Die nachstehend beschriebene Erfindung betrifft eine Lithium-Ionen-Zelle, die einen Elektroden-Se- parator-Verbund umfasst.

Elektrochemische Zellen sind dazu in der Lage, gespeicherte chemische Energie durch eine Redox reaktion in elektrische Energie umzuwandeln. Sie umfassen in der Regel eine positive und eine ne gative Elektrode, die von einem Separator voneinander getrennt sind. Bei einer Entladung werden an der negativen Elektrode durch einen Oxidationsprozess Elektronen freigesetzt. Hieraus resultiert ein Elektronenstrom, der von einem externen elektrischen Verbraucher abgegriffen werden kann, für den die elektrochemische Zelle als Energielieferant dient. Zugleich kommt es zu einem der Elekt rodenreaktion entsprechenden lonenstrom innerhalb der Zelle. Dieser lonenstrom durchquert den Separator und wird durch einen Ionen leitenden Elektrolyten ermöglicht.

Wenn die Entladung reversibel ist, also die Möglichkeit besteht, die bei der Entladung erfolgte Um wandlung von chemischer Energie in elektrische Energie wieder umzukehren und damit die Zelle wiederzu laden, spricht man von einer sekundären Zelle. Die bei sekundären Zellen allgemein übli che Bezeichnung der negativen Elektrode als Anode und die Bezeichnung der positiven Elektrode als Kathode bezieht sich auf die Entladefunktion der elektrochemischen Zelle.

Die weitverbreiteten sekundären Lithium-Ionen-Zellen basieren auf dem Einsatz von Lithium, wel ches in Form von Ionen zwischen den Elektroden der Zelle hin und her wandern kann. Die Lithium- Ionen-Zellen zeichnen sich dabei durch eine vergleichsweise hohe Energiedichte aus. Die negative Elektrode und die positive Elektrode einer Lithium-Ionen-Zelle werden in der Regel von sogenann ten Kompositelektroden gebildet, die neben elektrochemisch aktiven Komponenten auch elektro chemisch inaktive Komponenten umfassen.

Als elektrochemisch aktive Komponenten (Aktivmaterialien) für sekundäre Lithium-Ionen-Zellen kommen prinzipiell sämtliche Materialien in Frage, die Lithium-Ionen aufnehmen und wieder abge ben können. Für die negative Elektrode werden hierfür oftmals Partikel auf Kohlenstoffbasis, wie beispielsweise graphitischer Kohlenstoff, eingesetzt. Es können auch andere, nicht-graphitische Kohlenstoffmaterialien verwendet werden, die zur Interkalation von Lithium geeignet sind. Darüber hinaus können auch metallische und halbmetallische Materialien, die mit Lithium legierbar sind, zum Einsatz kommen. So sind beispielsweise die Elemente Zinn, Aluminium, Antimon und Silizium in der Lage, mit Lithium intermetallische Phasen zu bilden. Als Aktivmaterialien für die positive Elektrode können beispielsweise Lithiumcobaltoxid (LiCo0 ₂ ), Lithiummanganoxid (LiMn ₂ 0 ), Lithi- umtitanat (Li ₄ Ti ₅ 0i ₂ ) oder Lithiumeisenphosphat (LiFeP0 ) oder Derivate hiervon eingesetzt werden. Die elektrochemisch aktiven Materialien sind in der Regel in Partikelform in den Elektroden enthal ten.

Als elektrochemisch inaktive Komponenten umfassen die Kompositelektroden im Allgemeinen ei nen flächigen und/oder bandförmigen Stromkollektor, beispielsweise eine metallische Folie, der mit einem Aktivmaterial beschichtet ist. Der Stromkollektor für die negative Elektrode (Anodenstrom kollektor) kann beispielsweise aus Kupfer oder Nickel und der Stromkollektor für die positive Elekt rode (Kathodenstromkollektor) beispielsweise aus Aluminium gebildet sein. Weiterhin können die Elektroden einen Elektrodenbinder (z. B. Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder ein anderes Polymer, bei spielsweise Carboxymethylzellu lose) umfassen. Dieser gewährleistet die mechanische Stabilität der Elektroden und häufig auch die Haftung des Aktivmaterials auf den Stromkollektoren. Weiterhin können die Elektroden leitfähigkeitsverbessernde Additive und andere Zusätze enthalten.

Als Elektrolyten umfassen Lithium-Ionen-Zellen in der Regel Lösungen von Lithiumsalzen wie Lithi- umhexafluorophosphat (LiPF ₆ ) in organischen Lösungsmitteln (z. B. Ether und Ester der Kohlen säure).

Die Kompositelektroden werden bei der Herstellung einer Lithium-Ionen-Zelle mit einem oder meh reren Separatoren zu einem Verbundkörper kombiniert. Meist werden die Elektroden und Separato ren hierbei durch Lamination oder durch Verklebung miteinander verbunden. Die grundsätzliche Funktionsfähigkeit der Zelle kann dann durch Tränkung des Verbunds mit dem Elektrolyten herge stellt werden.

In vielen Ausführungsformen ist der Verbundkörper eben ausgebildet sein, so dass mehrere Ver bundkörperflach aufeinander gestapelt werden können. Sehr häufig wird der Verbund körper aber in Form eines Wickels gebildet oder zu einem Wickel verarbeitet.

In der Regel umfasst der Verbundkörper, unabhängig davon ob gewickelt oder nicht, die Sequenz positive Elektrode / Separator / negative Elektrode. Häufig werden Verbundkörper als sogenannte Bizellen mit den möglichen Sequenzen negative Elektrode / Separator / positive Elektrode / Separa tor / negative Elektrode oder positive Elektrode / Separator / negative Elektrode / Separator / posi tive Elektrode hergestellt.

Für Anwendungen im Automobilbereich, für E-Bikes oder auch für andere Anwendungen mit hohem Energiebedarf wie z.B. in Werkzeugen werden Lithium-Ionen-Zellen mit möglichst hoher Energie dichte benötigt die gleichzeitig in der Lage sind, mit hohen Strömen beim Laden und Entladen be lastet zu werden. Solche Zellen sind beispielsweise in der WO 2017/215900 Al beschrieben.

Häufig sind Zellen für die genannten Anwendungen als zylindrische Rundzellen ausgebildet, bei spielsweise mit dem Formfaktor 21 x 70 (Durchmesser mal Höhe in mm) Zellen dieser Art umfassen stets einen Verbundkörper in Form eines Wickels. Moderne Lithium-Ionen-Zellen dieses Formfaktors können bereits eine Energiedichte von bis zu 270 Wh/kg erreichen. Diese Energiedichte wird aller dings nur als Zwischenschritt angesehen. Vom Markt werden bereits Zellen mit noch höheren Ener giedichten gefordert.

Bei der Entwicklung verbesserter Lithium-Ionen-Zellen sind allerdings noch andere Faktoren zu be achten als nur die Energiedichte. Außerordentlich wichtige Parameter sind auch der Innenwider stand der Zellen, der möglichst niedrig gehalten werden sollte, um Leistungsverluste beim Laden und Entladen zu verringern, sowie die thermische Anbindung der Elektroden, die für eine Tempera tu rregulierung der Zelle essentiell sein kann. Auch diese Parameter sind für zylindrische Rundzellen, die einen Verbundkörper in Form eines Wickels enthalten, sehr wichtig. Beim Schnellladen von Zel len können aufgrund von Leistungsverlusten Wärmestaus in den Zellen auftreten, die zu massiven thermo-mechanischen Belastungen und in der Folge zu Verformungen und Beschädigungen der Zellstruktur führen können. Das Risiko besteht verstärkt dann, wenn die elektrische Anbindung der Stromkollektoren über separate elektrische, an die Stromkollektoren geschweißte Ableiterfahnen erfolgt, die axial aus gewickelten Verbundkörpern austreten, da bei starken Belastungen beim Laden oder Entladen eine Erwärmung lokal an diesen Ableiterfahnen auftreten kann.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Lithium-Ionen-Zellen bereitzustellen, die sich durch eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Energiedichte auszeichnen und die gleichzeitig hervorragende Charakteristiken bezüglich ihres Innenwiderstands und ihrer passiven Entwärmungsfähigkeiten besitzen.

Diese Aufgabe wird durch die Lithium-Ionen-Zelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen dieser Zelle und dieses Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die erfindungsgemäße Lithium-Ionen-Zelle zeichnet sich stets durch die unmittelbar folgenden Merkmale a. bis i. aus: a. Die Zelle umfasst einen bandförmigen Elektroden-Separator-Verbund mit der Sequenz Anode/ Separator / Kathode. b. Die Anode umfasst einen bandförmigen Anodenstromkollektor mit einem ersten und einem zweiten Längsrand und zwei Endstücken. c. Der Anodenstromkollektor weist einen bandförmigen Hauptbereich, der mit einer Schicht aus negativem Elektrodenmaterial beladen ist, sowie einen freien Randstreifen, der sich entlang des ersten Längsrands erstreckt und der nicht mit dem Elektrodenmaterial beladen ist, auf. d. Die Kathode umfasst einen bandförmigen Kathodenstromkollektor mit einem ersten und ei nem zweiten Längsrand und zwei Endstücken. e. Der Kathodenstromkollektor weist einen bandförmigen Hauptbereich, der mit einer Schicht aus positivem Elektrodenmaterial beladen ist, sowie einen freien Randstreifen, der sich entlang des ersten Längsrands erstreckt und der nicht mit dem Elektrodenmaterial beladen ist, auf. f. Der Elektroden-Separator-Verbund liegt in Form eines Wickels mit zwei endständigen Stirnsei ten vor oder ist Bestandteil eines Stapels, der aus zwei oder mehr identischen Elektroden-Se- parator-Verbünden gebildet ist und gleichfalls zwei endständige Seiten aufweist. g. Der Elektroden-Separator-Verbund ist, gegebenenfalls mitsamt dem oder den weiteren identi schen Elektroden-Separator-Verbünden des Stapels, von einem Gehäuse umschlossen. h. Die Anode und die Kathode sind derart ausgebildet und/oder innerhalb des Elektroden-Sepa- rator-Verbunds derart zueinander angeordnet, dass der erste Längsrand des Anodenstromkol lektors aus einer der endständigen Stirnseiten oder Seiten des Stapels und der erste Längsrand des Kathodenstromkollektors aus der anderen der endständigen Stirnseiten oder Seiten des Stapels austritt. h. Die Zelle weist ein metallisches Kontaktblechteil auf, mit dem einer der ersten Längsränder, be vorzugt der Länge nach, in unmittelbarem Kontakt steht. i. Das Kontaktblechteil ist mit diesem Längsrand durch Verschweißung verbunden.

Besonders bevorzugt umfasst die Zelle zwei Kontaktblechteile, von denen eines mit dem ersten Längsrand des Anodenstromkollektors und das andere mit dem ersten Längsrand des Kathoden stromkollektors in unmittelbarem Kontakt steht, wobei die Kontaktblechteile und die damit in Kon takt stehenden Längsränder jeweils durch Verschweißung miteinander verbunden sind.

Die Stromkollektoren dienen dazu, im Elektrodenmaterial enthaltene elektrochemisch aktive Kom ponenten möglichst großflächig elektrisch zu kontaktieren. Bevorzugt bestehen die Stromkollekt oren als einem Metall oder sind zumindest oberflächlich metallisiert. Als Metall für den Anoden stromkollektor eignen sich beispielsweise Kupfer oder Nickel oder auch andere elektrisch leitfähige Materialien, insbesondere Kupfer- und Nickellegierungen oder mit Nickel beschichtete Metalle. Auch Edelstahl kommt grundsätzlich in Frage. Als Metall für den Kathodenstromkollektor eignen sich bei spielsweise Aluminium oder auch andere elektrisch leitfähige Materialien, insbesondere auch Alu- miniumlegierungen.

Bevorzugt handelt es sich bei dem Anodenstromkollektor und/oder dem Kathodenstromkollektor jeweils um eine bandförmige Metallfolie mit einer Dicke im Bereich von 4 pm bis 30 pm.

Neben Folien können als Stromkollektoren allerdings auch andere bandförmige Substrate wie me tallische oder metallisierte Vliese oder offenporige Schäume verwendet werden.

Die Stromkollektoren sind bevorzugt beidseitig mit dem jeweiligen Elektrodenmaterial beladen.

In den freien Randstreifen ist das Metall des jeweiligen Strom ko llektors frei von dem jeweiligen Elektrodenmaterial. Bevorzugt ist das Metall des jeweiligen Stromkollektors dort unbedeckt, so dass es für elektrische Kontaktierungen, beispielsweise durch Verschweißung, zur Verfügung steht.

In einigen Ausführungsformen kann das Metall des jeweiligen Stromkollektors in den freien Rand streifen aber auch mit einem Stützmaterial beschichtet sein, das thermisch beständiger als der da mit beschichtete Stromkollektor ist.

„Thermisch beständiger“ soll hierbei bedeuten, dass das Stützmaterial bei einer Temperatur, bei der das Metall des Stromkollektors schmilzt, einen festen Zustand behält. Es weist also entweder einen höheren Schmelzpunkt als das Metall auf oder aber es sublimiert oder zersetzt sich erst bei einer Temperatur, bei der das Metall bereits geschmolzen ist.

Bevorzugt weisen sowohl der Anodenstromkollektor als auch der Kathodenstromkollektor jeweils mindestens einen freien Randstreifen auf, der nicht mit dem jeweiligen Elektrodenmaterial beladen ist. In einer Weiterbildung ist es bevorzugt, dass sowohl der mindestens eine freie Randstreifen des Anodenstromkollektors als auch der mindestens eine freie Randstreifen des Kathodenstromkollek tors mit dem Stützmaterial beschichtet sind. Besonders bevorzugt wird für jeden der Bereiche das gleiche Stützmaterial verwendet.

Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbare Stützmaterial kann grundsätzlich ein Metall oder eine Metalllegierung sein, sofern dieses oder diese einen höheren Schmelzpunkt aufweist als das Metall, aus dem die Oberfläche besteht, die mit dem Stützmaterial beschichtet ist. In vielen Aus führungsformen zeichnet sich die erfindungsgemäße Lithium-Ionen-Zelle allerdings bevorzugt durch mindestens eines der unmittelbar folgenden zusätzlichen Merkmale a. bis d. aus: a. Bei dem Stützmaterial handelt es sich um ein nichtmetallisches Material. b. Bei dem Stützmaterial handelt es sich um ein elektrisch isolierendes Material. c. Bei dem nichtmetallischen Material handelt es sich um ein keramisches Material, ein glaskera misches Material oder um ein Glas. d. Bei dem keramischen Material handelt es sich um Aluminiumoxid (Al ₂ 0 ₃ ), um Titanoxid (Ti0 ₂ ), um Titannitrid (TiN), um Titanaluminiumnitrid (TiAlN) oder um Titancarbonitrid (TiCN).

Erfindungsgemäß ist das Stützmaterial besonders bevorzugt gemäß dem unmittelbar vorstehenden Merkmal b. und insbesondere bevorzugt gemäß dem unmittelbar vorstehenden Merkmal d. ausge bildet.

Der Begriff nichtmetallisches Material umfasst insbesondere Kunststoffe, Gläser und keramische Materiellen.

Der Begriff elektrisch solierendes Material ist vorliegend breit auszulegen. Er umfasst grundsätzlich jedes elektrisch isolierende Material, insbesondere auch besagte Kunststoffe.

Der Begriff keramisches Material ist vorliegend breit auszulegen. Insbesondere sind hierunter Carbi de, Nitride, Oxide, Silicide oder Mischungen und Derivate dieserVerbindungen zu verstehen.

Mit dem Begriff „glaskeramisches Material“ ist insbesondere ein Material gemeint, das kristalline Teilchen umfasst, die in eine amorphe Glasphase eingebettet sind.

Der Begriff „Glas“ meint grundsätzlich jedes anorganische Glas, das den oben definierten Kriterien an thermische Stabilität genügt und das gegenüber einem gegebenenfalls in der Zelle anwesenden Elektrolyten chemisch stabil ist.

Besonders bevorzugt besteht der Anodenstromkollektor aus Kupfer oder einer Kupferlegierung während gleichzeitig der Kathodenstromkollektor aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht und das Stützmaterial Aluminiumoxid oder Titanoxid ist.

Es kann weiterhin bevorzugt sein, dass freie Randstreifen des Anoden- und/oder des Kathoden- stromkollektors mit einem Streifen aus dem Stützmaterial beschichtet sind.

Die bandförmigen Hauptbereiche von Anodenstromkollektor und Kathodenstromkollektor erstre cken sich bevorzugt parallel zu den jeweiligen Längsrändern der Stromkollektoren. Bevorzugt er strecken sich die bandförmigen Hauptbereiche über mindestens 90 %, besonders bevorzugt über mindestens 95 %, der Flächen von Anodenstromkollektor und Kathodenstromkollektor.

In einigen bevorzugten Ausführungsformen wird das Stützmaterial neben den bandförmigen Haupt bereichen aufgebracht, bedeckt die freien Bereiche dabei jedoch nicht vollständig. Beispielsweise wird es in Form eines Streifens oder einer Linie entlang eines Längsrands von Anoden- und/oder Ka thodenstromkollektor aufgebracht, so dass es den jeweiligen Randstreifen nur teilweise bedeckt. Unmittelbar entlang dieses Längsrands kann dabei ein langgestreckter Teilbereich des freien Rand streifens unbedeckt bleiben.

Besonders bevorzugt ist die erfindungsgemäße Lithium-Ionen-Zelle eine sekundäre Lithium-Ionen- Zelle. Für deren Anode und Kathode können im Grunde sämtliche für Lithium-Ionen-Zellen bekann ten Elektrodenmaterialien verwendet werden.

In der negativen Elektrode kommen als Aktivmaterialien bevorzugt Partikel auf Kohlenstoffbasis wie graphitischer Kohlenstoff oder zur Interkalation von Lithium befähigte, nicht-graphitische Kohlen stoffmaterialien, bevorzugt ebenfalls in Partikelform, eingesetzt werden. Alternativ oder zusätzlich können oder Lithiumtitanat (Li Ti ₅ 0i ₂ ) und auch metallische und halbmetallische Materialien, die mit Lithium legierbar sind, zum Einsatz kommen, beispielsweise unter Verwendung der Elemente Zinn, Antimon und Silizium, die in der Lage sind, mit Lithium intermetallische Phasen zu bilden. Auch diese Materialien kommen bevorzugt in Partikelform zum Einsatz. Für die positive Elektrode können als Aktivmaterialien beispielsweise Lithium-Metalloxid-Verbindungen und Lithium-Metallphosphat- Verbindungen wie LiCo0 ₂ und LiFeP0 ₄ in Frage. Weiterhin gut geeignet sind insbesondere Lithium- nickelmangancobaltoxid (NMC) mit der Summenformel LiNi _x Mn _y Co _z 0 ₂ (wobei x + y + z typischer weise 1 ist), Lithiummanganspinell (LMO) mit der Summenformel LiMn ₂ 0 ₄ , oder Lithiumnickelco baltaluminiumoxid (NCA) mit der Summenformel LiNi _x Co _y Al _z 0 ₂ (wobei x + y + z typischerweise 1 ist). Auch Derivate hiervon, beispielsweise Lithiumnickelmangancobaltaluminiumoxid (NMCA) mit der Summenformel Lii _. n(Nio _.4 oMn _0.39 Coo _.i6 Alo _. o ₅ )o _.89 0 ₂ oder Lii _+x M-0 Verbindungen und/oder Mischungen der genannten Materialien können eingesetzt werden.

Als elektrochemisch inaktive Komponenten können die Elektrodenmaterialien beispielsweise einen Elektrodenbinder und ein Leitmittel enthalten. Die partikelförmigen Aktivmaterialien sind bevor zugt in eine Matrix aus dem Elektrodenbinder eingebettet, wobei benachbarte Partikel in der Matrix bevorzugt in unmittelbarem Kontakt miteinander stehen. Leitmittel dienen dazu, die elektrische Leitfähigkeit der Elektroden zu erhöhen. Übliche Elektrodenbinder basieren beispielsweise auf Po- lyvinylidenfluorid, PolyacrylatoderCarboxymethylzellulose. Übliche Leitmittel sind Ruß und Metall pulver.

Weiterhin umfasst die Zelle bevorzugt einen Elektrolyten, insbesondere auf der Basis mindestens eines Lithiumsalzes wie beispielsweise Lithiumhexafluorophosphat, das in einem organischen Lö sungsmittel gelöst vorliegt (z. B. in einer Mischung organischer Carbonate).

Bei dem Separator handelt es sich beispielsweise um eine elektrisch isolierende Kunststofffolie, die von dem Elektrolyten durchdrungen werden kann, beispielsweise weil sie Mikroporen aufweist. Die Folie kann beispielsweise aus einem Polyolefin oder aus einem Polyetherketon gebildet sein. Auch Vliese und Gewebe aus solchen Kunststoffmaterialien können als Separator zum Einsatz kommen.

Bei der Herstellung von Verbünden aus Elektroden und Separatoren wird üblicherweise darauf ge achtet, dass es nicht zu einem einseitigen Überstehen entgegengesetzt gepolter Stromkollektoren kommt, da dies die Kurzschlussgefahr erhöhen kann. Bei der beschriebenen Anordnung von Anode und Kathode ist die Kurzschlussgefahr jedoch minimiert, da die entgegengesetzt gepolten Strom kollektoren aus sich gegenüberliegenden Stirnseiten des Wickels oder des Stapels austreten.

Den aus dieser Anordnung resultierenden Überstand der Stromkollektoren kann man sich zunutze machen, indem man sie mittels eines entsprechenden Stromableiters bevorzugt über ihre gesamte Länge kontaktiert. Als Stromableiter dient erfindungsgemäß das erwähnte Kontaktblechteil. Eine solche elektrische Kontaktierung senkt den Innenwiderstand innerhalb der erfindungsgemäßen Zelle sehr deutlich. Die beschriebene Anordnung kann das Auftreten großer Ströme somit sehr gut abfangen. Mit minimiertem Innenwiderstand reduzieren sich thermische Verluste bei hohen Strö men. Zudem wird die Abfuhr thermischer Energie aus dem gewickelten Elektroden-Separator-Ver- bund begünstigt. Bei starken Belastungen tritt eine Erwärmung nicht lokal sondern gleichmäßig ver teilt auf.

Das Gehäuse der erfindungsgemäßen Lithium-Ionen-Zelle umschließt den Elektroden-Separator- Verbund oder den Stapel aus den identischen Elektroden-Separator-Verbünden bevorzugt gas- und/oder flüssigkeitsdicht.

Bei Verwendung von Kontaktblechteilen ist es in der Regel erforderlich, die Kontaktblechteile elektrisch mit dem Gehäuse zu verbinden oder aber mit elektrischen Leitern, die aus dem Gehäuse herausgeführt sind. Beispielsweise können die Kontaktblechteile hierzu mit den erwähnten Gehäu seteilen unmittelbar oder über elektrische Leiter verbunden werden.

Wenn der Elektroden-Separator-Verbund Bestandteil des Stapels aus den zwei oder mehr identi schen Elektroden-Separator-Verbünden ist, so sind die identischen Elektroden-Separator-Verbünde innerhalb des Stapels derart angeordnet, dass die Längsränder ihrer Anodenstromkollektoren und die Längsränder ihrer Kathodenstromkollektoren jeweils aus der gleichen Seite des Stapels austre ten. So können gleichzeitig alle Anodenstromkollektoren und alle Kathodenstromkollektoren mit dem jeweils gleichen Kontaktblechteil elektrisch kontaktiert werden.

Besonders zeichnet sich die erfindungsgemäße Zelle durch das unmittelbar folgende Merkmal j. aus: j. ein Teil des Gehäuses dient als das Kontaktblechteil und/oder das Kontaktblechteil bildet einen Teil des Gehäuses, das den Elektroden-Separator-Verbund umschließt.

Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft. Zum einen ist sie unter Entwärmungsaspekten op timal. Innerhalb des Wickels entstehende Wärme kann über die Längsränder direkt ans Gehäuse ab gegeben werden. Zum anderen lässt sich auf diese Weise das Innenvolumen eines Gehäuses mit vor gegebenen Außenmaßen nahezu optimal ausnutzen. Jedes separate Kontaktblechteil und jeder se parate elektrische Leiter zum Verbinden der Kontaktblechteile mit dem Gehäuse benötigt Raum in nerhalb des Gehäuses und trägt zum Gewicht der Zelle bei. Bei Verzicht auf solche separaten Kom ponenten steht dieser Raum für Aktivmaterial zur Verfügung. So kann die Energiedichte erfindungs gemäßer Zellen weiter erhöht werden.

In einer ersten Variante der Erfindung zeichnet sich die erfindungsgemäße Zelle durch mindestens eines der unmittelbar folgenden Merkmale a. und b., besonders bevorzugt durch eine Kombination der beiden Merkmale, aus: a. Das Gehäuse umfasst ein becherförmiges erstes Gehäuseteil mit einem Boden und einer um laufenden Seitenwand und einer Öffnung und ein zweites Gehäuseteil, das die Öffnung ver schließt. b. Das Kontaktblechteil ist der Boden des ersten Gehäuseteils.

Bevorzugt ist das Gehäuse zylindrisch oder prismatisch ausgebildet. Das becherförmige erste Ge häuseteil weist entsprechend bevorzugt einen kreisförmigen oder rechteckigen Querschnitt auf und das zweite Gehäuseteil sowie der Boden des ersten Gehäuseteils sind entsprechend bevorzugt kreis förmig oder rechteckig ausgebildet. Wenn der Elektroden-Separator-Verbund in Form des Wickels mit den zwei endständigen Stirnseiten vorliegt, ist das Gehäuse bevorzugt zylindrisch. Ist der Elektroden-Separator-Verbund hingegen Be standteil des Stapels aus den zwei oder mehr identischen Elektroden-Separator-Verbünden, so ist das Gehäuse bevorzugt prismatisch ausgebildet.

Wenn das Gehäuse zylindrisch ausgebildet ist, dann umfasst es in aller Regel einen zylindrischen Gehäusemantel sowie ein kreisförmiges Oberteil und ein kreisförmiges Unterteil, wobei in dieser Va riante das erste Gehäuseteil den Gehäusemantel und das kreisförmige Unterteil umfasst während das zweite Gehäuseteil dem kreisförmigen Oberteil entspricht. Das kreisförmige Oberteil und/oder das kreisförmige Unterteil können als Kontaktblechteile dienen.

Wenn das Gehäuse prismatisch ausgebildet ist, dann umfasst das Gehäuse in aller Regel mehrere rechteckige Seitenwände sowie ein polygonales, insbesondere rechteckiges Oberteil und ein poly gonales, insbesondere rechteckiges Unterteil, wobei in dieserVariante das erste Gehäuseteil die Sei tenwände und das polygonale Unterteil umfasst während das zweite Gehäuseteil dem kreisförmi gen polygonalen Oberteil entspricht. Das Oberteil und/oder das Unterteil können als Kontaktblech teile dienen.

Sowohl das erste als auch das zweite Gehäuseteil besteht bevorzugt aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, insbesondere aus einem metallischen Werkstoff. Die Gehäuseteile können z.B. unabhän gig voneinander aus einem vernickelten Stahlblech oder aus legiertem oder unlegiertem Aluminium bestehen.

In einer bevorzugten Weiterbildung der ersten Variante zeichnet sich die erfindungsgemäße Zelle durch mindestens eines der unmittelbar folgenden Merkmale a. bis e., insbesondere durch eine Kombination der unmittelbar vorstehenden Merkmale a. bis e., aus: a. Die Zelle weist ein metallisches Kontaktblechteil auf, mit dem der erste Längsrand des Anoden stromkollektors, bevorzugtder Länge nach, in unmittelbarem Kontakt steht und mitdem dieser Längsrand durch Verschweißung verbunden ist. b. Die Zelle weist ein metallisches Kontaktblechteil auf, mit dem der erste Längsrand des Katho denstromkollektors, bevorzugt der Länge nach, in unmittelbarem Kontakt steht und mit dem dieser Längsrand durch Verschweißung verbunden ist. c. Eines der Kontaktblechteile ist der Boden des ersten Gehäuseteils. d. Das andere der Kontaktblechteile ist über einen elektrischen Leiter mit dem zweiten Gehäuse teil verbunden. e. Die Zelle umfasst eine Dichtung, welche das erste und das zweite Gehäuseteil elektrisch vonei nander isoliert.

Bei dieser Ausführungsform können zum Umschließen des Elektroden-Separator-Verbunds her kömmliche Gehäuseteile verwendet werden. Es wird kein Platz für elektrische Leiter verschwendet, die zwischen dem Boden und dem Elektroden-Separator-Verbund angeordnet werden. Ein separa tes Kontaktblechteil wird bodenseitig nicht benötigt. Zum Schließen des Gehäuses kann die elektrisch isolierende Dichtung auf einen Rand des zweiten Gehäuseteils aufgezogen werden. Die Baugruppe aus dem zweiten Gehäuseteil und der Dichtung kann in die Öffnung des ersten Gehäuse teils eingesetzt und dort mechanisch fixiert werden, beispielsweise mittels eines Bördelvorgangs.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der ersten Variante kann auch das zweite Gehäu seteil als Kontaktblechteil dienen. In dieser Ausführungsform zeichnet sich die erfindungsgemäße Zelle durch mindestens eines der unmittelbar folgenden Merkmale a. bise., insbesondere durch eine Kombination der unmittelbar vorstehenden Merkmale a. bis e., aus a. Die Zelle weist ein metallisches Kontaktblechteil auf, mit dem der erste Längsrand des Anoden stromkollektors, bevorzugt der Länge nach, in unmittelbarem Kontakt steht und mit dem dieser Längsrand durch Verschweißung verbunden ist. b. Die Zelle weist ein metallisches Kontaktblechteil auf, mit dem der erste Längsrand des Katho denstromkollektors, bevorzugt der Länge nach, in unmittelbarem Kontakt steht und mit dem dieser Längsrand durch Verschweißung verbunden ist. c. Eines der Kontaktblechteile ist der Boden des ersten Gehäuseteils. d. Das andere der Kontaktblechteile ist das zweite Gehäuseteil. e. Die Zelle umfasst eine elektrische Dichtung, welche das erste und das zweite Gehäuseteil elektrisch voneinander isoliert.

In dieser Ausführungsform werden auf keiner Seite des Elektroden-Separator-Verbunds elektrische Leiter zum Verbinden von Kontaktblechteilen mit Gehäuseteilen benötigt. Auf einer Seite kommt einem der Kontaktblechteile zusätzlich die Funktion eines Gehäuseteils zu, auf der anderen Seite dient ein Teil eines Gehäuses als Kontaktblechteil. Der Raum innerhalb des Gehäuses kann optimal genutzt werden.

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der ersten Variante zeichnet sich die erfindungsge mäße Zelle durch mindestens eines der unmittelbar folgenden Merkmale a. bis e. aus: a. Die Zelle weistein metallisches Kontaktblechteil auf, mit dem der erste Längsrand des Anoden stromkollektors, bevorzugt der Länge nach, in unmittelbarem Kontakt steht und mit dem dieser Längsrand durch Verschweißung verbunden ist. b. Die Zelle weist ein metallisches Kontaktblechteil auf, mit dem der erste Längsrand des Katho denstromkollektors, bevorzugt der Länge nach, in unmittelbarem Kontakt steht und mit dem dieser Längsrand durch Verschweißung verbunden ist. c. Eines der Kontaktblechteile ist der Boden des ersten Gehäuseteils. d. Das zweite Gehäuseteil ist in die Öffnung des ersten Gehäuseteils eingeschweißt und umfasst eine Poldurchführung, beispielsweise ein von einem elektrischen Isolator umgebener Polbol zen, durch welche ein elektrischer Leiter aus dem Gehäuse herausgeführt ist. e. Das andere der Kontaktblechteile ist mit diesem elektrischen Leiter elektrisch verbunden.

Es ist besonders bevorzugt, dass die unmittelbar vorstehenden Merkmale a. bis e. in Kombination miteinander verwirklicht sind.

In dieser Ausführungsform sind die Gehäuseteile miteinander verschweißt und damit elektrisch mit einanderverbunden. Aus diesem Grund wird besagte Poldurchführung benötigt.

In einer zweiten Variante der Erfindung zeichnet sich die erfindungsgemäße Zelle durch mindestens eines der unmittelbar folgenden Merkmale a. und b., besonders bevorzugt durch eine Kombination der beiden Merkmale, aus: a. Das Gehäuse umfasst ein rohrförmiges erstes Gehäuseteil mit zwei endständigen Öffnungen, ein zweites Gehäuseteil, das eine der Öffnungen verschließt und ein drittes Gehäuseteil, das die andere der Öffnungen verschließt. b. Das Kontaktblechteil ist das zweite Gehäuseteil oder das dritte Gehäuseteil.

Auch in dieser Variante ist das Gehäuse der Zelle bevorzugt zylindrisch oder prismatisch ausgebildet. Das rohrförmige erste Gehäuseteil weist entsprechend bevorzugt einen kreisförmigen oder recht eckigen Querschnitt auf und das zweite und dritte Gehäuseteil sind entsprechend bevorzugt kreis förmig oder rechteckig ausgebildet.

Wenn das Gehäuse zylindrisch ausgebildet ist, dann ist das erste Gehäuseteil in aller Regel hohlzy lindrisch ausgebildet während das zweite und dritte Gehäuseteil kreisförmig ausgebildet sind und als Kontaktblechteile sowie gleichzeitig als Boden und Deckel, welche das erste Gehäuseteil end ständig verschließen können, dienen können.

Wenn das Gehäuse prismatisch ausgebildet ist, dann umfasst das erste Gehäuseteil in aller Regel mehrere rechteckige, über gemeinsame Kanten miteinander verbundene Seitenwände, während das zweite und das dritte Gehäuseteil jeweils polygonal, insbesondere rechteckig, ausgebildet sind. Sowohl das zweite und das dritte Gehäuseteil können als Kontaktblechteile dienen.

Sowohl das erste als auch das zweite Gehäuseteil besteht bevorzugt aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, insbesondere aus einem metallischen Werkstoff. Die Gehäuseteile können z.B. aus einem vernickelten Stahlblech, aus Edelstahl (beispielsweise vom Typ 1.4303 oder 1.4304), aus Kupfer, aus vernickeltem Kupferoderaus legiertem oderunlegiertem Aluminium bestehen. Es kann auch bevor zugt sein, dass mit der Kathode elektrisch verbundene Gehäuseteile aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung und mit der Anode elektrisch verbundene Gehäuseteile aus Kupfer oder einer Kupferlegierung oder aus vernickeltem Kupfer bestehen.

Ein großerVorteil dieser Variante ist, dass zur Bildung des Gehäuses keine durch vorgeschaltete Um form- und/oder Gießvorgänge herzustellende becherförmige Gehäuseteile benötigt werden. Als Ausgangspunkt dient stattdessen besagtes rohrförmiges erstes Gehäuseteil.

In einer bevorzugten Weiterbildung der zweiten Variante zeichnet sich die erfindungsgemäße Zelle durch mindestens eines der unmittelbar folgenden Merkmale a. bis e., insbesondere durch eine Kombination der unmittelbar vorstehenden Merkmale a. bis e., aus: a. Die Zelle weist ein metallisches Kontaktblechteil auf, mit dem der erste Längsrand des Anoden stromkollektors, bevorzugt der Länge nach, in unmittelbarem Kontakt steht und mit dem dieser Längsrand durch Verschweißung verbunden ist. b. Die Zelle weist ein metallisches Kontaktblechteil auf, mit dem der erste Längsrand des Katho denstromkollektors, bevorzugt der Länge nach, in unmittelbarem Kontakt steht und mit dem dieser Längsrand durch Verschweißung verbunden ist. c. Eines der Kontaktblechteile ist in eine der endständigen Öffnungen des ersten Gehäuseteils ein geschweißt und ist das zweite Gehäuseteil. d. Das dritte Gehäuseteil ist in die andere der endständigen Öffnungen des ersten Gehäuseteils eingeschweißt und umfasst eine Poldurchführung, durch welche ein elektrischer Leiter aus dem Gehäuse herausgeführt ist, beispielsweise einen von einem elektrischen Isolator umgebenen Polbolzen. e. Das andere der Kontaktblechteile ist mit diesem elektrischen Leiter elektrisch verbunden.

Es ist besonders bevorzugt, dass die unmittelbar vorstehenden Merkmale a. bis e. in Kombination miteinander verwirklicht sind.

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der zweiten Variante zeichnet sich die erfindungsge mäße Zelle durch mindestens eines der unmittelbar folgenden Merkmale a. bis d. aus: a. Die Zelle weist ein metallisches Kontaktblechteil auf, mit dem der erste Längsrand des Anoden stromkollektors, bevorzugt der Länge nach, in unmittelbarem Kontakt steht und mit dem dieser Längsrand durch Verschweißung verbunden ist. b. Die Zelle weist ein metallisches Kontaktblechteil auf, mit dem der erste Längsrand des Katho denstromkollektors, bevorzugt der Länge nach, in unmittelbarem Kontakt steht und mit dem dieser Längsrand durch Verschweißung verbunden ist. c. Eines der Kontaktblechteile ist in eine der endständigen Öffnungen des ersten Gehäuseteils ein geschweißt und ist das zweite Gehäuseteil. d. Das andere der Kontaktblechteile verschließt als drittes Gehäuseteil die andere der endständi gen Öffnungen des ersten Gehäuseteils und ist mittels einer Dichtung von dem ersten Gehäuse teil isoliert.

Es ist besonders bevorzugt, dass die unmittelbar vorstehenden Merkmale a. bis d. in Kombination miteinander verwirklicht sind.

Beide Ausführungsformen zeichnen sich dadurch aus, dass auf einer Gehäuseseite ein Kontaktblech teil als Gehäuseteil dient und mit dem ersten Gehäuseteil durch Verschweißung verbunden ist. Auf der anderen Seite kann ebenfalls ein Kontaktblechteil als Gehäuseteil dienen. Diese muss dann aber elektrisch von dem ersten Gehäuseteil isoliert sein. Alternativ kann auch hier wieder mit einer Pol durchführung gearbeitet werden.

Die Poldurchführungen erfindungsgemäßer Zellen umfassen stets einen elektrischen Isolator, der einen elektrischen Kontakt des Gehäuses mit dem aus dem Gehäuse geführten elektrischen Leiter unterbindet. Bei dem elektrischen Isolator kann es sich beispielsweise um ein Glas oder einen kera mischen Werkstoff oder um einen Kunststoff handeln. Der Elektroden-Separator-Verbund liegt bevorzugt in Form eines zylindrischen Wickels vor. Die Be- reitstellungder Elektroden in Form eines solchen Wickels erlaubt eine besonders vorteilhafte Raum nutzungin zylindrischen Gehäusen. Das Gehäuse ist daher in bevorzugten Ausführungsformen eben falls zylindrisch.

In anderen bevorzugten Ausführungsformen liegt der Elektroden-Separator-Verbund bevorzugt in Form eines prismatischen Wickels vor. Die Bereitstellung der Elektroden in Form eines solchen Wi ckelserlaubteine besonders vorteilhafte Raumnutzung in prismatischen Gehäusen. Das Gehäuse ist daher in bevorzugten Ausführungsformen ebenfalls prismatisch.

Daneben können prismatische Gehäuse besonders gut von prismatischen Stapeln aus den oben ein geführten identischen Elektroden-Separator-Verbünden ausgefüllt werden. Die Elektroden-Separa- tor-Verbünden können zu diesem Zweck besonders bevorzugt eine im Wesentlichen rechteckige Grundform aufweisen.

In besonders bevorzugten Ausgestaltungen ist die erfindungsgemäße Zelle durch mindestens eines der unmittelbar folgenden Merkmale a. bis c. gekennzeichnet: a. der bandförmige Hauptbereich des mit dem Kontaktblechteil durch Verschweißung verbunde nen Stromkollektors weist eine Vielzahl von Durchbrechungen auf. b. Bei den Durchbrechungen in dem Hauptbereich handelt es sich um runde oder eckige Löcher, insbesondere Stanz- oder Bohrlöcher. c. Der mit dem Kontaktblechteil durch Verschweißung verbundene Stromkollektor ist in dem Hauptbereich perforiert, insbesondere durch Rundloch- oder Schlitzlochperforation.

Die Vielzahl von Durchbrechungen resultiert in einem verringerten Volumen und auch verringertem Gewicht des Stromkollektors. Dies macht es möglich, mehr Aktivmaterial in die Zelle einzubringen und auf diese Weise die Energiedichte der Zelle drastisch zu steigern. Energiedichtenerhöhungen bis in den zweistelligen Prozentbereich können so erreicht werden.

In einigen bevorzugten Ausführungsformen sind die Durchbrechungen mittels Laser in den bandför migen Hauptbereich eingebracht.

Grundsätzlich ist die Geometrie der Durchbrechungen nicht erfindungswesentlich. Wichtig ist, dass in Folge der Einbringung der Durchbrechungen die Masse des Stromkollektors verringert und mehr Platz für Aktivmaterial da ist, da die Durchbrechungen mit dem Aktivmaterial befüllt werden kön nen.

Sehr vorteilhaft kann hingegen sein, bei der Einbringung der Durchbrechungen darauf zu achten, dass der maximale Durchmesser der Durchbrechungen nicht zu groß ist. Bevorzugt sollten die Durchbrechungen nicht mehr als das doppelte der Dicke der Schicht des Elektrodenmaterials auf dem jeweiligen Strom kollektor betragen.

In besonders bevorzugten Ausgestaltungen ist die erfindungsgemäße Zelle durch das unmittelbar folgende Merkmal a. gekennzeichnet: a. Die Durchbrechungen in dem Stromkollektor, insbesondere in dem Hauptbereich, weisen Durchmesser im Bereich von 1 pm bis 3000 pm auf.

Innerhalb dieses bevorzugten Bereiches sind Durchmesser im Bereich von 10 pm bis 2000 pm, be vorzugt von 10 pm bis 1000 pm, insbesondere von 50 pm bis 250 pm, weiter bevorzugt.

Besonders bevorzugt zeichnet sich die erfindungsgemäße Zelle weiterhin durch mindestens eines der unmittelbar folgenden Merkmale a. und b. aus: a. Der mit dem Kontaktblechteil durch Verschweißung verbundene Stromkollektor weist zumin dest in einem Teilabschnitt des Hauptbereichs ein geringeres Flächengewicht auf als derfreie Randstreifen desselben Stromkollektors. b. Der mit dem Kontaktblechteil durch Verschweißung verbundene Stromkollektor weist in dem freien Randstreifen keine oder weniger Durchbrechungen pro Flächeneinheit als in dem Haupt bereich auf.

Es ist besonders bevorzugt, dass die unmittelbar vorstehenden Merkmale a. und b. in Kombination miteinander verwirklicht sind.

Der freien Randstreifen von Anoden- und Kathodenstromkollektor begrenzen den Hauptbereich zu den ersten Längsrändern hin. Bevorzugt umfassen der Anoden- und der Kathodenstromkollektor freie Randstreifen jeweils entlang ihren beiden Längsrändern.

Die Durchbrechungen charakterisieren den Hauptbereich. Mit anderen Worten, die Grenze zwischen dem Hauptbereich und dem oder den freien Randstreifen entspricht einem Übergang zwischen Be reichen mit und ohne Durchbrechungen. Die Durchbrechungen sind bevorzugt im Wesentlichen gleichmäßig über den Hauptbereich verteilt.

In weiteren besonders bevorzugten Ausführungsformen zeichnet sich die erfindungsgemäße Zelle durch mindestens eines der unmittelbar folgenden Merkmale a. bis c. aus: a. Das Flächengewicht des Strom ko llektors ist in dem Hauptbereich gegenüber dem Flächenge wicht des Stromkollektors in dem freien Randstreifen um 5 % bis 80 % reduziert. b. Der Stromkollektor weist in dem Hauptbereich eine Lochfläche im Bereich von 5% bis 80 % auf. c. Der Stromkollektor weist in dem Hauptbereich eine Zugfestigkeit von 20 N/mm ² bis 250 N/mm ² auf.

Die Bestimmung der Lochfläche, die häufig auch als freier Querschnitt bezeichnet wird, kann gemäß ISO 7806-1983 erfolgen. Die Zugfestigkeit des Stromkollektors in dem Hauptbereich ist gegenüber Stromkollektoren ohne die Durchbrechungen verringert. Ihre Bestimmung kann gemäß DIN EN ISO 527 Teil 3 erfolgen.

Es ist bevorzugt, dass der Anodenstromkollektor und der Kathodenstromkollektor bezüglich der Durchbrechungen gleich oderähnlich ausgebildetsind. Die jeweils erzielbaren Energiedichteverbes serungen addieren sich. Die erfindungsgemäße Zelle zeichnet sich daher in bevorzugten Ausfüh rungsformen weiterhin durch mindestens eines der unmittelbar folgenden Merkmale a. bis c. aus: a. Der bandförmige Hauptbereich des Anodenstromkollektors und der bandförmige Hauptbe reich des Kathodenstromkollektors sind beide durch eine Vielzahl der Durchbrechungen ge kennzeichnet. b. Die Zelle umfasst das Kontaktblechteil, die auf dem einem der ersten Längsränder aufliegt, als erstes Kontaktblechteil, sowie weiterhin eine zweites metallisches Kontaktblechteil, das auf dem anderen der ersten Längsränder aufliegt. c. Das zweite Kontaktblechteil ist mit diesem anderen Längsrand durch Verschweißung verbun den.

Es ist besonders bevorzugt, dass die unmittelbar vorstehenden Merkmale a. bis c. in Kombination miteinander verwirklicht sind. Die Merkmale b. und c. können in Kombination aber auch ohne Merk mal a. realisiert sein.

Die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen des mit den Durchbrechungen verse- henen Stromkollektors sind unabhängig voneinander auf den Anodenstromkollektor und den Ka thodenstromkollektor anwendbar.

Die Verwendung perforierter oder auf sonstige Weise mit einer Vielzahl von Durchbrechungen verse hener Stromkollektoren ist bei Lithium-ionen-Zellen bislang nicht ernsthaft in Erwägung gezogen worden, da sich solche Stromkollektoren nur sehr schlecht elektrisch kontaktieren lassen. Wie ein gangserwähnt, erfolgt die elektrische Anbindu ng der Stromkollektoren vielfach überseparate elekt rische Ableiterfahnen. Eine zuverlässige Verschweißung dieser Ableiterfahnen an perforierte Strom kollektoren in industriellen Massenproduktionsprozessen ist ohne eine akzeptable Fehlerrate je doch nur schwer realisierbar.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die beschriebene Verschweißung der Strom ko llektor- ränder mit dem oder den Kontaktblechteilen gelöst. Das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht den vollständigen Verzicht auf separate Ableiterfahnen und ermöglicht so die Verwendung materialar mer, mit Durchbrechungen versehener Stromkollektoren. Insbesondere in Ausführungsformen, bei denen die freien Randstreifen derStromkollektoren nicht mit Durchbrechungen versehen sind, kann eine Verschweißung zuverlässig mit ausgesprochen geringen Ausschussraten erfolgen.

Werden als Stromkollektoren sehr dünne Metallfolien verwendet, so können die Längsränder der Stromkollektoren mechanisch außerordentlich empfindlich sein und während derVerschweißung mit dem oderden Kontaktblechteilen unbeabsichtigt niedergedrückt oder niedergeschmolzen wer den. Weiterhin kann es beim Anschweißen der Kontaktblechteile zu einem Schmelzen von Separa toren des Elektroden-Separator-Verbunds kommen. Die oben beschriebene Stützschicht wirkt dem entgegen.

Das Konzept derVerschweißungder Ränder von Stromkollektoren mit Kontaktblechteilen ist bereits aus der WO 2017/215900 Al oder aus der JP 2004-119330 A bekannt. Die Verwendung von Kontakt blechteilen ermöglicht besonders hohe Strombelastbarkeiten und einen geringen Innenwiderstand. Bezüglich Verfahren zur elektrischen Verbindung von Kontaktblechteilen mit den Rändern von Stromkollektoren wird daher auf den Inhalt der WO 2017/215900 Al und der JP 2004-119330 A voll umfänglich Bezug genommen.

Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt einsetzbaren Kontaktblechteile können auch als Kontaktplatten bezeichnet werden. Sie sind in bevorzugten Ausführungsformen plattenförmig ausgebildet.

In einigen bevorzugten Ausführungsformen weist die erfindungsgemäße Zelle mindestens eines der unmittelbar folgenden Merkmale a. und b. auf: a. Als Kontaktblechteile, insbesondere als Kontaktplatten, werden Metallplatten mit einer Dicke im Bereich von 50 pm bis 600 pm, bevorzugt 150 - 350 pm, eingesetzt. b. Die Kontaktblechteile, insbesondere die Kontaktplatten, bestehen aus legiertem oder unlegier tem Aluminium, Titan, Nickel oder Kupfer, aber gegebenenfalls auch aus Edelstahl (beispiels weise vom Typ 1.4303 oder 1.4304) oder aus vernickeltem Stahl.

Die angegebenen Dicken sind sowohl in den beschriebenen Fällen, in denen ein Kontaktblechteil, insbesondere eine Kontaktplatte, Teil des Gehäuses ist, als auch in Fällen, in denen ein Kontakt blechteil, insbesondere eine Kontaktplatte, nicht als Teil des Gehäuses dient, bevorzugt.

Insbesondere in Ausführungsformen, in denen ein Kontaktblechteil, insbesondere eine Kontakt platte, nicht als Teil des Gehäuses dient, kann sie mindestens einen Schlitz und/oder mindestens eine Perforierung aufweisen. Diese dienen dazu, einer Verformung des Kontaktblechteils, insbeson dere der Kontaktplatte, bei der Herstellung der Schweißverbindung entgegenzuwirken.

Insbesondere in Ausführungsformen, in denen ein Kontaktblechteil, insbesondere eine Kontakt platte, als Teil des Gehäuses dient, wird bevorzugt auf Schlitze und Perforierungen verzichtet. Aller dings kann ein solches Kontaktblechteil, insbesondere eine solche Kontaktplatte, eine Durchbre chung, insbesondere ein Loch in einem zentralen Bereich, aufweisen.

In Fällen, in denen das Gehäuse zylindrisch ausgebildet ist, werden bevorzugt Kontaktblechteile, insbesondere Kontaktplatten, eingesetzt, die die Form einer Scheibe, insbesondere die Form einer kreisförmigen oder zumindest näherungsweise kreisförmigen Scheibe, aufweisen. Sie weisen dann also einen äußeren kreisförmigen oderzumindest näherungsweise kreisförmigen Scheibenrand auf. Unter einer näherungsweise kreisförmigen Scheibe soll hierbei insbesondere eine Scheibe verstan den werden, die die Form eines Kreises mit mindestens einem abgetrennten Kreissegment, bevor zugt mit zwei bis vier abgetrennten Kreissegmenten, aufweist.

In Fällen, in denen das Gehäuse prismatisch ausgebildet ist, werden bevorzugt Kontaktblechteile, insbesondere Kontaktplatten, eingesetzt, die eine polygonale, insbesondere eine rechteckige Grundform aufweisen.

In besonders bevorzugten Ausführungsformen bestehen der Anodenstromkollektor und das daran geschweißte Kontaktblechteil, insbesondere die daran geschweißte Kontaktplatte, beide aus dem gleichen Material. Dieses wird besonders bevorzugt aus der Gruppe mit Kupfer, Nickel, Titan, verni ckeltem Stahl und Edelstahl gewählt.

In weiteren besonders bevorzugten Ausführungsformen bestehen der Kathodenstromkollektor und das daran geschweißte Kontaktblechteil, insbesondere die daran geschweißte Kontaktplatte, beide aus dem gleichen Material. Dieses wird besonders bevorzugt aus der Gruppe mit legiertem oder un legiertem Aluminium, Titan und Edelstahl (z.B. vom Typ 1.4404) gewählt.

Wie oben erwähnt, weist die erfindungsgemäße Zelle ein metallisches Kontaktblechteil, insbeson dere eine metallische Kontaktplatte, auf, mit der einer der ersten Längsränder, bevorzugt der Länge nach, in unmittelbarem Kontakt steht. Dabei kann sich eine linienartige Kontaktzone ergeben.

In möglichen bevorzugten Weiterbildungen zeichnet sich die erfindungsgemäße Zelle durch min destens eines der unmittelbar folgenden Merkmale a. bis c. aus: a. Der erste Längsrand des Anodenstromkollektors steht mit einem Kontaktblechteil, insbeson dere einer metallischen Kontaktplatte, bevorzugt der Länge nach, in unmittelbarem Kontakt und ist mit diesem Kontaktblechteil, insbesondere dieser Kontaktplatte, durch Verschweißung verbunden, wobei zwischen dem Längsrand und dem Kontaktblechteil, insbesondere der me tallischen Kontaktplatte, eine linienartige Kontaktzone besteht. b. Der erste Längsrand des Kathodenstromkollektors steht mit einem Kontaktblechteil, insbeson dere einer metallischen Kontaktplatte, bevorzugt der Länge nach, in unmittelbarem Kontakt und ist mit diesem Kontaktblechteil, insbesondere dieser Kontaktplatte, durch Verschweißung verbunden, wobei zwischen dem Längsrand und dem Kontaktblechteil, insbesondere der me tallischen Kontaktplatte, eine linienartige Kontaktzone besteht. c. Der erste Längsrand des Anodenstromkollektors und/oder des Kathodenstromkollektors um fasst einen oder mehrere Abschnitte, die jeweils über ihre gesamte Länge übereine Schweiß nahtdurchgehend mit dem jeweiligen Kontaktblechteil, insbesondere mit der jeweiligen Kon taktplatte, verbunden sind.

Die unmittelbar vorstehenden Merkmale a. und b. können sowohl unabhängig voneinander als auch in Kombination realisiert sein. Bevorzugt sind die Merkmale a. und b. allerdings in beiden Fällen in Kombination mit dem unmittelbar vorstehenden Merkmal e, realisiert.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, wie die Kontaktblechteile, insbesondere die Kontaktplatten, mit den Längsrändern verbunden werden können. Die Kontaktblechteile können mit den Längsrändern entlang der linienartigen Kontaktzonen über mindestens eine Schweißnaht verbunden sein. Die Längsränder können also einen oder mehrere Abschnitte umfassen, die jeweils über ihre gesamte Länge übereine Schweißnaht durchgehend mit der oder den Kontaktblechteilen verbunden sind. Besonders bevorzugt weisen diese Abschnitte eine Mindestlänge von 5 mm, bevorzugt von 10 mm, besonders bevorzugt von 20 mm, auf.

In einer möglichen Weiterbildung erstrecken sich der oder die mit dem Kontaktblechteil über ihre gesamte Länge durchgehend verbundenen Abschnitte über mindestens 25 %, bevorzugt über min destens 50 %, besonders bevorzugt über mindestens 75 %, der Gesamtlänge des jeweiligen Längs randes.

In einigen bevorzugten Ausführungsformen sind die Längsränder über ihre gesamte Länge durchge hend mit dem Kontaktblechteil, insbesondere der Kontaktplatte, verschweißt.

In weiteren möglichen Ausführungsformen sind die Kontaktblechteile, insbesondere die Kontakt platten, mit dem jeweiligen Längsrand über eine Mehrzahl oder Vielzahl von Schweißpunkten ver bunden.

Wenn der Elektroden-Separator-Verbund in Form eines spiralförmigen Wickels vorliegt, weisen die aus den endständigen Stirnseiten des Wickels austretenden Längsränder des Anodenstromkollek tors und des Kathodenstromkollektors in der Regel ebenfalls eine spiralförmige Geometrie auf. Ana loges gilt für die linienartige Kontaktzone, entlang der die Kontaktblechteile, insbesondere die Kon taktplatten, mit dem jeweiligen Längsrand verschweißt sind.

Wenn der Elektroden-Separator-Verbund Bestandteil des Stapels aus den zwei oder mehr identi schen Elektroden-Separator-Verbünden ist, so weisen die aus den endständigen Seiten des Wickels austretenden Längsränder des Anodenstromkollektors und des Kathodenstromkollektors in der Re gel eine lineare Geometrie auf. Analoges gilt für die linienartige Kontaktzone, entlang der die Kon taktblechteile, insbesondere die Kontaktplatten, mit dem jeweiligen Längsrand verschweißt sind.

In weiteren möglichen bevorzugten Weiterbildungen zeichnet sich die erfindungsgemäße Zelle durch mindestens eines der unmittelbar folgenden Merkmale a. bis c. aus: a. Der Separator ist ein bandförmiges Kunststoffsubstrat mit einer Dicke im Bereich von 5 pm bis 50 pm, bevorzugt im Bereich von 7 pm bis 12 pm, sowie mit einem ersten und einem zweiten Längsrand und zwei Endstücken. b. Die Längsränder des Separators bilden die endständigen Seiten oder Stirnseiten des Elektro- den-Separator-Verbunds. c. Die aus den endständigen Seiten oder Stirnseiten des Wickels austretenden Längsränder des Anodenstromkollektors und/oder des Kathodenstromkollektors ragen nicht mehr als 5000 pm, bevorzugt nicht mehr als 3500 pm, aus den Seiten oder Stirnseiten heraus.

Es ist besonders bevorzugt, dass die unmittelbar vorstehenden Merkmale a. bis c. in Kombination miteinander verwirklicht sind.

Besonders bevorzugt ragt der Längsrand des Anodenstromkollektors aus der Seite oder Stirnseite des Wickels nicht mehr als 2500 pm, besonders bevorzugt nicht mehr als 1500 pm, heraus.

Besonders bevorzugt ragt der Längsrand des Kathodenstromkollektors aus der Seite oder Stirnseite des Wickels nicht mehr als 3500 pm, besonders bevorzugt nicht mehr als 2500 pm, heraus.

Die Zahlenangaben zum Überstand des Anodenstromkollektors und/oder des Kathodenstromkol lektors beziehen sich auf den freien Überstand bevor die Seiten oder Stirnseiten mit dem Kontakt blechteil, insbesondere der Kontaktplatte, in Kontakt gebracht werden. Beim Kontaktieren und An schweißen des Kontaktblechteils, insbesondere der Kontaktplatte, kann es zu Deformationen der Ränder der Stromkollektoren kommen.

Je geringer der freie Überstand gewählt wird, desto breiter können die mit Elektrodenmaterial be deckten bandförmigen Hauptbereiche der Stromkollektoren ausgebildet werden. Dies kann positiv zur Energiedichte der erfindungsgemäßen Zelle beitragen.

Bevorzugt sind die bandförmige Anode und die bandförmige Kathode innerhalb des Elektroden-Se- parator-Verbunds versetzt zueinander angeordnet, um zu gewährleisten, dass der erste Längsrand des Anodenstromkollektors aus einer der endständigen Stirnseiten und dererste Längsrand des Ka thodenstromkollektors aus der anderen der endständigen Stirnseiten austritt.

Bei der erfindungsgemäßen Lithium-Ionen-Zelle kann es sich um eine Knopfzelle handeln. Knopf zellen sind zylindrisch ausgebildet und weisen eine Höhe auf, die geringer als ihr Durchmesser ist. Bevorzugt liegt die Höhe im Bereich von 4 mm bis 15 mm. Weiter ist es bevorzugt, dass die Knopfzelle einen Durchmesserim Bereich von 5 mm bis 25 mm aufweist. Knopfzellen eignen sich beispielsweise zur Versorgung von kleinen elektronischen Geräten wie Uhren, Hörgeräten und kabellosen Kopfhö rern mit elektrischer Energie.

Die Nennkapazität einer als Knopfzelle ausgebildeten erfindungsgemäßen Lithium-Ionen-Zelle be trägt in der Regel bis zu 1500 mAh. Bevorzugt liegt die Nennkapazität im Bereich von 100 mAh bis 1000 mAh, besonders bevorzugt im Bereich von 100 bis 800 mAh.

Besonders bevorzugt ist die erfindungsgemäße Lithium-Ionen-Zelle eine zylindrische Rundzelle. Zy lindrische Rundzellen weisen eine Höhe auf, die größer als ihr Durchmesser ist. Sie eignen sich ins besondere für Anwendungen im Automobilbereich, für E-Bikes oder auch für andere Anwendungen mit hohem Energiebedarf.

Bevorzugt liegt die Höhe als Rundzelle ausgebildeter Lithium-Ionen-Zellen im Bereich von 15 mm bis 150 mm. Der Durchmesser der zylindrischen Rundzellen liegt bevorzugt im Bereich von 10 mm bis 60 mm. Innerhalb dieser Bereiche sind Formfaktoren von beispielsweise 18 x 65 (Durchmesser mal Höhe in mm) oder 21 x 70 (Durchmesser mal Höhe in mm) besonders bevorzugt. Zylindrische Rundzellen mit diesen Formfaktoren eignen sich insbesondere zur Stromversorgung elektrischer Antriebe von Kraftfahrzeugen.

Die Nennkapazität derals zylindrische Rundzelle ausgebildeten erfindungsgemäßen Lithium-Ionen- Zelle beträgt bevorzugt bis zu 90000 mAh. Mit dem Formfaktor von 21 x 70 hat die Zelle in einer Aus führungsform als Lithium-Ionen-Zelle bevorzugt eine Nennkapazität im Bereich von 1500 mAh bis 7000 mAh, besonders bevorzugt im Bereich von 3000 bis 5500 mAh. Mit dem Formfaktor von 18 x 65 hat die Zelle in einer Ausführungsform als Lithium-Ionen-Zelle bevorzugt eine Nennkapazität im Be reich von 1000 mAh bis 5000 mAh, besonders bevorzugt im Bereich von 2000 bis 4000 mAh.

In der Europäischen Union sind Herstellerangaben zu Angaben betreffend die Nennkapazitäten von sekundären Batterien streng reglementiert. So haben etwa Angaben zur Nennkapazität von sekun dären Nickel-Cadmium-Batterien auf Messungen gemäß den Normen IEC/EN 61951-1 und IEC/EN 60622, Angaben zur Nennkapazität von sekundären Nickel-Metallhydrid-Batterien auf Messungen gemäß der Norm IEC/EN 61951-2, Angaben zur Nennkapazität von sekundären Lithium-Batterien auf Messungen gemäß der Norm IEC/EN 61960 und Angaben zur Nennkapazität von sekundären Blei- Säure-Batterien auf Messungen gemäß der Norm IEC/EN 61056-1 zu basieren. Jegliche Angaben zu Nennkapazitäten in der vorliegenden Anmeldung basieren bevorzugt ebenfalls auf diesen Normen. Der Anodenstromkollektor, der Kathodenstrom kollektor und der Separator weisen in Ausführungs formen, bei denen die erfindungsgemäße Zelle eine zylindrische Rundzelle ist, bevorzugt die folgen den Dimensionen auf:

Eine Länge im Bereich von 0,5 m bis 25 m Eine Breite im Bereich 30 mm bis 145 mm

Der freie Randstreifen, der sich entlang des ersten Längsrands erstreckt und der nicht mit dem Elekt rodenmaterial beladen ist, weist in diesen Fällen bevorzugt eine Breite von nicht mehr als 5000 pm auf.

Im Falle einer zylindrischen Rundzelle mit dem Formfaktor 18 x 65 weisen die Stromkollektoren be vorzugt eine Breite von 56 mm bis 62 mm, bevorzugt von 60 mm, und eine Länge von nicht mehr als 1,5 m auf.

Im Falle einer zylindrischen Rundzelle mit dem Formfaktor 21 x 70 weisen die Stromkollektoren be vorzugt eine Breite von 56 mm bis 68 mm, bevorzugt von 65 mm, und eine Länge von nicht mehr als 2,5 m auf.

Das oben beschriebene Design der erfindungsgemäßen Zelle ermöglicht noch einen weiteren, signi fikanten Vorteil. Bei Elektroden, bei denen die elektrische Anbindung der Stromkollektoren über die eingangs erwähnten separaten Ableiterfahnen erfolgt, tritt beim Laden und Entladen unmittelbar in der Nähe der Ableiterfahnen eine größere thermo-mechanische Belastung auf als entfernt von den Ableiterfahnen. Dieser Unterschied tritt besonders ausgeprägt bei negativen Elektroden zu Tage, die als Aktivmaterial einen Anteil an Silizium, Zinn und/oder Antimon aufweisen, da Partikel aus diesen Materialien beim Laden und Entladen vergleichsweise starken Volumenänderungen unterliegen. So erwiesen sich beispielsweise Anteile von mehr als 10 % Silizium in negativen Elektroden daher bis lang nur als schwer beherrschbar. Die elektrische Anbindung des oder der Stromkollektoren über Kontaktblechteile ermöglicht nicht nur die erwähnte gleichmäßige Entwärmung von Zellen, vielmehr werden dadurch auch die beim Laden und Entladen auftretenden thermo-mechanischen Belastungen gleichmäßig auf den Wickel verteilt. Überraschenderweise ermöglicht dies die Beherrschung sehr hoher Anteile an Silizium und/oder Zinn und/oder Antimon in der negativen Elektrode, bei Anteilen > 20 % wurden beim La den und Entladen vergleichsweise selten oder keine Schäden in Folge der thermomechanischen Be lastungen beobachtet. Durch Erhöhung des Anteils an beispielsweise Silizium in der Anode lässt sich auch die Energiedichte der Zelle weiter erhöhen.

Entsprechend zeichnet sich die erfindungsgemäße Zelle in besonders bevorzugten Ausführungsfor men durch das unmittelbar folgende Merkmal a. aus: a. Das negative Elektrodenmaterial umfasst als negatives Aktivmaterial Silizium, Aluminium, Zinn und/oder Antimon, insbesondere partikuläres Silizium, Aluminium, Zinn und/oder Antimon, in einem Anteil von 20 Gew.-% bis 90 Gew.-%, bevorzugt von 50 Gew.-% bis 90 Gew.-%.

Die Gewichtsangaben beziehen sich hierbei auf die Trockenmasse des negativen Elektroden materi als, also ohne Elektrolyt und ohne Berücksichtigung des Gewichts des Anodenstromkollektors.

Zu betonen ist, dass auch diese Ausführungsform völlig unabhängig von Merkmal j. aus Anspruch 1 realisierbar ist. Die Erfindung umfasst somit auch Zellen mit den Merkmalen a. bis i. des Anspruchs 1, bei denen die Anode im geladenen Zustand partikuläres Silizium in einem Anteil von 20 Gew.-% bis 90 Gew.-% umfasst, bei denen aber nicht zwingend ein Teil des Gehäuses als das Kontaktblech teil dient und/oder das Kontaktblechteil einen Teil des Gehäuses bildet, das den Elektroden-Sepa- rator-Verbund umschließt.

Aus den Aktivmaterialien Silizium, Aluminium, Zinn und Antimon ist Silizium besonders bevorzugt.

Der Fachmann versteht, dass es sich bei dem Zinn, dem Aluminium, dem Silizium und dem Antimon nicht zwingend um Metalle in ihrer Reinstform handeln muss. So können beispielsweise Silizium- Partikel auch Spuren anderer Elemente, insbesondere anderer Metalle (abgesehen von Lithium), aufweisen, beispielsweise in Anteilen von bis zu 10 Gew.-%.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung der oben beschriebenen Zelle. Es umfasst stets die unmittelbar folgenden Schritte oder Merkmale a. bis d.: a. Bereitstellung des oben beschriebenen Elektroden-Separator-Verbundes mit den endständi gen Seiten oder Stirnseiten, aus denen der erste Längs rand des Anodenstromkollektors und der der erste Längsrand des Kathodenstromkollektors austreten, b. Bereitstellen eines der oben beschriebenen metallischen Kontaktblechteile zur elektrischen Kontaktierung eines der ersten Längsränder, c. Verschweißen dieses Längsrandes mit dem Kontaktblechteil, wobei d. als Kontaktblechteil ein Teil eines Gehäuseteils dient, das den Elektroden-Separator-Verbund umschließt, oder das Kontaktblechteil mit mindestens einem weiteren Gehäuseteil zu einem Gehäuse verbunden wird, das den Elektroden-Separator-Verbund umschließt.

Das Kontaktblechteil wird also gegebenenfalls als Teil eines Gehäuseteils bereitgestellt.

Beide von dem unmittelbar vorstehenden Merkmal d. umfassten Alternativen haben Vorteile, wo rauf im Folgenden noch eingegangen wird.

In einer ersten, besonders bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens umfasst das Verfahren min destens einen weiteren der unmittelbar folgenden zusätzlichen Schritte und/odereines der unmit telbar folgenden Merkmale a. bis d.: a. Es wird ein becherförmiges erstes Gehäuseteil mit einem Boden und einer umlaufenden Seiten wand und einer Öffnung bereitgestellt. b. Der Elektroden-Separator-Verbund wird in das becherförmige Gehäuse eingeschoben bis der erste Längsrand des Anodenstromkollektors oder der der erste Längsrand des Kathodenstrom kollektors in unmittelbarem Kontakt mit dem Boden stehen. c. Verschweißen dieses Längsrandes mit dem Boden des ersten Gehäuseteils. d. Verschließen der Öffnung des ersten Gehäuseteils mit einem zweiten, bevorzugt kreisrunden Gehäuseteil.

Bevorzugt umfasst das Verfahren eine Kombination der vier unmittelbar vorstehenden Schritte und/oder Merkmale a. bis d.

Bei dieser Weiterbildung dient also der Boden des ersten Gehäuseteils als Kontaktblechteil. Betreffend mögliche bevorzugte Ausgestaltungen des Kontaktblechteils sowie des ersten becherför migen und des zweiten Gehäuseteils wird auf die obenstehenden Erläuterungen zur erfindungsge mäßen Zelle Bezug genommen.

Die Verschweißung des Längsrandes mit dem Boden des ersten Gehäuseteils kann insbesondere mittels eines Lasers von außerhalb des Gehäuses erfolgen.

Es ist bei dieser ersten Weiterbildung bevorzugt, dass der nicht mit dem Boden in Kontakt stehende erste Längsrand von Anoden- oder Kathodenstromkollektor bereits mit einem weiteren Kontakt blechteil verschweißt ist, wenn der Elektroden-Separator-Verbund in das becherförmige erste Ge häuse eingeschoben wird. Dieses weitere Kontaktblechteil kann über einen elektrischen Leiter mit dem zweiten Gehäuseteil verbunden werden, das zum Verschließen der Öffnung des becherförmi gen ersten Gehäuseteils dient.

In diesen Fällen, in denen das weitere Kontaktblechteil überden elektrischen Leiter mit dem zweiten Gehäuseteil verbunden wird, wird das zweite Gehäuseteil bevorzugt in die Öffnung des ersten Ge häuseteils eingeschweißt, beispielsweise mittels eines Lasers. Das zweite Gehäuseteil weist in die sen Fällen bevorzugt die oben beschriebene Poldurchführung auf. Alternativ ist es aber auch mög lich, auf den Rand des zweiten Gehäuseteils eine elektrisch isolierende Dichtung aufzuziehen, das zweite Gehäuseteil mitsamt der Dichtung zum Verschließen in die Öffnung des ersten Gehäuseteils einzusetzen und dort zu fixieren.

In einer anderen Ausführungsform der ersten Weiterbildung dient das weitere Kontaktblechteil als Gehäuseteil, das mit dem becherförmigen ersten Gehäuseteil zu dem Gehäuse verbunden wird, das den Elektroden-Separator-Verbund umschließt, präziser als das zweite Gehäuseteil des unmittelbar vorstehenden Merkmals d..

In diesem Fall wird das weitere, bereits mit dem Längsrand des Anoden- oder des Kathodenstrom kollektors verschweißte Kontaktblechteil nach dem Einschieben zum Verschließen des Gehäuses in der Öffnung des ersten Gehäuseteils bevorzugt mechanisch fixiert, beispielsweise mittels eines Bör delvorgangs, Zuvor ist auf den Rand des Kontaktblechteils eine elektrisch isolierende Dichtung auf zuziehen. Dies geschieht idealerweise bereits vor dem Einschieben des Elektroden-Separator-Ver- bundes in das erste Gehäuseteil.

Diese Ausführungsform besitzt den Charme, dass das Totvolumen innerhalb des Gehäuses durch die Bifunktionalität der Kontaktblechteile, die beide zugleich Gehäuseteile sind, minimiert ist. In einer zweiten, besonders bevorzugten Weiterbildung des Verfahrend umfasst das Verfahren min destens einen der unmittelbar folgenden zusätzlichen Schritte und/odereines der unmittelbar fol genden Merkmale: a. Der Elektroden-Separator-Verbund wird bereitgestellt. b. Ein Kontaktblechteil, insbesondere eine metallische Kontaktplatte, wird mit dem ersten Längs rand des Anodenstromkollektors unmittelbar in Kontakt gebracht und mit diesem Längsrand verschweißt c. Ein Kontaktblechteil, insbesondere eine metallische Kontaktplatte, wird mit dem ersten Längs rand des Kathodenstromkollektors unmittelbar in Kontakt gebracht und mitdiesem Längsrand verschweißt d. Es wird ein rohrförmiges erstes Gehäuseteil mit zwei stirnseitigen Öffnungen bereitgestellt. e. Der Elektroden-Separator-Verbund wird durch eine der stirnseitigen Öffnungen in das rohrför mige erste Gehäuseteil eingeschoben. f. Eines der Kontaktblechteile, insbesondere eine der Kontaktplatten, wird als zweites Gehäuse teil in eine der stirnseitigen Öffnungen des ersten Gehäuseteils eingeschweißt. g. Ein drittes Gehäuseteil, das eine Poldurchführung umfasst, durch welche ein elektrischer Leiter aus dem Gehäuse herausgeführt werden kann, beispielsweise einen von einem elektrischen Iso lator umgebenen Polbolzen, wird in die andere der stirnseitigen Öffnungen des ersten Gehäu seteils eingeschweißt.

Bevorzugt umfasst das Verfahren eine Kombination der sieben unmittelbar vorstehenden Schritte und/oder Merkmale a. bis g.

Betreffend mögliche bevorzugte Ausgestaltungen des ersten becherförmigen und des zweiten Ge häuseteils wird auch hierauf die obenstehenden Erläuterungen zur erfindungsgemäßen Zelle Bezug genommen.

Diese Ausführungsform besitzt den Charme, dass das rohrförmige erste Gehäuseteil einfacher und billiger zu produzieren ist als ein becherförmiges Gehäuseteil.

Die Verschweißung des ersten mit dem zweiten Gehäuseteil erfolgt bevorzugt mittels eines Lasers.

Es ist bevorzugt, dass sich das erfindungsgemäße Verfahren durch mindestens einen der unmittel barfolgenden zusätzlichen Schritte und/oder Merkmale a. oder b. auszeichnet: a. Durch ein Loch in einem der Gehäuseteile wird das Gehäuse mit einem Elektrolyten befüllt. b. Das Loch wird nach dem Befüllen durch Verschweißen, Verkleben, Vernieten oder Verlöten ver schlossen.

Das Loch kann sich beispielsweise im Boden des ersten becherförmigen Gehäuseteils befinden oder es bildet eine Durchbrechung in einem der weiteren Gehäuseteile, gegebenenfalls in einem der Kon taktblechteile.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Loch mittels eines Überdruckventils, bei spielsweise in Form eines Berstkreuzes, verschlossen.

Weitere Merkmale der Erfindung sowie aus der Erfindung resultierende Vorteile ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen. Die nachfolgend be schriebenen Ausführungsformen dienen lediglich zur Erläuterung und zum besseren Verständnis der Erfindung und sind in keiner Weise einschränkend zu verstehen.

In den Zeichnungen zeigen schematisch

Fig. 1 eine Draufsicht eines Stromkollektors in einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung,

Fig. 2 eine geschnittene Ansicht des in Fig. 1 dargestellten Stromkollektors,

Fig. 3 eine Draufsicht einer Anode, die zu einem Elektroden-Separator-Verbund in Form eines Wi ckels verarbeitet werden kann,

Fig. 4 eine geschnittene Ansicht der in Fig. 3 dargestellten Anode,

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen unter Verwendung der in Fig. 3 dargestellten Anode gefertigten Elektroden-Separator-Verbund,

Fig. 6 eine geschnittene Ansicht des in Fig. 5 dargestellten Elektroden-Separator-Verbunds,

Fig. 7 eine geschnittene Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zelle in Form einer zylindrischen Rundzelle,

Fig. 8 eine geschnittene Ansicht einerweiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zelle in Form einer zylindrischen Rundzelle,

Fig. 9 eine geschnittene Ansicht einerweiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zelle in Form einer zylindrischen Rundzelle,

Fig. 10 eine geschnittene Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zelle in Form einerzylindrischen Rundzelle,

Fig. 11 eine geschnittene Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zelle in Form einerzylindrischen Rundzelle, und

Fig. 12 eine Illustration eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellungder in Fig. 11 darge stellten Zelle.

Fig. 1 und Fig. 2 veranschaulichen das Design eines Stromkollektors 110, der in einer erfindungsge mäßen Zelle verwendet werden kann. Bei Fig. 2 handelt es sich um einen Schnitt entlang Si. Der Stromkollektor 110 umfasst eine Vielzahl Durchbrechungen 111, bei denen es sich um rechteckige Löcher handelt. Der Bereich 110a ist durch die Durchbrechungen 111 gekennzeichnet, wohingegen sich im Bereich 110b entlang des Längsrands llOe keine Durchbrechungen finden. Der Stromkollek tor 110 weist daher im Bereich 110a ein deutlich geringeres Flächengewicht auf als im Bereich 110b.

Fig. 3 und Fig. 4 veranschaulichen eine Anode 120, die unter beidseitigem Auftrag eines negativen Elektrodenmaterials 123 auf den in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Stromkollektor 110 gefertigt wurde. Bei Fig.5 handelt es sich um einen SchnittentlangS . Der Stromkollektor 110 weist nun einen bandförmigen Hauptbereich 122 auf, der mit einer Schicht aus dem negativen Elektrodenmaterial 123 beladen ist, sowie einen freien Randstreifen 121, der sich entlang des Längsrands llOe erstreckt und der nicht mit dem Elektrodenmaterial 123 beladen ist. Das Elektrodenmaterial 123 befüllt dar über hinaus auch die Durchbrechungen 111.

Fig.5 und Fig. 6 veranschaulichen einen Elektroden-Separator-Verbund 104, der unter Verwendung der in Fig.4 und Fig.5 dargestellten Anode 120 gefertigt wurde. Daneben umfasst er die Kathode 115 sowie die Separatoren 118 und 119. Bei Fig. 6 handelt es sich um einen Schnitt entlang S ₃ . Die Ka thode 115 baut auf dem gleichen Stromkollektordesign auf wie die Anode 120. Bevorzugt unter scheiden sich die Stromkollektoren 110 und 115 von Anode 120 und Kathode 130 nur durch die je weilige Materialauswahl. So umfasst der Stromkollektor 115 der Kathode 130 einen bandförmigen Hauptbereich 116, der mit einer Schicht aus positivem Elektrodenmaterial 125 beladen ist, sowie einen freien Randstreifen 117, dersich entlangdes Längsrands 115e erstreckt und der nicht mit dem Elektrodenmaterial 125 beladen ist. Durch spiralförmiges Aufwickeln kann der Elektroden-Separa tor-Verbund 104 in einen Wickel überführt werden, wie er in einer erfindungsgemäßen Zelle enthal ten sein kann. Die freien Randstreifen 117 und 121 sind in einigen bevorzugten Ausführungsformen beidseitig so wie zumindest bereichsweise mit einem der oben beschriebenen Stützmaterialien beschichtet.

In Fig. 7 ist ist eine Zelle 100 mit einem Gehäuse aus einem ersten Gehäuseteil 101 und einem zwei ten Gehäuseteil 102 dargestellt. In dem Gehäuse ist der Elektroden-Separator-Verbund 104 einge schlossen. Das Gehäuse ist insgesamt zylindrisch ausgebildet, das Gehäuseteil 101 weist einen kreis runden Boden 101a, einen hohlzylindrischen Mantel 101b und eine dem Boden 101a gegenüberlie gende kreisrunde Öffnung auf. Das Gehäuseteil 102 dient zum Verschließen der kreisrunden Öffnung und ist als kreisrunder Deckel ausgebildet. Der Elektroden-Separator-Verbund 104 liegt in Form ei nes zylindrischen Wickels mit zwei endständigen Stirnseiten vor.

Im Falle prismatischer Gehäuse könnte ein Schnitt durch die Zelle exakt gleich aussehen. Das Ge häuseteil 101 hätte in diesem Falle einen rechteckigen Boden 101a, eine rechteckige Seitenwand 101b und einen rechteckigen Querschnitt sowie eine rechteckige Öffnung, das Gehäuseteil 102 wäre zum Verschließen der rechteckigen Öffnung als rechteckiger Deckel ausgebildet. Und das Bezugs zeichen 104 würde in diesem Fall keinen Elektroden-Separator-Verbund in zylindrischer Form son dern einen Stapel aus mehreren identischen Elektroden-Separator-Verbünden oder einen prismati schen Wickel bezeichnen.

Aus einer Stirnseite des Elektroden-Separator-Verbunds 104 tritt der freie Randstreifen 121 eines Anodenstromkollektors 110 aus, aus der anderen Stirnseite der freie Randstreifen 117 eines Katho denstromkollektors 115. Der Rand llOe des Anodenstromkollektors 110 steht über seine gesamte Länge in unmittelbarem Kontakt mit dem Boden 101a des Gehäuseteils 101 und ist mit diesem min destens über mehrere Abschnitte, bevorzugt über seine gesamte Länge, durch Verschweißung ver bunden. Der Rand 115e des Kathodenstromkollektors 115 steht über seine gesamte Länge in unmit telbarem Kontakt mit der Kontaktplatte 105 und ist mit dieser mindestens über mehrere Abschnitte, bevorzugt über seine gesamte Länge, durch Verschweißung verbunden.

Die Kontaktplatte 105 ist wiederum über den elektrischen Leiter 107 elektrisch mit dem Gehäuseteil 102 verbunden. Bevorzugt besteht zwischen dem Leiter 107 und der Kontaktplatte 105 auf dereinen und dem Leiter 107 und dem Gehäuseteil 102 auf der anderen Seite jeweils eine Schweißverbindung.

Der besseren Übersicht wegen sind - abgesehen von den Stromkollektoren 110 und 115 - keine wei- teren Komponenten des Elektroden-Separator-Verbunds 104 (insbesondere Separatoren und Elekt rodenmaterialien) dargestellt.

Die Gehäuseteile 101 und 102 sind durch die Dichtung 103 elektrisch voneinander isoliert. Das Ge häuse ist beispielsweise durch Bördelung verschlossen. Das Gehäuseteil 101 bildet den Minuspol und das Gehäuseteil 102 den Pluspol der Zelle 100.

In Fig. 8 ist eine Zelle 100 mit einem Gehäuse aus einem ersten Gehäuseteil 101 und einem zweiten Gehäuseteil 102 dargestellt. In dem Gehäuse ist der Elektroden-Separator-Verbund 104 eingeschlos sen. Das Gehäuse ist insgesamt zylindrisch ausgebildet, das Gehäuseteil 101 weist einen kreisrunden Boden 101a, einen hohlzylindrischen Mantel 101b und eine dem Boden 101a gegenüberliegende kreisrunde Öffnung auf. Das Gehäuseteil 102 dient zum Verschließen der kreisrunden Öffnung und ist als kreisrunder Deckel ausgebildet. Der Elektroden-Separator-Verbund 104 liegt in Form eines zy lindrischen Wickels mit zwei endständigen Stirnseiten vor.

Im Falle prismatischer Gehäuse könnte ein Schnitt durch die Zelle exakt gleich aussehen. Das Ge häuseteil 101 hätte in diesem Falle einen rechteckigen Boden 101a, eine rechteckige Seitenwand 101b und einen rechteckigen Querschnitt sowie eine rechteckige Öffnung, das Gehäuseteil 102 wäre zum Verschließen der rechteckigen Öffnung als rechteckiger Deckel ausgebildet. Und das Bezugs zeichen 104 würde in diesem Fall keinen Elektroden-Separator-Verbund in zylindrischer Form son dern einen Stapel aus mehreren identischen Elektroden-Separator-Verbünden oder einen prismati schen Wickel bezeichnen.

Aus einer Stirnseite des Elektroden-Separator-Verbunds 104 tritt der freie Randstreifen 121 eines Anodenstromkollektors 110 aus, aus der anderen Stirnseite der freie Randstreifen 117 eines Katho denstromkollektors 115. Der Rand llOe des Anodenstromkollektors 110 steht über seine gesamte Länge in unmittelbarem Kontakt mit dem Boden 101a des Gehäuseteils 101 und ist mit diesem min destens über mehrere Abschnitte, bevorzugt über seine gesamte Länge, durch Verschweißung ver bunden. Der Rand 115e des Kathodenstromkollektors 115 steht über seine gesamte Länge in unmit telbarem Kontakt mit der Kontaktplatte 105 und ist mit dieser mindestens über mehrere Abschnitte, bevorzugt über seine gesamte Länge, durch Verschweißung verbunden.

Die Kontaktplatte 105 ist unmittelbar mit dem metallischen Polbolzen 108 verbunden, bevorzugt verschweißt. Dieser ist durch eine Durchbrechung in dem Gehäuseteil 102 aus dem Gehäuse heraus geführt und mittels der elektrischen Isolierung 106 gegen das Gehäuseteil 102 isoliert. Der Polbolzen 108 und die elektrische Isolierung 106 bilden gemeinsam eine Poldurchführung.

Der besseren Übersicht wegen sind - abgesehen von den Stromkollektoren 110 und 115 - auch hier keine weiteren Komponenten des Elektroden-Separator-Verbunds 104 (insbesondere Separatoren und Elektrodenmaterialien) dargestellt.

Im Boden 101a findet sich ein beispielsweise mittels Verlötung, Verschweißung oder Verklebung ver schlossenes Loch 109, das beispielsweise zur Einbringung von Elektrolyt in das Gehäuse dienen kann. Alternativ hätte man zum gleichen Zweck auch ein Loch in das Gehäuseteil 102 einbringen können.

Das Gehäuseteil 102 ist in die kreisrunde Öffnung des Gehäuseteils 101 eingeschweißt. Die Gehäuse teile 101 und 102 weisen also dieselbe Polarität auf und bilden den Minuspol der Zelle 100. Der Pol bolzen 108 bildet den Pluspol der Zelle 100.

In Fig. 9 ist eine Zelle 100 mit einem Gehäuse aus einem ersten Gehäuseteil 101 und einem zweiten Gehäuseteil 102 dargestellt. In dem Gehäuse ist der Elektroden-Separator-Verbund 104 eingeschlos sen. Das Gehäuse ist insgesamt zylindrisch ausgebildet, das Gehäuseteil 101 weist einen kreisrunden Boden 101a, einen hohlzylindrischen Mantel 101b und eine dem Boden 101a gegenüberliegende kreisrunde Öffnung auf. Das Gehäuseteil 102 dient zum Verschließen der kreisrunden Öffnung und ist als kreisrunder Deckel ausgebildet. Der Elektroden-Separator-Verbund 104 liegt in Form eines zy lindrischen Wickels mit zwei endständigen Stirnseiten vor.

Im Falle prismatischer Gehäuse könnte ein Schnitt durch die Zelle exakt gleich aussehen. Das Ge häuseteil 101 hätte in diesem Falle einen rechteckigen Boden 101a, eine rechteckige Seitenwand 101b und einen rechteckigen Querschnitt sowie eine rechteckige Öffnung, das Gehäuseteil 102 wäre zum Verschließen der rechteckigen Öffnung als rechteckiger Deckel ausgebildet. Und das Bezugs zeichen 104 würde in diesem Fall keinen Elektroden-Separator-Verbund in zylindrischer Form son dern einen Stapel aus mehreren identischen Elektroden-Separator-Verbünden oder einen prismati schen Wickel bezeichnen.

Aus einer Stirnseite des Elektroden-Separator-Verbunds 104 tritt der freie Randstreifen 121 eines Anodenstromkollektors 110 aus, aus der anderen Stirnseite der freie Randstreifen 117 eines Katho denstromkollektors 115. Der Rand llOe des Anodenstromkollektors 110 steht über seine gesamte Länge in unmittelbarem Kontakt mit dem Boden 101a des Gehäuseteils 101 und ist mit diesem min destens über mehrere Abschnitte, bevorzugt über seine gesamte Länge, durch Verschweißung ver bunden. Der Rand 115e des Kathodenstromkollektors 115 steht über seine gesamte Länge in unmit telbarem Kontakt mit dem Gehäuseteil 102 und ist mit dieser mindestens über mehrere Abschnitte, bevorzugt über seine gesamte Länge, durch Verschweißung verbunden.

Der besseren Übersicht wegen sind - abgesehen von den Stromkollektoren 110 und 115 - auch hier keine weiteren Komponenten des Elektroden-Separator-Verbunds 104 (insbesondere Separatoren und Elektrodenmaterialien) dargestellt.

Im Boden 101a findet sich ein beispielsweise mittels Verlötung, Verschweißung oder Verklebung ver schlossenes Loch 109, das beispielsweise zur Einbringung von Elektrolyt in das Gehäuse dienen kann. Ein weiteres Loch 109, das dem gleichen Zweck dienen kann, findet sich hier im Gehäuseteil 102. Bevorzugt wird diese mit dem Überdruckventil 141 verschlossen, das auf das Gehäuseteil 102 beispielsweise aufgeschweißt werden kann.

Die dargestellten Löcher 109 werden in der Regel nicht beide benötigt. In vielen Fällen weist die in Fig. 9 dargestellte Zelle 100 daher nur eines der beiden Löcher auf.

Die Gehäuseteile 101 und 102 sind durch die Dichtung 103 elektrisch voneinander isoliert. Das Ge häuse ist beispielsweise durch Bördelung verschlossen. Das Gehäuseteil 101 bildet den Minuspol und das Gehäuseteil 102 den Pluspol der Zelle 100.

In Fig. 10 ist eine Zelle 100 mit einem Gehäuse aus einem ersten Gehäuseteil 101 und einem zweiten Gehäuseteil 102 und einem dritten Gehäuseteil 155 dargestellt. In dem Gehäuse ist der Elektroden- Separator-Verbund 104 eingeschlossen. Das Gehäuse ist insgesamt zylindrisch ausgebildet, das Ge häuseteil 101 ist hierbei als Hohlzylinder mit zwei stirnseitigen kreisrunden Öffnungen ausgebildet. Die Gehäuseteile 102 und 155 dienen zum Verschließen der kreisrunden Öffnungen und sind als kreisrunde Deckel ausgebildet. Der Elektroden-Separator-Verbund 104 liegt in Form eines zylindri schen Wickels mit zwei endständigen Stirnseiten vor. Im Falle prismatischer Gehäuse könnte ein Schnitt durch die Zelle exakt gleich aussehen. Das Ge häuseteil 101 hätte in diesem Falle einen rechteckigen Querschnitt sowie zwei rechteckige Öffnun gen, die Gehäuseteile 102 und 155 wären zum Verschließen der rechteckigen Öffnungen als recht eckige Deckel ausgebildet. Und das Bezugszeichen 104 würde in diesem Fall keinen Elektroden-Se- parator-Verbund in zylindrischer Form sondern einen Stapel aus mehreren identischen Elektroden- Separator-Verbünden oder einen prismatischen Wickel bezeichnen.

Aus einer Stirnseite des Elektroden-Separator-Verbunds 104 tritt der freie Randstreifen 121 eines Anodenstromkollektors 110 aus, aus der anderen Stirnseite der freie Randstreifen 117 eines Katho denstromkollektors 115. Der Rand llOe des Anodenstromkollektors 110 steht über seine gesamte Länge in unmittelbarem Kontakt mit dem Gehäuseteil 155 und ist mit diesem mindestens über meh rere Abschnitte, bevorzugt über seine gesamte Länge, durch Verschweißung verbunden. Das Gehäu seteil 155 fungiert damit auch als Kontaktplatte im Sinne der Erfindung. Der Rand 115e des Katho denstromkollektors 115 steht über seine gesamte Länge in unmittelbarem Kontakt mit der Kontakt platte 105 und ist mit dieser mindestens über mehrere Abschnitte, bevorzugt über seine gesamte Länge, durch Verschweißung verbunden.

Der besseren Übersicht wegen sind - abgesehen von den Stromkollektoren 110 und 115 - auch hier keine weiteren Komponenten des Elektroden-Separator-Verbunds 104 (insbesondere Separatoren und Elektrodenmaterialien) dargestellt.

Die Kontaktplatte 105 ist unmittelbar mit dem metallischen Polbolzen 108 verbunden, bevorzugt verschweißt. Dieser ist durch eine Durchbrechung in dem Gehäuseteil 102 aus dem Gehäuse heraus geführt und mittels der elektrischen Isolierung 106 gegen das Gehäuseteil 102 isoliert. Der Polbolzen 108 und die elektrische Isolierung 106 bilden gemeinsam eine Poldurchführung.

Im Gehäuseteil 102 findet sich ein beispielsweise mittels Verlötung, Verschweißung oderVerklebung verschlossenes Loch 109, das beispielsweise zur Einbringung von Elektrolyt in das Gehäuse dienen kann. Alternativ hätte man zum gleichen Zweck auch ein Loch in das Gehäuseteil 155 einbringen können.

Die Gehäuseteile 102 und 155 sind in die kreisrunden Öffnungen des Gehäuseteils 101 einge schweißt. Die Gehäuseteile 101, 102 und 155 weisen also dieselbe Polarität auf und bilden den Mi nuspol der Zelle 100. Der Polbolzen 108 bildet den Pluspol der Zelle 100. In Fig. 11 ist eine Zelle 100 mit einem Gehäuse aus einem ersten Gehäuseteil 101 und einem zweiten Gehäuseteil 102 dargestellt. In dem Gehäuse ist der Elektroden-Separator-Verbund 104 eingeschlos sen. Das Gehäuse ist insgesamt zylindrisch ausgebildet, das Gehäuseteil 101 weist einen kreisrunden Boden 101a, einen hohlzylindrischen Mantel 101b und eine dem Boden 101a gegenüberliegende kreisrunde Öffnung auf. Das Gehäuseteil 102 dient zum Verschließen der kreisrunden Öffnung und ist als kreisrunder Deckel ausgebildet. Der Elektroden-Separator-Verbund 104 liegt in Form eines zy lindrischen Wickels mit zwei endständigen Stirnseiten vor.

Im Falle prismatischer Gehäuse könnte ein Schnitt durch die Zelle exakt gleich aussehen. Das Ge häuseteil 101 hätte in diesem Falle einen rechteckigen Boden 101a, eine rechteckige Seitenwand 101b und einen rechteckigen Querschnitt sowie eine rechteckige Öffnung, das Gehäuseteil 102 wäre zum Verschließen der rechteckigen Öffnung als rechteckiger Deckel ausgebildet. Und das Bezugs zeichen 104 würde in diesem Fall keinen Elektroden-Separator-Verbund in zylindrischer Form son dern einen Stapel aus mehreren identischen Elektroden-Separator-Verbünden oder einen prismati schen Wickel bezeichnen.

Aus einer Stirnseite des Elektroden-Separator-Verbunds 104 tritt der freie Randstreifen 121 eines Anodenstromkollektors 110 aus, aus der anderen Stirnseite der freie Randstreifen 117 eines Katho denstromkollektors 115. Der Rand llOe des Anodenstromkollektors 110 steht über seine gesamte Länge in unmittelbarem Kontakt mit dem Boden 101a des Gehäuseteils 101 und ist mit diesem min destens über mehrere Abschnitte, bevorzugt über seine gesamte Länge, durch Verschweißung ver bunden.

Der Rand 115e des Kathodenstromkollektors 115 steht über seine gesamte Länge in unmittelbarem Kontakt mit dem Gehäuseteil 102 und ist mit dieser mindestens über mehrere Abschnitte, bevorzugt über seine gesamte Länge, durch Verschweißung verbunden. Das Gehäuseteil 102 dient hier somit gleichzeitig als Kontaktplatte.

Der Anodenstromkollektor 110 ist beidseitig mit einer Schicht aus negativem Elektrodenmaterial 123 beladen, weist jedoch einen freien Randstreifen 121 auf, der sich entlang des Längsrands llOe erstreckt und der nicht mit dem Elektrodenmaterial 123 beladen ist. Stattdessen ist der freie Rand streifen 121 beidseitig mit einem keramischen Stützmaterial 165 beschichtet.

Der Kathodenstromkollektor 115 ist beidseitig mit einer Schicht aus negativem Elektrodenmaterial 125 beladen, weist jedoch einen freien Randstreifen 117 auf, der sich entlang des Längsrands 115e erstreckt und der nicht mit dem Elektrodenmaterial 125 beladen ist. Stattdessen ist der freie Rand streifen 117 beidseitig mit einem keramischen Stützmaterial 165 beschichtet.

Der Elektroden-Separator-Verbund 104 weist zwei Stirnseiten auf, die durch die Längsränder 118a und 119a sowie 118b und 119b der Separatoren 118 und 119 gebildet werden. Aus diesen Stirnseiten ragen die Längsränder der Stromkollektoren 110 und 115 hervor. Die entsprechenden Überstände sind mit dl und d2 bezeichnet.

Im Gehäuseteil 102 findet sich ein Loch 109, das beispielsweise zur Einbringung von Elektrolyt in das Gehäuse dienen kann. Das Loch ist mit dem Überdruckventil 141 verschlossen, das mit dem Gehäu seteil 102 beispielsweise durch Verschweißung verbunden ist.

Die Gehäuseteile 101 und 102 sind durch die Dichtung 103 elektrisch voneinander isoliert. Das Ge häuse ist durch Bördelung verschlossen. Hierzu ist der Öffnungsrand 101c des Gehäuseteils radial nach innen umgebogen. Das Gehäuseteil 101 bildet den Minuspol und das Gehäuseteil 102 den Plus pol der Zelle 100.

Zur Herstellung der in Fig. 11 dargestellten Zelle kann gemäß Fig. 12 vorgegangen werden, die ein zelnen Verfahrensschritte A bis I sind im Folgenden beschrieben. Zunächst wird der Elektroden-Se- parator-Verbund 104 bereitgestellt, auf dessen obere Stirnseite das als Kontaktplatte dienende Ge häuseteil 102 aufgelegt wird. Dieses wird im Schritt B mit dem Längsrand 115e des Kathodenstrom kollektors 115 verschweißt. Im Schritt C wird die umlaufende Dichtung 103 auf den Rand des Gehäu seteils 102 aufgezogen. Mit diesem wird im Schritt D der Elektroden-Separator-Verbund 104 in das Gehäuseteil 101 soweit eingeschoben, bis der Längsrand llOe des Anodenstromkollektors 110 in unmittelbarem Kontakt mit dem Boden 101a des Gehäuseteils 101 steht. Im Schritt E wird dieser mit dem Boden 101a des Gehäuseteils 101 verschweißt. Im Schritt F erfolgt durch Bördelung der Ver schluss des Gehäuses. Hierzu wird derderöffnungsrand lOlcdes Gehäuseteils 101 radial nach innen umgebogen. Im Schritt G erfolgt eine Befüllung des Gehäuses mit Elektrolyt, der durch die Öffnung 109 in das Gehäuse eindosiert wird. Die Öffnung 109 wird in den Schritten H und I mittels des Über druckventils 141, das auf das Gehäuseteil 102 aufgeschweißt wird, verschlossen.