current collector and the second current collector from the cell housing, at least one of the first current collector, the second current collector and the insulating housing being equipped with a temperature control structure.
  • the individual battery cells are cooled directly by a cooling medium between the either through additional channels individual battery cells of a cell module or in that the individual battery cells are washed directly by the cooling medium.
  • the object of the present invention is to provide a battery cell, a battery arrangement and a method with which an improved heat dissipation can be carried out in a battery cell without additional components having to be used.
  • One aspect of the invention relates to a battery cell with a cell shell which at least partially encloses an active material of the battery cell, and a first and a second electrical connection for making electrical contact with the battery cell.
  • the cell cover is double-walled and has an inner cover which encloses the active material of the battery cell, as well as an outer cover. An intermediate space running around the active material is formed between the outer shell and the inner shell, through which space a cooling medium can be passed to cool the active material. As a result, an improved cooling performance of the battery cell can be achieved.
  • the double-walled cell cover also means that additional components and channels can be dispensed with, which means that the installation space of the battery cell, in particular a battery, can be improved.
  • the improvement in the cooling performance can be achieved by minimizing the spatial distances between the thermal areas of the battery cell and the cooling medium.
  • an improved heat conduction path in the battery cell can be achieved through the intermediate space through which the cooling medium flows.
  • the heat generated in the battery cell can be dissipated in the best possible way and with little effort and removed from the battery cell.
  • by eliminating additional, fluid-carrying components additional installation space or assembly effort and / or weight can be saved.
  • the battery cell can be designed and constructed in a compact and efficient manner.
  • the proposed battery cell can be used in a wide variety of fields of application for batteries or battery cells.
  • the active material of the battery cell is, for example, a chemically active substance that is responsible for storing energy in the battery cell of a battery.
  • the active material is on a highly conductive Electricity collector applied.
  • the current collector is, for example, thin metal foils or thin metal sheets.
  • the current collector can consist of aluminum or copper, for example.
  • the active material can be graphite, for example.
  • the cell cover of the battery cell can in particular be designed as a double-walled film.
  • the cell envelope can be designed, for example, as an aluminum-based outer envelope.
  • the cell envelope can in particular at least partially, preferably completely enclose the active material of the battery cell.
  • the battery cell has the first and the second electrical connection, which are each attached or fastened to one end of the battery cell. Electrical contact can be made with the battery cell with the aid of the first and the second electrical connection. As a result, either the battery cell can be connected to other battery cells or used for storing or delivering electrical energy.
  • the first and the second electrical connection can be, for example, a cathode and an anode of the battery cell.
  • the first electrical connection can be designed as a positive pole and the second electrical connection as a negative pole of the battery cell, for example.
  • the first and the second electrical connection can consist of an aluminum material or a copper material. This results in particularly good electrical conductivity of the first and the second electrical connection.
  • the cell cover is double-walled and consists of an inner cover, which encloses the active material, and an outer cover, which envelops the battery cell as an outer layer.
  • the inner shell and the outer shell can in particular be a film.
  • the intermediate space is formed softer between the inner shell and the outer shell of the cell shell, in particular a cooling medium can flow through it, so that the active material of the battery cell and thereby the battery cell can be cooled or cooled.
  • the cooling medium is, in particular, a non-current-conducting fluid or, for example, air.
  • the cooling medium is guided or flowed through the space around the entire active material, so that the battery cell and in particular the active material can be cooled over a large area.
  • Another aspect of the invention relates to a battery arrangement with a battery cell, as it has been described above or from one of the embodiments described above.
  • the battery arrangement can in particular comprise a plurality of individual battery cells.
  • the battery arrangement has a cooling device with which the cooling medium can be conducted in particular in the space surrounding the active material. As a result, the active material and in particular the battery cell and the battery arrangement can be cooled.
  • Another aspect of the invention relates to a method for de-heating a battery cell, the battery cell being at least partially enclosed with a cell cover.
  • An intermediate space which is formed between an inner shell and an outer shell of the cell shell, has a cooling medium flowing through it for cooling purposes.
  • the battery cell as described in one of the previous explanations, is cooled or cooled using the method.
  • the single figure shows a schematic representation of a battery cell.
  • the figure shows an exemplary or schematic representation of a battery cell 1.
  • the battery cell 1 can belong to a battery arrangement with several individual battery cells.
  • the battery arrangement can form a battery, for example a lithium-ion accumulator.
  • the battery cell 1 has a cell shell 2 which at least partially encloses an active material 3 of the battery cell 1.
  • the cell envelope 2 can, in particular, completely enclose the active material 3.
  • the active material 3 can be, for example, a chemically active substance with which the actual energy storage of the battery cell 1 or the battery arrangement is carried out can be carried out.
  • the active material 3 can be graphite or copper, for example.
  • the battery cell 1 has a first electrical connection 4 and a second electrical connection 5 for contacting the battery cell 1.
  • the first electrical connection 4 can be designed as the cathode of the battery cell 1 and the second electrical connection 5 as the anode of the battery cell 1.
  • the first and the second electrical connection 4, 5 can be the positive pole and the negative pole of the battery cell 1.
  • the first and the second electrical connection 4, 5 can be battery cell arresters of the battery cell 1.
  • the battery cell 1 can be charged and / or discharged with the aid of the first and second electrical connections 4, 5.
  • the battery cell 1 can be connected to further battery cells of the battery arrangement via the first and second electrical connections 4, 5.
  • the cell cover 2 is, in particular, double-walled and has an inner cover 6, which encloses the active material 3 of the battery cell 1, and an outer cover 7.
  • the inner shell 6 and the outer shell 7, like the cell shell 3, can be an aluminum-based foil.
  • the outer shell 7 and the inner shell 6 form an intermediate space 8 running around the active material 3.
  • the intermediate space 8 in particular surrounds the entire active material 3.
  • the intermediate space 8 can be a cavity, for example.
  • a cooling medium 9 can be passed through the intermediate space 8.
  • the cooling medium 9 is used in particular to cool the active material 3 and thereby the battery cell 1.
  • the heat sources of the battery cell 1 can be cooled as best as possible with the cooling medium 9. As a result, improved heat dissipation of the heat generated by the battery cell 1 can be achieved.
  • the cooling medium 9 flows through the intermediate space 8 around the active material 3 in a cooling circuit.
  • the cooling medium 9 can be guided as close as possible to the active material 3, that is to say to the heat source of the battery cell 1. This results in an improved cooling performance of the battery cell 1.
  • the cooling medium 9 can be, for example, air or a non-current-conducting fluid.
  • the cell envelope 2 can be a two-layer film.
  • the battery cell 1 is in particular a pouch cell, or a pouch bag cell, or a coffee bag cell. This is a widened design of a lithium-ion battery which no longer has a solid housing.
  • the pouch cell is a stacked or folded active material of a flexible, mostly aluminum-based outer film. In particular, it is a lithium polymer cell which does not have a solid housing. As a result, the battery cell 1 can be constructed as a thin cell with the greatest possible flexibility.
  • This structure results in an advantageously higher energy density due to the compact structure and the low production costs.
  • the use of pouch cells as the battery cell 1 makes it possible to optimize installation space and weight. As a result, the proposed battery cell 1 can be used efficiently and in a space-saving manner in a wide variety of battery applications.
  • a cooling system for cell-integrated cooling can be provided with the proposed invention.
  • the outer shell 7 and the inner shell 6 can each be fastened in areas, in particular completely, in a fluid-tight manner to the first and second electrical connections 4, 5.
  • the outer shell 7 and the inner shell 6 are finally arranged on the first and on the second electrical connection 4, 5. It can thereby be achieved that the cooling medium 9 flowing in the intermediate space 8 cannot escape. In particular, this can be achieved by means of seals 10.
  • the cooling medium 9 in particular can be used efficiently for cooling the active material 3 and the battery cell 1 without large losses of the cooling medium 9 occurring.
  • the first electrical connection 4 can have a first inner channel 11 and the second electrical connection 5 can have at least one second inner channel 12.
  • the cooling medium 9 can be conducted or flowed through the first inner channel 11 and through the second inner channel 12.
  • the first and second electrical connections 4, 5 can be cooled simultaneously or in parallel.
  • optimal cooling can be achieved at the first electrical connection 4 and at the second electrical connection 5.
  • the battery cell 1 can be cooled by two functions. In addition to the cooling through the indirect flow around the active material 3 with the cooling medium 9, the two electrical connections 4, 5 can be cooled at the same time.
  • first inner channel 11 and the second inner channel 12 of the first and the second electrical connection 4, 5 can each be connected directly to the intermediate space 8.
  • the cooling medium 9 can be fed from the first inner channel 11 of the first electrical connection 4 via the intermediate space 8 to the second inner channel 12.
  • an efficient cooling circuit can be achieved from the first electrical connection 4 to the second electrical connection 5.
  • the best possible cooling of the entire battery cell 1 can be achieved.
  • the first inner channel 11 and the second inner channel 12 are provided with passages, in particular bores, whereby the cooling medium 9 can flow or get from the first inner channel 11 and the second inner channel 12 into the space 8.
  • the cooling medium 9 is introduced or fed into the first electrical connection 4, in particular in the first inner channel 11, with the aid of a cooling device, and the cooling medium 9 passes through the passages into the space 8 and through further passages into the inner channel 12 of the second electrical connection 5, the cooling medium 9 enters the second inner channel 12.
  • the first electrical connection 4 and the second electrical connection 5 and the active material 3 of the battery cell 9 can be optimally cooled or cooled with the aid of the cooling medium 9.
  • optimal heat dissipation can be achieved in the battery cell 1.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Batteriezelle (1) mit - einer Zellhülle (2), welche ein Aktivmaterial (3) der Batteriezelle (1) zumindest teilweise umschließt, und - einem ersten und einem zweiten elektrischen Anschluss (4, 5) zum elektrischen Kontaktieren der Batteriezelle (1), wobei - die Zellhülle (2) doppelwandig ausgebildet ist und eine Innenhülle (6), welche das Aktivmaterial (3) der Batteriezelle (1) umschließt, sowie eine Außenhülle (7) aufweist, und - zwischen der Außenhülle (7) und der Innenhülle (6) ein um das Aktivmaterial (3) umlaufender Zwischenraum (8) ausgebildet ist, durch den zum kühlen des Aktivmaterials (3) ein Kühlmedium (9) geleitet werden kann. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Batterieanordnung und ein Verfahren.

Description

Batteriezelle, Batterieanordnung und Verfahren zum Entwärmen einer Batteriezelle
Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle mit einer Zellhülle, welche ein Aktivmaterial der Batteriezelle zumindest teilweise umschließt, und einen ersten und einen zweiten elektrischen Anschluss zum elektrischen Kontaktieren der Batteriezelle. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Batterieanordnung mit einer Batteriezelle. Ebenso umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Entwärmen einer Batteriezelle.
Heutzutage finden sich Batteriezellen beziehungsweise Batterien in den unterschiedlichsten Anwendungsgebieten wieder, welche die unterschiedlichsten Anforderungen an die einzelnen Batteriezellen beziehungsweise an eine Batterie stellen. Beispielsweise werden Batteriezellen in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen oder in Hybridfahrzeugen oder in elektrischen Werkzeugen oder in elektrischer Unterhaltungselektronik oder in Mobiltelefonen oder in weiteren Anwendungen verwendet.
Aus der DE 102017219 798 A1 ist eine Batteriezelle bekannt. Die Batteriezelle weist ein Zellgehäuse, welches eine Elektrodenanordnung mit einer Kathode und einer Anode aufnimmt, auf. In dem Zellgehäuse ist ein erster Stromkollektor zum elektrischen Kontaktieren der Kathode vorgesehen und wobei in dem Zellgehäuse ein zweiter Stromkollektor zum elektrischen Kontaktieren der Anode vorgesehen ist. Innerhalb des Zellgehäuses ist ein Isoliergehäuse vorgesehen, welches wenigstens eines von dem ersten Stromkollektor und dem zweiten Stromkollektor von dem Zellgehäuse isoliert, wobei wenigstens eines von dem ersten Stromkollektor, dem zweiten Stromkollektor und dem Isoliergehäuse mit einer Temperierstruktur ausgestattet ist.
Bei bisherigen Kühlsystemen für Batteriezellen werden die einzelnen Batteriezellen direkt gekühlt, indem entweder durch zusätzliche Kanäle ein Kühlmedium zwischen den einzelnen Batteriezellen eines Zellmoduls geleitet oder indem die einzelnen Batteriezellen direkt vom Kühlmedium umspült werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Batteriezelle, eine Batterieanordnung und ein Verfahren bereitzustellen, mit welchen eine verbesserte Wärmeabfuhr in einer Batteriezelle durchgeführt werden kann, ohne dass zusätzliche Bauteile verwendet werden müssen.
Diese Aufgabe wird durch eine Batteriezelle, eine Batterieanordnung und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Batteriezelle mit einer Zellhülle, welche ein Aktivmaterial der Batteriezelle zumindest teilweise umschließt, und einem ersten und einem zweiten elektrischen Anschluss zum elektrischen Kontaktieren der Batteriezelle. Die Zellhülle ist doppelwandig ausgebildet und weist eine Innenhülle, welche das Aktivmaterial der Batteriezelle umschließt, sowie eine Außenhülle auf. Zwischen der Außenhülle und der Innenhülle ist ein um das Aktivmaterial umlaufender Zwischenraum ausgebildet, durch den zum Kühlen des Aktivmaterials ein Kühlmedium geleitet werden kann. Dadurch kann eine verbesserte Kühlleistung der Batteriezelle erreicht werden. Ebenso kann durch die doppelwandige Zellhülle auf zusätzliche Bauteile und Kanäle verzichtet werden, wodurch eine verbesserte Bauraumausnutzung der Batteriezelle, insbesondere einer Batterie, erreicht werden kann. Insbesondere kann die Verbesserung der Kühlleistung durch Minimierung der räumlichen Abstände zwischen Wärmebereiche der Batteriezelle und dem Kühlmedium erreicht werden. Insbesondere kann durch den mit dem Kühlmedium durchströmten Zwischenraum ein verbesserter Wärmeleitpfad in der Batteriezelle erreicht werden. Dadurch kann die entstehende Wärme in der Batteriezelle bestmöglich und ohne großen Aufwand abgeleitet und aus der Batteriezelle abtransportiert werden. Insbesondere kann durch den Entfall zusätzlicher, fluidführender Bauteile zusätzlicher Bauraum beziehungsweise Montageaufwand und/oder Gewicht eingespart werden. Dadurch kann die Batteriezelle kompakt und effizient konzipiert und aufgebaut werden. Dadurch kann die vorgeschlagene Batteriezelle in den unterschiedlichsten Anwendungsgebieten von Batterien beziehungsweise Batteriezellen verwendet werden.
Bei dem Aktivmaterial der Batteriezelle handelt es sich beispielsweise um eine chemisch aktive Substanz, welche für die Energiespeicherung der Batteriezelle einer Batterie verantwortlich ist. Beispielsweise wird das Aktivmaterial auf einen gut leitenden Strom kollektor aufgebracht. Bei dem Stromkollektor handelt es sich beispielsweise um dünne Metallfolien oder um dünne Metallbleche. Der Stromkollektor kann beispielsweise aus Aluminium oder aus Kupfer bestehen. Das Aktivmaterial kann beispielsweise Grafit sein. Die Zellhülle der Batteriezelle kann insbesondere als doppelwandige Folie ausgebildet sein. Die Zellhülle kann beispielsweise als eine auf Aluminiumbasis bestehende Außenhülle ausgebildet sein. Die Zellhülle kann insbesondere das Aktivmaterial der Batteriezelle zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig umschließen.
Die Batteriezelle weist den ersten und den zweiten elektrischen Anschluss auf, welche jeweils an einem Ende der Batteriezelle angebracht beziehungsweise befestigt sind. Mit Hilfe des ersten und des zweiten elektrischen Anschlusses kann die Batteriezelle elektrisch kontaktiert werden. Dadurch kann entweder die Batteriezelle mit weiteren Batteriezellen verbunden oder zum Speichern oder zum Abgeben elektrischer Energie verwendet werden. Bei dem ersten und dem zweiten elektrischen Anschluss kann es sich beispielsweise um eine Kathode und eine Anode der Batteriezelle handeln. Insbesondere kann beispielsweise der erste elektrische Anschluss als Pluspol und der zweite elektrische Anschluss als Minuspol der Batteriezelle ausgestaltet sein.
Beispielsweise können der erste und der zweite elektrische Anschluss aus einem Aluminiummaterial oder aus einem Kupfermaterial bestehen. Daraus ergibt sich eine besonders gute elektrische Leitfähigkeit des ersten und des zweiten elektrischen Anschlusses.
Insbesondere ist die Zellhülle doppelwandig ausgebildet und besteht aus einer Innenhülle, welche das Aktivmaterial umschließt, und einer Außenhülle, welche die Batteriezelle als äußere Schicht umhüllt. Bei der Innenhülle und der Außenhülle kann es sich insbesondere um eine Folie handeln. Der Zwischenraum weicher zwischen der Innenhülle und der Außenhülle der Zellhülle gebildet ist, kann insbesondere mit einem Kühlmedium durchströmt werden, sodass das Aktivmaterial der Batteriezelle und dadurch die Batteriezelle entwärmt beziehungsweise gekühlt werden kann. Bei dem Kühlmedium handelt es sich insbesondere um ein nicht stromleitendes Fluid oder um beispielsweise Luft. Insbesondere wird das Kühlmedium durch den Zwischenraum um das komplette Aktivmaterial geleitet beziehungsweise durchströmt, sodass die Batteriezelle und insbesondere das Aktivmaterial großflächig gekühlt werden kann. Dadurch kann ein idealer Abtransport der entstehenden Wärme während des Lade- und/oder Entladevorgangs der Batteriezelle erreicht werden. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Batterieanordnung mit einer Batteriezelle, wie sie vorher geschildert worden ist oder aus einer der vorher geschilderten Ausführungen. Die Batterieanordnung kann insbesondere mehrere einzelne Batteriezellen umfassen. Die Batterieanordnung weist eine Kühlvorrichtung auf, mit welcher das Kühlmedium insbesondere in dem um das Aktivmaterial umlaufenden Zwischenraum geleitet werden kann. Dadurch können das Aktivmaterial und insbesondere die Batteriezelle und die Batterieanordnung gekühlt werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwärmen einer Batteriezelle, wobei die Batteriezelle mit einer Zellhülle zumindest teilweise umschlossen wird. Ein Zwischenraum, weicher zwischen einer Innenhülle und einer Außenhülle der Zellhülle gebildet ist, wird mit einem Kühlmedium zur Entwärmung durchströmt. Insbesondere wird die Batteriezelle wie sie in einer der vorherigen Ausführungen geschildert wurde, mit dem Verfahren entwärmt beziehungsweise gekühlt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer Batteriezelle.
Die Fig. zeigt eine beispielhafte beziehungsweise schematische Darstellung einer Batteriezelle 1. Beispielsweise kann die Batteriezelle 1 zu einer Batterieanordnung mit mehreren einzelnen Batteriezellen gehören. Beispielsweise kann die Batterieanordnung eine Batterie beispielsweise einen Lithium-Ionen-Akkumulator bilden.
Die Batteriezelle 1 weist eine Zellhülle 2 auf, welche ein Aktivmaterial 3 der Batteriezelle 1 zumindest teilweise umschließt. Insbesondere kann die Zellhülle 2 das Aktivmaterial 3 insbesondere vollständig umschließen. Bei dem Aktivmaterial 3 kann es sich beispielsweise um eine chemisch aktive Substanz handeln, mit welcher die eigentliche Energiespeicherung der Batteriezelle 1 beziehungsweise der Batterieanordnung durchgeführt werden kann. Bei dem Aktivmaterial 3 kann es sich beispielsweise um Grafit oder um Kupfer handeln. Die Batteriezelle 1 weist einen ersten elektrischen Anschluss 4 und einen zweiten elektrischen Anschluss 5 zum Kontaktieren der Batteriezelle 1 auf. Beispielsweise kann der erste elektrische Anschluss 4 als Kathode der Batteriezelle 1 und der zweite elektrische Anschluss 5 als Anode der Batteriezelle 1 ausgebildet sein. Insbesondere kann es sich bei dem ersten und dem zweiten elektrischen Anschluss 4, 5 um den Pluspol und den Minuspol der Batteriezelle 1 handeln. Insbesondere kann es sich bei dem ersten und dem zweiten elektrischen Anschluss 4, 5 um Batteriezellenableiter der Batteriezelle 1 handeln. Mit Hilfe des ersten und des zweiten elektrischen Anschlusses 4, 5 kann die Batteriezelle 1 geladen und/oder entladen werden. Ebenso kann über den ersten und den zweiten elektrischen Anschluss 4, 5 die Batteriezelle 1 mit weiteren Batteriezellen der Batterieanordnung verbunden werden.
Die Zellhülle 2 ist insbesondere doppelwandig ausgebildet und weist eine Innenhülle 6, welche das Aktivmaterial 3 der Batteriezelle 1 umschließt, sowie eine Außenhülle 7 auf. Bei der Innenhülle 6 und der Außenhülle 7 kann es sich wie bei der Zellhülle 3 um eine Folie auf Aluminiumbasis handeln. Die Außenhülle 7 und die Innenhülle 6 bilden einen um das Aktivmaterial 3 umlaufenden Zwischenraum 8. Der Zwischenraum 8 umgibt insbesondere das komplette Aktivmaterial 3. Der Zwischenraum 8 kann beispielsweise ein Hohlraum sein. Durch den Zwischenraum 8 kann ein Kühlmedium 9 geleitet werden. Das Kühlmedium 9 dient insbesondere zur Kühlung des Aktivmaterials 3 und dadurch der Batteriezelle 1. Insbesondere können mit dem Kühlmedium 9 die Wärmequellen der Batteriezelle 1 bestmöglich gekühlt werden. Dadurch kann eine verbesserte Wärmeabfuhr der entstehenden Wärme der Batteriezelle 1 erreicht werden. Insbesondere wird das Kühlmedium 9 in einem Kühlkreislauf durch den Zwischenraum 8 um das Aktivmaterial 3 durchströmt. Durch die Aufteilung der Zellhülle 2 in die Innenhülle 6 und die Außenhülle 7 kann das Kühlmedium 9 so nah wie möglich an das Aktivmaterial 3, also an die Wärmequelle der Batteriezelle 1 geführt werden. Dadurch ergibt sich eine verbesserte Kühlleistung der Batteriezelle 1. Bei dem Kühlmedium 9 kann es sich beispielsweise um Luft oder um ein nicht stromleitendes Fluid handeln. Beispielsweise kann es sich bei der Zellhülle 2 um eine zweischichtige Folie handeln.
Bei der Batteriezelle 1 handelt es sich insbesondere um eine Pouch-Zelle, oder um eine Pouch-Bag-Zelle, oder um eine Coffee-Bag-Zelle. Dies ist eine verbreiterte Bauform eines Lithium-Ionen-Akkumulators welche kein festes Gehäuse mehr aufweist. Bei der Pouch-Zelle handelt es sich um ein gestapeltes oder gefaltetes Aktivmaterial von einer flexiblen, meist auf Aluminiumbasis bestehenden Außenfolie. Insbesondere handelt es sich um eine Lithium-Polymer-Zelle, welche kein festes Gehäuse aufweist. Dadurch kann die Batteriezelle 1 als dünne Zelle mit größtmöglicher Flexibilität aufgebaut werden.
Durch diesen Aufbau ergibt sich eine vorteilhaft höhere Energiedichte durch den kompakten Aufbau und die niedrigen Herstellungskosten.
Durch die Verwendung von Pouch-Zellen als Batteriezelle 1 kann eine Optimierung von Bauraum und Gewicht erreicht werden. Dadurch kann die vorgeschlagene Batteriezelle 1 platzsparend und effizient in den unterschiedlichsten Anwendungsgebieten von Batterien verwendet werden.
Insbesondere kann mit der vorgeschlagenen Erfindung ein Kühlsystem für eine zellintegrierte Kühlung bereitgestellt werden.
Insbesondere können die Außenhülle 7 und die Innenhülle 6 jeweils bereichsweise, insbesondere vollständig am ersten und am zweiten elektrischen Anschluss 4, 5 fluiddicht befestigt werden. Insbesondere werden die Außenhülle 7 und die Innenhülle 6 abschließend an dem ersten und am zweiten elektrischen Anschluss 4, 5 angeordnet. Dadurch kann erreicht werden, dass das in dem Zwischenraum 8 fließende Kühlmedium 9 nicht entweichen kann. Insbesondere kann dies durch Abdichtungen 10 realisiert werden. Dadurch kann insbesondere das Kühlmedium 9 effizient zur Kühlung des Aktivmaterials 3 und der Batteriezelle 1 verwendet werden, ohne dass es zu großen Verlusten am Kühlmedium 9 kommt.
Beispielsweise kann erste elektrische Anschluss 4 einen ersten inneren Kanal 11 und der zweite elektrische Anschluss 5 zumindest einen zweiten inneren Kanal 12 aufweisen. Dadurch kann das Kühlmedium 9 durch den ersten inneren Kanal 11 und durch den zweiten inneren Kanal 12 geleitet beziehungsweise durchströmt werden. Dadurch können insbesondere neben der aktiven Kühlung des Aktivmaterials 3 durch den Zwischenraum 8 gleichzeitig beziehungsweise parallel der erste und der zweite elektrische Anschluss 4, 5 gekühlt werden. Dadurch kann eine optimale Entwärmung am ersten elektrischen Anschluss 4 und am zweiten elektrischen Anschluss 5 erreicht werden. Dadurch ergibt sich eine verbesserte Kühlung der Batteriezelle 1. Dadurch kann die Batteriezelle 1 durch zwei Funktionen gekühlt werden. Neben der Kühlung durch das indirekte Umströmen des Aktivmaterials 3 mit dem Kühlmedium 9 können die zwei elektrischen Anschluss 4, 5 zeitgleich gekühlt werden. Beispielsweise kann der erste innere Kanal 11 und der zweite innere Kanal 12 des ersten und des zweiten elektrischen Anschlusses 4, 5 jeweils mit dem Zwischenraum 8 direkt verbunden werden. Dadurch kann das Kühlmedium 9 von dem ersten inneren Kanal 11 des ersten elektrischen Anschlusses 4 über den Zwischenraum 8 dem zweiten inneren Kanal 12 zugeführt werden. Dadurch kann ein effizienter Kühlkreislauf von dem ersten elektrischen Anschluss 4 bis zum zweiten elektrischen Anschluss 5 erreicht werden. Dadurch kann eine bestmögliche Kühlung der kompletten Batteriezelle 1 erreicht werden. Insbesondere ist der erste innere Kanal 11 und der zweite innere Kanal 12 mit Durchführungen, insbesondere Bohrungen versehen, wodurch das Kühlmedium 9 von dem ersten inneren Kanal 11 und dem zweiten inneren Kanal 12 in den Zwischenraum 8 fließen beziehungsweise gelangen kann.
Beispielsweise wird das Kühlmedium 9 mit Hilfe einer Kühlvorrichtung in den ersten elektrischen Anschluss 4 insbesondere in den ersten inneren Kanal 11 eingeführt beziehungsweise zugeführt und durch die Durchführungen gelangt das Kühlmedium 9 in den Zwischenraum 8 und durch weitere Durchführungen in den inneren Kanal 12 des zweiten elektrischen Anschlusses 5 gelangt das Kühlmedium 9 in den zweiten inneren Kanal 12. Dadurch können mit Hilfe des Kühlmediums 9 der erste elektrische Anschluss 4 und der zweite elektrische Anschluss 5 und das Aktivmaterial 3 der Batteriezelle 9 bestmöglich gekühlt beziehungsweise entwärmt werden. Dadurch kann ein optimaler Wärmeabtransport in der Batteriezelle 1 erreicht werden.
Bezugszeichenliste
1 Batteriezelle
2 Zellhülle
3 Aktivmaterial
4 erster elektrischer Anschluss
5 zweiter elektrischer Anschluss
6 Innenhülle
7 Außenhülle
8 Zwischenraum
9 Kühlmedium
10 Abdichtungen 11 erster innere Kanal 12 zweiter innere Kanal

Claims

Patentansprüche
1. Batteriezelle (1) mit
- einer Zellhülle (2), welche ein Aktivmaterial (3) der Batteriezelle (1) zumindest teilweise umschließt, und
- einem ersten und einem zweiten elektrischen Anschluss (4, 5) zum elektrischen Kontaktieren der Batteriezelle (1), dadurch gekennzeichnet, dass
- die Zellhülle (2) doppelwandig ausgebildet ist und eine Innenhülle (6), welche das Aktivmaterial (3) der Batteriezelle (1) umschließt, sowie eine Außenhülle (7) aufweist, und
- zwischen der Außenhülle (7) und der Innenhülle (6) ein um das Aktivmaterial (3) umlaufender Zwischenraum (8) ausgebildet ist, durch den zum kühlen des Aktivmaterials (3) ein Kühlmedium (9) geleitet werden kann.
2. Batteriezelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste elektrische Anschluss (4) einen ersten inneren Kanal (11) und der zweite elektrische Anschluss (5) zumindest einen zweiten inneren Kanal (12) aufweisen, wobei das Kühlmedium (9) durch den ersten inneren Kanal (11) und durch den zweiten inneren Kanal (12) geleitet werden kann.
3. Batteriezelle (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste innere Kanal (11) und der zweite innere Kanal (12) des ersten und des zweiten elektrischen Anschlusses (4,5) jeweils mit dem Zwischenraum (8) direkt verbunden sind, wodurch das Kühlmedium (9) von dem ersten inneren Kanal (11) über den Zwischenraum (8) dem zweiten inneren Kanal (12) zuführbar ist.
4. Batteriezelle (1) nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülle (7) und die Innenhülle (6) jeweils bereichsweise am ersten und am zweiten elektrischen Anschluss (4,5) fluiddicht befestigt sind.
5. Batteriezelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (1) als Pouch-Zelle, insbesondere als Folienbatterie, ausgebildet ist.
6. Batterieanordnung mit einer Batteriezelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und einer Kühlvorrichtung.
7. Verfahren zum Entwärmen einer Batteriezelle (1), wobei
- die Batteriezelle (1) mit einer Zellhülle (2) zumindest teilweise umschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass
- ein Zwischenraum (8), weicher zwischen einer Innenhülle (6) und einer Außenhülle (7) der Zellhülle (2) gebildet ist, mit einem Kühlmedium (9) zur Entwärmung durchströmt wird.
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