DE102014211977A1 - Batteriemodul und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Batteriemodul umfassend mindestens eine Batteriezelle (14) und ein Kühlelement (16) zur Regulierung der Betriebstemperatur der mindestens einen Batteriezelle (14) beschrieben, wobei das Kühlelement (16) über eine Kontaktfläche mit einer Außenfläche der mindestens einen Batteriezelle (14) in thermisch leitenden Kontakt steht, wobei das Kühlelement (16) mindestens eine Positioniervorrichtung (20) aufweist, die derart ausgeführt ist, dass ein Verschieben der mindestens einen Batteriezelle (14) oder einer zwischen der Kontaktfläche und der der Kontaktfläche zugewandten Außenseite der mindestens einen Batteriezelle (14) positionierten Schicht (18) eines wärmeleitfähigen Materials entlang der Kontaktfläche verhindert wird, wobei die Positioniervorrichtung (20) mindestens ein Eingriffsmittel (28a, 28b) umfasst, das in mindestens eine Aussparung (26a, 26b) in der Oberfläche der Kontaktfläche eingreift, derart, dass das Positioniermittel (20) auf der Oberfläche der Kontaktfläche positioniert ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Batteriemodul sowie auf ein Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
  • Stand der Technik
  • Heutige Hochleistungsenergiespeicher, die beispielsweise auf der Lithium-Ionen-Technologie beruhen, finden breite Verwendung beispielsweise in tragbaren Konsumentengeräten wie Laptops, in mobilen Anwendungen wie beispielsweise in Hybridfahrzeugen, Plug-In-Hybridfahrzeugen, Elektrofahrzeugen oder E-Bikes, oder auch in stationären Anwendungen beispielsweise zur Zwischenspeicherung elektrischer Energie im Rahmen einer regenerativen Energiegewinnung.
  • Derartige Batteriesysteme sind je nach Einzelspezifikation modular aufgebaut; dies bedeutet, dass eine Mehrzahl von Batteriezellen elektrisch seriell oder parallel miteinander verschaltet ist.
  • Für eine optimale Leistungsbilanz und eine ausreichend hohe Lebensdauer derartiger Batteriesysteme ist es von Bedeutung, diese insbesondere innerhalb eines optimalen Temperaturbereiches zu betreiben. Die Betriebstemperatur hat einen wesentlichen Einfluss auf den Grad der Leistungsbereitstellung, das Ausmaß der Alterung, die erreichbare Lebensdauer und die Gewährleistung der Betriebssicherheit eines Batteriesystems. Um einen Betrieb in einem angemessenen Temperaturbereich zu gewährleisten, weisen derartige Batteriesysteme ein thermisches Managementsystem bzw. ein entsprechendes Thermo-Management-Konzept auf.
  • Derartige Thermo-Management-Systeme dienen sowohl der Erwärmung als auch der gezielten Kühlung des Batteriesystems. Als Kühlkonzepte haben sich Kühlsysteme auf Basis einer Luftkühlung, einer Kühlmittelkühlung oder einer Kältemittelkühlung etabliert. Standardmäßig werden dabei eines oder mehrere Zellmodule gemeinsam in thermischem Kontakt mit einer sogenannten Kühlplatte gebracht und durch direkte Wärmeleitung temperiert. Dabei spielt ein ausreichend guter thermischer Kontakt zwischen den Batteriezellen der entsprechenden Module und der zugeordneten Kühlplatte eine wichtige Rolle und ist entscheidend für die Güte der Wärmeabfuhr aus den entsprechenden Batteriezellen.
  • Ein derartiges Batteriesystem ist beispielsweise der DE 102011003535 A1 zu entnehmen. Bei diesem wird ein ausreichend guter Wärmeübergang zwischen einer Vielzahl von Batteriezellen eines Batteriemoduls und einer Kühlplatte dadurch gewährleistet, dass die Kühlplatte mit Hilfe eines Verspannblechs gegen den Boden der Batteriezellen des Batteriemoduls verpresst ist.
  • Eine weitere derartige Vorrichtung ist der DE 10 2010032898 A1 zu entnehmen. Bei dem dort beschriebenen Batteriesystem wird eine Kühlmittelleitung an eine Flachseite einer Fahrzeugbatterie mittels eines elastischen Anpresselements angepresst, so dass ein ausreichend guter thermischer Kontakt zwischen der Kühlmittelleitung und der Flachseite der Fahrzeugbatterie gewährleistet ist.
  • Vorteile der Erfindung
  • Dem gegenüber wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Batteriesystem zur Verfügung gestellt, bei dem auf einfache Weise eine ortsfeste Fixierung eines Kühlsystems des Batteriesystems im Bereich von Batteriezellen des Batteriesystems erfolgt.
  • Dies geschieht erfindungsgemäß durch Bereitstellung eines Batteriemoduls sowie eines Verfahrens zur Herstellung desselben und dessen Verwendung mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.
  • Dabei ist von Vorteil, dass das erfindungsgemäße Batteriemodul eine Positioniervorrichtung aufweist, mittels derer eine weitgehend ortsfeste Fixierung von mindestens einer Batteriezelle des Batteriemoduls auf einer Kontaktfläche einer Kühlvorrichtung des Batteriemoduls erreicht werden kann. Dabei umfasst die Positioniervorrichtung mindestens ein Eingriffsmittel, das in mindestens eine Aussparung auf einer der mindestens einen Batteriezelle zugewandten Kontaktfläche eingreift, derart, dass durch die ortsfeste Fixierung der Positioniervorrichtung auf der Kontaktfläche der Kühlvorrichtung eine translatorische Bewegung bzw. ein Verschieben der Batteriezelle bzgl. einer zwischen der dem Kühlmittel zugewandten Außenfläche der mindestens einen Batteriezelle und der Kontaktfläche des Kühlmittels positionierten Schicht eines wärmeleitenden Materials entlang dieser Kontaktfläche verhindert wird.
  • Auf diese Weise kann die Montage des Batteriemoduls deutlich vereinfacht werden, während bei üblichen Systemen beispielsweise ein Verkleben von Batteriezellen auf der Oberfläche einer entsprechenden Kühlvorrichtung erfolgen muss mit einem entsprechenden damit verbundenen Fertigungsaufwand, einer begrenzten Möglichkeit der Fehlerkorrektur beim Verklebevorgang sowie einer beim Auswechseln von Batteriezellen entsprechend nötigen Zwischenreinigung der Oberfläche von Kleberesten. Demgegenüber wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Batteriemoduls auf eine reversible Fixierung der Batteriezellen auf der Oberfläche eines Kühlmittels des Batteriemoduls zurückgegriffen, was zum einen fertigungstechnisch einfach zu realisieren ist und zum anderen darüber hinaus eine einfache Korrektur von Fertigungstoleranzen bei der Bemaßung der entsprechenden Bauteilkomponenten wie Batteriezellgehäusen und Kühlmitteloberfläche gestattet sowie den einfachen Austausch von Batteriezellen des entsprechenden Batteriemoduls.
  • Weiterhin kann auf einfache Weise ein Austausch einer Schicht eines wärmeleitenden Materials erfolgen, die beispielsweise zwischen einer Außenseite der Batteriezellen des Batteriemoduls und der Kontaktfläche des Kühlmittels des Batteriemoduls positioniert ist, da eine weitergehende Fixierung der Schicht aus einem wärmeleitenden Material beispielsweise durch Verkleben, nicht nötig ist.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • So ist es von Vorteil, wenn die Positioniervorrichtung des Batteriemoduls mindestens zwei Eingriffsmittel aufweist, wobei eines der Eingriffsmittel in eine Aussparung, die in eine Oberfläche der Kontaktfläche des Kühlmittels eingebracht ist, eingreift und ein zweites Eingriffsmittel der Positioniervorrichtung in eine zweite Aussparung eingreift, die in die Oberfläche einer der Kontaktfläche des Kühlmittels gegenüberliegenden Großfläche des Kühlmittels eingebracht ist.
  • Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass die Positioniervorrichtung des Batteriemoduls ihre ortsfeste Fixierung nicht allein auf Basis eines einzelnen Eingriffs des Eingriffsmittels der Positioniervorrichtung in die Oberfläche der Kontaktfläche eines Kühlmittels des Batteriemoduls erfährt, sondern durch einen zusätzlichen Eingriff eines zweiten Eingriffsmittels in eine Aussparung auf einer der Kontaktfläche gegenüberliegenden Großfläche des Kühlmittels eine weitere ortsfeste Fixierung erfährt. Sind die erste bzw. die zweite Aussparung insbesondere in einem Randbereich des Kühlmittels vorgesehen, so kann die Positioniervorrichtung in Form eines Klipses ausgeführt werden, der zwei Klemmzähne als Eingriffsmittel aufweist und der auf die Randbereiche des Kühlmittels aufgeklipst wird.
  • Darüber hinaus ist von Vorteil, wenn das Kühlmittel des Batteriemoduls eine im Wesentlichen rechteckige, trapezförmige oder plattenförmige Gestalt annimmt und an jeder Kante des Kühlmittels mindestens eine Positioniervorrichtung vorgesehen ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass eine auf der Kontaktfläche des Kühlmittels positionierte Batteriezelle des Batteriemoduls von allen Seiten gegen ein Verschieben entlang der Oberfläche der Kontaktfläche des Kühlmittels gesichert werden kann.
  • Ein vergleichbarer Vorteil kann dann erreicht werden, wenn das Positioniermittel in Form eines umlaufenden Positionierrahmens ausgeführt ist, derart, dass der Positionierrahmen im Wesentlichen alle Seitenkanten des Kühlmittels umgrenzt. Auch in diesem Fall kann ein Verschieben der Batteriezelle des Batteriemoduls entlang der Oberfläche der Kontaktfläche des Kühlmittels wirkungsvoll verhindert werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Positioniervorrichtung eine bauliche Einheit mit dem Kühlmittel des Batteriemoduls bildet. In diesem Fall kann die Positioniervorrichtung derart ausgeführt sein, dass eine ein Eingriffsmittel aufweisende Kante des Kühlmittels umgebogen wird, derart, dass das Eingriffsmittel in die Oberfläche der Kontaktfläche des Kühlmittels eingreift und dort fixiert wird.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung greift das Eingriffsmittel der Positioniervorrichtung des Batteriemoduls durch eine Durchbrechung oder Bohrung in einer Schicht eines wärmeleitenden Materials hindurch in eine Aussparung, die in eine Oberfläche des Kühlmittels eingebracht ist.
  • Das erfindungsgemäße Batteriemodul kann in vorteilhafter Weise eingesetzt werden in tragbaren, mobilen oder stationären Energiespeichersystemen, insbesondere ist das erfindungsgemäße Batteriemodul ausgeführt als Lithium-Ionen-Batterie, Lithium-Schwefel-Batterie oder Lithium-Luft-Batterie.
  • Kurze Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In der Figur sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung exemplarisch dargestellt und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 den schematischen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2a eine schematische Aufsicht auf ein Kühlmodul des erfindungsgemäßen Batteriemoduls gemäß 1 in einer ersten Variante,
  • 2b eine schematische Aufsicht auf ein Kühlmodul des erfindungsgemäßen Batteriemoduls gemäß 1 in einer zweiten Variante,
  • 3a eine schematische Vorderansicht einer Positioniervorrichtung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls gemäß 1,
  • 3b eine schematische Seitenansicht der Positioniervorrichtung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls gemäß 1,
  • 4 die schematische Aufsicht auf ein Kühlmodul mit angebrachten Positioniervorrichtungen und aufgebrachter Wärmeleitschicht des erfindungsgemäßen Batteriemoduls gemäß 1,
  • 5a eine schematische Schnittdarstellung des in 4 gezeigten Kühlmoduls entlang einer Schnittlinie A-A gemäß einer ersten Variante,
  • 5b eine schematische Schnittdarstellung des in 4 gezeigten Kühlmoduls entlang einer Schnittlinie A-A gemäß einer zweiten Variante,
  • 6a eine schematische Schnittdarstellung des in 4 gezeigten Kühlmoduls entlang der Schnittlinie B-B gemäß einer ersten Variante,
  • 6b eine schematische Schnittdarstellung des in 4 gezeigten Kühlmoduls entlang der Schnittlinie B-B gemäß einer zweiten Variante,
  • 6c eine schematische Schnittdarstellung des in 4 gezeigten Kühlmoduls entlang der Schnittlinie B-B gemäß einer dritten Variante,
  • 7 eine schematische Schnittdarstellung des in 4 gezeigten Kühlmoduls entlang der Schnittlinie B-B gemäß einer vierten Variante,
  • 8a eine schematische Schnittdarstellung des in 4 gezeigten Kühlmoduls entlang der Schnittlinie A-A gemäß einer dritten Variante,
  • 8b eine schematische Schnittdarstellung des in 4 gezeigten Kühlmoduls entlang der Schnittlinie A-A gemäß einer vierten Variante,
  • 8c eine schematische Schnittdarstellung des in 4 gezeigten Kühlmoduls entlang der Schnittlinie A-A gemäß einer fünften Variante und
  • 9 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Batteriemodul 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Dieses umfasst in einem Gehäuse 12 mindestens eine Batteriezelle 14, vorzugsweise eine Mehrzahl von Batteriezellen 14 insbesondere eine Vielzahl von Batteriezellen 14. Diese sind beispielsweise elektrisch parallel und/oder seriell miteinander verschaltet. Um die Batteriezellen 14 in einem für diese optimalen Temperaturfenster betreiben zu können, umfasst das Batteriemodul 10 weiterhin ein Kühlmodul 16. Dieses steht über eine Schicht eines wärmeleitenden Materials bzw. über eine Wärmeleitschicht 18 in wärmeleitendem Kontakt insbesondere mit den Bodenflächen der Batteriezellen 14. Um zu verhindern, dass die Wärmeleitschicht 18, die beispielsweise aus einem wärmeleitendem, metallischen Material ausgeführt sein kann, auf der Oberfläche des Kühlmoduls 16, die gleichzeitig als Kontaktfläche für den wärmeleitenden Kontakt des Kühlmoduls 16 mit den Batteriezellen 14 dient, verrutschen kann, sind vorzugsweise in den Randbereichen des Kühlmoduls 16 Positioniervorrichtungen 20 vorgesehen. Diese stehen in physischem Kontakt mit der Wärmeleitschicht 18 und verhindern eine translatorische Bewegung bzw. ein Verschieben derselben auf der Oberfläche der Kontaktfläche des Kühlmoduls 16. Um die Positioniervorrichtungen 20 ortsfest am Kühlmodul 16 zu fixieren, weisen die Positioniervorrichtungen 20 Eingriffsmittel auf, welche in Aussparungen, die in Oberflächen des Kühlmoduls 16 eingebracht sind, eingreifen.
  • In 2a ist eine schematische Aufsicht auf die den Unterseiten der Batteriezellen 14 zugewandte Oberfläche des Kühlmoduls 16, im Folgenden auch als Kontaktfläche bezeichnet, des Batteriemoduls gemäß 1 näher dargestellt. Das Kühlmodul 16 weist eine Kühlmittelzufuhr 22 sowie eine Kühlmittelabfuhr 24 auf. Über diese wird das Kühlmodul 16 mit einem Heiz-, Kühl- oder Kältemittel versorgt. Die Kontaktfläche des Kühlmoduls 16 weist in dessen Randbereichen Aussparungen 26 auf, in die Eingriffsmittel von Positioniervorrichtungen 20 eingreifen können und zu einer ortsfesten Fixierung der Positioniervorrichtungen 20 an den Randbereichen der Kontaktfläche des Kühlmoduls 16 führen. Die Aussparungen 26 sind gemäß einer ersten Variante, wie in 2a dargestellt, umlaufend im Randbereich der Kontaktfläche des Kühlmoduls 16 vorgesehen.
  • In einer zweiten Variante, wie sie in 2b dargestellt ist, weist die Kontaktfläche des Kühlmoduls 16 lediglich abschnittsweise Aussparungen 26 auf, in die Eingriffsmittel der Positioniervorrichtung 20 eingreifen können. In den 2a und 2b sind exemplarisch, lediglich Aussparungen 26 gezeigt, die in die Kontaktfläche des Kühlmoduls 16 eingebracht sind. Derartige Aussparungen 26 sind beispielsweise jedoch auch auf einer der Kontaktfläche gegenüberliegenden Großfläche des Kühlmoduls 16 vorgesehen, sodass ein Eingreifen von Eingriffsmitteln der Positioniervorrichtung 20 sowohl auf der Oberseite, die der Kontaktfläche des Kühlmoduls 16 entspricht, als auch auf der Unterseite des Kühlmoduls 16 möglich sind. Das Kühlmodul 16 ist seinerseits beispielsweise plattenförmig, insbesondere rechteckig oder trapezförmig ausgeführt.
  • In den 3a und 3b sind eine Vorderansicht bzw. eine Seitenansicht einer Positioniervorrichtung 20 im Detail dargestellt. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in allen Figuren gleiche Bauteilkomponenten. Die Positioniervorrichtung 20 umfasst erste Eingriffsmittel 28a, welche vorliegend beispielsweise als Klemmzähne ausgebildet sind und dazu ausgeführt sind, in Aussparungen 26, die in die Oberfläche der Kontaktfläche des Kühlmoduls 16 eingebracht sind, beispielsweise formschlüssig einzugreifen. Weiterhin umfasst die Positioniervorrichtung 20 zweite Eingriffsmittel 28b, welche ebenfalls beispielsweise als Klemmzähne ausgebildet sind und so in Aussparungen, die auf einer der Kontaktfläche des Kühlmoduls 16 gegenüberliegenden Großfläche des Kühlmoduls 16 vorgesehen sind, beispielsweise ebenfalls formschlüssig eingreifen.
  • Dabei ist die in 3a und 3b dargestellte Positioniervorrichtung 20 als Klips dargestellt, welcher biegsam ist bzw. federelastische Eigenschaften zeigt und somit über den Rand der des Kühlmoduls 16 geschoben werden kann bis die ersten und zweiten Eingriffsmittel 28a und 28b in entsprechende Aussparungen 26 des Kühlmoduls 16 eingreifen und zu einer ortsfesten Fixierung der Positioniervorrichtung 20 am Kühlmodul 16 führen.
  • Vorzugsweise ist für jede Außenkante des Kühlmoduls 16 mindestens eine Positioniervorrichtung 20 vorgesehen. Dies ist beispielsweise schematisch in 4 verdeutlicht.
  • Dort sind an jeder Außenkante des Kühlmoduls 16 je zwei Positioniervorrichtungen 20 vorgesehen. Diese sind am Kühlmodul 16 so ortsfest fixiert, dass eine auf die Kontaktfläche des Kühlmoduls 16 aufgebrachte bzw. aufgelegte Wärmeleitschicht 18 im Wesentlichen keine Möglichkeit hat zu einer translatorischen Bewegung entlang der Oberfläche der Kontaktfläche des Kühlmoduls 16. Auf diese Weise kann die Wärmeleitschicht 18 im Wesentlichen ortsfest auf der Kontaktfläche des Kühlmoduls 16 positioniert werden, ohne dass es einer weiteren Fixierung derselben beispielweise über einen Klebevorgang oder eine mechanische Verspannung bedarf.
  • In den 5a und 5b sind zwei Varianten der Positionierung von Aussparungen 26 im Bereich des Kühlmoduls 16 bzw. von Eingriffsmitteln 28a, 28b an der Positioniervorrichtung 20 dargestellt. In 5a sind erste Aussparungen 26a, die beispielsweise in die Kontaktfläche des Kühlmoduls 16 eingebracht sind, bezogen auf die Oberfläche des Kühlmoduls 16 spiegelsymmetrisch zu zweiten Aussparungen 26b, die in die der Kontaktfläche gegenüberliegende Oberfläche des Kühlmoduls 16 eingebracht sind, vorgesehen.
  • Dementsprechend sind erste Eingriffsmittel 28a der Positioniervorrichtung 20, die in die ersten Aussparungen 26a eingreifen, ebenfalls spiegelsymmetrisch zu zweiten Eingriffsmitteln 28b, die in die zweiten Aussparungen 26b eingreifen, positioniert.
  • Es ist jedoch auch möglich, wie in 5b dargestellt, dass die ersten Aussparungen 26a insbesondere periodisch zueinander versetzt zu zweiten Aussparungen 26b in die Oberfläche des Kühlmoduls 16 eingebracht sind. Dementsprechend sind auch die ersten und die zweiten Eingriffsmittel 28a, 28b der Positioniervorrichtung 20 ebenfalls versetzt zueinander positioniert.
  • In 6a ist die Positioniervorrichtung 20 in einem am Kühlmodul 16 angebrachten Zustand dargestellt. Erkennbar ist, dass die Wärmeleitschicht 18 direkt formschlüssig an die Positioniervorrichtung 20 angrenzt, während hingegen die Batteriezellen 14 beabstandet zur Positioniervorrichtung 20 positioniert sind. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, nicht nur die Wärmeleitschicht 18 in formschlüssigem Kontakt zu der Positioniervorrichtung 20 vorzusehen, sondern darüber hinaus auch die Batteriezellen 14 angrenzend an die Positioniervorrichtung 20 beispielsweise in formschlüssigem Kontakt zu derselben zu positionieren. Auf diese Weise ist nicht nur die Wärmeleitschicht 18 gegenüber jeglichem Verschieben, also gegenüber jeder translatorischen Bewegung entlang der Kontaktfläche des Kühlmoduls 16, geschützt, sondern auch die Batteriezellen 14.
  • Auch bei einer Ausführungsform, bei der keine Wärmeleitschicht 18 vorgesehen ist, kann eine ortsfeste Fixierung der Batteriezellen 14 durch mindestens eine Positioniervorrichtung 20 auf der Oberfläche des Kühlmoduls 16 erfolgen. Eine solche Ausführungsform ist der 6c zu entnehmen. Auch hier werden die Batteriezellen 14 an jeglicher translatorischer Bewegung entlang der Kontaktfläche des Kühlmoduls 16 gehindert, so dass keine weitere mechanische Fixierung derselben auf der Kontaktfläche des Kühlmoduls 16 erforderlich ist. Die Wärmeleitung erfolgt direkt aus den Batteriezellen 14 über die Kontaktflächen in das Kühlmodul 16.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist es auch möglich, die Wärmeleitschicht 18 auf der Kontaktfläche des Kühlmoduls 16 zu fixieren, in dem diese durch das erste Eingriffsmittel 28a der Positioniervorrichtung 20 durchgriffen wird. Eine solche Ausführungsform ist 7 zu entnehmen. Dabei weist die Wärmeleitschicht 18 eine Durchbrechung 32 auf, durch die das erste Eingriffsmittel 28a der Positioniervorrichtung 20 durchgreifen kann und dann in die erste Aussparung 26a der Kontaktfläche des Kühlmoduls 16 eingreift. Dies führt zu einer weiteren Verbesserung der Zuverlässigkeit der mechanischen Fixierung der Wärmeleitschicht 18 auf der Oberfläche des Kühlmoduls 16.
  • Während die in 5a und 5b dargestellten Eingriffsmittel 28a, 28b eine im Wesentlichen rechteckige bzw. quaderförmige Kontur aufweisen, sind in den 8a bis 8c Varianten dieser Ausführungsform dargestellt. So ist 8a ein sägezahnartiges Profil des Eingriffsmittels 28a bzw. des zweiten Eingriffsmittels 28b zu entnehmen, wobei die dazu korrespondierenden Aussparungen 26a bzw. 26b entsprechend sägezahnartige Vertiefungen darstellen. Gemäß 8b können die ersten bzw. auch zweite Eingriffsmittel 28a, 28b einen halbrunden bzw. halbzylindrischen Querschnitt annehmen, gleiches gilt für die Aussparungen 26a, 26b. Eine Variante sägezahnartig geformter bzw. zweiter Eingriffsmittel 28a, 28b ist schließlich auch 8c zu entnehmen. Auch hier sind die entsprechenden Aussparungen 26a bzw. 26b angepasst an das Profil der ersten bzw. zweiten Eingriffsmittel 28a bzw. 28b ausgeführt.
  • In 9 ist ein Batteriemodul 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Bei diesem ist die Positioniervorrichtung 20a nicht als separates Bauteil wie im Rahmen der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele ausgeführt, sondern einstückig mit dem Kühlmodul 16 verbunden. Zur mechanischen Fixierung der Wärmeleitschicht 18 bzw. auch der Batteriezellen 14 wird die Positioniervorrichtung 20a so umgebogen, dass die an der dem Kühlmodul 16 abgewandten Seite der Positioniervorrichtung 20a vorgesehenen und hier nicht dargestellten Eingriffsmittel in Aussparungen der Kontaktfläche des Kühlmoduls 16 eingreifen und die Positioniervorrichtung 20 im umgebogenen Zustand ortsfest auf der Kontaktfläche des Kühlmoduls 16 fixieren.
  • Das erfindungsgemäße Batteriemodul ist beispielsweise in Form einer Lithium-Ionen-, einer Lithium-Schwefel oder einer Lithium-Luft-Batteriemoduls ausgeführt. Es kann Verwendung finden, beispielsweise in tragbaren Anwendungen, wie beispielsweise Mobiltelefonen oder tragbaren Computern als auch in mobilen Anwendungen wie beispielsweise in Plug-In-, Hybrid-Fahrzeugen, in Hybrid-Fahrzeugen oder in Elektrofahrzeugen sowie in E-Bikes als auch in stationären Anwendungen wie beispielsweise in der Speicherung elektrischer Energie, die auf regenerativem Wege gewonnen wurde.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011003535 A1 [0006]
    • DE 102010032898 A1 [0007]

Claims (15)

  1. Batteriemodul umfassend mindestens eine Batteriezelle (14) und ein Kühlelement (16) zur Regulierung der Betriebstemperatur der mindestens einen Batteriezelle (14), wobei das Kühlelement (16) über eine Kontaktfläche mit einer Außenfläche der mindestens einen Batteriezelle (14) in thermisch leitenden Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (16) mindestens eine Positioniervorrichtung (20) aufweist, die derart ausgeführt ist, dass ein Verschieben der mindestens einen Batteriezelle (14) oder einer zwischen der Kontaktfläche und der der Kontaktfläche zugewandten Außenseite der mindestens einen Batteriezelle (14) positionierten Schicht (18) eines wärmeleitfähigen Materials entlang der Kontaktfläche verhindert wird, wobei die Positioniervorrichtung (20) mindestens ein Eingriffsmittel (28a, 28b) umfasst, das in mindestens eine Aussparung (26a, 26b) in der Oberfläche der Kontaktfläche eingreift, derart, dass das Positioniermittel (20) auf der Oberfläche der Kontaktfläche positioniert ist.
  2. Batteriemodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniervorrichtung (20) mindestens zwei Eingriffsmittel (28a, 28b) aufweist, wobei ein Eingriffsmittel (28a) in eine Aussparung (26a), die in die Oberfläche der Kontaktfläche des Kühlmittels (16) eingebracht ist, eingreift und dass das zweite Eingriffsmittel (28b) in eine Aussparung (26b) eingreift, die auf einer der Kontaktfläche des Kühlmittels (16) gegenüberliegenden Großfläche des Kühlmittels (16) eingebracht ist.
  3. Batteriemodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel (16) plattenförmig ausgeführt ist, dass die erste und zweite Aussparung (26a, 26b) in einem Randbereich des Kühlmittels (16) vorgesehen ist und dass die Positioniervorrichtung (20) als Klipps ausgeführt ist, wobei dessen Eingriffsmittel (28a, 28b) als Klemmzähne ausgeführt sind, die in die erste und zweite Aussparung (26a, 26b) eingreifen.
  4. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffsmittel (28a, 28b) als Rastnasen ausgeführt sind, die beim Eingreifen in eine Aussparung (26a, 26b), die in einer Oberfläche des Kühlmittels (16) vorgesehen ist, verrastend eingreift.
  5. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel (16) eine im Wesentlichen rechteckige oder trapezförmige, plattenförmige Form aufweist und dass dieses an jeder Kante mindestens eine Positioniervorrichtung (20) aufweist.
  6. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Eingriffsmittels (28a, 28b) komplementär zu der Form der zugehörigen Aussparung (26a, 26b) in einer Oberfläche des Kühlmittels (16) ausgeführt ist, derart, dass es beim Eingreifen des Eingriffsmittels (28a, 28b) in die Aussparung (26a, 26b) zu einem oberflächenbündigen Kontakt des Eingriffsmittels (28a, 28b) mit der Innenoberfläche der Aussparung (26a, 26b) kommt.
  7. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniervorrichtung (20) biegsam oder federelastisch ausgeführt ist.
  8. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniervorrichtung (20) in Form eines im Wesentlichen alle Seiten des Kühlmittels (16) begrenzenden Positionierrahmens ausgeführt ist.
  9. Batteriemodul nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniervorrichtung (20) eine bauliche Einheit mit dem Kühlmittel (16) bildet.
  10. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kontaktfläche des Kühlmittels (16) und der mindestens einen Batteriezelle (14) eine Schicht (18) eines wärmeleitenden Materials vorgesehen ist, und dass das Eingriffsmittel (28a, 28b) der Positioniervorrichtung (20) durch eine Durchbrechung (32) der Schicht (18) eines wärmeleitenden Materials hindurch in eine Aussparung (26a, 26b) der Kontaktfläche des Kühlmittels (16) eingreift.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Positioniervorrichtung (20) mit Eingriffsmitteln (28a, 28b) vorgesehen ist, wobei die Positioniervorrichtung (20) an einem Kühlmittel (16) des Batteriemoduls (10) ortsfest fixiert wird, wobei das Eingriffsmittel (28a, 28b) der Positioniervorrichtung (20) in eine Aussparung (26a, 26b) in eine Oberfläche des Kühlmittels (16) eingreift.
  12. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Batteriezelle (14) des Batteriemoduls (10) in physischem Kontakt mit der Oberfläche des Kühlmittels (16) gebracht wird, derart, dass durch die Positioniervorrichtung (20) ein Verschieben der mindestens einen Batteriezelle (14) auf der Oberfläche des Kühlmittels (16) verhindert wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine Schicht (18) eines wärmeleitenden Materials auf die Oberfläche des Kühlmittels (16) aufgebracht wird und nachfolgend die mindestens eine Batteriezelle (14) des Batteriemoduls (10) in physischem Kontakt mit der Schicht (18) aus wärmeleitendem Material gebracht wird.
  14. Verwendung eines Batteriemoduls nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Lithium-Ionen-Batterie, als Lithium-Schwefelbatterie oder als Lithium-Luft-Batterie.
  15. Verwendung eines Batteriemoduls nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in tragbaren, mobilen oder stationären Energiespeichervorrichtungen.
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