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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Batterie umfassend eine erste Batteriezelle und eine zweite Batteriezelle und ein Verfahren zum elektrischen Kontaktieren einer ersten Batteriezelle mit einer zweiten Batteriezelle zum Zusammenbauen einer Batterie.
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Stand der Technik
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Eine Vielzahl unterschiedlicher Batterien, die jeweils mehrere Batteriezellen umfassen, ist bekannt. Ein Nachteil von bisher bekannten Batterien ist, dass in der Regel die Verbindung der einzelnen Batteriezellen technisch aufwändig ist. Zudem wird oftmals ein zusätzliches Verbindungselement zum Verbinden der Batteriezellen miteinander benötigt, insbesondere wenn eine Hochstromverbindung zwischen den Batteriezellen hergestellt werden soll. Darüber hinaus können in der Regel auftretende mechanische Kräfte beim Verbinden bzw. nach dem Verbinden der Batteriezellen die elektrische Verbindung zwischen den Batteriezellen negativ beeinflussen.
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Die Druckschrift
DE 101 13 128 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Kontaktieren von Akkumulatoren, die einen aus dem Gehäuse herausragenden Anschlusspol besitzen, und enthält als Kontakt- und Verbindungselement eine metallische Hülse, deren Innendurchmesser etwa dem Außendurchmesser des Anschlusspols entspricht und die mittels einer übergreifenden Führung in enger Pressung auf den Anschlusspol gepresst ist. Die Hülse besitzt einen in Richtung der Achse des Anschlusspols verlaufenden Schlitz und kann aus gewelltem Material bestehen.
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Die Druckschrift
CH 591 767 A5 offenbart einen elektrochemischen Generator.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, eine in der Regel technisch einfache, mechanisch sichere Hochstromverbindung zwischen mehreren Batteriezellen in einer Batterie, insbesondere einer Lithiumionen-Batterie, bereitzustellen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Batterie umfassend mindestens eine erste Batteriezelle und mindestens eine zweite Batteriezelle vorgeschlagen, wobei die erste Batteriezelle und die zweite Batteriezelle in einer ersten Richtung übereinander angeordnet sind, wobei die erste Batteriezelle eine Vielzahl von Vorsprüngen zum elektrischen Verbinden der ersten Batteriezelle mit der zweiten Batteriezelle aufweist, wobei sich die Vorsprünge von einer ersten Oberfläche der ersten Batteriezelle weg im Wesentlichen in die erste Richtung erstrecken, und wobei die zweite Batteriezelle eine Vielzahl von Aussparungen zum Aufnehmen jeweils einer der Vorsprünge aufweist, wobei die Vorsprünge der ersten Batteriezelle in den Aussparungen der zweiten Batteriezelle derart angeordnet sind, dass die Vorsprünge mit den Aussparungen jeweils mehrere Kontaktflächen zum elektrischen Verbinden der ersten Batteriezelle mit der zweiten Batteriezelle aufweisen, wobei die Kontaktflächen im Wesentlichen parallel zu der ersten Richtung verlaufen.
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Ein Vorteil hiervon ist, dass die Batterie in der Regel eine technisch einfache Hochstromverbindung zwischen den Batteriezellen aufweist, wobei die Hochstromverbindung mechanisch sicher ist. Die Batterie umfasst üblicherweise wenige Einzelteile, so dass der Zusammenbau der Batterie schnell durchgeführt werden kann. Zudem findet eine Entkopplung in vektorieller Richtung und Betrag (Stärke) von Verpresskraft zum mechanischen Verbinden der Batteriezellen (Kraft in die erste Richtung) und der Kraft, die auf die in Normalenrichtung auf elektrischen Kontaktflächen wirkt (senkrecht zur ersten Richtung) und den elektrischen Übergangswiderstand zwischen den Batteriezellen bestimmt, statt, da diese beiden Kräften im Wesentlichen senkrecht zueinander stehen. Die Normalkraft der elektrischen Kontakte bzw. Kontaktflächen steht in der Regel senkrecht zu der Presssitz- bzw. Klemmsitzkraft der mechanischen Verbindung der Batteriezellen, die zum Einführen bzw. Einpressen der Vorsprüngen in die Aussparungen aufgebracht werden muss. Durch die Vielzahl von Vorsprüngen und Aussparungen können üblicherweise besonders hohe Ströme fließen. Zudem verläuft üblicherweise die Kontaktnormalkraft des elektrischen Kontakts zwischen dem Vorsprung und der Aussparung bzw. zwischen den Batteriezellen senkrecht zur ersten Richtung (Richtung der Verpresskraft zum Verbinden der Batteriezellen miteinander)
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In der Regel können die Kontaktflächen insbesondere die Bereiche bzw. Flächen sein, in denen der jeweilige Vorsprung die jeweilige Aussparung unmittelbar berührt. Über diese Kontaktflächen bzw. mittels dieser Kontaktflächen kann üblicherweise eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Batteriezelle und der zweiten Batteriezelle hergestellt werden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum elektrischen Kontaktieren einer ersten Batteriezelle mit einer zweiten Batteriezelle zum Zusammenbauen einer Batterie vorgeschlagen, umfassend die Schritte: Bereitstellen einer ersten Batteriezelle mit einer Vielzahl von Vorsprüngen zum elektrischen Kontaktieren der zweiten Batteriezelle, Bereitstellen einer zweiten Batteriezelle mit einer Vielzahl von Aussparungen zum Aufnehmen jeweils einer der Vorsprünge der ersten Batteriezelle; Anordnen der ersten Batteriezelle und der zweiten Batteriezelle in einer ersten Richtung übereinander; und Einpressen der Vorsprünge der ersten Batteriezelle in die Aussparungen der zweiten Batteriezelle entlang der ersten Richtung derart, dass jeweils parallel zu der ersten Richtung verlaufende mechanische Kontaktflächen zum elektrischen Verbinden der ersten Batteriezelle mit der zweiten Batteriezelle zwischen den Vorsprüngen und den Aussparungen entstehen.
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Ein Vorteil hiervon ist, dass durch das Verfahren eine Batterie hergestellt werden kann, die in der Regel eine technisch einfache Hochstromverbindung zwischen den Batteriezellen aufweist, wobei die Hochstromverbindung mechanisch sicher ist. Die durch das Verfahren hergestellte Batterie umfasst üblicherweise wenige Einzelteile, so dass das Verfahren schnell durchgeführt werden kann. Zudem findet beim dem Verfahren eine Entkopplung von Verpresskraft zum mechanischen Verbinden der Batteriezellen (Kraft in die erste Richtung) und der Kraft, die auf die elektrischen Kontaktflächen wirkt, statt, da diese beiden Kräften im Wesentlichen senkrecht zueinander stehen. Die Normalkraft der elektrischen Kontakte bzw. Kontaktflächen steht in der Regel senkrecht zu der Presssitz- bzw. Klemmsitzkraft der mechanischen Verbindung der Batteriezellen, die zum Einführen bzw. Einpressen der Vorsprüngen in die Aussparungen aufgebracht werden muss. Bei der durch das Verfahren hergestellten Batterie können durch die Vielzahl von Vorsprüngen und Aussparungen üblicherweise besonders hohe Ströme fließen. Zudem verläuft üblicherweise die Kontaktnormalkraft des elektrischen Kontakts zwischen dem Vorsprung und der Aussparung bzw. zwischen den Batteriezellen senkrecht zur ersten Richtung (Richtung der Verpresskraft zum Verbinden der Batteriezellen miteinander).
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Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
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In einer Ausführungsform sind die Vorsprünge jeweils in einem Querschnitt senkrecht zu der ersten Richtung sternförmig mit, insbesondere am Ende abgerundeten, Zacken ausgebildet, wobei die Vorsprünge derart in den Aussparungen angeordnet sind, dass die Enden der Zacken der Vorsprünge der ersten Batteriezelle zusammen mit den von den Enden der Zacken kontaktierten Flächen der Aussparung die Kontaktflächen zwischen dem Vorsprung und der Aussparung bilden. Hierdurch lässt sich üblicherweise eine große Kontaktfläche (= Summe aller Kontaktflächen) erreichen. Somit kann ein besonders hoher Strom durch die Verbindung zwischen der ersten Batteriezelle und der zweiten Batteriezelle fließen. Darüber hinaus können die Batteriezellen in der Regel im Wesentlich nicht relativ zueinander senkrecht zur ersten Richtung bewegt werden. Diese sorgt im Allgemeinen für eine besonders sichere elektrische Verbindung.
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In einer Ausführungsform sind die Aussparungen jeweils derart ausgebildet, dass die Aussparungen jeweils die Form eines senkrechten Kreiszylinders aufweisen. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Aussparungen üblicherweise technisch einfach symmetrisch ausgebildet bzw. hergestellt werden können. Zudem kann somit in der Regel ein guter Presssitz bzw. Klemmsitz zwischen den Vorsprüngen und den Aussparungen erreicht werden. Zudem steht in der Regel ein breiter Bereich als Endanschlag beim Einführen der Vorsprünge in die Aussparungen zur Verfügung, wodurch Beschädigungen beim Einführen der Vorsprünge in die Aussparungen üblicherweise sicher vermieden werden.
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In einer Ausführungsform sind die Vorsprünge jeweils derart in den Aussparungen angeordnet, dass zwischen der ersten Batteriezelle und der zweiten Batteriezelle in der ersten Richtung zumindest bereichsweise ein Abstand zwischen dem Vorsprung und der Aussparung vorhanden ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass üblicherweise die Vorsprünge in jedem Falle derart tief in die Aussparungen eingeführt werden können, dass möglichst große Kontaktflächen zwischen den Vorsprüngen und den Aussparungen entstehen.
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In einer Ausführungsform sind die Vorsprünge der ersten Batteriezelle, insbesondere äquidistant zueinander, um einen Schwellbereich der ersten Batteriezelle umlaufend angeordnet und die Aussparungen der zweiten Batteriezelle, insbesondere äquidistant zueinander, um einen Schwellbereich der zweiten Batteriezelle umlaufend angeordnet. Hierdurch ist in der Regel ein großer Raum bzw. ein große Volumen vorhanden, in die sich die Batteriezellen, insbesondere Lithium-Ionen-Zellen, im elektrischen Betrieb zwischen verschiedenen Ladezuständen (SOC) ausdehnen bzw. anschwellen können, ohne dass es zu mechanischen Kräften bzw. Spannungen zwischen den Batteriezellen kommt. Somit wird auch bei einer Ausdehnung bzw. Schwellung der Batteriezellen im Allgemeinen sichergestellt, dass die elektrische Verbindung vorhanden ist und die Größe der Kontaktfläche im Wesentlichen unverändert bleibt.
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In einer Ausführungsform sind die Vorsprünge der ersten Batteriezelle in zwei voneinander beabstandeten ersten Bereichen angeordnet und die Aussparungen der zweiten Batteriezelle sind in zwei voneinander beabstandeten zweiten Bereichen angeordnet, wobei der Schwellbereich der ersten Batteriezelle zwischen den ersten Bereichen und der Schwellbereich der zweiten Batteriezelle zwischen den zweiten Bereichen ausgebildet ist. Hierdurch wird in der Regel ein besonders großer Raum bzw. ein besonders großes Volumen zur Ausdehnung bzw. Anschwellung der Batteriezellen bereitgestellt.
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In einer Ausführungsform weist die Vielzahl von Vorsprüngen mindestens zehn, insbesondere mindestens zwanzig, vorzugsweise mindestens fünfzig, Vorsprünge und die Vielzahl von Aussparungen mindestens zehn, insbesondere mindestens zwanzig, vorzugsweise mindestens fünfzig, Aussparungen auf. Durch die große Anzahl von Vorsprüngen und Aussparungen und der damit besonders großen Kontaktfläche kann in der Regel ein besonders hoher Strom durch die Verbindung fließen. Zudem wird üblicherweise eine besonders sichere über eine große Fläche verteilte mechanische Verbindung zwischen den Batteriezellen erreicht.
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In einer Ausführungsform sind die Vorsprünge mit der ersten Batteriezelle und/oder die Aussparungen mit der zweiten Batteriezelle einstückig ausgebildet. In einer Batterie mit mehr als zwei Batteriezellen, z. B. drei oder vier Batteriezellen, können in der Regel pro Batteriezelle, insbesondere bei den innenliegenden Batteriezellen der Batterie, sowohl Vorsprünge als auch Aussparungen auf, insbesondere gegenüberliegenden, Seiten der Batteriezelle ausgebildet sein. Das jeweils unterschiedliche elektrische Potential tragende Designelement (Vorsprung bzw. Aussparung) der Batteriezelle kann typischerweise einstückig ausgebildet sein. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Batterie in der Regel technisch besonders einfach herstellbar ist.
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In einer Ausführungsform sind die Vorsprünge zueinander baugleich ausgebildet und/oder die Aussparungen zueinander baugleich ausgebildet. Dies vereinfacht üblicherweise die Herstellung der Batterie. Vorteilhaft ist zudem, dass auf die Orientierung der beiden Zellen zueinander beim Zusammenbauen wenig geachtet werden muss, da die Vorsprünge und die Aussparungen alle gleich aufgebaut sind. Dies senkt in der Regel die Herstellungszeit der Batterie.
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Die Batteriezelle kann üblicherweise eine oder mehrere galvanische Zellen umfassen, die von einem Batteriegehäuse bzw. mehreren Batteriegehäuseteilen bzw. zwei Batteriegehäusehälften im Wesentlichen vollständig umschlossen ist. Die Batteriegehäuseteile bzw. Batteriegehäusehälften können in der Regel auf unterschiedlichen Potentialen liegen.
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Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen der Batterie beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
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1 zeigt eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterie;
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2 zeigt eine Seitenansicht der Batterie aus 1;
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Batteriezelle der Batterie aus 1 bzw. 2;
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4 zeigt eine Detailansicht des Bereichs IV der Batteriezelle aus 3;
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5 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der Batteriezelle aus 3;
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6 zeigt eine Detailansicht eines Vorsprungs einer Batteriezelle der Batterie aus den 1–2;
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7 zeigt eine Detailansicht einer Aussparung einer Batteriezelle der Batterie aus den 1–2;
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8 zeigt eine weitere Ansicht eines Vorsprungs einer Batteriezelle der Batterie aus den 1–2;
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9 zeigt eine perspektivische Ansicht zweier einzelner Batteriezellen einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterie; und
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10 zeigt eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterie.
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Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterie 5. 2 zeigt eine Seitenansicht der Batterie 5 aus 1. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Batteriezelle 10, 60 der Batterie 5 aus 1 bzw. 2. 4 zeigt eine Detailansicht des Bereichs IV der Batteriezelle 10, 60 aus 3. 5 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der Batteriezelle 10, 60 aus 3.
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Die Batterie 5 umfasst mehrere Batteriezellen 10, 60, die in Reihe hintereinander geschaltet sind. Die Batterie 5 kann insbesondere eine Lithium-Ionen Batterie sein, die mehrere Lithium-Ionen-Zellen umfasst.
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Die Zellen bzw. Batteriezellen 10, 60, insbesondere die erste Batteriezelle 10 und die zweite Batteriezelle 60 der Batterie 5, sind in einer ersten Richtung 7 (die in 1 von unten nach oben verläuft) übereinander angeordnet. Die Batteriezellen können parallel oder seriell/in Serie elektrisch miteinander verbunden sein. Die Batteriezellen 10, 60 sind gleich ausgerichtet und die Batteriezellen 10, 60 sind zueinander entlang der ersten Richtung 7 versetzt. Eine Batteriezelle 10, 60 wird somit durch eine reine Translationsverschiebung entlang der ersten Richtung 7 auf die andere Batteriezelle 10, 60 abgebildet. Somit sind die Batteriezellen 10, 60 im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. Die größte Ausdehnung der Batteriezellen 10, 60 verläuft jeweils senkrecht zu der ersten Richtung 7.
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Die Batterie 5 umfasst drei Batteriezellen 10, 60. Die Anzahl der Batteriezellen 10, 60 kann zwei, vier, fünf, sechs oder mehr sechs Batteriezellen betragen.
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Die erste Batteriezelle 10 weist Vorsprünge 12–15 auf. Die Vorsprünge 12–15 stehen von einer ersten Oberfläche 19 der ersten Batteriezelle 10, wobei die erste Oberfläche 19 senkrecht zu der ersten Richtung 7 verläuft, in die erste Richtung 7 ab. Die Vorsprünge 12–15 sind in der Nähe des Rands der (in 3) oberen planen bzw. ebenen Oberfläche 19 der ersten Batteriezelle 10 angeordnet. Die Vielzahl von Vorsprüngen 12–15 ist derart angeordnet, dass diese gemeinsam einen Schwellbereich 50 der ersten Batteriezelle 10 umlaufen. Die Vorsprünge 12–15 sind in einem Rechteck angeordnet.
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Die zweite Batteriezelle 60 weist Aussparungen 62 auf. Die Aussparungen 62 sind von einer zweiten Oberfläche 69 der zweiten Batteriezelle 60, die senkrecht zu der ersten Richtung 7 verläuft, in die erste Richtung 7 zurückgesetzt. Die Aussparungen 62 sind in der Nähe des Rands der (in 3) oberen planen zweiten Oberfläche 69 der zweiten Batteriezelle 60 angeordnet. Die Vielzahl von Aussparungen 62 ist derart angeordnet, dass diese gemeinsam einen Schwellbereich 70 der zweiten Batteriezelle 60 umlaufen. Die Aussparungen 62 sind in einem Rechteck angeordnet.
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Die Vorsprünge 12–15 der ersten Batteriezelle 10 sind in den Aussparungen 62 der zweiten Batteriezelle 60 angeordnet. Insbesondere kann in jeder Aussparung 62 der zweiten Batteriezelle 60 genau ein Vorsprung 12–15 der ersten Batteriezelle 10 angeordnet sein.
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Die Anzahl der Vorsprünge 12–15 entspricht der Anzahl der Aussparungen 62. Vorstellbar ist auch, dass mehr Aussparungen 62 als Vorsprünge 12–15 vorhanden sind.
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Die erste Batteriezelle 10 weist auf der den Vorsprüngen 12–15 abgewandten Seite bzw. auf der der ersten Oberfläche 19 abgewandten Oberfläche Aussparungen 62 auf und die zweite Batteriezelle 60 weist auf der den Aussparungen 62 abgewandten Seite bzw. auf der der zweiten Oberfläche 69 abgewandten Oberfläche Vorsprünge 12–15 auf. Die erste Batteriezelle 10 und die zweite Batteriezelle 60 sind somit gleich bzw. gleichartig aufgebaut. Hierdurch kann eine große Anzahl von Batteriezellen, z. B. drei, fünf oder zehn, aufeinander angeordnet und in Reihe miteinander elektrisch verbunden werden.
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Die Aussparungen 62 weisen üblicherweise ein negatives elektrisches Potential (minus) auf. Die Vorsprünge 12–15 weisen in der Regel ein positives elektrisches Potential (plus) auf. Hierdurch wird sichergestellt, dass stets „Plus” mit „Minus” verbunden wird. Vorstellbar ist jedoch auch, dass die Aussparungen 62 ein positives elektrisches Potential (plus) aufweisen und die Vorsprünge 12–15 ein negatives elektrisches Potential (minus) aufweisen.
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6 zeigt eine Detailansicht eines Vorsprungs 12–15 einer Batteriezelle 10 der Batterie 5 aus den 1–2. 7 zeigt eine Detailansicht einer Aussparung 62 einer Batteriezelle 10 der Batterie 5 aus den 1–2. 8 zeigt eine weitere Ansicht eines Vorsprungs 12–15 einer Batteriezelle 10 der Batterie 5 aus den 1-2.
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Die Vorsprünge 12–15 sind jeweils in einem Querschnitt senkrecht zur der ersten Richtung 7 (d. h. einem Querschnitt senkrecht zur Zeichenebene der 1 bzw. 2) sternförmig ausgebildet. Der Vorsprung 12–15 besteht aus einem kreiszylinderförmigen Mittelteil, von dem Zacken 20–27 bzw. Spitzen hervorstehen. Die Zacken 20–27 bzw. Spitzen stehen von dem Mittelteil regelmäßig ab. Der kreiszylinderförmige Mittelteil des Vorsprungs 12–15 weist eine geringfügig größere Höhe (die Höhe verläuft in die erste Richtung 7) als die Zacken 20–27 bzw. Spitzen auf. Der Übergang der Höhe zwischen dem Mittelteil und den Zacken 20–27 ist fließend ausgebildet.
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Die Enden 25 der Zacken 20–27 bzw. die Spitzen der Sternenform des Vorsprungs 12–15 sind abgerundet. Die Aussparungen 62 sind jeweils kreiszylinderförmig ausgebildet. Der Durchmesser des Kreiszylinders der Aussparung 62 entspricht im Wesentlichen dem Durchmesser des Vorsprungs 12–15 von einer Spitze zu einer entgegengesetzten Spitze. Somit kann ein Presssitz bzw. Klemmsitz des Vorsprungs 12–15 in der Aussparung 62 erreicht werden.
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Die Vorsprünge 12–15 sind zu einer Achse, die durch die Mitte des Vorsprungs 12–15 und in 1 von oben nach unten verläuft bzw. in die erste Richtung 7 verläuft rotationssymmetrisch. Die Anzahl der Zacken 20–27 bzw. Spitzen des Vorsprungs 12–15 beträgt acht. Eine andere Anzahl von Zacken 20–27 bzw. Spitzen ist vorstellbar, z. B. zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, neun oder zehn Zacken 20–27. Auch mehr als zehn Zacken sind vorstellbar.
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Auch andere Formen als eine Sternform der Vorsprünge 12–15 sind vorstellbar. Wichtig ist, dass jeder Vorsprung 12–15 an mehreren Stellen die jeweilige Aussparung 62 kontaktiert. Je größer die Kontaktfläche 30, 31 pro Vorsprung 12–15 bzw. Aussparung 62 ist und je mehr Vorsprünge 12–15 bzw. Aussparungen 62 vorhanden sind, desto größer ist die Summer der Kontaktflächen 30, 31 und folglich der größtmögliche Stromfluss von der ersten Batteriezelle 10 zu der zweiten Batteriezelle 60.
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Die Vorsprünge 12–15 der ersten Batteriezelle 10 werden entlang der ersten Richtung 7 in die Aussparungen 62 der zweiten Batteriezelle 60 mit Druck eingeführt bzw. eingepresst. Hierdurch wird eine (in Richtung senkrecht zur ersten Richtung 7) verrutschsichere mechanische Verbindung zwischen der ersten Batteriezelle 10 und der zweiten Batteriezelle 60 erreicht. Die Enden 25 der Zacken 20–27 bzw. die Spitzen der Vorsprünge 12–15 kontaktieren nach dem Einführen bzw. Einpressen der Vorsprünge 12–15 in die Aussparungen 62 die Aussparungen 62 in mehreren Kontaktflächen 30, 31. Die Kontaktflächen 30, 31 sind die Bereiche bzw. Flächen, in denen der jeweilige Vorsprung 12–15 die jeweilige Aussparung 62 unmittelbar berührt. Über diese Kontaktflächen 30, 31 bzw. mittels dieser Kontaktflächen 30, 31 wird eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Batteriezelle 10 und der zweiten Batteriezelle 60 hergestellt.
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Die Kontaktflächen 30, 31 verlaufen jeweils parallel zu der ersten Richtung 7. „Im Wesentlichen parallel” kann insbesondere auch umfassen, dass ein Winkel kleiner als ca. 1°, als ca. 2°, als ca. 5° oder als ca. 10° zwischen der Kontaktfläche 30, 31 und der ersten Richtung vorhanden ist.
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Die Summe der Kontaktflächen 30, 31 zwischen der ersten Batteriezelle 10 und der zweiten Batteriezelle 60 ist relativ hoch, damit ein hoher Strom durch die Verbindung fließen kann.
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Die Tiefe der Aussparung 62 ist (etwas) größer als die Höhe des Vorsprungs 12–15, so dass der Vorsprung 12–15 auch bei geringen Abweichungen bzw. Toleranzen vollständig in die Aussparung 62 eingeführt werden kann, so dass die Kontaktfläche 30, 31 bzw. die Kontaktflächen 30, 31 stets gleich groß ist bzw. sind.
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Die Kraft zur mechanischen Verbindung der ersten Batteriezelle 10 mit der zweiten Batteriezelle 60 erfolgt bzw. verläuft in die erste Richtung 7 bzw. entlang der ersten Richtung 7. Die Gewichtskraft der Batteriezellen 10, 60 verläuft entgegengesetzt zur ersten Richtung 7. Die Normalkraft der Kontaktflächen 30, 31 verläuft jeweils senkrecht zur ersten Richtung 7. Die Vorsprünge 12–15 bzw. die Enden der Spitzen/Zacken 20–27 der Vorsprünge 12–15 drücken jeweils gegen die Innenoberfläche der Aussparungen 62 in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung 7 steht.
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Somit steht Kraft, die für eine elektrische Verbindung der ersten Batteriezelle 10 mit der zweiten Batteriezelle 60 sorgt, in einem Winkel von ca. 90° zu der Gewichtskraft und in einem Winkel von ca. 90° zu der Kraft, die zur mechanischen Verbindung der Batteriezellen 10, 60 bzw. zur Einführung/Einpressung der Vorsprünge 12–15 in die Aussparungen 62 aufgebracht werden muss. Die Kraft, die zur mechanischen Verbindung der Batteriezellen 10, 60 bzw. zur Einführung/Einpressung der Vorsprünge 12–15 in die Aussparungen 62 aufgebracht werden muss, und die Gewichtskraft verlaufen in die gleiche Richtung bzw. parallel zueinander.
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Insbesondere verlaufen alle Kontaktflächen 30, 31 zwischen den Vorsprüngen 12–15 der ersten Batteriezelle 10 und den Aussparungen 62 der zweiten Batteriezelle 60 im Wesentlichen parallel zu der ersten Richtung 7. Dies bedeutet, dass jeder Vektor, der an irgendeinem Punkt der Kontaktfläche 30, 31 normal zu der Kontaktfläche 30, 31 steht, senkrecht zu der ersten Richtung 7 verläuft.
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9 zeigt eine perspektivische Ansicht zweier einzelner Batteriezellen 10, 60 einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterie 5. 10 zeigt eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterie 5.
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Die in 9 gezeigten Batteriezellen 10, 60 und die 10 gezeigte weitere Ausführungsform der Batterie 5 unterscheidet sich von der in den 3–4 gezeigten Batteriezelle bzw. von der in den 1–2 gezeigten Ausführungsform der Batterie 5 im Wesentlichen durch die Position und Anordnung der Vorsprünge 12–15 und Aussparungen 62. Die Vorsprünge 12–15 der ersten Batteriezelle 10 sind in zwei voneinander getrennten bzw. beabstandeten ersten Bereichen 47, 48 angeordnet. Zwischen den ersten Bereichen 47, 48 ist ein erster Schwellbereich 50 der ersten Batteriezelle 10 angeordnet. Die Aussparungen 62 der zweiten Batteriezelle 60 sind in zwei voneinander getrennten bzw. beabstandeten zweiten Bereichen 67, 68 angeordnet. Zwischen den zweiten Bereichen 67, 68 ist ein zweiter Schwellbereich 70 der zweiten Batteriezelle 60 angeordnet.
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In den ersten Bereichen 47, 48 und in den zweiten Bereichen 67, 68 sind die Vorsprünge 12–15 bzw. Aussparungen 62 in einem gitterartigen Muster äquidistant zueinander angeordnet.
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Bei Anordnung bzw. Verbindung der Batteriezellen 10, 60 wie in 10 gezeigt, ergibt sich somit, dass der erste Schwellbereich 50 vollständig unterhalb des zweiten Schwellbereichs 70 liegt. Dies gilt auch für die Schwellbereiche der weiteren Batteriezellen. Die Schwellbereiche 50, 70 sind jeweils plan bzw. eben ausgebildet. Die Oberfläche der Schwellbereiche 50, 70 verlaufen im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung 7.
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In den Schwellbereichen 50, 70 sind die Batteriezellen 10, 60 voneinander beabstandet angeordnet. Somit ergibt sich ein großes Volumen, in das sich die Batteriezelle 10, 60 jeweils ausdehnen kann, ohne dass mechanische Spannungen zwischen den Batteriezellen 10, 60 auftreten oder gar eine Verschlechterung bzw. Lösung der mechanischen und folglich der elektrischen Verbindung stattfindet.
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Die Batteriezellen 10, 60 können Primärzellen (nicht wiederaufladbar) und/oder Sekundärzellen (wiederaufladbar) sein.
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Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend”, „umfassend”, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
