AT514595B1 - Cell frame for a battery cell - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Zellrahmen (110) mit zumindest einer Ausnehmung zur Aufnahme von zumindest einer Batteriezelle (120), wobei zumindest ein, vorzugsweise zwei oder mehr Positionierelernente (130) vorgesehen sind, über die die zumindest eine Batteriezelle (120) in der zumindest einen Ausnehmung des Zellrahmens (110) positionierbar und fixierbar ist, und das zumindest ein Positionierelement (130) über ein Verstellmittel (132) mit dem Zellrahmen (110) in Verbindung steht.The invention relates to a cell frame (110) having at least one recess for receiving at least one battery cell (120), wherein at least one, preferably two or more positioning elements (130) are provided, via which the at least one battery cell (120) in the at least one Recess of the cell frame (110) can be positioned and fixed, and the at least one positioning element (130) via an adjusting means (132) with the cell frame (110) is in communication.
Description
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen Zellrahmen mit zumindest einer Ausnehmung zur Aufnahme von zumindest einer Batteriezelle, wobei zumindest ein, vorzugsweise zwei oder mehr Positionierelemente vorgesehen sind, über die die zumindest eine Batteriezelle in der zumindest einen Ausnehmung des Zellrahmens positionierbar und fixierbar ist, einen Zellstapel mit zumindest einem Zellrahmen sowie dessen Verwendung.The invention relates to a cell frame having at least one recess for receiving at least one battery cell, wherein at least one, preferably two or more positioning elements are provided, via which the at least one battery cell in the at least one recess of the cell frame can be positioned and fixed, a cell stack with at least one cell frame and its use.
[0002] Die insbesondere in der Automobilindustrie zum Einsatz kommenden wiederaufladbaren Batterien bestehen üblicherweise aus einer Vielzahl von Batteriezellen, die im Zellstapel zusammengefasst und miteinander verschaltet sind. Hierbei werden die verschiedensten Zellentypen zu derartigen Zellenstapeln oder auch Modulen zusammengefügt. Besonders von Interesse sind hierbei die sogenannten "Pouch-Zellen", die eine gute Leistungs- und Energiedichte aufweisen, sowie aufgrund ihres Folienaufbaus besonders gewichteinsparend und günstig in der Herstellung sind. Allerdings sind diese Pouch-Zellen oder Folienzellen empfindlich hinsichtlich mechanischer Beanspruchung und besitzen die Eigenschaft, während des Lade- und Entladezyklus sowie im Betrieb auf Grund der dabei ablaufenden Zellreaktionen ihre Dicke zu verändern, die innerhalb eines Zellstapels auszugleichen ist. Weiters weist die Außengeometrie derartiger Pouch-Zellen häufig eine sehr große Fertigungstoleranz auf, wodurch eine definierte Aufnahme in einer Halterung erschwert wird.The rechargeable batteries used in particular in the automotive industry usually consist of a plurality of battery cells, which are summarized in the cell stack and interconnected. Here, the most diverse cell types are assembled into such cell stacks or modules. Of particular interest here are the so-called "Pouch cells", which have a good power and energy density, and are particularly weight-saving and inexpensive to manufacture due to their film structure. However, these pouch cells or foil cells are sensitive to mechanical stress and have the property during the charging and discharging cycle as well as in operation due to the ongoing cell reactions to change their thickness, which is to be compensated within a cell stack. Furthermore, the outer geometry of such Pouch cells often has a very large manufacturing tolerance, whereby a defined recording in a holder is difficult.
[0003] Üblicherweise werden derartige Zellen in einem Zellrahmen fixiert, und diese Rahmen zu Zellstapeln aneinander gereiht. Im Stand der Technik sind zahlreiche unterschiedliche Systeme bekannt geworden, die die Anordnung der Zelle innerhalb eines Zellrahmens behandeln.Usually, such cells are fixed in a cell frame, and these frames are strung together to form cell stacks. Numerous different systems have become known in the art which deal with the arrangement of the cell within a cell frame.
[0004] So beschreibt die WO 2011/152219 A1 eine Batteriezelle, die in einem mehrstückigen Zellrahmen angeordnet und verspannt ist. Dabei wirken die einzelnen Zellrahmenelemente im Wesentlichen auf Randbereiche der Folienbatteriezelle ein. Die im Stand der Technik beschriebenen mehrteiligen Zellrahmen können jedoch insbesondere überdurchschnittliche Dickenänderungen nur bedingt ausgleichen, was zu einer Beschädigung einer oder mehrere Batteriezellen führen kann.Thus, WO 2011/152219 A1 describes a battery cell which is arranged and clamped in a multi-part cell frame. In this case, the individual cell frame elements essentially act on edge regions of the foil battery cell. However, the multi-part cell frames described in the prior art can compensate for above average changes in thickness only conditionally, which can lead to damage of one or more battery cells.
[0005] Ähnliche Systeme sind auch in der WO 2011/051386 A1, der DE 10 2009 016 868 A1, der DE 10 2011 109 216 A1, der US 2009/0226804 A1 sowie der DE 10 2010 021 922 A1 zu entnehmen.Similar systems can also be found in WO 2011/051386 A1, DE 10 2009 016 868 A1, DE 10 2011 109 216 A1, US 2009/0226804 A1 and DE 10 2010 021 922 A1.
[0006] Die WO 2013/053441 A1 offenbart einen Zellrahmen der eingangs erwähnten Art mit Dämpfungselementen, wobei die elektrochemischen Zellen mittels Form- bzw. Reibschluss im Zellrahmen gehalten werden.WO 2013/053441 A1 discloses a cell frame of the type mentioned above with damping elements, wherein the electrochemical cells are held by means of form or friction in the cell frame.
[0007] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Zellrahmen der eingangs erwähnten Art zur Verfügung zu stellen, der besonders sicher im Betrieb ist und auf einfache Weise und kostengünstig herzustellen ist.It is therefore an object of the invention to provide a cell frame of the type mentioned above, which is particularly safe in operation and is easy to manufacture and inexpensive.
[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das zumindest eine Positionierelement über ein Verstellmittel mit dem Zellrahmen in Verbindung steht. Damit kann je nach eingesetztem Zelltyp die Kraft, mit der die Batteriezelle in ihrer Position im Zellrahmen gehalten wird, eingestellt werden. Hierbei steht das Zellengehäuse der zumindest einen Batteriezelle in der zumindest einen Ausnehmung des erfindungsgemäßen Zellrahmens über zumindest ein Positionierelement mit diesem in Verbindung. Diese punktuelle bzw. abschnittsweise Befestigung der Batteriezelle innerhalb der Ausnehmung des Zellrahmens erlaubt eine besonders flexible Anordnung der zumindest einen Batteriezelle, sodass die Batteriezelle trotz der im Betrieb auftretenden Dicken- und gegebenenfalls Längenänderungen sicher innerhalb des Zellrahmens angeordnet ist. Mithilfe des erfindungsgemäßen Verstell mittels kann je nach eingesetztem Zelltyp die Kraft, mit der die Batteriezelle in ihrer Position im Zellrahmen gehalten wird, eingestellt werden.This object is achieved in that the at least one positioning is connected via an adjustment with the cell frame in connection. Thus, depending on the type of cell used, the force with which the battery cell is held in its position in the cell frame can be adjusted. In this case, the cell housing of the at least one battery cell is in the at least one recess of the cell frame according to the invention via at least one positioning element with this. This selective or sectional attachment of the battery cell within the recess of the cell frame allows a particularly flexible arrangement of the at least one battery cell, so that the battery cell despite the thickness and possibly length changes occurring during operation is securely disposed within the cell frame. By means of the adjustment means according to the invention, the force with which the battery cell is held in its position in the cell frame can be adjusted depending on the type of cell used.
[0009] Unter Zellengehäuse wird im Rahmen dieser Offenbarung die Hülle der Batteriezelle verstanden, unabhängig von deren Beschaffenheit; das Zellengehäuse kann hierbei starr, flexi- bei oder semirigide ausgeführt sein. Bevorzugt ist hierbei, dass das Zellengehäuse im Wesentlichen prismatisch mit vier Eckbereichen ausgeführt ist, wobei erfindungsgemäß an zumindest zwei, vorzugsweise vier Eckbereichen jeweils ein Positionierelement eingreift. Hierbei wird die Batteriezelle über ihr Zellengehäuse in diesen Eckbereichen über das erfindungsgemäße Positionierelement mit dem Zellrahmen verbunden. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann vorgesehen sein, dass an einer Seite, vorzugsweise an zwei, drei oder vier Seiten des Zellengehäuses je ein Positionierelement eingreift. Auf diese Weise ist eine flexible Anordnung der Batteriezelle innerhalb der Ausnehmung des Zellrahmens realisiert.Under cell housing is understood in the context of this disclosure, the shell of the battery cell, regardless of their nature; The cell housing can be made rigid, flexible or semirigid. In this case, it is preferred that the cell housing is designed substantially prismatically with four corner regions, wherein according to the invention at least two, preferably four corner regions each engage a positioning element. In this case, the battery cell is connected via its cell housing in these corner regions via the positioning element according to the invention with the cell frame. Alternatively or additionally, it can be provided that engages on one side, preferably on two, three or four sides of the cell housing depending on a positioning element. In this way, a flexible arrangement of the battery cell is realized within the recess of the cell frame.
[0010] Die Befestigung des Positionierelements an dem Zellengehäuse der Batteriezelle bzw. an dem Zellrahmen kann auf unterschiedlichste Art und Weise erfolgen. In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung steht das zumindest ein Positionierelement als separater Teil über zumindest eine Clips-, Schraub-, Klebe-, Schweiß-, Löt-, und/oder Nietverbindung mit dem Zellrahmen in Verbindung.The attachment of the positioning of the cell housing of the battery cell or to the cell frame can be done in various ways. In a particularly preferred embodiment of the invention, the at least one positioning element is connected to the cell frame as a separate part via at least one clip, screw, adhesive, welding, soldering and / or riveting connection.
[0011] Alternativ hierzu ist vorgesehen, dass das zumindest ein Positionierelement integraler Bestandteil des Zellrahmens ist. Damit ist das zumindest ein Positionierelement unverlierbar bzw. nicht-herausnehmbar in dem Zellrahmen angeordnet.Alternatively, it is provided that the at least one positioning is an integral part of the cell frame. Thus, the at least one positioning element is arranged captive or non-removable in the cell frame.
[0012] Hierbei besonders bevorzugt vorgesehen, dass das zumindest ein Positionierelement formschlüssig in dem Zellrahmen aufgenommen ist, und diesen nicht überragt, sodass beim Zusammenfügen der einzelnen Zellrahmen zu Zellstapel die einzelnen Positionierelemente einander nicht in ihrer Wirkweise beeinflussen.In this case, particularly preferably provided that the at least one positioning is positively received in the cell frame, and this does not dominate, so that the individual positioning elements do not affect each other in their mode of action when joining the individual cell frame to cell stack.
[0013] Die flexible Anordnung des Zellengehäuses innerhalb des Zellrahmens wird weiter dadurch verbessert, dass das zumindest ein Positionierelement aus elastischem Material gefertigt ist.The flexible arrangement of the cell housing within the cell frame is further improved by the fact that at least one positioning element is made of elastic material.
[0014] Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das zumindest eine Positionierelement über einen vorzugsweise aus Kunststoff gefertigten Positionierelementkörper verfügt, in dem das Verstellmittel anordenbar ist. Dieses Verstellmittel ist beispielsweise als Schraubkörper ausgebildet, der in den Positionierelementkörper hinein- oder herausgeschraubt wird. Durch diese Schraubbewegung wird eine Druckkraft auf das Zellengehäuse der zumindest einen Batteriezelle ausgeübt, die sie damit in der Ausnehmung des Zellrahmens in Position hält.Particularly preferably it is provided that the at least one positioning element has a preferably made of plastic positioning body, in which the adjusting means can be arranged. This adjusting means is designed, for example, as a screw body which is screwed into or out of the positioning element body. By this screwing a compressive force is exerted on the cell housing of the at least one battery cell, which keeps them in position in the recess of the cell frame.
[0015] Um diese Verstellbarkeit und die daraus resultierende Spannung auf einfache Weise realisieren zu können, ist in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung das Verstellmittel über eine Öffnung im Zellrahmen zugänglich.In order to realize this adjustability and the resulting voltage in a simple manner, in a preferred embodiment of the invention, the adjusting means via an opening in the cell frame is accessible.
[0016] Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass der zum Einsatz kommende Zellrahmen einstückig und damit auch günstig hergestellt werden kann, hierbei ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Zellrahmen aus einer metallischen Legierung oder aus einem Kunststoff, bevorzugterweise aus einem faserverstärktem Kunststoff, einem Polymer/Elastomer-Verbund, und/oder aus einem Faser-Verbund-Werkstoff gefertigt ist.The present invention has the advantage that the cell frame used can be made in one piece and therefore also low, this is particularly preferably provided that the cell frame of a metallic alloy or of a plastic, preferably of a fiber-reinforced plastic, a Polymer / elastomer composite, and / or is made of a fiber composite material.
[0017] Die Erfindung wird des Weiteren durch einen Zellstapel mit zumindest zwei Batteriezellen gelöst, wobei in dem Zellrahmen zumindest eine Batteriezelle, vorzugsweise zwei oder mehr Batteriezellen angeordnet sind. Die Batteriezellen können hierbei parallel oder seriell verschaltet sein.The invention is further solved by a cell stack having at least two battery cells, wherein in the cell frame at least one battery cell, preferably two or more battery cells are arranged. The battery cells can be connected in parallel or in series.
[0018] In einerweiteren Ausführung der Erfindung ist zwischen zwei benachbarten Batteriezellen zumindest ein Trennelement angeordnet, das vorzugsweise als Dickenausgleichselement und/oder als thermisches und/oder elektrisches Isolationselement oder als thermisch leitendes Element zur Kühlung der Zellen ausgeführt ist.In a further embodiment of the invention, at least one separating element is arranged between two adjacent battery cells, which is preferably designed as a thickness compensation element and / or as a thermal and / or electrical insulation element or as a thermally conductive element for cooling the cells.
[0019] Um eine Fixierung dieses Trennelements im erfindungsgemäßen Zellrahmen zu erhalten, ist besonders bevorzugt das zumindest eine Trennelement in einer Aufnahme des Zellrahmens aufgenommen.In order to obtain a fixation of this separating element in the cell frame according to the invention, the at least one separating element is particularly preferably received in a receptacle of the cell frame.
[0020] In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zellstapel aus zumindest zwei Zellrahmen mit darin angeordneten Batteriezellen besteht, wobei die Zellrah men miteinander beispielsweise verklebt, verclipst, verschraubt und/oder zwischen zwei Endplatten verspannt sind. Um die mechanische Stabilität weiter zu verbessern, ist in einer weiteren Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass zumindest zwei benachbarte Batteriezellen zusätzlich oder alternativ hierzu miteinander verklebt sind.In a further embodiment of the invention, it is provided that the cell stack consists of at least two cell frame with battery cells arranged therein, wherein the Zellrah men, for example, glued together, clipped, screwed and / or braced between two end plates. In order to further improve the mechanical stability, it is provided in a further embodiment of the invention that at least two adjacent battery cells are additionally or alternatively adhesively bonded together.
[0021] Im Betrieb können Batteriezellen Wärme entwickeln, die sich negativ auf die Lebensdauer der Zelle auswirkt. Daher ist in einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass zumindest zwei benachbarte Batteriezellen beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei der so gebildete Freiraum der Kühlung der Batteriezellen dient. Damit wird eine thermische Konditionierung der Zellen ermöglicht.In operation, battery cells can develop heat, which has a negative effect on the life of the cell. Therefore, in a particularly preferred embodiment of the invention, it is provided that at least two adjacent battery cells are arranged at a distance from one another, the free space thus formed serving to cool the battery cells. This allows thermal conditioning of the cells.
[0022] Der erfindungsgemäße Zellstapel hat sich insbesondere bei der Verwendung in einem Antriebssystem für Kraftfahrzeuge bewährt.The cell stack according to the invention has proven particularly useful when used in a drive system for motor vehicles.
[0023] Im Folgenden wird anhand eines einschränkenden Ausführungsbeispieles die Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen: [0024] Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Zellstapels in einer perspektivischen An sicht, [0025] Fig. 2 eine erste Detailansicht des Zellstapels aus Fig. 1, [0026] Fig. 3 eine zweite Detailansicht des Zellstapels aus Fig. 1, [0027] Fig. 4 eine weitere Detailansicht des Zellstapels aus Fig. 1 in einer Schnittdarstellung, [0028] Fig. 5 eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführung eines Zellstapels mit Federele menten zur Fixierung der Zellen, [0029] Fig. 6 eine Schnittdarstellung einer dritten Ausführung eines Zellstapels mit flexiblenIn the following, the invention will be explained in more detail with reference to a limiting embodiment. 1 shows a schematic representation of a cell stack in a perspective view, [0025] FIG. 2 shows a first detailed view of the cell stack from FIG. 1, [0026] FIG. 3 shows a second detail view of the cell stack from FIG. 1 is a sectional view of a second embodiment of a cell stack with spring elements for fixing the cells, [0029] FIG. 6 is a sectional view. [0029] FIG a third embodiment of a cell stack with flexible
Elementen zur Zellfixierung direkt am Zellrahmen, [0030] Fig. 7 eine schematische Vorderansicht eines Rahmens mit einer Zelle und vier Positi onierelementen an den Ecken der Zelle in einer vierten Ausführung der Erfindung, [0031] Fig. 8 eine schematische Vorderansicht eines Rahmens mit einer Zelle und zwei Positi onierelementen an den Seiten der Zelle in einer fünften Ausführung der Erfindung, und [0032] Fig. 9 eine schematische Seitenansicht von mehreren aneinandergereihten Zellrahmen.Fig. 7 is a schematic front view of a frame having a cell and four positioning elements at the corners of the cell in a fourth embodiment of the invention; Fig. 8 is a schematic front view of a frame with a cell attachment Fig. 9 is a schematic side view of several juxtaposed cell frames.
[0033] Die Fig. 1 zeigt einen Zellstapel 100 mit einem Zellrahmen 110, der über drei Ausnehmungen zur Aufnahme von nebeneinander entlang ihrer Schmalseiten angeordneten Batteriezellen 120 verfügt. Innerhalb des Zellrahmens 110 sind je Ausnehmung zwei Batteriezellen 120 mit ihrem Zellengehäuse 121 angeordnet, wobei ihre Zellpole 122 den Zellrahmen 110 überragen. Die Ausführung des Zellrahmens 110 mit drei Ausnehmungen ist hier exemplarisch. Ein Zellrahmen 110 kann auch nur Aufnahmen für eine, zwei oder mehr Zellen 120 aufweisen.1 shows a cell stack 100 with a cell frame 110, which has three recesses for receiving battery cells 120 arranged side by side along their narrow sides. Within the cell frame 110, two battery cells 120 with their cell housing 121 are arranged per recess, with their cell poles 122 projecting beyond the cell frame 110. The embodiment of the cell frame 110 with three recesses is exemplary here. A cell frame 110 may also have only receptacles for one, two or more cells 120.
[0034] Ausschlaggebend für die Zellanzahl pro Rahmen 110 sind meist die Platzverhältnisse innerhalb des Batteriesystems sowie fertigungstechnische Aspekte.Decisive for the number of cells per frame 110 are usually the space within the battery system and manufacturing aspects.
[0035] Wie in den Fig. 2 bis Fig. 4 dargestellt ist jedes Zellengehäuse 121 der Batteriezellen 120 in seinen Eckbereichen über vier Positionierelemente 130 in der jeweiligen Ausnehmung des Zellrahmens 110 fixiert. Das Positionierelement 130 besteht hierbei jeweils aus einem Positionierelementkörper 131 sowie einem Verstellmittel 132 (Figs. 2 und 3). Das schraubenartige Verstellmittel 132 ist in Aufnahmen 111 des Zellrahmens 110 untergebracht, und kann bei Bedarf von außen zugänglich verstellt werden. Das Verstellmittel 132 weist beispielsweise ein Gewinde auf, das mit einem Gewindeeinsatz des Positionierelementkörpers 131 zusammenwirkt. Vorteilhaft an dieser Ausführung ist, dass die Zelle 120 ohne Kraftaufwand in den Rahmen 110 eingelegt werden kann, und dann durch ein einfaches Schraubwerkzeug kontrolliert, z.B. über ein Drehmoment oder Umdrehungsanzahl, positioniert und fixiert wird. Voneinander unabhängige Positionierelemente 130 können so sehr gut die relativ großen Produktionstole ranzen der Außenabmessungen von Zellen 120 kompensieren und die Zellen 120 im Betrieb festhalten.As shown in FIGS. 2 to 4, each cell housing 121 of the battery cells 120 is fixed in its corner regions via four positioning elements 130 in the respective recess of the cell frame 110. The positioning element 130 in this case consists of a positioning element body 131 and an adjusting means 132 (FIGS. 2 and 3). The screw-like adjusting means 132 is housed in receptacles 111 of the cell frame 110, and can be adjusted if necessary accessible from the outside. The adjusting means 132 has, for example, a thread which cooperates with a threaded insert of the positioning element body 131. An advantage of this embodiment is that the cell 120 can be loaded without effort into the frame 110, and then controlled by a simple screwing tool, e.g. via a torque or number of revolutions, is positioned and fixed. Independently positioned positioning elements 130 can very well compensate for the relatively large production tolerances of the outer dimensions of cells 120 and hold the cells 120 in operation.
[0036] In der Schnittansicht der Fig. 4 bis Fig. 6 sind zwei Batteriezellen 120 dargestellt, zwischen denen ein Trennelement 140 angeordnet ist. Dieses Trennelement 140 ist im Zellrahmen 110 in einer beispielsweise als Nut ausgebildeten Ausnehmung 112 positioniert. Das Trennelement 140 kann beispielsweise ein Dickenausgleichselement, ein sogenanntes "Compression Pad", eine thermische und/oder elektrische Isolationsschicht, eine Klebeschicht oder eine Schicht zur Wärmeabfuhr sein. Auch eine Kombination von mehreren Schichten ist möglich.In the sectional view of Fig. 4 to Fig. 6, two battery cells 120 are shown, between which a separating element 140 is arranged. This separating element 140 is positioned in the cell frame 110 in a recess 112 formed, for example, as a groove. The separator 140 may be, for example, a thickness compensation element, a so-called "compression pad", a thermal and / or electrical insulation layer, an adhesive layer or a heat removal layer. Also a combination of several layers is possible.
[0037] In den Fig. 5 und Fig. 6 sind alternative Ausführungsformen der Positionierelemente 130 dargestellt. In Fig. 5 wird der Positionierelementkörper 131 über Federelemente 133, die am Rahmen 110 befestigt sind, an die Batteriezelle 120 gedrückt.FIGS. 5 and 6 show alternative embodiments of the positioning elements 130. In FIG. 5, the positioning member body 131 is pressed against the battery cell 120 via spring members 133 fixed to the frame 110.
[0038] In der in der Fig. 6 dargestellten Ausführung der Erfindung sind flexible Positionierelementkörper 131 Bestandteil des Rahmens 110, die beispielsweise in Form von Clips die Batteriezellen 120 innerhalb des Zellrahmens 110 fixieren.In the embodiment of the invention shown in FIG. 6, flexible positioning element bodies 131 are part of the frame 110 which, for example in the form of clips, fix the battery cells 120 within the cell frame 110.
[0039] Die schematische Vorderansicht von Rahmen 110 und Zelle 120 zeigt in Fig. 7 eine Ausführungsform mit vier Positionierelementen 130, die an den Ecken der Zelle 120 bzw. deren Zellengehäuse 121 eingreifen. Denkbar sind bei dieser Variante auch Lösungen mit weniger Positionierelementen 130 pro Rahmen 110, die dann die Zelle 120 direkt gegen den Rahmen 110 drücken, und sie so positionieren und fixieren.The schematic front view of the frame 110 and cell 120 shows in FIG. 7 an embodiment with four positioning elements 130, which engage at the corners of the cell 120 or its cell housing 121. Also conceivable in this variant are solutions with fewer positioning elements 130 per frame 110, which then press the cell 120 directly against the frame 110 and thus position and fix it.
[0040] Fig. 8 zeigt eine Alternative mit Positionierelementen 130, die an den Seitenbereichen der Zelle 120 angreifen. Auch hier sind Varianten mit ein, zwei, drei, vier oder auch mehr Positionierelementen 130 denkbar.Fig. 8 shows an alternative with positioning elements 130 which engage the side regions of the cell 120. Again, variants with one, two, three, four or even more positioning elements 130 are conceivable.
[0041] Mehrere Rahmen 110 mit Zellen 120 können, wie in Fig. 9 dargestellt, zu einem Stapel 200 zusammengefügt werden. Dieser Stapel ist somit modular erweiterbar.Several frames 110 with cells 120 may be assembled into a stack 200 as shown in FIG. This stack is thus modular expandable.
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben angeführte Ausführungsform beschränkt ist. Insbesondere können die erfindungsgemäßen Positionierelemente unterschiedlich aufgebaut sein, und die Positionierung der jeweiligen Batteriezelle innerhalb einer Ausnehmung mittels Druck- oder Zugkraft, die über die jeweiligen Positionierelemente auf die Batteriezelle ausgeübt wird, erfolgt. Ebensowenig ist die vorliegende Erfindung auf Pouchzellen beschränkt, sie kann ebenso für Batteriezellen mit starrem Gehäuse wie beispielsweise sogenannte Metal-Can-Zellen zum Einsatz kommen. Erfindungswesentlich ist, dass Positionierelemente vorgesehen sind, um zumindest eine Batteriezelle in einer Ausnehmung des Zellrahmens zu fixieren, die vorzugsweise in die Eckbereiche und/oder Seitenkanten des Zellengehäuses der Batteriezelle eingreifen.It is understood that the invention is not limited to the above-mentioned embodiment. In particular, the positioning elements according to the invention can be constructed differently, and the positioning of the respective battery cell within a recess by means of compressive or tensile force, which is exerted on the respective positioning elements on the battery cell takes place. Neither is the present invention limited to pouch cells, it can also be used for battery cells with a rigid housing such as so-called metal can cells. Is essential to the invention that positioning elements are provided to fix at least one battery cell in a recess of the cell frame, which preferably engage in the corner regions and / or side edges of the cell housing of the battery cell.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090226804A1 (en) * | 2004-11-25 | 2009-09-10 | Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha | Package structure of electric storage cells |
| DE102010021922A1 (en) * | 2010-05-28 | 2011-12-01 | Li-Tec Battery Gmbh | Cooling element and method for producing the same; electrochemical energy storage device with cooling element |
| DE102011109216A1 (en) * | 2011-08-02 | 2013-02-07 | Daimler Ag | Frame element for fixation of single cells in cell composite in battery of e.g. motor vehicle, has holding pins and grooves arranged at element such that grooves face holding pins with respect to x-z plane |
| WO2013053441A1 (en) * | 2011-10-14 | 2013-04-18 | Li-Tec Battery Gmbh | Electrochemical cell frame, electrochemical cell with cell frame and battery with corresponding electrochemical cells |
Family Cites Families (3)
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090226804A1 (en) * | 2004-11-25 | 2009-09-10 | Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha | Package structure of electric storage cells |
| DE102010021922A1 (en) * | 2010-05-28 | 2011-12-01 | Li-Tec Battery Gmbh | Cooling element and method for producing the same; electrochemical energy storage device with cooling element |
| DE102011109216A1 (en) * | 2011-08-02 | 2013-02-07 | Daimler Ag | Frame element for fixation of single cells in cell composite in battery of e.g. motor vehicle, has holding pins and grooves arranged at element such that grooves face holding pins with respect to x-z plane |
| WO2013053441A1 (en) * | 2011-10-14 | 2013-04-18 | Li-Tec Battery Gmbh | Electrochemical cell frame, electrochemical cell with cell frame and battery with corresponding electrochemical cells |
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