DE102009046801A1 - Batteriezelle und Batterie mit einer Mehrzahl von Batteriezellen - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezelle, deren Körper eine Grundfläche, eine Deckfläche und wenigstens eine winklig zur Grundfläche angeordnete Seitenfläche aufweist, wobei die maximale Erstreckung der Grundfläche größer ist als die durch die Seitenfläche definierte Höhe des Batteriezellenkörpers, und wobei die Batteriezelle den jeweiligen Batteriezellenpolen zugeordnete Terminals aufweist. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Batterie mit einer Mehrzahl der erfindungsgemäßen Batteriezellen.
- Stand der Technik
- Batteriezellen sowie aus Batteriezellen zusammengesetzte Batterien sind weitgehend bekannt. Dabei ist unter einer Batteriezelle sowie auch unter einer aus Batteriezellen zusammengesetzten Batterie jeweils ein Akkumulator zu verstehen, der elektrisch ladbar und wieder entladbar ist. Die Batteriezelle ist dabei eine einzelne galvanische Zelle, die je nach Kombination der Materialien der Elektroden der Zelle eine charakteristische Spannung liefert. Zum Aufbau einer Batterie aus mehreren Batteriezellen werden diese elektrisch in Serie oder parallel geschaltet.
- Es sind dabei insbesondere Lithium-Ionen-Batterien bekannt, die als wieder aufladbare Energiespeicher insbesondere in mobilen Geräten oder Einrichtungen Anwendung finden. Lithium-Ionen-Batterien sind insbesondere zur Elektrifizierung bzw. zur Teilelektrifizierung von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen vorgesehen. Zur Gewährung einer ausreichenden Betriebssicherheit sowie Leistungsbereitstellung sind die Lithium-Ionen-Batterien in einem optimalen Temperaturbereich zu betreiben. Zudem besteht die Anforderung an Lithium-Ionen-Batterien, dass sie eine hohe Energie- und Leistungsdichte aufweisen und demzufolge ein volumenoptimiertes Volumen aufweisen und einen dementsprechenden Bauraum im Fahrzeug beanspruchen.
- Eine derartige bereits in Fahrzeugen eingesetzte Batteriezelle ist in
1 dargestellt. Aus2 ist eine aus Batteriezellen gemäß1 zusammengesetzte Batterie ersichtlich. Die herkömmliche Batteriezelle10 in1 weist ein Batteriezellengehäuse12 auf, an dem an der Oberseite zwei Terminals30 , jeweils den unterschiedlichen Polen zugeordnet, und eine Berstdrucköffnung40 angeordnet sind. Die Berstdrucköffnung40 ist üblicherweise mit einem Berstdruckventil versehen und erfüllt somit eine Sicherheitsfunktion, wobei sie bei Erhöhung der Temperatur in der Batteriezelle10 über ein bestimmtes Maß hinaus entstehende Reaktionsprodukte in Form von Gasen aus der Batteriezelle10 entlässt, um eine Explosion zu vermeiden. Aus2 ist ersichtlich, dass die Batteriezellen10 in einem Batteriegehäuse61 die Batterie60 ausbilden. Die Terminals30 sowie auch die Berstdrucköffnungen40 sind dabei an den Oberseiten der Batteriezellen10 positioniert. Das heißt, dass üblicherweise die Batteriezellen10 derart verwendet werden, dass sich die Terminals30 sowie die Berstdrucköffnungen40 an ihren Oberseiten und somit auch an der Oberseite der Batterie60 befinden. Es besteht dabei die Anforderung an das Volumen einer Batteriezelle oder einer Batterie, eine immer höhere Energie- bzw. Leistungsdichte zur Verfügung zu stellen. Aus diesem Grund sind die Elektroden der Batteriezellen sehr dicht zueinander beabstandet und einzelne Batteriezellen, wie in2 dargestellt, in dichten Paketen angeordnet. - Offenbarung der Erfindung
- Es wird eine erfindungsgemäße Batteriezelle nach Anspruch 1 sowie Anspruch 7 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Batteriezelle sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 angegeben und vorteilhafte Ausgestaltungen der Batterie sind in den Unteransprüchen 8 bis 10 angegeben.
- Erfindungsgemäß wird eine Batteriezelle zur Verfügung gestellt, deren Körper eine Grundfläche, eine Deckfläche und wenigstens eine winklig zur Grundfläche angeordnete Seitenfläche aufweist, wobei die maximale Erstreckung der Grundfläche größer ist als die durch die Seitenfläche definierte Höhe des Batteriezellenkörpers und wobei die Batteriezelle den jeweiligen Batteriezellenpolen zugeordnete Terminals aufweist. Erfindungsgemäß sind die Terminals an wenigstens einer Seitenfläche der Batteriezelle angeordnet. Mit der Grund-, Deck- und Seitenfläche sind die Flächen der Batteriezelle in einer Position gemeint, wie sie im bestimmungsgemäßen Gebrauch eingesetzt wird, so dass die Terminals seitlich an der Batteriezelle angeschlossen sind und nicht auf einer Deckfläche, wie es den herkömmlichen Ausführungen entspricht. Die Batteriezelle ist relativ flach ausgeführt, wodurch sie in verbesserter Weise den Bauraumanforderungen, insbesondere den Bauraumanforderungen in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, entspricht. Im Vergleich zu herkömmlichen Batteriezellen, wie zum Beispiel in
1 dargestellt, weist sie eine vergrößerte Bodenfläche auf, die als Kontaktfläche für eine angeschlossene Kühlung dienen kann. Durch die Positionierung der Terminals an der Seitenfläche ist der Anschluss von seitlichen Stromschienen möglich, die somit ebenfalls nicht in der Höhe Bauraum beanspruchen. - In bevorzugter Ausführungsform weist die Batteriezelle im Wesentlichen eine Quaderform auf, wobei sie außerdem zwei Terminals aufweist und jeweils ein Terminal an einer von zwei sich gegenüberliegenden Seitenflächen der Batteriezelle angeordnet ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Batteriezelle zwei Terminals aufweist, wobei beide Terminals an derselben Seitenfläche der Batteriezelle angeordnet sind.
- Es ist des Weiteren vorgesehen, dass die Batteriezelle wenigstens eine Berstdrucköffnung aufweist, welche an einer der Seitenflächen angeordnet ist. Dabei ist diese Berstdrucköffnung vorteilhafterweise unter einem der Terminals angeordnet und derart ausgestaltet, dass es mit einem Ventil versehen werden kann oder bereits mit einem Ventil versehen ist. Insbesondere eine derart positionierte Berstdrucköffnung ermöglicht in einfacher Weise die Anordnung einer zentralen Leitung zur Verbindung mehrerer Berstdrucköffnungen zur Abführung von freigesetzten Fluiden, wie zum Beispiel Elektrolyt oder Gasen. Es wird dabei die Gefahr einer Kettenreaktion, basierend auf übermäßiger Erwärmung einer Batteriezelle, gemindert. Die Terminals sowie auch die Berstdrucköffnungen sind somit an einer relativ kleinflächigen Seitenwand der Batteriezelle angeordnet, so dass bei quaderförmigen Batteriezellen großflächigere Seitenflächen zur Erzeugung einer Kühlwirkung zur Verfügung stehen. Außerdem sind bei Verbindung der Terminals bzw. Berstdrucköffnungen untereinander Verbindungsleiter, wie zum Beispiel Pol-Verbinder oder Gasleitungssysteme, mit relativ kurzen Abmaßen anschließbar, was die Material- und Fertigungskosten mindert.
- Die erfindungsgemäße Batteriezelle kann dabei derart ausgestaltet sein, dass sie mittels wenigstens einer Trennwand in Zelleinheiten unterteilt ist. Durch die Anordnung von n Zellwänden lassen sich n + 1 Zelleinheiten realisieren. Die Zelleinheiten sind dabei bevorzugt in Serie geschaltet und können in ihrem inneren, durch die Zellwände abgeteilten Raum, gerollte oder laminierte Elektroden aufweisen. Die Trennwände können vertikal oder horizontal angeordnet sein.
- Als bevorzugte Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Trennwand zur Fixierung und/oder Positionierung der Elektroden wenigstens einer Zelleinheit dient. Das heißt, dass mittels der Zellwand die Elektroden einer Zelleinheit an den für sie vorgesehenen Ort gehalten werden.
- Zwecks verbesserter Kühlwirkung ist vorgesehen, dass die Trennwand derart wärmeleitfähig ausgestaltet ist, dass mit ihr eine Wärmeableitung aus wenigstens einer durch sie abgegrenzten Zelleinheit zur Oberfläche der Batteriezelle realisierbar ist. Die Trennwand erfüllt somit zusätzlich die Funktion eines Wärmeleiters zum Transport von Wärme vom Innenraum der Batteriezelle zur Oberfläche der Batteriezelle und zur dortigen Abgabe an die Umgebung.
- Zur Lösung der Aufgabe wird außerdem eine Batterie zur Verfügung gestellt, die eine Mehrzahl der erfindungsgemäßen Batteriezellen umfasst, wobei die Batteriezellen, im Paket die Batterie ausbildend, derart angeordnet sind, dass sich ihre Batteriepole an wenigstens einer Seitenfläche des Batteriezellenpaketes befinden. Das heißt, dass in ähnlicher Ausführung wie die der erfindungsgemäßen Batteriezellen die Batteriepole bzw. -terminals nicht an der Oberseite der Batterie bzw. des Batteriezellenpaketes angeordnet sind, sondern an wenigstens einer der Seitenflächen der Batterie.
- Zwecks verbesserter Ableitung von aus den Batteriezellen austretenden Fluiden ist vorgesehen, dass mehrere der Batteriezellen eine Berstdrucköffnung aufweisen, wobei diese Berstdrucköffnungen an eine Zentralleitung zur Ableitung der Fluide angeschlossen sind.
- Zur effizienten und bauraumsparenden Kühlung der Batterie ist vorgesehen, dass die Batterie wenigstens eine erste Kühlplatte aufweist, wobei die Batteriezellen mit ihren Grundflächen auf der ersten Kühlplatte aufliegen und/oder dass die Batterie wenigstens eine zweite Kühlplatte aufweist, wobei die zweite Kühlplatte auf den Deckflächen der Batteriezellen aufliegt. Diese Anordnung von Kühlplatten über und unter dem Batteriezellenpaket ist insbesondere dadurch erfindungsgemäß möglich, weil die Batteriezellen an ihren Oberseiten weder die Terminals noch die Berstdrucköffnungen bzw. Ventile aufweisen, so dass Kühlplatten direkt auf die Oberflächen der Batteriezellen aufgelegt werden können. Dabei ist die Erfindung nicht auf die Anordnung von Kühlplatten auf der Grund und/oder Deckflächen der Batteriezellen eingeschränkt, sondern es kann alternativ oder hinzukommend vorgesehen sein, dass Kühlplatten auch an den Seitenflächen der Batteriezellen anliegen, die eine Wärmeableitung aus den Zellen bewirken. Mit dieser Ausgestaltung wird die benötigte Bauraumhöhe gemindert.
- In besonderer Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass die Batteriezellen nebeneinander und übereinander in Batteriezellenpaketen angeordnet sind, wobei die auf den Deckflächen der Batteriezellen aufliegende zweite Kühlplatte gleichzeitig die erste Kühlplatte für eine darüber befindliche Ebene von Batteriezellen ist, die mit ihren Grundflächen auf dieser Kühlplatte aufliegen. Damit ist ein Schichtaufbau von im Paket vorliegenden Batteriezellen möglich, wobei die Batteriezellen der einzelnen Schichten, bis auf die oberste und unterste Schicht, beidseitig durch die erste und zweite Kühlplatte gekühlt werden.
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigt dabei:
-
1 eine herkömmliche Batteriezelle in perspektivischer Ansicht, -
2 eine herkömmliche Batterie in perspektivischer Ansicht, -
3 eine erfindungsgemäße Batteriezelle in perspektivischer Ansicht, -
4 eine Trennwand in Ansicht von vorn, -
5 eine geöffnete Batteriezelle in Ansicht von oben, -
6 eine geöffnete Batteriezelle erster Ausführungsform in Ansicht von der Seite, -
7 eine geöffnete Batteriezelle zweiter Ausführungsform in Ansicht von der Seite, -
8 ein Batteriezellenpaket in Ansicht von vorn, -
9 eine Batteriezelle in Ansicht von der Seite, -
10 ein System zum Betreiben einer Batterie mit Thermomanagementsystem in schematischer Darstellung, -
11 eine Trennplatte erster Ausführungsform, -
12 eine Trennplatte zweiter Ausführungsform, -
13 eine Einkapselung eines Terminals in Schnittdarstellung von der Seite, -
14 ein Batteriezellenpaket mit gemeinsamer Trennplatte in Ansicht von vorn, -
15 ein Terminal mit Klemmelement in Schnittdarstellung von der Seite, -
16 eine Bedeckung am Terminal in Schnittdarstellung von der Seite, -
17 Darstellung der Bedeckung gemäß16 in Ansicht von oben, -
18 einschichtiges Batteriezellenpaket mit Kühlplatten in Ansicht von vorn, -
19 mehrschichtiges Batteriezellenpaket mit Kühlplatten in Ansicht von vorn. - Auf die
1 und2 wurde bereits zur Erläuterung des Standes der Technik Bezug genommen. -
3 zeigt eine erfindungsgemäße Batteriezelle10 , die eine Grundfläche19 und eine Deckfläche20 aufweist, wobei die Grundfläche19 mit der Deckfläche20 durch mehrere Seitenflächen18 miteinander verbunden ist, so dass die Batteriezelle10 im Wesentlichen eine Quaderform aufweist. Die durch die Seitenfläche18 definierte Höhe21 der Batteriezelle10 soll erfindungsgemäß geringer sein als die maximale Erstreckung22 der Grundfläche19 bzw. der Deckfläche20 . An der Stirnwand13 , die somit ebenfalls eine Seitenfläche18 ist, sind im Batteriezellengehäuse12 eines der Terminals30 sowie die Berstdrucköffnung40 angeordnet. Das andere Terminal30 ist an der gegenüberliegenden Stirnwand13 angeordnet. Daraus ergibt sich, dass die Grundfläche19 sowie die Deckfläche20 und die Seitenwände14 im Wesentlichen glatte Batteriezellengehäusewände ausbilden und somit vorteilhaft geeignet sind, mittels einer flächig anliegenden Kühleinrichtung Wärme aus der Batteriezelle10 abzuleiten. Die geringe Höhe21 der Batteriezelle ermöglicht in einfacher Weise die Anordnung der Batteriezelle10 , ggf. auch in einem Batteriezellenpaket, in niedrigen Bauraumverhältnissen. - Zur Unterteilung des durch ein Batteriezellengehäuse
12 definierten Innenraums einer Batteriezelle10 sind Trennwände, wie in4 dargestellt, vorgesehen. Mittels dieser Trennwände50 lässt sich die Batteriezelle10 in mehrere gleich große oder unterschiedlich große Zelleinheiten15 aufteilen. Eine derartige Trennwand50 ist mit jeweils zwei Anlagekanten51 mit dem Batteriezellengehäuse12 verbunden. Die Trennwand50 besteht vorteilhafterweise aus einem wärmeleitfähigen Metall, wie zum Beispiel Kupfer oder Aluminium oder einer entsprechenden Legierung. Die Trennwand50 dient in erster Linie zur mechanischen Halterung der Elektroden11 im Inneren der Batteriezelle10 . Durch die Verbindung mit dem Batteriezellengehäuse12 dient die Trennwand50 außerdem zum Wärmetransport zur Batteriezellenoberfläche, wodurch die Temperatur im Inneren der Batteriezelle gemindert werden kann und diese somit vor Überhitzungsgefahr geschützt ist. Das heißt, durch die Anlage der Trennwand50 mit ihren Anlagekanten51 am Batteriezellengehäuse12 lässt sich die Wärme in der dargestellten Wärmeableitungsrichtung52 an das Batteriezellengehäuse12 abgeben. Die Trennwand50 kann in waagerechter oder senkrechter Position in der Batteriezelle10 integriert sein und entsprechend ausgerichtete Zelleinheiten15 definieren. Zur Gewichtsreduktion weisen die Trennwände50 Aussparungen53 auf, die außerdem die Anordnung von die einzelnen Zelleinheiten15 verbindenden Leitungssystemen ermöglichen. - In den
5 ,6 und7 ist dargestellt, wie mittels der Trennwände50 unterschiedlich geformte und positionierte Zelleinheiten15 in einer Batteriezelle10 angeordnet sein können. Die Trennwände50 in der Batteriezelle10 gemäß5 sind im Wesentlichen senkrecht angeordnet und die Trennwände50 in der Batteriezelle10 gemäß6 sind im Wesentlichen waagerecht angeordnet. Es ist aus den6 und7 ersichtlich, dass die Elektroden11 in den einzelnen Zelleinheiten15 in unterschiedlicher Weise zueinander angeordnet sein können, wobei in6 die Anordnung der Elektroden11 in einem so genannten „Jelly Roll”16 und in7 die Anordnung der Elektroden11 in einem Laminat17 gezeigt ist. Die in den5 bis7 gezeigten Zelleinheiten15 sind elektrisch in Serie geschaltet. Die Leitungsverbindung, ebenso wie eine Verbindung der Berstdrucköffnungen40 , kann durch die Aussparungen53 in den Trennwänden50 realisiert werden. Alternativ oder hinzukommend können an den Trennwänden50 Kontaktzonen eingerichtet sein, an die Elektroden der benachbarten Zelleinheiten15 an beiden Seiten angeschweißt oder gelötet sind, so dass keine Leitungsverbindung der Zelleinheiten15 mehr nötig ist. Eine Sonderkonstruktion der erfindungsgemäßen Batteriezelle kann zum Beispiel sechs Zelleneinheiten15 aufweisen, die äquivalent zu einem gegossenen Sechs-Zellen-Modul in herkömmlicher Ausführungsform aufgebaut sind. - An die Berstdrucköffnung
40 einer jeden Batteriezelle10 ist entweder ein nicht-dargestelltes Ventil angeschlossen, oder eine Mehrzahl von Berstdrucköffnungen40 . Die von zu einem Batteriezellenpaket70 nebeneinander angeordneten Batteriezellen10 , wie in8 dargestellt, sind mittels einer Zentralleitung71 parallel miteinander verbunden. Die Berstdrucköffnung40 hat bevorzugt die Form eines Zylinders, der mit einem Absatz aus dem Batteriezellengehäuse12 herausragt. Die Länge dieses herausragenden Abschnittes ist derart ausgeführt, dass die Zentralleitung71 anschließbar ist. Die Berstdrucköffnung40 kann neben ihrer Funktion zum Abführen von Fluiden auch zur Elektrolyt-Befüllung dienen. In9 ist das Batteriezellenpaket70 aus8 in Ansicht von der Seite dargestellt, wobei ersichtlich ist, dass an die Berstdrucköffnung40 ein nicht-dargestelltes Ventil oder auch die Zentralleitung71 gemäß8 anschließbar ist. Die Zentralleitung71 besteht vorteilhafterweise aus einem chemisch und thermisch beständigem Material, welches zugleich kostengünstig, stabil sowie relativ leicht ist, wozu Metalle oder Kunststoffe eingesetzt werden können. In vorteilhafter Weise besitzt die Zentralleitung71 eine Innenbeschichtung aus chemisch- und hitzebeständigem Material und/oder eine Außenwärmeisolation. - Zur großflächigen effizienten Abkühlung der einzelnen Batteriezellen
10 sind diese mit ihren Grundflächen19 auf einer ersten Kühlplatte77 aufgestellt. - Ein Sicherheitssystem zur Entgasung einer mehrere Batteriezellen
10 umfassenden Batterie60 ist in10 dargestellt. Die einzelnen Batteriezellen10 , die in einem Batteriegehäuse61 angeordnet sind, sind mit ihren Berstdrucköffnungen40 an die Zentralleitung71 angeschlossen, die in einem Sammelbehälter72 zur Aufnahme der Fluide aus den Batteriezellen10 mündet. Dadurch lassen sich die ausgetretenen Fluide einer Batteriezelle10 ableiten und somit die Gefahr einer Kettenreaktion für benachbarte Batteriezellen10 vermindern. In alternativer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die austretenden Fluide in der Zentralleitung71 gesammelt werden, wodurch ein Sammelbehälter72 nicht mehr benötigt wird. Die Öffnung eines Ventils an einer Berstdrucköffnung40 wird durch geeignete Sensoren73 detektiert und einem Batterie-Management-System76 gemeldet. Dieses Batterie-Management-System76 sendet ein entsprechendes Steuersignal zu einem Ventilator74 , der von einer Ventilator-Steuerungseinrichtung75 kontrolliert wird. Der Betrieb des Ventilators74 bewirkt die Abführung von im Sammelbehälter72 aufgenommenen Gasen an die Umgebung. - Eine jede Batteriezelle
10 kann dabei an ihrer Stirnwand13 mit einer Trennplatte80 versehen sein, wie sie zum Beispiel in den11 und12 in unterschiedlichen Ausführungsformen dargestellt ist. Die Trennplatte80 kann dabei die Batteriezellen10 elektrisch und thermisch von elektrotechnischen Komponenten90 , wie zum Beispiel Schaltungselementen, Leitungen, Hochleistungselektronik, Steuergeräten usw. trennen. Sie ermöglicht somit auch die Einkapselung dieser elektrotechnischen Komponenten90 außerhalb der Batteriezelle10 . Die Trennplatte80 kann zwecks elektrischer Isolation mit einem Isolationsmaterial beschichtet sein oder eine wärmeleitende Isolationsfolie auf der zur Batteriezelle10 gerichteten Wandseite aufweisen. Außerdem kann sie einen oder mehrere Durchlässe81 zur Ermöglichung der Leitungsführung für Terminal- sowie Berstdruckventil-Verbindungsleitungen aufweisen. Die Durchlässe81 können auch in Nuten- oder Schlitzform ausgestaltet sein, um die Montage der Trennplatte80 zu vereinfachen. Wie aus11 und12 ersichtlich ist, sind in der Trennplatte80 Kühlungskanäle82 integriert, die ein Durchströmen der Trennplatte80 mit einem Kühlmedium zwecks Wärmeableitung ermöglichen. Bei einem im Wesentlichen stiftförmig ausgeführten Terminal30 kann der Durchlass81 für dieses Terminal30 entsprechend klein ausgeführt sein. Ist jedoch das Terminal30 , wie in12 gezeigt, im Wesentlichen plattenförmig ausgeführt, weist der Durchlass81 eine entsprechende Größe auf. Vorteilhafterweise steht die Trennplatte80 im thermischen Kontakt mit der Bodenplatte des Batteriezellengehäuses12 , um somit optimal die Wärme an das Batteriezellengehäuse abzugeben. Die gezeigte Trennplatte80 ist für unterschiedliche Kühlungskonzepte, wie zum Beispiel mit Luft, Kühlwasser oder Kältemittel als Kühlmedium, geeignet. - Insbesondere aus
13 ist ersichtlich, wie die Einkapselung am Terminal30 realisiert ist. Mittels der Einkapselung91 lassen sich elektrotechnische Komponenten in der Umgebung des Terminals30 von der Batteriezelle10 separieren und außerdem gegen Umwelteinflüsse, insbesondere Feuchtigkeit und Kondensflüssigkeit, schützen. Die Einkapselung91 ist dabei fest mit der Trennplatte80 verbunden, wobei diese einseitig mit einer Isolationsfolie93 beschichtet ist, die zwischen Trennplatte80 und Batteriezelle10 angeordnet ist. Die Einkapselung91 kann mittels einer Klebeverbindung an der Trennplatte80 angeordnet sein. Mittels der Trennplatte80 lässt sich nun von der Stirnfläche der Batteriezelle, an der die Terminals30 angeordnet sind, Wärme ableiten. Dies ermöglicht die Anwendbarkeit bestehender Kühlsysteme für herkömmliche Batteriezellen. Neben einzelner Trennplatten80 , die an jeweils nur einer Batteriezelle10 angeordnet sind, können jedoch auch mehrere Batteriezellen10 mit einer durchgehenden, gemeinsamen Trennplatte80 versehen werden, wie in14 dargestellt ist. Ein gemeinsamer Kühlungskanal82 ermöglicht die Strömung eines Kühlmediums entlang der Stirnwände mehrerer Batteriezellen10 . Dieser Kühlungskanal82 kann an eine erste Kühlplatte77 , auf der die Batteriezellen10 aufgestellt sind, angeschlossen sein. Dieses Konzept ist Material- und Fertigungszeit reduzierend, da jeweils nur ein Ein- und Auslass für das Kühlmedium vorzusehen ist. - Zur Kühlung des Terminals
30 an einer Batteriezelle ist vorgesehen, dass dieses mittels eines Klemmteils95 , welches an der Trennplatte mittels einer Klebeverbindung92 angeordnet ist, zumindest teilweise umschlossen ist. Dies bietet sich insbesondere bei der Ausführungsform an, bei der ein Terminal30 mit einer Stromschiene94 mit anderen Terminals30 verbunden ist bzw. einen integralen Bestandteil der Stromschiene ausbildet. Der Bereich der Kontaktierung zwischen Klemmteil95 und Terminal30 sollte elektrisch isolierend beschichtet sein, wobei das Klemmteil95 mit einer Presspassung, gegebenenfalls aufgrund einer Federwirkung, auf das Terminal30 wirkt. Mittels des Klemmteils95 lässt sich Wärme im Terminal30 an die gekühlte Trennplatte80 abführen. In alternativer Ausführungsform kann das Terminal30 mit einer Bedeckung96 versehen sein, welches als formschlüssiges Bauteil das Terminal30 umhüllt und auf der Trennplatte80 anliegt. Eine solche Bedeckung96 ist in den16 in Ansicht von der Seite und in17 in Ansicht von oben dargestellt, wobei ersichtlich ist, dass eine an das Terminal30 angeschlossene Stromschiene94 einsseitig aus der Bedeckung96 herausragt. Die Bedeckung96 ist somit geeignet, Schraubanschlüsse an Terminals30 sowie auch Stromschienen94 zumindest teilweise abzudecken. - Die Batteriezellen
10 können, insbesondere wenn sie als Batteriezellenpaket70 eine Batterie60 ausbilden, wie in den18 und19 dargestellt gekühlt werden. - In
18 ist das Kühlsystem an nur einer Batteriezellenschicht dargestellt, wobei die einzelnen Batteriezellen10 auf einer ersten Kühlplatte77 aufliegen und von einer zweiten Kühlplatte78 abgedeckt sind, so dass sie von oben sowie von unten einer maximalen Kühlungswirkung ausgesetzt sind. Bei Übereinanderanordnung mehrerer Schichten von Batteriezellen10 lassen sich die Kühlplatten77 und78 , wie in19 dargestellt, anordnen, so dass die eine erste Schicht von Batteriezellen abdeckende zweite Kühlplatte78 gleichzeitig die erste Kühlplatte77 für darüber angeordnete Batteriezellen ist.
Claims (10)
- Batteriezelle (
10 ), deren Körper eine Grundfläche (19 ), eine Deckfläche (20 ) und wenigstens eine winklig zur Grundfläche (19 ) angeordnete Seitenfläche (18 ) aufweist, wobei die maximale Erstreckung (22 ) der Grundfläche (19 ) größer ist als die durch die Seitenfläche (18 ) definierte Höhe (21 ) des Batteriezellenkörpers, und die Batteriezelle (10 ) den jeweiligen Batteriezellenpolen zugeordnete Terminals (30 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Terminals (30 ) an wenigstens einer Seitenfläche (18 ) der Batteriezelle (10 ) angeordnet sind. - Batteriezelle (
10 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (10 ) im Wesentlichen eine Quaderform aufweist, wobei sie außerdem zwei Terminals (30 ) aufweist und jeweils ein Terminal (30 ) an einer von zwei sich gegenüberliegenden Seitenflächen (18 ) der Batteriezelle (10 ) angeordnet ist. - Batteriezelle (
10 ) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (10 ) wenigstens eine Berstdrucköffnung (40 ) aufweist, welche an einer der Seitenflächen (18 ) angeordnet ist. - Batteriezelle (
10 ) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (10 ) mittels wenigstens einer Trennwand (50 ) in Zelleinheiten (15 ) unterteilt ist. - Batteriezelle (
10 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (50 ) zur Fixierung und/oder Positionierung der Elektroden (11 ) wenigstens einer Zelleinheit (15 ) dient. - Batteriezelle (
10 ) nach wenigsten einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (50 ) derart wärmeleitfähig ausgestaltet ist, dass mit ihr eine Wärmeableitung aus wenigstens einer durch sie abgegrenzten Zelleinheit (15 ) zur Oberfläche der Batteriezelle (10 ) realisierbar ist. - Batterie (
60 ) mit einer Mehrzahl von Batteriezellen (10 ) gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (10 ), im Paket (70 ) die Batterie (60 ) ausbildend, derart angeordnet sind, dass sich ihre Batteriepole (62 ) an wenigstens einer Seitenfläche (18 ) des Batteriezellenpaketes (70 ) befinden. - Batterie (
60 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere der Batteriezellen (10 ) eine Berstdrucköffnung (40 ) aufweisen, wobei diese Berstdrucköffnungen (40 ) an eine Zentralleitung (71 ) zur Ableitung von ausströmenden Fluiden angeschlossen sind. - Batterie (
60 ) nach wenigstens einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (60 ) wenigstens eine erste Kühlplatte (77 ) aufweist, wobei die Batteriezellen (10 ) mit ihren Grundflächen (19 ) auf der ersten Kühlplatte (77 ) aufliegen und/oder dass die Batterie (60 ) wenigstens eine zweite Kühlplatte (78 ) aufweist, wobei die zweite Kühlplatte (78 ) auf den Deckflächen (20 ) der Batteriezellen (10 ) aufliegt. - Batterie (
60 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (10 ) nebeneinander und übereinander in Batteriezellenpaketen (70 ) angeordnet sind, wobei die auf den Deckflächen (20 ) der Batteriezellen (10 ) aufliegende zweite Kühlplatte (78 ) gleichzeitig die erste Kühlplatte (77 ) für eine darüber befindliche Ebene von Batteriezellen (10 ) ist, die mit ihren Grundflächen (19 ) auf dieser Kühlplatte (77 ) aufliegen.
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R163 | Identified publications notified | ||
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
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