WO2025104031A1

WO2025104031A1 - Method for producing a prismatic battery cell

Info

Publication number: WO2025104031A1
Application number: PCT/EP2024/082066
Authority: WO
Inventors: Björn Löhr; Marius Ebbighausen; Natascha VON ASPERN; Lukas Kwoczek
Original assignee: Powerco Se
Current assignee: Powerco Se
Priority date: 2023-11-13
Filing date: 2024-11-12
Publication date: 2025-05-22
Anticipated expiration: 2026-05-13
Also published as: DE102023211201B3

Abstract

The invention relates to a method for producing a prismatic battery cell (2), wherein an electrode stack (16) is provided with first electrodes (6) and second electrodes which are stacked one over the other. Arresters (10) of the first electrodes (6) protrude beyond an end face of the electrode assembly (16), and arresters (10) of the first electrodes (6) are compacted, wherein the compacted arresters (10) are welded to a contact plate (30), and the contact plate (30) is welded to a contact element (26) of a cell cover (50). The invention additionally relates to such a prismatic battery cell (2).

Description

Beschreibung Description

Verfahren zur Herstellung einer prismatischen Batteriezelle Method for producing a prismatic battery cell

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer prismatischen Batteriezelle, bei dem Ableiter deren ersten Elektroden kompaktiert und mit einem Kontaktblech verschweißt werden. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine gemäß dem Verfahren hergestellte prismatische Batteriezelle. The invention relates to a method for producing a prismatic battery cell, in which conductors of the first electrodes are compacted and welded to a contact plate. Furthermore, the invention relates to a prismatic battery cell produced according to the method.

Ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug weist typischerweise eine Traktionsbatterie (Hochvoltbatterie, HV-Batterie) auf, welche einen Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs mit Energie versorgt. Dabei ist unter einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug insbesondere ein Elektrofahrzeug, welches die zum Antrieb notwendige Energie lediglich in der Traktionsbatterie speichert (BEV, battery electric vehicle), ein Elektrofahrzeug mit einem Reichweitenverlängerer (REEV, range extended electric vehicle), ein Hybridfahrzeug (HEV, hybrid electric vehicle), ein Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV, plug-in hybrid electric vehicle) und/oder ein Brennstoffzellenfahrzeug (FCEV, fuel cell electric vehicle) zu verstehen, welches die mittels einer Brennstoffzelle erzeugte elektrische Energie in der Traktionsbatterie zwischenspeichert. An electrically powered motor vehicle typically has a traction battery (high-voltage battery, HV battery) that supplies energy to an electric motor to drive the motor vehicle. An electrically powered motor vehicle is understood to mean, in particular, an electric vehicle that stores the energy required for propulsion solely in the traction battery (BEV, battery electric vehicle), an electric vehicle with a range extender (REEV, range extended electric vehicle), a hybrid vehicle (HEV, hybrid electric vehicle), a plug-in hybrid vehicle (PHEV, plug-in hybrid electric vehicle), and/or a fuel cell vehicle (FCEV, fuel cell electric vehicle), which temporarily stores the electrical energy generated by a fuel cell in the traction battery.

Eine solche Traktionsbatterie umfasst typischerweise mehrere Batteriezellen, insbesondere Li- thium-lonen-Batteriezellen, die elektrisch miteinander in Serie und/oder parallel miteinander verschaltet sind. Such a traction battery typically comprises several battery cells, in particular lithium-ion battery cells, which are electrically connected to one another in series and/or parallel.

Die Batteriezellen werden dabei je nach deren Ausgestaltung in unterschiedliche Arten bzw. Typen eingeteilt. So weist beispielsweise eine Pouchzelle (Coffee-Bag-Zelle) eine Folie, insbesondere eine Aluminiumverbundfolie, als Hülle auf, in welcher die Elektroden der Batteriezelle eingeschlossen sind. Eine zylindrische Batteriezelle umfasst dagegen ein vergleichsweise biegesteifes Gehäuse, insbesondere aus einem Blech, wobei das Gehäuse im Wesentlichen eine kreiszylindrische Form aufweist. Weiterhin sind sogenannte prismatische Batteriezellen bekannt, deren Gehäuse ebenfalls vergleichsweise biegesteif, insbesondere aus einem Blech, ausgebildet und im Wesentlichen quaderförmig sind. Battery cells are classified into different types depending on their design. For example, a pouch cell (coffee bag cell) has a foil, in particular an aluminum composite foil, as a casing in which the battery cell's electrodes are enclosed. A cylindrical battery cell, in contrast, comprises a relatively rigid housing, in particular made of sheet metal, with the housing essentially having a circular cylindrical shape. Also known are so-called prismatic battery cells, whose housings are also relatively rigid, in particular made of sheet metal, and are essentially cuboid-shaped.

Aus der US 2012/0171568 A1 ist eine Batteriezelle bekannt. Diese umfasst eine Vielzahl von Elektrodenfilmen, ein Terminal, das an die Vielzahl von Elektroden geschweißt ist, und einen Pufferfilm, der an die Vielzahl von Elektroden geschweißt ist, wobei die Vielzahl von Elektroden zwischen dem Terminal und dem Pufferfilm angeordnet sind. A battery cell is known from US 2012/0171568 A1. This battery cell comprises a plurality of electrode films, a terminal welded to the plurality of electrodes, and a Buffer film welded to the plurality of electrodes, the plurality of electrodes being disposed between the terminal and the buffer film.

In der US 11 ,158,914 B2 ist eine Batterie mit einem Elektrodenkörper und mit einem internen Terminal offenbart. Der Elektrodenkörper umfasst positive und negative Elektrodenblätter. Das interne Terminal ist umfasst einen Verbinder, der mit vorstehenden Abschnitten der Elektrodenblätter verbunden ist. Die vorstehenden Abschnitte sind um ein Basisende gebogen. US 11,158,914 B2 discloses a battery having an electrode body and an internal terminal. The electrode body includes positive and negative electrode blades. The internal terminal includes a connector connected to protruding portions of the electrode blades. The protruding portions are bent around a base end.

In der US 9,935,305 B2 ist eine Sekundärbatterie beschrieben, deren Batterievorrichtung von einem Außenmaterial verpackt ist. Die Batterievorrichtung umfasst eine positive und eine negative Elektrode, wobei ein positiver Tab elektrisch mit der positiven Elektrode verbunden und zur Außenseite des Außenmaterials herausgeführt ist. Ein negativer Tab ist elektrisch mit der negativen Elektrode verbunden und zur Außenseite des Außenmaterials herausgeführt. US Pat. No. 9,935,305 B2 describes a secondary battery whose battery device is encased in an outer material. The battery device comprises a positive and a negative electrode, with a positive tab electrically connected to the positive electrode and extending to the outside of the outer material. A negative tab electrically connected to the negative electrode and extending to the outside of the outer material.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung einer prismatischen Batteriezelle anzugeben. Des Weiteren soll eine solche Batteriezelle und ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit einer solchen Batteriezelle angegeben werden. The invention is based on the object of providing a particularly suitable method for producing a prismatic battery cell. Furthermore, such a battery cell and an electrically powered motor vehicle comprising such a battery cell are to be provided.

Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hinsichtlich des Batteriezelle wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und hinsichtlich des Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren sinngemäß auch für die Batteriezelle und umgekehrt. With regard to the method, the object is achieved according to the invention by the features of claim 1. With regard to the battery cell, the object is achieved according to the invention by the features of claim 9, and with regard to the motor vehicle by the features of claim 10. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the subclaims. The statements made in connection with the method also apply mutatis mutandis to the battery cell, and vice versa.

Das Verfahren dient zur Herstellung einer prismatischen Batteriezelle. Diese ist zweckmäßig als eine Lithium-Ionen-Batteriezelle ausgebildet. Vorzugsweise ist die Batteriezelle für eine Traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen und eingerichtet. The method serves to produce a prismatic battery cell. This is expediently designed as a lithium-ion battery cell. Preferably, the battery cell is intended and configured for a traction battery of an electrically powered motor vehicle.

Zunächst wird ein Elektrodenstapel bereitgestellt, der in einer hier und im Folgenden als Stapelrichtung oder als Stapelhochrichtung bezeichneten Richtung übereinander gestapelte erste Elektroden und zweite Elektroden aufweist. Also ist der Elektrodenstapel anhand einer Anzahl an ersten Elektroden und anhand einer Anzahl an zweiten Elektroden gebildet, wobei die Elektroden in Stapelrichtung übereinander angeordnet sind. Zweckmäßig sind die ersten und die zweiten Elektroden alternierend angeordnet, wobei jeweils zwischen einer ersten und der zu dieser benachbarten zweiten Elektrode ein Separator angeordnet ist. Jede der ersten Elektroden ist beispielsweise als eine Kathode und jede der zweiten Elektroden als eine Anode ausgebildet. First, an electrode stack is provided, comprising first electrodes and second electrodes stacked one above the other in a direction referred to here and below as the stacking direction or the vertical stacking direction. Thus, the electrode stack is formed from a number of first electrodes and a number of second electrodes, with the electrodes arranged one above the other in the stacking direction. The first and second electrodes are expediently arranged alternately, with a separator being arranged between each first electrode and the second electrode adjacent to it. For example, each of the first electrodes is designed as a cathode and each of the second electrodes as an anode.

Geeigneter Weise ist jede Elektrode blattartig ausgebildet. Die jeweilige Elektrode ist dabei anhand eines folienartigen Substrats, insbesondere aus einer Metallfolie, gebildet. Das jeweilige Substrat umfasst einen (ersten) Abschnitt, der mit einem Aktivmaterial beschichtet ist, und einen, insbesondere an diesen Abschnitt angeformten, Ableiter als zweiten Abschnitt. Der Ableiter wird auch als Fähnchen bezeichnet. Zweckmäßig weist der beschichtete Abschnitt des Substrats jeder der Elektroden eine rechteckförmige, insbesondere nicht quadratische, Grundfläche auf. Im Elektrodenstapel spannen die ersten Abschnitt der Elektroden jeweils eine Fläche senkrecht zur Stapelrichtung auf. Each electrode is suitably sheet-like. The respective electrode is formed from a foil-like substrate, in particular from a metal foil. The respective substrate comprises a (first) section coated with an active material and a conductor as a second section, in particular molded onto this section. The conductor is also referred to as a flag. The coated section of the substrate of each of the electrodes expediently has a rectangular, in particular non-square, base area. In the electrode stack, the first sections of the electrodes each span a surface perpendicular to the stacking direction.

Der Ableiter steht bevorzugt der kürzeren Seite des rechteckförmigen ersten Abschnitts des jeweiligen Substrats empor. Zweckmäßig erstreckt sich der Ableiter nicht über die gesamte Seite. The conductor preferably extends upwards from the shorter side of the rectangular first section of the respective substrate. It is advisable for the conductor not to extend over the entire side.

Geeigneter Weise erstrecken sich im Elektrodenstapel die Ableiter der ersten Elektroden in einer als Längsrichtung bezeichneten Richtung, die senkrecht zur Stapelrichtung ist, vom ersten Abschnitt des jeweiligen Substrats weg, und die Ableiter der zweiten Elektroden erstrecken sich entgegen der Längsrichtung vom ersten Abschnitt des jeweiligen Substrats weg. Somit sind die Ableiter der ersten Elektroden in Stapelrichtung übereinander und die Ableiter der zweiten Elektroden in Stapelrichtung übereinander angeordnet. Die Ableiter der ersten Elektroden sind dabei an der als erste Stirnseite bezeichneten Seite des Elektrodenstapels und die Ableiter der zweiten Elektroden an der der ersten Stirnseite gegenüberliegenden, also zu dieser parallel orientierten und senkrecht zur Stapelrichtung orientierten, zweiten Stirnseite des Elektrodenstapels angeordnet. Suitably, in the electrode stack, the conductors of the first electrodes extend away from the first section of the respective substrate in a direction referred to as the longitudinal direction, which is perpendicular to the stacking direction, and the conductors of the second electrodes extend away from the first section of the respective substrate opposite to the longitudinal direction. Thus, the conductors of the first electrodes are arranged one above the other in the stacking direction, and the conductors of the second electrodes are arranged one above the other in the stacking direction. The conductors of the first electrodes are arranged on the side of the electrode stack referred to as the first end face, and the conductors of the second electrodes are arranged on the second end face of the electrode stack opposite the first end face, i.e. oriented parallel to the first end face and perpendicular to the stacking direction.

Zusammenfassend sind die Ableiter der ersten Elektroden an der ersten Stirnseite des Elektrodenstapels angeordnet und die Ableiter der zweiten Elektroden and der zur ersten Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Stirnseite. In summary, the arresters of the first electrodes are arranged on the first end face of the electrode stack and the arresters of the second electrodes are arranged on the second end face opposite the first end face.

Verfahrensgemäß werden die Ableiter der ersten Elektroden kompaktiert. Die Ableiter werden also in Stapelrichtung zusammengedrückt und/oder verpresst. Hierzu wird beispielsweis ein Klemmwerkzeug verwendet. Alternativ oder zusätzlich hierzu wird ein Ultraschallwerkzeug zum Kompaktieren verwendet. Beispielsweise erfolgt hierbei zusätzlich zum Kompaktieren ein Vorfixieren der Ableiter zueinander, indem die Ableiter lediglich abschnittsweise oder punktweise miteinander ultraschallverschweißt werden. According to the method, the conductors of the first electrodes are compacted. The conductors are pressed together and/or compressed in the stacking direction. For this purpose, a clamping tool is used, for example. Alternatively or additionally, an ultrasonic tool is used for compaction. For example, in addition to compaction, a Pre-fixing the arresters to each other by ultrasonically welding the arresters together only in sections or at specific points.

Zweckmäßig werden die kompaktierten Ableiter der ersten Elektroden anschließend getrimmt also zurechtgeschnitten, insbesondere abgeschnitten. Dabei wird ein Teil des kompaktierten Abschnitts entfernt, so dass die Freienden der Ableiter miteinander in Stapelrichtung fluchten. The compacted conductors of the first electrodes are then expediently trimmed, i.e., cut to size, in particular, cut off. A portion of the compacted section is removed so that the free ends of the conductors are aligned with each other in the stacking direction.

Anschließend werden die kompaktierten (und ggf. zugeschnittenen) Ableiter der ersten Elektroden mit einem Kontaktblech verschweißt, welches elektrisch leitend ist. Insbesondere werden die Ableiter mit dem Kontaktblech ultraschallverschweißt. Hierzu wird der kompaktierte Bereich der Ableiter zwischen das Kontaktblech und ein Opferblech gebracht, so dass die Ultraschallschweißwerkzeuge lediglich das Kontaktblech bzw. das Opferblech berühren. The compacted (and possibly cut) arresters of the first electrodes are then welded to an electrically conductive contact plate. Specifically, the arresters are ultrasonically welded to the contact plate. For this purpose, the compacted area of the arresters is placed between the contact plate and a sacrificial plate, so that the ultrasonic welding tools only touch the contact plate or sacrificial plate.

Das Kontaktblech und/oder das Opferblech sind beispielsweise aus Aluminium oder aus Kupfer gebildet. The contact plate and/or the sacrificial plate are made of aluminum or copper, for example.

Anschließend wird das Kontaktblech mit einem Kontaktelement eines Zelldeckels eines Zellgehäuses verschweißt, insbesondere laserverschweißt. Dabei ist das Kontaktblech bevorzugt unmittelbar am Kontaktblech angeordnet. Zweckmäßig ist das Kontaktelement an der den Ableitern und ggf. dem Opferblech abgewandten Seite des Kontaktblechs angeordnet. Das Kontaktelement bildet dabei besonders bevorzugt ein Terminal der Batteriezelle. Mit anderen Worten ist das Kontaktelement von batteriezellenaußen elektrisch und/oder mechanisch kontaktierbar. Mit noch anderen Worten durchragt das Kontaktelement den Zelldeckel. Das Verschweißen des Kontaktblechs erfolgt also an einer Zellinnenseite des Kontaktelements. The contact plate is then welded, in particular laser-welded, to a contact element of a cell cover of a cell housing. The contact plate is preferably arranged directly on the contact plate. The contact element is expediently arranged on the side of the contact plate facing away from the conductors and, if applicable, the sacrificial plate. The contact element particularly preferably forms a terminal of the battery cell. In other words, the contact element can be electrically and/or mechanically contacted from the outside of the battery cell. In still other words, the contact element extends through the cell cover. The contact plate is therefore welded to the inside of the contact element.

Zusammenfassend ist das Kontaktelement mittels des Kontaktblechs elektrisch leitend mit den Ableitern verbunden. In summary, the contact element is electrically connected to the arresters via the contact plate.

Insbesondere ist das Kontaktelement einteilig, also monolithisch, ausgebildet. Weiterhin ist der Zelldeckel zweckmäßig als ein Zusammenbau ausgebildet, also ist dieser vormontiert. Der Deckel muss also nicht nach dem Anschweißen montiert bzw. zusammengebaut werden. In particular, the contact element is designed as a single piece, i.e., monolithic. Furthermore, the cell cover is conveniently designed as a single assembly, meaning it is pre-assembled. The cover therefore does not need to be installed or assembled after welding.

Anschließend wird der Zelldeckel besonders bevorzugt an der ersten Stirnseite des Elektrodenstapels angeordnet. Also verdeckt der Zelldeckel im Montagezustand die Stirnseite bezüglich der Längsrichtung. Hierzu werden die Ableiter der ersten Elektroden, insbesondere in deren nicht kompaktierten Bereich, derart gebogen, dass der Zelldeckel nach dem Biegen die Stirnseite des Elektrodenstapels verdeckt ist. Also werden die Ableiter der ersten Elektroden derart gebogen, dass der Zelldeckel, insbesondere dessen Außenseite, parallel zur ersten Stirnseite orientiert ist. Das Biegen (Umschlagen) erfolgt zweckmäßig anhand zumindest eines Schwertes. Zusammenfassend wird die Innenseite des Kontaktelements, also diejenige Seite des Kontaktelements, an welcher das Kontaktblech angeschweißt ist, aufgrund des Biegens zur ersten Stirnseite hin verstellt. Subsequently, the cell cover is particularly preferably arranged on the first end face of the electrode stack. Thus, in the assembled state, the cell cover covers the end face in the longitudinal direction. For this purpose, the conductors of the first electrodes, particularly in their non-compacted area, are bent in such a way that the cell cover, after bending, The end face of the electrode stack is covered. Therefore, the conductors of the first electrodes are bent such that the cell lid, in particular its outer side, is oriented parallel to the first end face. The bending (folding) is advantageously carried out using at least one blade. In summary, the inside of the contact element, i.e., the side of the contact element to which the contact plate is welded, is adjusted toward the first end face due to the bending.

Aufgrund der Steifigkeit des Kontaktblechs und/oder des Opferblechs und damit einhergehend aufgrund der Steifigkeit der Ableiter in deren mit diesen gefügten Abschnitt, ist es vorteilhaft ermöglicht, dass die Ableiter anhand nur eines (einzigen) Schwertes umgeschlagen werden. Zweckmäßig wird hierzu das sich in Querrichtung erstreckende Schwert in einer Richtung entgegen der Stapelrichtung gegen die Ableiter, also auf die Oberseite der Ableiter in deren nicht verschweißten Abschnitt, verfahren. Due to the rigidity of the contact plate and/or the sacrificial plate, and thus the rigidity of the arresters in the section joined to them, it is advantageously possible to fold the arresters using only one (single) blade. For this purpose, the blade extending in the transverse direction is advantageously moved in a direction opposite to the stacking direction against the arresters, i.e., onto the top side of the arresters in their non-welded section.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung werden zur Bildung des Elektrodenstapels (vor dessen Bereitstellung, somit vor dem Verschweißen der Ableiter der ersten Elektroden) zwei zueinander separate Einzelstapel aufeinandergestapelt. Jeder der Einzelstapel umfasst dabei übereinander gestapelte erste Elektroden und zweite Elektroden. Die ersten und zweiten Elektroden sind dabei zueinander, beispielsweise anhand eines Klebebands (Fixierbands) fixiert. Beispielsweise umfasst jeder der Einzelstapel zwischen 50 und 200, insbesondere 100, erste und zwischen 50 und 200, insbesondere 100, zweite Elektroden. According to an advantageous embodiment, to form the electrode stack (before its provision, thus before the conductors of the first electrodes are welded), two separate individual stacks are stacked one on top of the other. Each of the individual stacks comprises first electrodes and second electrodes stacked one on top of the other. The first and second electrodes are fixed to one another, for example, using an adhesive tape (fixing tape). For example, each of the individual stacks comprises between 50 and 200, in particular 100, first electrodes and between 50 and 200, in particular 100, second electrodes.

Also werden die beiden Einzelstapel unter Bildung des Elektrodenstapels derart aufeinandergestapelt, dass die Ableiter der ersten Elektroden und die der zweiten Elektroden jeweils in Stapelrichtung übereinander angeordnet sind. Anschließend werden die Ableiter der ersten Elektroden kompaktiert, vorzugsweise zugeschnitten und miteinander verschweißt. The two individual stacks are then stacked on top of each other to form the electrode stack, with the conductors of the first electrodes and those of the second electrodes arranged one above the other in the stacking direction. The conductors of the first electrodes are then compacted, preferably cut to size, and welded together.

Vorteilhaft ist eine Abweichung der Positionierung der Elektroden zueinander bei der Bildung des Elektrodenstapels aus Einzelstapeln kleiner als bei der Bildung eines (einzigen) Elektrodenstapels mit einer entsprechend größeren Anzahl an Elektroden. Advantageously, a deviation in the positioning of the electrodes relative to one another is smaller when the electrode stack is formed from individual stacks than when a (single) electrode stack is formed with a correspondingly larger number of electrodes.

Alternativ zur Bildung es Elektrodenstapels durch aufeinanderstapeln der beiden Einzelstapel wird dieser durch das sogenannte Butterfly-Welding hergestellt. Hierbei werden die Einzelstapel zunächst derart nebeneinander angeordnet, dass deren Stirnseiten mit den Ableitern der ersten Elektroden einander gegenüberliegen, also einander zugewandt sind, wobei sind die Einzelstapel dabei aufeinander zu geneigt. Insbesondere sind dabei die Ableiter der beiden Einzelstapel derart aneinander angeordnet, dass der oberste Ableiter des ersten Einzelstapels, also derjenige Ableiter der dem zweiten Einzelstapel zugewandt ist, am obersten Ableiter des zweiten Einzelstapels, also an demjenigen Ableiter, der dem ersten Einzelstapel zugewandt ist, angeordnet ist. Die Ableiter der ersten Elektroden werden dann miteinander verschweißt, zweckmäßig ultraschallverschweißt. Anschließend wird einer der Einzelstapel auf den anderen Einzelstapel unter Bildung des Elektrodenstapels geklappt. Bei dieser Variante kann und zweckmäßig wird das Kompaktieren der Ableiter vor dem Verschweißen mit dem Kontaktblech weggelassen. As an alternative to forming the electrode stack by stacking the two individual stacks on top of each other, it can be produced by butterfly welding. In this process, the individual stacks are initially arranged next to each other in such a way that their end faces, with the conductors of the first electrodes, are opposite each other, i.e., facing each other, with the individual stacks inclined towards each other. In particular, the conductors of the two individual stacks are arranged in such a way that the uppermost arrester of the first individual stack, i.e. the arrester facing the second individual stack, is arranged on the uppermost arrester of the second individual stack, i.e. the arrester facing the first individual stack. The arresters of the first electrodes are then welded together, expediently ultrasonically welded. Subsequently, one of the individual stacks is folded onto the other individual stack to form the electrode stack. In this variant, the compaction of the arresters before welding to the contact plate can and expediently is omitted.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der hinsichtlich einer Stapelhochrichtung obere und/oder der hinsichtlich der Stapelhochrichtung untere Ableiter mit einer, insbesondere elektrisch isolierenden, Schutzfolie versehen, insbesondere beklebt. Auf diese Weise ist vorteilhaft eine Beschädigung der Ableiter bei der Montage der Batteriezelle, insbesondere bei Biegen der Ableiter vermieden oder eine Gefahr dessen zumindest reduziert. Weiterhin ist ein Kontakt der umgebogenen Ableiter mit den Kanten der zweiten Elektroden an der ersten Stirnseite vermieden. According to an advantageous embodiment, the upper and/or lower conductors with respect to the vertical stack direction are provided with, in particular adhesively bonded, a protective film, in particular an electrically insulating one. In this way, damage to the conductors during assembly of the battery cell, in particular when the conductors are bent, is advantageously avoided or the risk of such damage is at least reduced. Furthermore, contact of the bent conductors with the edges of the second electrodes on the first end face is avoided.

Bevorzugt überragt dabei die jeweilige Schutzfolie die Ableiter in einer zur Längsrichtung und zur Stapelrichtung quer orientierten Querrichtung. Mit anderen Worten stehen die Schutzfolien den Ableitern seitlich, also entlang der kurzen Kante der ersten Abschnitte der Substrate, über. Für einen vergleichsweise sicheren Halt sind die Schutzfolien ebenfalls abschnittsweise, insbesondere endseitig hinsichtlich der Längsrichtung, auf der Oberseite des Elektrodenstapels bzw. auf der Unterseite des Elektrodenstapel befestigt, insbesondere angeklebt. Preferably, the respective protective film projects beyond the arresters in a transverse direction oriented transversely to the longitudinal direction and the stacking direction. In other words, the protective films project laterally beyond the arresters, i.e., along the short edge of the first sections of the substrates. For a comparatively secure hold, the protective films are also attached, in particular glued, to the top side of the electrode stack or to the bottom side of the electrode stack in sections, particularly at the ends with respect to the longitudinal direction.

Unter der Oberseite ist dabei die hinsichtlich der Stapelrichtung obere Seite des Elektrodenstapels und unter der Unterseite ist die hinsichtlich der Stapelrichtung untere Seite des Elektrodenstapels zu verstehen. Die Oberseite und die Unterseite sind als senkrecht zur Stapelrichtung orientiert. The top side refers to the upper side of the electrode stack with respect to the stacking direction, and the bottom side refers to the lower side of the electrode stack with respect to the stacking direction. The top side and the bottom side are oriented perpendicular to the stacking direction.

Als Schutzfolie wird insbesondere ein Schweißband verwendet. A sweatband is used in particular as a protective film.

Zweckmäßig ist für die Batteriezelle ein Stopperrahmen vorgesehen, der die ersten Stirnseite abdeckt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird das mit den Ableitern verschweißte Kontaktblech zeitlich vor dessen Verschweißen mit dem Kontaktblech durch eine, insbesondere lochartige, also in Längsrichtung durchgehende, Durchführung des Stopperrahmen geführt wird. Vorzugsweise wird der Stopperrahmen and der ersten Stirnseite angeordnet, insbesondere auf die erste Stirnseite aufgesetzt, also auf die erste Stirnseite aufgeschoben. Das Kontaktblech und die Ableiter durchragen also nach dem Anordnen des Stopperrahmens an der ersten Stirnseite die Durchführung. A stopper frame is expediently provided for the battery cell, which covers the first end face. According to an advantageous development of the method, the contact plate welded to the conductors is guided through a passage of the stopper frame, in particular a hole-like passage, i.e., a passage extending longitudinally, prior to its welding to the contact plate. The stopper frame is preferably arranged on the first end face, in particular placed on the first end face, i.e., pushed onto the first end face. The contact plate and the arresters therefore protrude through the bushing after the stopper frame has been arranged on the first end face.

Zweckmäßig wird der Stopperrahmen und der Elektrodenstapel anhand einer Fixierfolie fixiert. Hierzu wird der Elektrodenstapel und der Stopperrahmen beispielsweise von der Fixierfolie umwickelt. Anschließend wird die Fixierfolie zweckmäßig mit dem Stopperrahmen gefügt, insbesondere heißverstemmt oder verschweißt. Geeigneter Weise ist die Fixierfolie elektrisch isolierend. The stopper frame and the electrode stack are advantageously secured using a securing film. For this purpose, the electrode stack and the stopper frame are wrapped in the securing film, for example. The securing film is then advantageously joined to the stopper frame, in particular by heat-staking or welding. The securing film is suitably electrically insulating.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird ein Gehäusemantel eines Zellgehäuses über das Kontaktblech und über den Elektrodenstapel geschoben. Dieser Verfahrensschritt erfolgt zweckmäßig zeitlich vor dem Verschweißen des Kontaktblechs mit dem Kontaktelement. Auf diese Weise wird die Elektrodenanordnung im Zellbecher, der den Zellinnenraum begrenzt, aufgenommen. Der Gehäusemantel ist beispielsweise aus einem Blech, insbesondere aus Aluminium gebildet. Der Gehäusemantel bildet zusammenfassend die parallel zur Längsrichtung orientierten Seitenwände des Gehäuses der Batteriezelle. Zusammen mit dem Zelldeckel oder mit einem Zellboden bildet der Gehäusemantel einen sogenannten Zellbecher. Der Gehäusemantel ist also hohlzylinderförmig ausgebildet, wobei der Zylinder ein Rechteck als Grundfläche aufweist. According to an advantageous embodiment of the method, a housing shell of a cell housing is pushed over the contact plate and over the electrode stack. This method step expediently takes place before the contact plate is welded to the contact element. In this way, the electrode arrangement is accommodated in the cell cup, which delimits the cell interior. The housing shell is formed, for example, from a sheet metal, in particular from aluminum. In summary, the housing shell forms the side walls of the battery cell housing, which are oriented parallel to the longitudinal direction. Together with the cell lid or with a cell base, the housing shell forms a so-called cell cup. The housing shell is therefore hollow-cylindrical, with the cylinder having a rectangle as its base.

Insbesondere ist aufgrund der Verwendung des Kontaktblechs ein elektrisches Verbinden der Ableiter mit dem Kontaktelement (mittels des Kontaktblechs) auch bei bereits aufgeschobenem Gehäusemantel und damit einhergehend bei vergleichsweise engem Montageplatz ermöglicht. In particular, due to the use of the contact plate, an electrical connection of the arrester to the contact element (by means of the contact plate) is possible even when the housing shell has already been pushed on and thus in a comparatively tight installation space.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung wird der Zelldeckel auf der Freiendseite des Gehäusemantels angeordnet, liegt insbesondere an dieser an. Die Freiendseite des Gehäusemantels ist dabei diejenige Seite, die senkrecht zur Längsrichtung, also zur Erstreckungsrichtung des Gehäusemantels, orientiert ist. Der Zelldeckel verdeckt also den Gehäusemantel bezüglich der Längsrichtung, insbesondere fluchtet der Zelldeckel im Montagezustand mit dem Gehäusemantel bezüglich der Längsrichtung. Beispielsweise bildet der Stopperrahmen dabei einen Anschlag oder eine Anlage für den Zelldeckel. Insbesondere bildet der Stopperrahmen ein Abstandselement, anhand welchem der Deckel beabstandet zum Elektrodenstapel gehalten wird. According to a practical embodiment, the cell cover is arranged on the free end side of the housing shell, in particular rests against it. The free end side of the housing shell is the side oriented perpendicular to the longitudinal direction, i.e., the direction of extension of the housing shell. The cell cover therefore conceals the housing shell in the longitudinal direction; in particular, the cell cover is aligned with the housing shell in the assembled state in the longitudinal direction. For example, the stopper frame forms a stop or a support for the cell cover. In particular, the stopper frame forms a spacer element by means of which the cover is held at a distance from the electrode stack.

Zusammenfassend verschließt der Zelldeckel eine Öffnung des Gehäusemantels. Erfolgt das Verschweißen des Kontaktblechs mit dem Kontaktelement anschließend an das Durchführen des Kontaktblechs und des Elektrodenstapels durch den Gehäusemantel, so ist ein vergleichsweise aufwändiges Durchführen des Zelldeckels, welcher größer als die Öffnung des Zellbechers ist, vermieden. Damit einhergehend ist auch die Gefahr einer Beschädigung einer der Komponenten der Batteriezelle reduziert. In summary, the cell lid closes an opening in the housing shell. If the contact plate is welded to the contact element after the contact plate and electrode stack have been passed through the housing shell, the relatively complex process of passing the cell lid, which is larger than the opening of the cell cup, is avoided. This also reduces the risk of damage to one of the battery cell components.

Zum Anordnen des mit dem Kontaktblech verschweißten Zelldeckels, somit zum Verschließen des Gehäusemantels, werden die Ableiter wie oben beschreiben, beispielsweise anhand eines Schwertes gebogen. To position the cell cover welded to the contact plate, thus closing the housing shell, the arresters are bent as described above, for example using a sword.

Gemäß einer bevorzugen Ausgestaltung des Verfahrens wird, zweckmäßig bevor der Zelldeckel durch das Biegen der Ableiter an der ersten Stirnseite angeordnet wird, die aus dem Verschweißen des Kontaktblechs mit dem Kontaktelement resultierende Schweißnaht mit einer weiteren Schutzfolie abgedeckt. Hierzu wird die weitere Schutzfolie beispielsweise auf das Kontaktblech geklebt. Diese deckt dabei zumindest die Schweißnaht ab, vorzugsweise zusätzlich das Opferblech ab. Aufgrund der weiteren Schutzfolie ist eine Beschädigung der Ableiter beim Anordnen des Zelldeckels aufgrund von Schweißrückständen, einer scharfe Kante oder eines Grates der Schweißnaht vermieden. According to a preferred embodiment of the method, the weld seam resulting from the welding of the contact plate to the contact element is covered with an additional protective film, preferably before the cell cover is arranged by bending the arresters on the first end face. For this purpose, the additional protective film is, for example, glued to the contact plate. This at least covers the weld seam, preferably also the sacrificial plate. The additional protective film prevents damage to the arresters during the arrangement of the cell cover due to welding residues, a sharp edge, or a burr in the weld seam.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine prismatische Batteriezelle die gemäß dem Verfahren in einer der oben dargestellten Varianten hergestellt wurde. Die Batteriezelle umfasst also einen Elektrodenstapel mit, zweckmäßig alternieren, übereinander gestapelten ersten zweiten Elektroden. Dabei sind die Ableiter der ersten Elektroden an einer (ersten) Stirnseite des Elektrodenstapels angeordnet. Die Ableiter sind kompaktiert, und mit einem Kontaktblech verschweißt, insbesondere ultraschallverschweißt, wobei das Kontaktblech wiederum mit einem Kontaktelement eines Zelldeckels verschweißt, insbesondere laserverschweißt ist. A further aspect of the invention relates to a prismatic battery cell produced according to the method in one of the variants described above. The battery cell thus comprises an electrode stack with first and second electrodes stacked, expediently alternating, one above the other. The conductors of the first electrodes are arranged on a (first) end face of the electrode stack. The conductors are compacted and welded, in particular ultrasonically welded, to a contact plate, wherein the contact plate is in turn welded, in particular laser-welded, to a contact element of a cell cover.

Vorzugsweise ist dabei der Elektrodenstapel wiederum durch zwei aufeinander gestapelte Einzelstapel gebildet. Preferably, the electrode stack is again formed by two individual stacks stacked on top of each other.

Vorzugsweise ist der hinsichtlich der Stapelhochrichtung obere und/oder der hinsichtlich der Stapelhochrichtung untere Ableiter mit einer, insbesondere elektrisch isolierenden, Schutzfolie versehen. Preferably, the upper and/or the lower arrester with respect to the stack vertical direction is provided with a protective film, in particular an electrically insulating one.

Vorzugsweise sind die Ableiter durch eine Durchführung eines Stopperrahmens geführt, der an der (ersten) Stirnseite des Elektrodenstapels angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Elektrodenstapel und der Stopperrahmen anhand einer Fixierfolie zueinander fixiert. Preferably, the arresters are guided through a passage of a stopper frame which is arranged on the (first) end face of the electrode stack. Preferably, the electrode stack and the stopper frame are fixed to each other by means of a fixing film.

Vorzugsweise ist ein Gehäusemantel eines Zellgehäuses über das Kontaktblech sowie, über den Elektrodenstapel (und sofern vorhanden über den Stopperrahmen) geschoben. Im Montagezustand sind das Kontaktblech und der Elektrodenstapel im Gehäuseinnenraum, somit im vom Gehäusemantel umfassten Raumbereich angeordnet. Preferably, a housing shell of a cell housing is pushed over the contact plate and the electrode stack (and, if present, over the stopper frame). In the assembled state, the contact plate and the electrode stack are arranged in the interior of the housing, thus in the space enclosed by the housing shell.

Vorzugsweise ist der Zelldeckel an der (ersten) Stirnseite des Elektrodenstapels angeordnet. Zweckmäßig liegt dieser am Stopperrahmen an. Der Stopperrahmen ist also zwischen dem Zelldeckel und der Stirnseite der Elektrodenanordnung angeordnet. Besonders bevorzugt ist der Zelldeckel auf der Freiendseite des Gehäusemantels angeordnet, überdeckt diesen also in einer Richtung parallel zu einer Mittelachse des Gehäusemantels. Preferably, the cell cover is arranged on the (first) end face of the electrode stack. This advantageously rests against the stopper frame. The stopper frame is thus arranged between the cell cover and the end face of the electrode assembly. Particularly preferably, the cell cover is arranged on the free end side of the housing shell, thus covering it in a direction parallel to a central axis of the housing shell.

Vorzugsweise ist die aus dem Verschweißen des Kontaktblechs mit dem Kontaktelement resultierende Schweißnaht mit einer weiteren Schutzfolie abgedeckt, insbesondere abgeklebt. Preferably, the weld seam resulting from the welding of the contact plate to the contact element is covered, in particular taped, with a further protective film.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, das eine prismatische Batteriezelle aufweist, die in einer der oben dargestellten Varianten ausgebildet und/oder gemäß dem Verfahren in einer der oben dargestellten Variante hergestellt wurde. A further aspect of the invention relates to an electrically powered motor vehicle having a prismatic battery cell formed in one of the variants described above and/or manufactured according to the method in one of the variants described above.

Insbesondere umfasst das Kraftfahrzeug eine Traktionsbatterie (HV-Batterie), die dazu vorgesehen und eingerichtet ist, elektrische Energie für einen Traktionsantrieb bereitzustellen. Dabei ist die prismatische Batteriezelle Teil der Traktionsbatterie. In particular, the motor vehicle comprises a traction battery (HV battery) designed and configured to provide electrical energy for a traction drive. The prismatic battery cell is part of the traction battery.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing. In the drawings:

Fig. 1 ein Flussdiagramm, das einen Verfahrensablauf zur Herstellung einer Batteriezelle repräsentiert, Fig. 1 is a flow chart representing a process sequence for producing a battery cell,

Fig. 2 schematisch in perspektivischer Ansicht zwei Einzelstapel, die unter Bildung eines Elektrodenstapels übereinander gestapelt werden, Fig. 3 schematisch in perspektivischer Ansicht den Elektrodenstapel, wobei deren zweite Ableiter mit einem Zellboden kontaktiert sind, Fig. 2 shows a schematic perspective view of two individual stacks which are stacked on top of each other to form an electrode stack, Fig. 3 shows a schematic perspective view of the electrode stack, with its second conductors contacted with a cell bottom,

Fig. 4 schematisch und ausschnittsweise in Seitenansicht kompaktierte erste Ableiter des Elektrodenstapels, wobei die ersten Ableiter mit einem Kontaktblech ultraschallverschweißt werden, Fig. 4 schematically and partially in side view compacted first arresters of the electrode stack, wherein the first arresters are ultrasonically welded to a contact plate,

Fig. 5 schematisch in perspektivischer Ansicht den Elektrodenstapel, wobei ein Stopperrahmen über das Kontaktblech geschoben wird, Fig. 5 shows a schematic perspective view of the electrode stack, with a stopper frame being pushed over the contact plate,

Fig. 6 schematisch in perspektivischer Ansicht den Elektrodenstapel, den Stopperrahmen und den Zellboden, wobei diese anhand einer Fixierfolie fixiert werden, Fig. 6 shows a schematic perspective view of the electrode stack, the stopper frame and the cell base, which are fixed by means of a fixing film,

Fig. 7 schematisch in perspektivischer Ansicht einen Gehäusemantel, der über den Stopperrahmen und den Elektrodenstapel geschoben wird, Fig. 7 shows a schematic perspective view of a housing shell which is pushed over the stopper frame and the electrode stack,

Fig. 8 schematisch in perspektivischer Ansicht das Kontaktblech, welches an ein Kontaktelement eines Zelldeckels lasergeschweißt wird, Fig. 8 shows a schematic perspective view of the contact plate which is laser welded to a contact element of a cell lid,

Fig.9 schematisch und in perspektivischer Ansicht das Kontaktblech mit einer weiteren Schutzfolie abgedeckt wird, Fig.9 schematically and in perspective view the contact plate is covered with another protective film,

Fig. 10schematisch und in perspektivischer Ansicht die Batteriezelle, wobei der Zelldeckel den Gehäusemantel verschließt, und Fig. 10 schematically and in perspective view the battery cell, with the cell cover closing the housing shell, and

Fig. 11 eine Schnittansicht durch den Zelldeckel. Fig. 11 a sectional view through the cell lid.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen. Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference symbols in all figures.

In der Fig. 1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer prismatischen, insbesondere als Lithium-io- nen-Batteriezelle ausgebildete, Batteriezelle 2 anhand eines Flussdiagramms dargestellt. In Fig. 1, a method for producing a prismatic battery cell 2, in particular designed as a lithium-ion battery cell, is shown using a flow chart.

Bei dem Verfahren werden in einem ersten Schritt I zwei zueinander separate Einzelstapel 4 (Einzel-Elektrodenstapel 4) übereinander gestapelt. Dies ist in der Fig. 2 durch einen Pfeil repräsentiert. Jeder der Einzelstapel 4 umfasst eine Mehrzahl an ersten Elektroden 6 und an zweiten Elektroden 8, die in einer Stapelrichtung S alternierend übereinander gestapelt sind, wobei jeweils ein Separator (nicht weiter dargestellt) zwischen den ersten und den zweiten Elektroden angeordnet ist. In the method, in a first step I, two separate individual stacks 4 (individual electrode stacks 4) are stacked on top of each other. This is represented by an arrow in Fig. 2. Each of the individual stacks 4 comprises a plurality of first electrodes 6 and second electrodes 8, which are stacked alternately one above the other in a stacking direction S, wherein a separator (not further shown) is arranged between the first and the second electrodes.

Die ersten und die zweiten Elektroden 6, 8 jedes Einzelstapels 4 sind blattartig ausgebildet. Diese umfassen jeweils ein folienartiges Substrat mit einem mit Aktivmaterial beschichteten rechteckigen Abschnitt sowie mit einem Ableiter 10. Im Folgenden werden zum Zwecke einer besseren Unterscheidbarkeit die Ableiter der ersten Elektroden 6 als erste Ableiter 10 und die Ableiter der zweiten Elektroden 8 als zweite Ableiter 12 bezeichnet. Die ersten und die zweiten Ableiter 10, 12 stehen der kürzeren Seite des rechteckförmigen beschichteten Abschnitts empor. Bei jedem der Einzelstapel 4 sind dabei die ersten Ableiter 10 übereinander und die zweiten Ableiter 12 übereinander angeordnet, wobei die ersten Ableiter 10 in einer Längsrichtung L zum ersten Abschnitt emporragen und die zweiten Ableiter 12 entgegen der Längsrichtung L zum Abschnitt des jeweiligen Substrats emporragen. The first and second electrodes 6, 8 of each individual stack 4 are sheet-like. Each comprises a foil-like substrate with a rectangular section coated with active material and with a conductor 10. For the purpose of better differentiation, the conductors of the first electrodes 6 are referred to below as first conductors 10 and the conductors of the second electrodes 8 as second conductors 12. The first and second conductors 10, 12 protrude from the shorter side of the rectangular coated section. In each of the individual stacks 4, the first conductors 10 are arranged one above the other and the second conductors 12 are arranged one above the other, with the first conductors 10 protruding in a longitudinal direction L towards the first section and the second conductors 12 protruding opposite to the longitudinal direction L towards the section of the respective substrate.

Bei jedem der Einzelstapel 4 wird ein Fixierband 14 verwendet, anhand dessen die Elektroden 6, 8 des jeweiligen Einzelstapels 4 fixiert sind. Dabei ist das Fixierband 14 an einer hinsichtlich der Stapel richtung S oberen (Ober-) Seite des jeweiligen Einzelstapels 4 und an der hinsichtlich der Stapelrichtung S unteren (Unter-) Seite des jeweiligen Einzelstapels 4 angeklebt und übergreift dabei eine parallel zur Stapelrichtung S orientierte Seite des jeweiligen Einzelstapels 4. For each of the individual stacks 4, a fixing band 14 is used, by means of which the electrodes 6, 8 of the respective individual stack 4 are fixed. The fixing band 14 is adhered to an upper (top) side of the respective individual stack 4 with respect to the stacking direction S and to the lower (bottom) side of the respective individual stack 4 with respect to the stacking direction S, and overlaps a side of the respective individual stack 4 oriented parallel to the stacking direction S.

Im ersten Schritt I werden die beiden Einzelstapel 4 derart aufeinander angeordnet, dass die Ableiter 10 der ersten Elektroden 6 beider Einzelstapel 4 in Stapelrichtung S übereinander angeordnet sind. Entsprechend sind die Ableiter 12 der zweiten Elektroden 8 beider Einzelstapel 4 in Stapelrichtung S übereinander angeordnet. In the first step I, the two individual stacks 4 are arranged on top of one another in such a way that the conductors 10 of the first electrodes 6 of both individual stacks 4 are arranged one above the other in the stacking direction S. Correspondingly, the conductors 12 of the second electrodes 8 of both individual stacks 4 are arranged one above the other in the stacking direction S.

Die ersten Ableiter 10 sind anhand des Übereinanderstapelns der beiden Einzelstapel 4 an einer Seite des gebildeten Elektrodenstapels 16 angeordnet, welche als erste Stirnseite 18 bezeichnet wird. Die zweiten Ableiter 12 sind an der der ersten Stirnseite 18 gegenüberliegenden, also zu dieser parallel orientierten und senkrecht zur Stapelrichtung S orientierten, zweiten Stirnseite 20 des Elektrodenstapels 16 angeordnet. The first arresters 10 are arranged on one side of the formed electrode stack 16, referred to as the first end face 18, by stacking the two individual stacks 4. The second arresters 12 are arranged on the second end face 20 of the electrode stack 16, which is opposite the first end face 18, i.e., oriented parallel to the first end face 18 and perpendicular to the stacking direction S.

Zweckmäßiger Weise werden die beiden übereinander gestapelten Einzelstapel 4 anhand einer Fixierbandes 14 zueinander fixiert. Zusammenfassend resultiert aus dem Übereinanderstapeln der beiden Einzelstapel 4 der Elektrodenstapel 16, der für die weitere Herstellung der Batteriezelle 2 bereitgestellt wird. The two individual stacks 4 stacked one above the other are expediently fixed to one another by means of a fixing band 14. In summary, stacking the two individual stacks 4 on top of each other results in the electrode stack 16, which is provided for the further production of the battery cell 2.

In einem darauffolgenden zweiten Schritt II werden die Ableiter 12 der zweiten Elektroden 8, mit einem Zellboden 22 eines Zellgehäuses 24 verbunden. Beispielsweise werden die Ableiter 12 der zweiten Elektroden 8 hierzu kompaktiert und anschließend zugeschnitten. Beispielsweise werden die Ableiter 12 im Zuge des Kompaktierens ultraschallverschweißt. Anschließend werden die Ableiter 12 der zweiten Elektroden 8 beispielsweise anhand von Laserschweißen an ein Kontaktelement (nicht weiter dargestellt) des Zellbodens 22 angeschweißt. Der Zellboden 22 wird zweckmäßig an der zweiten Stirnseite 20 des Elektrodenstapels 16 angeordnet, insbesondere anhand eines Biegens der Ableiter 12 der zweiten Elektroden 8. Der an der zweiten Stirnseite 20 angeordnete Zellboden 22 ist beispielsweise in der Fig. 3 dargestellt. In a subsequent second step II, the conductors 12 of the second electrodes 8 are connected to a cell base 22 of a cell housing 24. For example, the conductors 12 of the second electrodes 8 are compacted for this purpose and then cut to size. For example, the conductors 12 are ultrasonically welded during the compacting process. Subsequently, the conductors 12 of the second electrodes 8 are welded, for example by laser welding, to a contact element (not shown in more detail) of the cell base 22. The cell base 22 is expediently arranged on the second end face 20 of the electrode stack 16, in particular by bending the conductors 12 of the second electrodes 8. The cell base 22 arranged on the second end face 20 is shown, for example, in Fig. 3.

In einem darauffolgenden dritten III Schritt werden die ersten Ableiter 10 kompaktiert, vgl. auch Fig. 3. Hierzu wird insbesondere ein Ultraschallwerkzeug verwendet, wobei die ersten Ableiter 10 zusammengedrückt werden. Beispielsweise werden die ersten Ableiter 10 anhand der Ultraschal Iwerkzeuge 28 vorfixiert, insbesondere durch abschnittsweises oder punktweises miteinander Ultraschallverschweißen. Die Ultraschallwerkzeuge 28 ist dabei in der Fig. 3 lediglich schematisch anhand von Rechtecken angedeutet. Anschließend wird das Freiende des Ableiterpakets aus den kompaktieren ersten Ableitern 10 auf eine vorgegebene Länge abgeschnitten. In a subsequent third step (III), the first arresters 10 are compacted, see also Fig. 3. For this purpose, an ultrasonic tool is used, in particular, whereby the first arresters 10 are compressed. For example, the first arresters 10 are pre-fixed using the ultrasonic tools 28, in particular by ultrasonic welding them together in sections or at specific points. The ultrasonic tools 28 are only schematically indicated by rectangles in Fig. 3. Subsequently, the free end of the arrester stack comprising the compacted first arresters 10 is cut to a predetermined length.

In einem darauffolgenden vierten Schritt IV werden die kompaktierten und zugeschnittenen ersten Ableiter 10 mit einem Kontaktblech 30 ultraschallverschweißt, was in der Fig. 4 dargestellt ist. Hierzu wird der kompaktierte Bereich der ersten Ableiter 10 zwischen das Kontaktblech 30 und ein Opferblech 32 eingebracht. Anschließend wird den Ultraschallwerkzeuge 28 wirken berühren beim Ultraschallschweißen lediglich das Kontaktblech 30 und das Opferblech 32, so dass eine Beschädigung der ersten Ableiter 10 vermieden ist. In a subsequent fourth step IV, the compacted and cut first arresters 10 are ultrasonically welded to a contact plate 30, as shown in Fig. 4. For this purpose, the compacted area of the first arresters 10 is inserted between the contact plate 30 and a sacrificial plate 32. Subsequently, the ultrasonic tools 28 only touch the contact plate 30 and the sacrificial plate 32 during ultrasonic welding, thus avoiding damage to the first arresters 10.

In einem darauffolgenden fünften Schritt V wird der hinsichtlich einer Stapelhochrichtung Z obere und/oder der hinsichtlich der Stapelhochrichtung Z untere erste Ableiter 10, mit einer elektrisch isolierenden Schutzfolie 34 versehen. In a subsequent fifth step V, the first conductor 10 which is upper with respect to a stacking vertical direction Z and/or the first conductor 10 which is lower with respect to the stacking vertical direction Z is provided with an electrically insulating protective film 34.

Die Schutzfolie 34 überragt dabei die ersten Ableiter 10 in einer zur Längsrichtung L und zur Stapelrichtung S quer orientierten Querrichtung Q. Die Schutzfolie stehen also den Ableitern 10 seitlich über. Für einen vergleichsweise sicheren Halt sind die Schutzfolien 34 ebenfalls abschnittsweise, insbesondere endseitig hinsichtlich der Längsrichtung, auf der Oberseite 36 des Elektrodenstapels bzw. auf der Unterseite 38 des Elektrodenstapel befestigt, insbesondere angeklebt. Mit anderen Worten erstreckt sich die Schutzfolie 34 an der Oberseite 36 bzw. an der Unterseite 38 des Elektrodenstapels 4 jeweils über den Bereich der Kante des Elektrodenstapels 16, an welcher der jeweilige Ableiter 10 angeordnet ist. The protective film 34 projects beyond the first arresters 10 in a transverse direction Q oriented transversely to the longitudinal direction L and the stacking direction S. The protective film thus projects laterally beyond the arresters 10. For a relatively secure hold, the protective films 34 are also in sections, in particular at the ends with respect to the longitudinal direction, on the top side 36 of the electrode stack or on the bottom side 38 of the electrode stack. In other words, the protective film 34 extends on the top side 36 or on the bottom side 38 of the electrode stack 4 over the area of the edge of the electrode stack 16 at which the respective conductor 10 is arranged.

Unter der Oberseite 36 ist dabei die hinsichtlich der Stapelrichtung S obere Seite des Elektrodenstapels 16 und unter der Unterseite 38 die hinsichtlich der Stapelrichtung S untere Seite des Elektrodenstapels 16 zu verstehen. Die Oberseite 36 und die Unterseite 38 sind als senkrecht zur Stapelrichtung S orientiert. The top side 36 is understood to be the upper side of the electrode stack 16 with respect to the stacking direction S, and the bottom side 38 is understood to be the lower side of the electrode stack 16 with respect to the stacking direction S. The top side 36 and the bottom side 38 are oriented perpendicular to the stacking direction S.

Als Schutzfolie 34 wird insbesondere ein Schweißband verwendet. A sweatband is used in particular as the protective film 34.

Die auf der Oberseite 36 angebrachte Schutzfolie 34 ist beispielsweise in der Fig. 5 erkennbar. The protective film 34 applied to the upper side 36 can be seen, for example, in Fig. 5.

In einem darauffolgenden sechsten Schritt VI, vgl. auch Fig. 5, wird das mit den ersten Ableitern 10 verschweißte Kontaktblech 30 durch eine in Längsrichtung L durchgehende Durchführung 40 eines Stopperrahmens 42 geführt. Mit anderen Worten wird der Stopperrahmen 42 über das Kontaktblech 30 und die Ableiter 10 geschoben, so dass das Kontaktblech 30 und die Ableiter 10 die Durchführung 40 des Stopperrahmens 42 durchragen. In a subsequent sixth step VI, see also Fig. 5, the contact plate 30 welded to the first arresters 10 is guided through a passage 40 of a stopper frame 42 that extends in the longitudinal direction L. In other words, the stopper frame 42 is pushed over the contact plate 30 and the arresters 10 so that the contact plate 30 and the arresters 10 protrude through the passage 40 of the stopper frame 42.

Der Stopperrahmen 42 wird an der ersten Stirnseite 18 angeordnet. Dabei wird der Stopperrahmen 42 auf den Elektrodenstapel 4 aufgeschoben. Der Stopperrahmen 42 wird an der ersten Stirnseite 18 angeordnet, so dass der Stopperrahmen 42 den Elektrodenstapel 16 hinsichtlich der Längsrichtung L abdeckt. The stopper frame 42 is arranged on the first end face 18. The stopper frame 42 is pushed onto the electrode stack 4. The stopper frame 42 is arranged on the first end face 18 such that the stopper frame 42 covers the electrode stack 16 with respect to the longitudinal direction L.

Der Stopperrahmen 42, der Zellboden 22 sowie der Elektrodenstapel 16 werden anschließend anhand einer, zweckmäßig elektrisch isolierenden, Fixierfolie 44 zueinander fixiert. Hierzu wird die Fixierfolie um den Elektrodenstapel und um die parallel zur Längsrichtung L orientierten Seitenflächen 46 des Zellbodens 22 und des Stopperrahmens 42 mit der Fixierfolie 44 umwickelt, vgl. auch Fig. 6. Beispielsweise wird die Fixierfolie 44 anhand eines Klebebandes 30 nach dem Wickelvorgang fixiert. Zudem wird die Fixierfolie 44 mit dem Zellboden 22 und mit dem Stopperrahmen 42 an deren parallel zur Längsrichtung L orientierten Seitenflächen 46 verschweißt oder durch heißverstemmen gefügt. In einem darauffolgenden siebten Schritt VII wird ein Gehäusemantel 48 des Zellgehäuses 24 über das Kontaktblech 30, über den Stopperrahmen 42 und über den Elektrodenstapel 4 geschoben, vgl. auch Fig. 7. Der Gehäusemantel 48 umfasst dabei den Zellinnenraum, bildet also die parallel zur Längsrichtung L orientierten Seitenwände des Zellgehäuses 24. Der Gehäusemantel 48 ist also als Hohlprisma (Hohlzylinder mit rechteckiger Grundfläche) ausgebildet. The stopper frame 42, the cell base 22, and the electrode stack 16 are then secured to one another using a suitably electrically insulating securing film 44. For this purpose, the securing film is wrapped around the electrode stack and around the side surfaces 46 of the cell base 22 and the stopper frame 42 oriented parallel to the longitudinal direction L, see also Fig. 6. For example, the securing film 44 is secured using an adhesive tape 30 after the wrapping process. Furthermore, the securing film 44 is welded to the cell base 22 and the stopper frame 42 at their side surfaces 46 oriented parallel to the longitudinal direction L, or joined by hot-staking. In a subsequent seventh step VII, a housing shell 48 of the cell housing 24 is pushed over the contact plate 30, over the stopper frame 42 and over the electrode stack 4, see also Fig. 7. The housing shell 48 encompasses the cell interior, thus forming the side walls of the cell housing 24 oriented parallel to the longitudinal direction L. The housing shell 48 is thus designed as a hollow prism (hollow cylinder with a rectangular base area).

Der Elektrodenstapel 4 sowie der Stopperrahmen 42 wird im Gehäusemantel 48 angeordnet, also innerhalb des vom Gehäusemantel 48 umfassten Raumbereichs aufgenommen. The electrode stack 4 and the stopper frame 42 are arranged in the housing shell 48, i.e., are accommodated within the space encompassed by the housing shell 48.

In einem darauffolgenden achten Schritt VIII wird das Kontaktblech 30 mit einem Kontaktelement 26 eines Zelldeckels 50 laserverschweißt, vgl. auch Fig. 8. Das Kontaktelement 26 bildet dabei ein Terminal der Batteriezelle 2, also ist das Kontaktelement 26 von außerhalb der Batteriezelle 2 elektrisch und/oder mechanisch kontaktierbar, vgl. Fig. 11. Das Verschweißen des Kontaktblechs 30 erfolgt also an einer Zellinnenseite des Kontaktelements 26. In a subsequent eighth step VIII, the contact plate 30 is laser-welded to a contact element 26 of a cell cover 50, see also Fig. 8. The contact element 26 forms a terminal of the battery cell 2, i.e., the contact element 26 can be electrically and/or mechanically contacted from outside the battery cell 2, see Fig. 11. The welding of the contact plate 30 thus takes place on a cell inner side of the contact element 26.

Zusammenfassend ist das Kontaktelement 26 mittels des Kontaktblechs 30 elektrisch leitend mit den ersten Ableitern 10 verbunden. In summary, the contact element 26 is electrically connected to the first arresters 10 by means of the contact plate 30.

Der Zelldeckel 50 ist dabei ein Zusammenbau ausgebildet, also ist dieser vormontiert. Der Zelldeckel muss also lediglich befestigt werden. The cell cover 50 is designed as an assembly, meaning it is pre-assembled. The cell cover only needs to be attached.

In einem darauffolgenden neunten Schritt IX die aus dem Verschweißen des Kontaktblechs 30 mit dem Kontaktelement 26 resultierende Schweißnaht 52 mit einer weiteren Schutzfolie 54 abgedeckt, vgl. auch Fig. 9 Insbesondere wird die das gesamte Kontaktblech 30 auf dessen Zellinnenseite sowie das Opferblech 32 mit der weiteren Schutzfolie 54 beklebt. Auf diese Weise ist eine Beschädigung der ersten Ableiter 10 insbesondere aufgrund von Schweißrückständen oder aufgrund der Schweißnaht 52 selbst vermieden. In a subsequent ninth step IX, the weld seam 52 resulting from the welding of the contact plate 30 to the contact element 26 is covered with a further protective film 54, see also Fig. 9. In particular, the entire contact plate 30 on its cell interior as well as the sacrificial plate 32 are covered with the further protective film 54. In this way, damage to the first arrester 10, in particular due to welding residues or due to the weld seam 52 itself, is avoided.

In einem darauffolgenden zehnten Schritt X wird der Zelldeckel 50 auf der Freiendseite 56 des Gehäusemantels 48 angeordnet, vgl. auch Fig. 10. Folglich liegt der Zelldeckel 50 auf der Freiendseite 56 auf. Unter der Freiendseite 56 ist dabei die senkrecht zur Längsrichtung L, somit senkrecht zur Erstreckungsrichtung bzw. Mittelachse des Gehäusemantels 48, orientierte Seitenfläche des Gehäusemantels 48 zu verstehen. In a subsequent tenth step X, the cell cover 50 is arranged on the free end side 56 of the housing shell 48, see also Fig. 10. Consequently, the cell cover 50 rests on the free end side 56. The free end side 56 is understood to mean the side surface of the housing shell 48 oriented perpendicular to the longitudinal direction L, thus perpendicular to the direction of extension or central axis of the housing shell 48.

Also wird der Zelldeckel 50 derart angeordnet, dass er den Stopperrahmen 42 sowie die erste Stirnseite 18 des Elektrodenstapels 16 verdeckt. Der Zelldeckel 50 verschließt also die Öffnung 58 des Gehäusemantels 48. Hierzu werden die ersten Ableiter 10, insbesondere in deren nicht kompaktierten Bereich entsprechend gebogen, insbesondere um- und/oder eingeschlagen. Die derart gebogenen ersten Ableiter sind insbesondere in der Schnittansicht gemäß der Fig 11 durch den am Gehäusemantel 48 angeordneten Zelldeckel 50 erkennbar. Zusammenfassend wird die Innenseite des Kontaktelements, also Zellinnenseite des Kontaktelements 26, an welcher das Kontaktblech 30 angeschweißt ist, aufgrund des Biegens zur ersten Stirnseite 18 hin gekippt. Thus, the cell cover 50 is arranged in such a way that it covers the stopper frame 42 and the first end face 18 of the electrode stack 16. The cell cover 50 thus closes the opening 58 of the housing shell 48. For this purpose, the first arresters 10 are bent accordingly, in particular in their non-compacted area, in particular folded over and/or folded in. The first arresters bent in this way can be seen particularly in the sectional view according to Fig. 11 through the cell cover 50 arranged on the housing shell 48. In summary, the inside of the contact element, i.e. the cell inside of the contact element 26, to which the contact plate 30 is welded, is tilted towards the first end face 18 due to the bending.

In analoger Weise wird der Zellboden 22 auf der anderen Freiendseite 56 des Gehäusemantels 48 angeordnet. In an analogous manner, the cell bottom 22 is arranged on the other free end side 56 of the housing shell 48.

Zweckmäßig wird der Zellboden 22 und der Zelldeckel 50 mit dem Gehäusemantel 48 verschweißt, insbesondere fluiddicht laserverschweißt, so dass ein quaderförmiges Zellgehäuse gebildet wird. The cell bottom 22 and the cell lid 50 are expediently welded to the housing shell 48, in particular laser-welded in a fluid-tight manner, so that a cuboid-shaped cell housing is formed.

Zweckmäßiger Weise wird die Batteriezelle 2 anschließend durch eine im Zelldeckel 50 angeordnete Befüllöffnung 60 mit einem Elektrolyt befüllt. Die Befüllöffnung 60 wird beispielsweise anschließend mit einem Stift, insbesondere aus einem Elastomer, verschlossen. Die Befüllöffnung 60 und der darin aufgenommene Stift wird anschließend beispielsweise von einer Abdeckung, insbesondere aus Metall, abgedeckt und an die Außenwand des Zelldeckels 50 angeschweißt. Somit wird die Befüllöffnung 60 dichtend verschlossen. Conveniently, the battery cell 2 is then filled with an electrolyte through a filling opening 60 arranged in the cell lid 50. The filling opening 60 is then closed, for example, with a pin, in particular made of an elastomer. The filling opening 60 and the pin received therein are then covered, for example, by a cover, in particular made of metal, and welded to the outer wall of the cell lid 50. The filling opening 60 is thus sealed.

In nicht näher dargestellter Weise weist ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, insbesondere dessen Traktionsbatterie, die Batteriezelle 2 auf. In a manner not shown in detail, an electrically driven motor vehicle, in particular its traction battery, has the battery cell 2.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können hieraus im Rahmen der Ansprüche auch andere Varianten der Erfindung vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel und/oder in den Ansprüchen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Bezugszeichenliste The invention is not limited to the exemplary embodiment described above. Rather, other variants of the invention can be derived from it by those skilled in the art within the scope of the claims without departing from the subject matter of the invention. In particular, all individual features described in connection with the exemplary embodiment and/or in the claims can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention. List of reference symbols

Batteriezelle Battery cell

Einzelstapel erste Elektrode zweite Elektrode Single stack first electrode second electrode

Ableiter einer ersten Elektrode Arrester of a first electrode

Ableiter einer zweiten Elektrode Arrester of a second electrode

Fixierband Fixing tape

Elektrodenstapel erste Stirnseite zweite Stirnseite Electrode stack first end face second end face

Zellboden cell floor

Zellgehäuse Cell housing

Kontaktelement/T erminal Contact element/terminal

Ultraschallwerkzeug Ultrasonic tool

Kontaktblech Contact plate

Opferblech sacrificial plate

Schutzfolie protective film

Oberseite des Elektrodenstapels Top of the electrode stack

Unterseite des Elektrodenstapels Bottom of the electrode stack

Durchführung Implementation

Stopperrahmen Stopper frame

Fixierfolie Fixing film

Seitenfläche side surface

Gehäusemantel 50 Zelldeckel Housing shell 50 cell lids

52 Schweißnaht 52 Weld seam

54 weitere Schutzfolie 54 additional protective films

56 Freiendseite 56 Free end side

58 Öffnung 58 Opening

60 Befüllöffnung 60 filling opening

L Längsrichtung L longitudinal direction

Q Querrichtung Q transverse direction

S Stapelhochrichtung/Stapelrichtung S Stacking direction/Stacking direction

I Bilden des Elektrodenstapels I Forming the electrode stack

II Anbringen der Ableiter der zweiten Elektroden an den Zellboden II Attaching the conductors of the second electrodes to the cell bottom

III Kompaktieren und Zuschneiden der ersten Ableiter III Compacting and cutting the first arresters

IV Verschweißen der Ableiter mit dem Kontaktblech IV Welding the arresters to the contact plate

V Anbringen von Schutzfolien V Applying protective films

VI Anbringen des Stopperrahmens an der ersten Stirnseite VI Attaching the stopper frame to the first end face

VII Aufschieben des Gehäusemantels VII Slide on the housing shell

VIII Verschweißen des Kontaktblechs mit dem Kontaktelement des ZelldeckelsVIII Welding the contact plate to the contact element of the cell cover

IX Abdecken der Schweißnaht IX Covering the weld seam

X Verschließen des Gehäusemantels X Closing the housing shell

Claims

Patent claims

1. A method for producing a prismatic battery cell (2), wherein an electrode stack (16) with first electrodes (6) and second electrodes (8) stacked one above the other is provided, wherein conductors (10) of the first electrodes (6) protrude from an end face (18) of the electrode arrangement (16), wherein the conductors (10) of the first electrodes (6) are compacted, wherein the compacted conductors (10) are welded to a contact plate (30), and wherein the contact plate (30) is welded to a contact element (26) of a cell cover (50).

2. Method according to claim 1, characterized in that, to form the electrode stack (16), two separate individual stacks (4) are stacked on top of one another, each of which has first electrodes (6) and second electrodes (8) stacked one above the other and fixed to one another.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the upper conductor (10) with respect to a stack vertical direction (S) and/or the lower conductor (10) with respect to the stack vertical direction (S) are provided with a protective film (34), in particular an electrically insulating one.

4. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the contact plate (30) welded to the arresters (10) is guided through a passage (40) of a stopper frame (42) before it is welded to the contact plate (30), and/or wherein the stopper frame (42) is arranged on the end face (18).

5. Method according to claim 4, characterized in that that the electrode stack (16) and the stopper frame (42) are fixed to one another by means of a fixing film (44).

6. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a housing shell (48) of a cell housing (24) is pushed over the contact plate (30) and over the electrode stack (4).

7. The method according to claim 6, characterized in that the cell cover (50) is arranged on the free end side (56) of the housing shell (48).

8. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the weld seam (52) resulting from the welding of the contact plate (30) to the contact element (26) is covered with a further protective film (54).

9. Battery cell (2) produced by the method according to one of claims 1 to 8.

10. Motor vehicle with a battery cell (2) according to claim 9.