DE102019118160A1 - Cell with electrical energy storage and housing - Google Patents

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Abstract

Dargestellt und beschrieben ist eine Zelle (1) mit einem elektrischen Energiespeicher (2) und einem hohlzylinderförmigen Gehäuse (3), wobei der elektrische Energiespeicher (2) im Gehäuse (3) angeordnet ist und das Gehäuse (3) den elektrischen Energiespeicher (2) dicht umschließt, wobei der elektrische Energiespeicher (2) einen ersten Energiespeicherpol (12) und einen zweiten Energiespeicherpol (13) aufweist und wobei das Gehäuse (3) einen Außenmantel (4), einen Innenmantel (5), eine erste Kappe (6) und eine zweite Kappe (7) aufweist.Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Temperierung der Zelle (1) anzugeben, welche den elektrischen Energiespeicher (2) in einem vorgegebenen Temperaturbereich hält.Die Aufgabe ist dadurch gelöst, dass einerseits der Innenmantel (5) und die erste Kappe (6) einen ersten elektrischen Zellleiter (8) und andererseits der Außenmantel (4) und die zweite Kappe (7) einen zweiten elektrischen Zellleiter (9) bilden, dass einerseits der erste Energiespeicherpol (12) und der Innenmantel (5) und andererseits der zweite Energiespeicherpol (13) und der Außenmantel (4) elektrisch miteinander verbunden sind, dass der Innenmantel (5) einerseits an der ersten Kappe (6) eine erste Buchse (10) und andererseits an der zweiten Kappe (7) eine zweite Buchse (11) für Stecker (15, 16) eines Zellverbinders (14, 18) aufweist und dass das Gehäuse (3) derart ausgebildet ist, sodass ein Medium zur Temperierung der Zelle (1) im Innenmantel (5) aufnehmbar ist.Shown and described is a cell (1) with an electrical energy store (2) and a hollow cylindrical housing (3), the electrical energy store (2) being arranged in the housing (3) and the housing (3) the electrical energy store (2) encloses tightly, wherein the electrical energy storage (2) has a first energy storage pole (12) and a second energy storage pole (13) and wherein the housing (3) has an outer jacket (4), an inner jacket (5), a first cap (6) and a second cap (7). The invention is based on the object of specifying a temperature control of the cell (1) which keeps the electrical energy store (2) in a predetermined temperature range. and the first cap (6) forms a first electrical cell conductor (8) and on the other hand the outer jacket (4) and the second cap (7) form a second electrical cell conductor (9) that on the one hand the first energy storage p ol (12) and the inner jacket (5) and on the other hand the second energy storage pole (13) and the outer jacket (4) are electrically connected to one another, that the inner jacket (5) on the one hand has a first socket (10) on the first cap (6) and on the other hand, on the second cap (7) has a second socket (11) for plugs (15, 16) of a cell connector (14, 18) and that the housing (3) is designed in such a way that a medium for temperature control of the cell (1) can be received in the inner jacket (5).

Description

Die Erfindung betrifft eine Zelle mit einem elektrischen Energiespeicher und einem hohlzylinderförmigen Gehäuse.The invention relates to a cell with an electrical energy store and a hollow cylindrical housing.

Der elektrische Energiespeicher ist im Gehäuse angeordnet und das Gehäuse umschließt den elektrischen Energiespeicher dicht. Der elektrische Energiespeicher weist einen ersten Energiespeicherpol und einen zweiten Energiespeicherpol auf. Das Gehäuse weist einen Außenmantel, einen Innenmantel, eine erste Kappe und eine zweite Kappe auf.The electrical energy store is arranged in the housing and the housing tightly encloses the electrical energy store. The electrical energy store has a first energy storage pole and a second energy storage pole. The housing has an outer jacket, an inner jacket, a first cap and a second cap.

Das Gehäuse der Zelle hat die Form eines Hohlzylinders. Unter einem Hohlzylinder wird ein allgemeiner Hohlzylinder verstanden. Ein allgemeiner Hohlzylinder ist durch eine Außenmantelfläche, Innenmantelfläche, eine erste Grundfläche und eine zweite Grundfläche bestimmt, wobei die Grundflächen die Bereiche zwischen Innenmantelfläche und Außenmantelfläche abschließen. Ein allgemeiner Hohlzylinder kann nicht nur senkrecht, sondern auch schief sein. Auch kann er nicht nur Grundflächen mit kreisrunden oder ovalen, sondern auch mit mehreckigen Querschnittskonturen aufweisen. Insbesondere kann das hohlzylinderförmige Gehäuse auch ein Prisma sein. Beim Gehäuse bildet der Außenmantel die Außenmantelfläche, der Innenmantel die Innenmantelfläche, die erste Kappe, die erste Grundfläche und die zweite Kappe die zweite Grundfläche.The housing of the cell has the shape of a hollow cylinder. A hollow cylinder is understood to mean a general hollow cylinder. A general hollow cylinder is defined by an outer jacket surface, an inner jacket surface, a first base surface and a second base surface, the base surfaces closing off the areas between the inner jacket surface and the outside jacket surface. A general hollow cylinder can not only be vertical but also oblique. It can also have not only base areas with circular or oval, but also with polygonal cross-sectional contours. In particular, the hollow cylindrical housing can also be a prism. In the case of the housing, the outer jacket forms the outer jacket surface, the inner jacket the inner jacket surface, the first cap, the first base surface and the second cap the second base surface.

Das Gehäuse umschließt den im Gehäuse angeordneten elektrischen Energiespeicher dicht. Dabei bedeutet dicht umschlossen zum einen, dass der elektrische Energiespeicher gegen Umwelteinflüsse geschützt ist, sodass er in seiner Funktionalität nicht beeinträchtigt ist, und zum anderen, dass vom elektrischen Energiespeicher keine Gefahren für die Umwelt ausgehen.The housing tightly encloses the electrical energy store arranged in the housing. Tightly enclosed means, on the one hand, that the electrical energy storage device is protected against environmental influences so that its functionality is not impaired, and, on the other hand, that the electrical energy storage device does not pose any danger to the environment.

Die beiden Energiespeicherpole des elektrischen Energiespeichers werden auch als Pluspol und Minuspol bezeichnet.The two energy storage poles of the electrical energy store are also referred to as the positive pole and the negative pole.

Eine Zelle oder mehrere miteinander elektrisch verschaltete Zellen werden zur Versorgung von elektrischen Geräten mit elektrischer Energie verwendet. Bei den elektrischen Geräten handelt es sich zum Beispiel um Smartphones, Laptops und Automobile. Zwei Zellen sind derart miteinander verschaltet, dass sie elektrisch entweder seriell oder parallel verbunden sind.One cell or several electrically interconnected cells are used to supply electrical devices with electrical energy. The electrical devices are, for example, smartphones, laptops and automobiles. Two cells are interconnected in such a way that they are electrically connected either in series or in parallel.

Aus der Praxis bekannte gattungsgemäße Zellen sind zum Beispiel Lithium-Ionen-Rundzellen. Eine solche Rundzelle weist ein senkrechtes hohlzylinderförmiges Gehäuse mit einem Innenmantel und einem Außenmantel auf, wobei der Innenmantel und der Außenmantel kreisrunde Querschnittskonturen haben. Die beiden Kappen sind an den Innenmantel und an den Außenmantel angepasst. Der elektrische Energiespeicher ist im Gehäuse angeordnet und oftmals um den Innenmantel gewickelt. Der erste Energiespeicherpol des elektrischen Energiespeichers ist mit der ersten Kappe elektrisch verbunden und der zweite Energiespeicherpol ist mit der zweiten Kappe elektrisch verbunden. Eine elektrische Kontaktierung der Zellen erfolgt demnach lediglich über die beiden Kappen, wobei die eine Kappe den Minuspol und die andere Kappe den Pluspol darstellt.Generic cells known from practice are, for example, lithium-ion round cells. Such a round cell has a vertical hollow cylinder-shaped housing with an inner jacket and an outer jacket, the inner jacket and the outer jacket having circular cross-sectional contours. The two caps are adapted to the inner jacket and the outer jacket. The electrical energy store is arranged in the housing and is often wrapped around the inner jacket. The first energy storage pole of the electrical energy store is electrically connected to the first cap and the second energy storage pole is electrically connected to the second cap. The cells are therefore only electrically contacted via the two caps, one cap representing the negative pole and the other cap representing the positive pole.

Mehrere gattungsgemäße Zellen können elektrisch seriell oder parallel verbunden sein. Zur elektrisch seriellen Verbindung einer ersten und einer zweite Zelle sind diese vorzugsweise auch geometrisch seriell angeordnet, sodass die erste Kappe der ersten Zelle und die zweite Kappe der zweiten Zelle einander gegenüberliegen. Die erste Kappe und die zweite Kappe sind durch einen Zellverbinder elektrisch miteinander verbunden. Zur elektrisch parallelen Verbindung einer ersten und einer zweiten Zelle sind diese vorzugsweise auch geometrisch parallel angeordnet, sodass die erste Kappe der ersten Zelle und die erste Kappe der zweiten Zelle nebeneinander liegen. Die beiden ersten Kappen sind durch einen Zellverbinder elektrisch miteinander verbunden. Zwar sind auch weitere geometrische Anordnungen bei elektrisch seriell und parallel verbundenen Zellen bekannt, jedoch erfordern diese aufwendigere Zellverbinder. Somit beeinflusst die Art der elektrischen Verbindung von Zellen deren geometrische Anordnung und die Orientierung der Zellen in dieser Anordnung. Das bedeutet einen Symmetrieverlust und reduziert die Packungsdichte der Zellen. Die Orientierung von Zellen bezieht sich auf die Abfolge ihrer Kappen zueinander, also auf die Abfolge der Plus- und Minuspole. Das ist eine Einschränkung, welche einen Nachteil darstellt.Several generic cells can be electrically connected in series or in parallel. For the electrical serial connection of a first and a second cell, these are preferably also arranged geometrically in series, so that the first cap of the first cell and the second cap of the second cell are opposite one another. The first cap and the second cap are electrically connected to one another by a cell connector. For the electrically parallel connection of a first and a second cell, these are preferably also arranged geometrically parallel, so that the first cap of the first cell and the first cap of the second cell lie next to one another. The first two caps are electrically connected to one another by a cell connector. Although other geometrical arrangements are known for cells connected electrically in series and in parallel, these require more complex cell connectors. The type of electrical connection of cells thus influences their geometric arrangement and the orientation of the cells in this arrangement. This means a loss of symmetry and reduces the packing density of the cells. The orientation of cells relates to the sequence of their caps to each other, i.e. to the sequence of the plus and minus poles. This is a limitation that is a disadvantage.

Die Temperatur des elektrischen Energiespeichers in einer Zelle muss in einem vorgegebenen Temperaturbereich liegen, damit die maximal mögliche Leistungsfähigkeit des elektrischen Energiespeichers gegeben ist und die maximal mögliche Lebensdauer des elektrischen Energiespeichers erreicht wird. Jedoch entsteht beim Laden und Entladen im elektrischen Energiespeicher Wärme. Der beim Laden und Entladen fließende Strom bewirkt aber auch Wärme in den Bereichen des Gehäuses, durch welche der Strom fließt. Zu diesen Bereichen gehören insbesondere auch die Bereiche der elektrischen Kontaktierung des Gehäuses zum Beispiel an den Kappen. Die Umgebungstemperatur von Zellen und die beim Laden und Entladen in Zellen entstehende Wärme können ein Verlassen des vorgegebenen Temperaturbereichs bewirken. Steigt die Temperatur soweit an, dass sie außerhalb des vorgegebenen Temperaturbereichs liegt, besteht die Gefahr eines thermischen Durchgehens. Deshalb ist es notwendig, Zellen zu temperieren, sodass die Temperatur des elektrischen Energiespeichers in dem vorgegebenen Temperaturbereich liegt. Eine fehlende Temperierung oder eine Temperierung, welche den elektrischen Energiespeicher nicht im vorgegebenen Temperaturbereich hält, stellt somit einen weiteren Nachteil dar.The temperature of the electrical energy store in a cell must be in a predetermined temperature range so that the maximum possible performance of the electrical energy store is given and the maximum possible service life of the electrical energy store is achieved. However, when charging and discharging, the electrical energy storage device generates heat. The current flowing during charging and discharging also causes heat in the areas of the housing through which the current flows. These areas also include, in particular, the areas of electrical contacting of the housing, for example on the caps. The ambient temperature of cells and the heat generated during charging and discharging in cells can cause the specified temperature range to be exceeded. If the temperature rises so far that it is outside the specified temperature range, there is a risk thermal runaway. It is therefore necessary to control the temperature of the cells so that the temperature of the electrical energy storage device is within the specified temperature range. A lack of temperature control or a temperature control that does not keep the electrical energy storage device in the specified temperature range therefore represents a further disadvantage.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Überwindung oder zumindest Abmilderung der dargelegten Nachteile.The object of the present invention is to overcome or at least alleviate the disadvantages set out.

Die Aufgabe ist durch eine Zelle mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Bei dieser Zelle bilden einerseits der Innenmantel und die erste Kappe einen ersten elektrischen Zellleiter und andererseits der Außenmantel und die zweite Kappe einen zweiten elektrischen Zellleiter. Dabei sind der erste elektrische Zellleiter und der zweite elektrische Zellleiter voneinander elektrisch isoliert. Weiter sind einerseits der erste Energiespeicherpol und der Innenmantel und andererseits der zweite Energiespeicherpol und der Außenmantel elektrisch miteinander verbunden. Der Innenmantel weist einerseits an der ersten Kappe eine erste Buchse und andererseits an der zweiten Kappe eine zweite Buchse für Stecker eines Zellverbinders auf. Vorzugsweise sind die Buchsen unterschiedlich groß ausgebildet, um ein Verpolen zu vermeiden. Weiter ist das Gehäuse derart ausgebildet, sodass ein Medium zur Temperierung der Zelle im Innenmantel aufnehmbar ist.The object is achieved by a cell with the features of claim 1. In this cell, on the one hand, the inner jacket and the first cap form a first electrical cell conductor and, on the other hand, the outer jacket and the second cap form a second electrical cell conductor. The first electrical cell conductor and the second electrical cell conductor are electrically isolated from one another. Furthermore, on the one hand the first energy storage pole and the inner jacket and on the other hand the second energy storage pole and the outer jacket are electrically connected to one another. The inner jacket has, on the one hand, a first socket on the first cap and, on the other hand, a second socket for plugs of a cell connector on the second cap. The sockets are preferably of different sizes in order to avoid polarity reversal. Furthermore, the housing is designed such that a medium for controlling the temperature of the cell can be accommodated in the inner jacket.

Die Hohlzylinderform des Gehäuses in Verbindung mit der Zuordnung der Elemente des Gehäuses, nämlich des Außenmantels, des Innenmantels, der ersten Kappe und der zweiten Kappe, zum ersten elektrischen Zellleiter und zweiten elektrischen Zellleiter und die elektrische Verbindung des Innenmantels mit dem ersten Energiespeicherpol und die Verbindung des Außenmantels mit dem zweiten Energiespeicherpol ermöglichen sowohl eine elektrische Serienschaltung als auch eine elektrische Parallelschaltung von zwei geometrisch seriell angeordneten Zellen unabhängig von deren Orientierung. The hollow cylindrical shape of the housing in connection with the assignment of the elements of the housing, namely the outer jacket, the inner jacket, the first cap and the second cap, to the first electrical cell conductor and the second electrical cell conductor and the electrical connection of the inner jacket to the first energy storage pole and the connection of the outer jacket with the second energy storage pole allow both an electrical series connection and an electrical parallel connection of two geometrically arranged cells in series regardless of their orientation.

Die Orientierung der Zellen bezieht sich auf die Abfolge ihrer Kappen zueinander in der geometrisch seriellen Anordnung, also auf die Abfolge von ersten und zweiten Kappen.The orientation of the cells relates to the sequence of their caps to one another in the geometrically serial arrangement, that is to the sequence of first and second caps.

Bei zwei geometrisch seriell angeordneten Zellen erfolgt eine elektrische Serienschaltung dieser durch einen Serienzellverbinder und eine elektrische Parallelschaltung dieser durch einen Parallelzellverbinder.In the case of two geometrically arranged cells in series, these are electrically connected in series using a series cell connector and these are electrically connected in parallel with a parallel cell connector.

Der Serienzellverbinder weist einen ersten Stecker, einen zweiten Stecker und einen Kragen auf. Der erste Stecker ist komplementär zu einer der beiden Buchsen, und der zweite Stecker komplementär zu der anderen Buchse ausgebildet, sodass die beiden Zellen durch den Serienzellverbinder zueinander geometrisch angeordnet werden. Weiter ist der erste Stecker zur elektrischen Kontaktierung der Buchse und damit des ersten elektrischen Zellleiters und ist der Kragen zur elektrischen Kontaktierung des Außenmantels und damit des zweiten elektrischen Zellleiters ausgebildet. Dabei sind der erste Stecker und der Kragen elektrisch miteinander verbunden. Somit werden durch den Serienzellverbinder der erste elektrische Zellleiter der einen Zelle und der zweite elektrische Zellleiter der anderen Zelle elektrisch miteinander verbunden. Die beschriebene Konfiguration des Serienzellverbinders ermöglicht eine elektrische Reihenschaltung von zwei Zellen unabhängig von deren Orientierung zueinander.The serial cell connector has a first connector, a second connector, and a collar. The first plug is designed to be complementary to one of the two sockets, and the second plug to be complementary to the other socket, so that the two cells are geometrically arranged with respect to one another by the serial cell connector. Furthermore, the first plug is designed to make electrical contact with the socket and thus the first electrical cell conductor, and the collar is designed to electrically contact the outer jacket and thus the second electrical cell conductor. The first connector and the collar are electrically connected to one another. The first electrical cell conductor of the one cell and the second electrical cell conductor of the other cell are thus electrically connected to one another by the series cell connector. The described configuration of the serial cell connector enables two cells to be electrically connected in series regardless of their orientation to one another.

Der Parallelzellverbinder weist einen ersten Stecker, einen zweiten Stecker und einen Ring auf. Der erste Stecker ist komplementär zu einer der beiden Buchsen und der zweite Stecker ist komplementär zu der anderen Buchse ausgebildet, sodass die beiden Zellen durch den Parallelzellverbinder geometrisch zueinander angeordnet werden. Weiter sind sowohl der erste Stecker als auch der zweite Stecker zur elektrischen Kontaktierung der Buchsen ausgebildet. Der Ring ist zur elektrischen Kontaktierung der Außenmäntel von den beiden Zellen ausgebildet. Somit werden durch den Parallelzellverbinder zum einen der erste elektrische Zellleiter der einen Zelle und der erste elektrische Zellleiter der anderen Zelle und zum anderen der zweite elektrische Zellleiter der einen Zelle und der zweite elektrische Zellleiter der anderen Zelle elektrisch miteinander verbunden. Die beschriebene Konfiguration des Parallelzellverbinders ermöglicht eine elektrische Parallelschaltung von zwei Zellen unabhängig von deren geometrischer Orientierung zueinander. The parallel cell connector has a first connector, a second connector and a ring. The first plug is complementary to one of the two sockets and the second plug is complementary to the other socket, so that the two cells are geometrically arranged with respect to one another by the parallel cell connector. Furthermore, both the first connector and the second connector are designed for making electrical contact with the sockets. The ring is designed for making electrical contact with the outer sheaths of the two cells. Thus, on the one hand, the first electrical cell conductor of one cell and the first electrical cell conductor of the other cell and, on the other hand, the second electrical cell conductor of one cell and the second electrical cell conductor of the other cell are electrically connected to one another by the parallel cell connector. The configuration of the parallel cell connector described enables two cells to be electrically connected in parallel regardless of their geometric orientation to one another.

Das Gehäuse und damit der Innenmantel ist zur Aufnahme eines Mediums zur Temperierung der Zelle ausgebildet. Wenn ein Medium im Innenmantel aufgenommen ist, dann dient dieses zur Zu- oder Abführung von Wärme, sodass der elektrische Energiespeicher im vorgegebenen Temperaturbereich ist. Für gewöhnlich ist der elektrische Energiespeicher unmittelbar auf dem Innenmantel angeordnet. Dadurch ist der thermische Widerstand zwischen elektrischem Energiespeicher und Innenmantel gering und eine effiziente Temperierung möglich. Vorzugsweise ist auch der Außenmantel und sind auch die Kappen auf dem Energiespeicher angeordnet, sodass der thermische Widerstand möglichst gering ist.The housing and thus the inner jacket are designed to accommodate a medium for controlling the temperature of the cell. If a medium is accommodated in the inner jacket, it is used to supply or dissipate heat so that the electrical energy store is in the specified temperature range. The electrical energy store is usually arranged directly on the inner jacket. As a result, the thermal resistance between the electrical energy store and the inner jacket is low and efficient temperature control is possible. The outer jacket and also the caps are preferably arranged on the energy store so that the thermal resistance is as low as possible.

Weiter zeichnet sich das Gehäuse der Zelle durch seine Einfachheit aus. Denn die Komponenten des Gehäuses, nämlich der Außenmantel, der Innenmantel, die erste Kappe und die zweite Kappe, sind einfach herzustellen und zusammenzufügen. Dadurch sinken Herstellungsaufwand und Herstellungskosten.The housing of the cell is also characterized by its simplicity. This is because the components of the housing, namely the outer jacket, the inner jacket, the first cap and the second cap, are easy to manufacture and assemble. This reduces manufacturing effort and manufacturing costs.

Der Energiespeicher in der Zelle ist für gewöhnlich geschichtet, zum Beispiel durch Falten in sich oder durch Wickeln um den Innenmantel. Somit weist der Energiespeicher Schichten auf. Der Energiespeicher ähnelt insoweit einer Spule. Folglich weist der Energiespeicher auch eine entsprechende Induktivität auf, welche transiente Änderungen eines Stroms durch den Energiespeicher beeinträchtigt. Deshalb ist in einer Ausgestaltung der Zelle vorgesehen, dass einerseits der erste Energiespeicherpol und die erste Kappe und andererseits der zweite Energiespeicherpol und die zweite Kappe elektrisch miteinander verbunden sind. Somit sind also zum einen einerseits der Innenmantel und die erste Kappe und andererseits der erste Energiespeicherpol elektrisch verbunden und sind zum anderen einerseits der Außenmantel und die zweite Kappe und andererseits der zweite Energiespeicherpol elektrisch verbunden. Die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Energiespeicherpol und der ersten Kappe ist derart, dass der erste Energiespeicherpol an vorzugsweise jeder Schicht des Energiespeichers und die erste Kappe miteinander elektrisch verbunden sind. Entsprechend ist die elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Energiespeicherpol und der zweiten Kappe derart, dass der zweite Energiespeicherpol an vorzugsweise jeder Schicht des Energiespeichers und die zweite Kappe miteinander elektrisch verbunden sind. Diese Verbindung der Schichten des Energiespeichers bewirkt eine elektrische Parallelschaltung der Schichten, wodurch die Induktivität des Energiespeichers abnimmt. Durch die zusätzlichen elektrischen Verbindungen nimmt auch sowohl der elektrische als auch thermische Widerstand ab und steigt die maximale Stromstärke an.The energy storage in the cell is usually layered, for example by folding it inside itself or by wrapping it around the inner jacket. The energy storage device thus has layers. The energy store is similar to a coil in this respect. Consequently, the energy store also has a corresponding inductance, which impairs transient changes in a current through the energy store. One embodiment of the cell therefore provides that on the one hand the first energy storage pole and the first cap and on the other hand the second energy storage pole and the second cap are electrically connected to one another. Thus on the one hand the inner jacket and the first cap and on the other hand the first energy storage pole are electrically connected and on the other hand the outer jacket and the second cap and on the other hand the second energy storage pole are electrically connected. The electrical connection between the first energy storage pole and the first cap is such that the first energy storage pole, preferably at each layer of the energy store, and the first cap are electrically connected to one another. Correspondingly, the electrical connection between the second energy storage pole and the second cap is such that the second energy storage pole, preferably at each layer of the energy storage device, and the second cap are electrically connected to one another. This connection of the layers of the energy store results in an electrical parallel connection of the layers, as a result of which the inductance of the energy store decreases. As a result of the additional electrical connections, both the electrical and thermal resistance decrease and the maximum current strength increases.

In einer weiteren Ausgestaltung der Zelle ist vorgesehen, dass das Gehäuse derart ausgebildet ist, sodass ein Medium zur Temperierung der Zelle durch den Innenmantel strömbar ist. Bei diesem Medium handelt es sich vorzugsweise um ein flüssiges Medium. Ein flüssiges Medium zeichnet sich dadurch aus, dass es zum einen eine hohe Wärmekapazität hat und zum anderen im unmittelbaren Kontakt mit dem Innenmantel ist, sodass der thermische Widerstand zwischen Medium und Innenmangel gering ist. Ein Vorteil eines flüssigen Mediums gegenüber einem festen Medium ist, dass dem elektrischen Energiespeicher zu- oder abgeführte Wärme nicht nur durch die Wärmeleitfähigkeit des Mediums, sondern auch durch die Bewegung des strömenden Mediums transportiert wird.In a further embodiment of the cell it is provided that the housing is designed in such a way that a medium for temperature control of the cell can flow through the inner jacket. This medium is preferably a liquid medium. A liquid medium is characterized by the fact that on the one hand it has a high heat capacity and on the other hand it is in direct contact with the inner jacket, so that the thermal resistance between the medium and the inner deficiency is low. One advantage of a liquid medium compared to a solid medium is that the heat supplied to or removed from the electrical energy storage device is not only transported by the thermal conductivity of the medium but also by the movement of the flowing medium.

Die erste Buchse und die zweite Buchse im Innenmantel des Gehäuses sind zur Aufnahme von Steckern von Zellverbindern ausgebildet. In einer weiteren Ausgestaltung der Zelle ist vorgesehen, dass die erste Buchse und/oder die zweite Buchse zum Stecken, Verschrauben, Verkleben, Verlöten, Verschweißen, Verquetschen oder Verpressen eines Steckers eines Zellverbinders ausgebildet sind bzw. ist. Ein Vorteil von Verschrauben und Stecken gegenüber Verkleben, Verlöten, Verschweißen, Verquetschen und Verpressen ist, dass diese Verbindungen leichter trennbar sind. Ein Vorteil von Verkleben, Verlöten, Verschweißen, Verquetschen und Verpressen gegenüber Stecken und Verschrauben ist, dass die Verbindungen für gewöhnlich einen geringeren elektrischen Widerstand aufweisen.The first socket and the second socket in the inner jacket of the housing are designed to accommodate plugs of cell connectors. In a further embodiment of the cell it is provided that the first socket and / or the second socket are or is designed for plugging, screwing, gluing, soldering, welding, squeezing or pressing a plug of a cell connector. An advantage of screwing and plugging in over gluing, soldering, welding, squeezing and pressing is that these connections are easier to separate. One advantage of gluing, soldering, welding, squeezing and pressing compared to plugging and screwing is that the connections usually have a lower electrical resistance.

Das Gehäuse der Zelle kann verschiedenste elektrische Energiespeicher beherbergen. In einer Ausgestaltung der Zelle ist vorgesehen, dass der elektrische Energiespeicher ein Lithium-Ionen-, Natrium-Ionen-, Mangan-Ionen-, Magnesium-Ionen- oder Lithium-Schwefel-Energiespeicher ist. Alternativ dazu kann der elektrische Energiespeicher auch ein Kondensator wie z. B. ein Superkondensator sein. Ein Superkondensator ist z. B. ein Doppelschichtkondensator, Pseudokondensator oder Hybridkondensator.The housing of the cell can accommodate a wide variety of electrical energy stores. In one embodiment of the cell, it is provided that the electrical energy store is a lithium-ion, sodium-ion, manganese-ion, magnesium-ion or lithium-sulfur energy store. Alternatively, the electrical energy store can also be a capacitor such. B. be a super capacitor. A super capacitor is e.g. B. a double layer capacitor, pseudo capacitor or hybrid capacitor.

Das Gehäuse mit Außenmantel, Innenmantel, erster Kappe und zweiter Kappe kann verschiedenste hohlzylinderförmige Geometrien aufweisen. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Innenmantel eine kreisförmige Querschnittskontur aufweist. In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Außenmantel eine kreisförmige Querschnittskontur aufweist. In einer zur vorangehenden alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Außenmantel eine vieleckige Querschnittskontur aufweist.The housing with outer jacket, inner jacket, first cap and second cap can have a wide variety of hollow cylindrical geometries. In one embodiment it is provided that the inner jacket has a circular cross-sectional contour. In a further embodiment it is provided that the outer jacket has a circular cross-sectional contour. In an embodiment alternative to the preceding one, it is provided that the outer jacket has a polygonal cross-sectional contour.

Um die Herstellung weiter zu vereinfachen und infolgedessen die Herstellungskosten auch weiter zu senken, ist in einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass der erste elektrische Zellleiter einstückig ist und aus einem einzigen Stück hergestellt ist. In einer weiteren Ausgestaltung, welche die gleiche Zielrichtung wie die vorangehende hat, ist vorgesehen, dass der zweite elektrische Zellleiter einstückig ist und aus einem einzigen Stück hergestellt ist.In order to further simplify the production and consequently also further reduce the production costs, it is provided in a further embodiment that the first electrical cell conductor is in one piece and is made from a single piece. In a further embodiment, which has the same aim as the previous one, it is provided that the second electrical cell conductor is in one piece and is made from a single piece.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Gehäuse, vorzugsweise der Außenmantel, eine Sollbruchstelle aufweist, sodass das Gehäuse an der Sollbruchstelle bricht, wenn der Energiespeicher eine vorgegebene Kraft auf die Sollbruchstelle ausübt. Der Energiespeicher übt zum Beispiel dann eine solche Kraft auf die Sollbruchstelle aus, wenn er thermisch durchgeht, zum Beispiel infolge einer elektrischen Überlastung.In a further embodiment it is provided that the housing, preferably the outer jacket, has a predetermined breaking point, so that the housing breaks at the predetermined breaking point when the energy store exerts a predetermined force on the predetermined breaking point. The energy store then exerts such a force on the predetermined breaking point, for example, when it goes through thermally, for example as a result of an electrical overload.

Im Kontext der Erfindung bedeutet eine elektrische Verbindung stets eine elektrisch leitende Verbindung und eine elektrische Kontaktierung eine elektrisch leitende Kontaktierung.In the context of the invention, an electrical connection always means an electrically conductive one Connection and an electrical contact an electrically conductive contact.

Im Einzelnen ist eine Vielzahl von Möglichkeiten gegeben, die Zelle auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche als auch auf die nachfolgende Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen einer Zelle in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt abstrahiert

  • 1a, 1b ein erstes Ausführungsbeispiel einer Zelle,
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Zelle,
  • 3 eine elektrische Serienschaltung von zwei Zellen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch ein Ausführungsbeispiel eines Serienzellverbinders,
  • 4a-4c das Ausführungsbeispiel eines Serienzellverbinders,
  • 5 eine elektrische Parallelschaltung von zwei Zellen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch ein Ausführungsbeispiel eines Parallelzellverbinders und
  • 6a-6c das Ausführungsbeispiel eines Parallelzellverbinders.
In detail, there is a multitude of possibilities for designing and developing the cell. For this purpose, reference is made both to the claims subordinate to claim 1 and to the following description of preferred exemplary embodiments of a cell in conjunction with the drawing. In the drawing shows abstracted
  • 1a , 1b a first embodiment of a cell,
  • 2 a second embodiment of a cell,
  • 3 an electrical series connection of two cells according to the first embodiment by an embodiment of a series cell connector,
  • 4a-4c the embodiment of a serial cell connector,
  • 5 an electrical parallel connection of two cells according to the first embodiment by an embodiment of a parallel cell connector and
  • 6a-6c the embodiment of a parallel cell connector.

1a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Zelle 1 in perspektivischer Ansicht und 1b einen Längsschnitt des Ausführungsbeispiels. Die Zelle weist einen elektrischen Energiespeicher 2 und ein senkrechtes hohlzylinderförmiges Gehäuse 3 auf. 1a shows a first embodiment of a cell 1 in perspective view and 1b a longitudinal section of the embodiment. The cell has an electrical energy store 2 and a vertical hollow cylindrical housing 3 on.

Das Gehäuse 3 weist einen Außenmantel 4, einen Innenmantel 5, eine erste Kappe 6 und eine zweite Kappe 7 auf. Sowohl der Außenmantel 4 als auch der Innenmantel 5 weisen jeweils eine kreisförmige Querschnittskontur auf. Ein erster elektrischer Zellleiter 8 ist durch den Innenmantel 5 und die erste Kappe 6 und ein zweiter elektrischer Zellleiter 9 ist durch den Außenmantel 4 und die zweite Kappe 7 gebildet. Sowohl der erste elektrische Zellleiter 8 als auch der zweite elektrische Zellleiter 9 sind jeweils einstückig aus einem einzigen Stück hergestellt und elektrisch leitend. Der erste elektrische Zellleiter 8 und der zweite elektrische Zellleiter 9 sind elektrisch voneinander isoliert.The case 3 has an outer jacket 4th , an inner jacket 5 , a first cap 6th and a second cap 7th on. Both the outer jacket 4th as well as the inner jacket 5 each have a circular cross-sectional contour. A first electrical cell conductor 8th is through the inner jacket 5 and the first cap 6th and a second electrical cell conductor 9 is through the outer jacket 4th and the second cap 7th educated. Both the first electrical cell conductor 8th as well as the second electrical cell conductor 9 are each made in one piece from a single piece and are electrically conductive. The first electrical cell conductor 8th and the second electrical cell conductor 9 are electrically isolated from each other.

Durch die Einstückigkeit des ersten Zellleiters 8 und des zweiten Zellleiters 9 ist die Herstellung der Zelle 1 vereinfacht, wodurch auch die Herstellungskosten sinken. Hinzu kommt, dass durch die Zuordnung einerseits der ersten Kappe 6 zum Innenmantel 5 und andererseits der zweiten Kappe 7 zum Außenmantel 4 das Zusammenfügen des ersten Zellleiters 8 und des zweiten Zellleiters 9 sich auf ein Einschieben des ersten Zellleiters 8 in den zweiten Zellleiter 9 vereinfacht. Eine weitere Vereinfachung ist dadurch gegeben, dass der elektrische Energiespeicher 2 auf den Innenmantel 5 gewickelt ist. Vorzugsweise wird der Innenmantel 5 als Wickeldorn zum Aufwickeln des elektrischen Energiespeichers 2 verwendet. Einzelne Energiespeicherlagen 20 des Energiespeichers sind beispielhaft in der unteren Hälfte von 1b dargestellt.Because the first cell conductor is one piece 8th and the second cell conductor 9 is the making of the cell 1 simplified, which also reduces manufacturing costs. In addition, the assignment of the first cap on the one hand 6th to the inner jacket 5 and on the other hand the second cap 7th to the outer jacket 4th assembling the first cell conductor 8th and the second cell conductor 9 on inserting the first cell conductor 8th into the second cell ladder 9 simplified. A further simplification is given by the fact that the electrical energy store 2 on the inner jacket 5 is wrapped. Preferably the inner jacket 5 as a winding mandrel for winding up the electrical energy store 2 used. Individual energy storage layers 20th of the energy storage system are exemplarily in the lower half of 1b shown.

Der Innenmantel 5 weist einerseits an, also in Höhe, der ersten Kappe 6 eine erste Buchse 10 und andererseits an, also in Höhe, der zweiten Kappe 7 eine zweite Buchse 11 für Stecker eines Zellverbinders auf. Die erste Buchse 10 und die zweite Buchse 11 sind gleich und zum Stecken der Stecker eines Zellverbinders ausgebildet.The inner jacket 5 indicates, on the one hand, the height of the first cap 6th a first socket 10 and on the other hand, at the height of the second cap 7th a second socket 11 for plug of a cell connector. The first socket 10 and the second socket 11 are the same and designed for plugging in the plug of a cell connector.

Der elektrische Energiespeicher 2 ist ein Lithium-Ionen-Energiespeicher und weist einen ersten Energiespeicherpol 12 und einen zweiten Energiespeicherpol 13 auf. Der elektrische Energiespeicher 2 ist im Gehäuse 3 angeordnet.The electrical energy storage 2 is a lithium-ion energy store and has a first energy storage pole 12th and a second energy storage pole 13th on. The electrical energy storage 2 is in the housing 3 arranged.

Zum einen sind der erste Energiespeicherpol 12 und der erste elektrische Zellleiter 8 und zum anderen sind der zweite Energiespeicherpol 13 und der zweite elektrische Zellleiter 9 elektrisch miteinander verbunden. Demnach sind zum einen einerseits jeweils der Innenmantel 5 und die erste Kappe 6 und andererseits der erste Energiespeicherpol 12 elektrisch verbunden und sind zum anderen einerseits jeweils der Außenmantel 4 und die zweite Kappe 7 und andererseits der zweite Energiespeicherpol 13 elektrisch verbunden. Die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Energiespeicherpol 12 und der ersten Kappe 6 ist derart, dass der erste Energiespeicherpol 12 an jeder Energiespeicherlage 20 des elektrischen Energiespeichers 2 und die erste Kappe 6 miteinander elektrisch verbunden sind. Eine elektrische Verbindung mit der Zelle 1 kann somit über den ersten Zellleiter 8, also die erste Kappe 6 und den Innenmantel 5, und über den zweiten Zellleiter 9, also den Außenmantel 4 und die zweite Kappe 7 hergestellt werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die erste Buchse 10 und die zweite Buchse 11 zum Innenmantel 5 gehören.On the one hand are the first energy storage pole 12th and the first electrical cell conductor 8th and on the other hand are the second energy storage pole 13th and the second electrical cell conductor 9 electrically connected to each other. Accordingly, on the one hand, the inner jacket is on the one hand 5 and the first cap 6th and on the other hand the first energy storage pole 12th electrically connected and on the other hand are each the outer jacket 4th and the second cap 7th and on the other hand the second energy storage pole 13th electrically connected. The electrical connection between the first energy storage pole 12th and the first cap 6th is such that the first energy storage pole 12th at every energy storage location 20th of electrical energy storage 2 and the first cap 6th are electrically connected to each other. An electrical connection with the cell 1 can thus via the first cell conductor 8th , so the first cap 6th and the inner jacket 5 , and via the second cell conductor 9 , so the outer jacket 4th and the second cap 7th getting produced. It should be noted that the first socket 10 and the second socket 11 to the inner jacket 5 belong.

Die Temperatur des elektrischen Energiespeichers 2 in der Zelle 1 muss in einem vorgegebenen Temperaturbereich liegen, damit die maximal mögliche Leistungsfähigkeit des elektrischen Energiespeichers 2 gegeben ist und seine maximal mögliche Lebensdauer erreicht wird. Die Umgebungstemperatur der Zelle 1 und die beim Laden und Entladen des elektrischen Energiespeichers 2 im elektrischen Energiespeicher 2 entstehende Wärme können ein Verlassen des vorgegebenen Temperaturbereichs bewirken. Folglich ist es notwendig, die Zelle 1 zu temperieren, sodass die Temperatur des elektrischen Energiespeichers 2 in dem vorgegebenen Temperaturbereich liegt. Deshalb ist das Gehäuse 3 derart ausgebildet, dass ein flüssiges Medium zur Temperierung der Zelle 1 durch den Innenmantel 7 strömbar ist. Ein flüssiges Medium zeichnet sich dadurch aus, dass es zum einen eine hohe Wärmekapazität hat und zum anderen im unmittelbaren Kontakt mit dem Innenmantel 5 ist, sodass der thermische Widerstand zwischen Medium und Innenmangel 5 gering ist.The temperature of the electrical energy storage 2 in the cell 1 must be in a specified temperature range, so that the maximum possible performance of the electrical energy storage device 2 is given and its maximum possible service life is reached. The ambient temperature of the cell 1 and when charging and discharging the electrical energy store 2 in electrical energy storage 2 the resulting heat can cause the temperature range to be exceeded. Consequently it is necessary to the cell 1 to control the temperature so that the temperature of the electrical energy storage 2 is in the specified temperature range. That's why the case 3 designed such that a liquid medium for temperature control of the cell 1 through the inner jacket 7th is flowable. A liquid medium is characterized by the fact that it has a high heat capacity on the one hand and is in direct contact with the inner jacket on the other 5 is, so that the thermal resistance between the medium and the internal defect 5 is low.

Weiter umschließt das Gehäuse 3 den elektrischen Energiespeicher 2 dicht. Dabei bedeutet dicht umschlossen zum einen, dass der elektrische Energiespeicher 2 gegen Umwelteinflüsse geschützt ist, sodass er in seiner Funktionalität nicht beeinträchtigt ist, und zum anderen, dass vom elektrischen Energiespeicher 2 keine Gefahren für die Umwelt ausgehen. Das dichte Umschließen bezieht sich auch auf das Medium, sodass das Medium nicht in das Gehäuse 3 gelangt.Next encloses the housing 3 the electrical energy storage 2 tight. Tightly enclosed means on the one hand that the electrical energy store 2 is protected against environmental influences, so that it is not impaired in its functionality, and on the other hand that of the electrical energy storage 2 pose no threat to the environment. The tight enclosure also refers to the medium so that the medium does not get into the housing 3 got.

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Zelle 1 in perspektivischer Ansicht. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel ausschließlich dadurch, dass der Außenmantel 4 keine kreisförmige, sondern eine rechteckige Querschnittskontur aufweist. Im Übrigen gelten die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel für das zweite Ausführungsbeispiel entsprechend. 2 Figure 3 shows a second embodiment of a cell 1 in perspective view. The second embodiment differs from the first embodiment only in that the outer jacket 4th has not a circular, but a rectangular cross-sectional contour. Otherwise, the statements relating to the first exemplary embodiment apply accordingly to the second exemplary embodiment.

3 zeigt einen Längsschnitt einer elektrische Serienschaltung von zwei Zellen 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch ein Ausführungsbeispiel eines Serienzellverbinders 14. Die beiden Zellen 1 sind geometrisch seriell angeordnet. 3 shows a longitudinal section of an electrical series connection of two cells 1 according to the first embodiment by an embodiment of a serial cell connector 14th . The two cells 1 are geometrically arranged in series.

4a zeigt den Serienzellverbinder 14 aus 3 separat in perspektivischer Ansicht. 4b zeigt die Komponenten des Serienzellverbinders 14 entlang seiner Längsachse auseinandergezogen. 4c zeigt einen Längsschnitt des Serienzellverbinders 14. Er weist einen ersten Stecker 15, einen zweiten Stecker 16 und einen Kragen 17 auf. Der erste Stecker 15 und der zweite Stecker 16 sind komplementär zur ersten Buchse 10 und zweiten Buchse 11 und damit auch gleich. Durch den ersten Stecker 15 und den zweiten Stecker 16 werden die beiden Zellen 1 zueinander geometrisch angeordnet wie in 3 gezeigt. Weiter ist der erste Stecker 15 zur elektrischen Kontaktierung der ersten Buchse 10 und damit des ersten elektrischen Zellleiters 8 und ist der Kragen 17 zur elektrischen Kontaktierung des Außenmantels 4 und damit des zweiten elektrischen Zellleiters 9 ausgebildet. Dabei sind der erste Stecker 15 und der Kragen 17 elektrisch miteinander verbunden. Somit werden durch den Serienzellverbinder 14 der erste elektrische Zellleiter 8 der einen Zelle 1 und der zweite elektrische Zellleiter 9 der anderen Zelle 1 elektrisch miteinander verbunden. Die beschriebene Konfiguration des Serienzellverbinders 14 ermöglicht eine elektrische Serienschaltung von zwei Zellen 1 unabhängig von deren Orientierung zueinander. Unabhängigkeit von der Orientierung bedeutet, dass auch bei Umkehrung der Orientierung von einer oder beider Zellen 1 die elektrische Serienschaltung erhalten bleibt. Wenn die Orientierung einer der beiden Zellen umgekehrt ist, dann sind die erste Buchse 10 und die zweite Buchse 11 vertauscht. 4a shows the serial cell connector 14th out 3 separately in perspective view. 4b shows the components of the serial cell connector 14th pulled apart along its longitudinal axis. 4c shows a longitudinal section of the serial cell connector 14th . He has a first connector 15th , a second connector 16 and a collar 17th on. The first connector 15th and the second connector 16 are complementary to the first socket 10 and second socket 11 and with it the same. Through the first connector 15th and the second connector 16 become the two cells 1 geometrically arranged to one another as in 3 shown. Next is the first connector 15th for making electrical contact with the first socket 10 and thus the first electrical cell conductor 8th and is the collar 17th for electrical contacting of the outer jacket 4th and thus the second electrical cell conductor 9 educated. Here are the first connector 15th and the collar 17th electrically connected to each other. Thus, through the serial cell connector 14th the first electrical cell conductor 8th the one cell 1 and the second electrical cell conductor 9 the other cell 1 electrically connected to each other. The described configuration of the serial cell connector 14th enables two cells to be electrically connected in series 1 regardless of their orientation to one another. Orientation independence means that even if the orientation of one or both cells is reversed 1 the electrical series connection is retained. If the orientation of either cell is reversed, then the first is socket 10 and the second socket 11 reversed.

5 zeigt einen Längsschnitt einer elektrische Parallelschaltung von zwei Zellen 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch ein Ausführungsbeispiel eines Parallelzellverbinders 18. Die beiden Zellen 1 sind geometrisch seriell angeordnet. 5 shows a longitudinal section of an electrical parallel connection of two cells 1 according to the first embodiment by an embodiment of a parallel cell connector 18th . The two cells 1 are geometrically arranged in series.

6a zeigt den Parallelzellverbinder 18 aus 5 separat in perspektivischer Ansicht. 6b zeigt die Komponenten des Parallelzellverbinders 18 entlang seiner Längsachse auseinandergezogen. 6c zeigt einen Längsschnitt des Parallelzellverbinders 18. Er weist einen ersten Stecker 15, einen zweiten Stecker 16 und einen Ring 19 auf. Der erste Stecker 15 und der zweite Stecker 16 sind komplementär zur ersten Buchse 10 und zweiten Buchse 11 und damit auch gleich. Durch den ersten Stecker 15 und den zweiten Stecker 16 werden die beiden Zellen 1 zueinander geometrisch angeordnet wie in 5 gezeigt. Weiter sind sowohl der erste Stecker 15 als auch der zweite Stecker 16 zur elektrischen Kontaktierung der ersten Buchse 10 und der zweiten Buchse 11 ausgebildet. Der Ring 19 ist zur elektrischen Kontaktierung der Außenmäntel 4 von den beiden Zellen 1 ausgebildet. Somit werden durch den Parallelzellverbinder 18 zum einen der erste elektrische Zellleiter 8 der einen Zelle 1 und der erste elektrische Zellleiter 8 der anderen Zelle 1 und zum anderen der zweite elektrische Zellleiter 9 der einen Zelle 1 und der zweite elektrische Zellleiter 9 der anderen Zelle 1 elektrisch miteinander verbunden. Die beschriebene Konfiguration des Parallelzellverbinders 18 ermöglicht eine elektrische Parallelschaltung von zwei Zellen 1 unabhängig von deren geometrischer Orientierung zueinander. 6a shows the parallel cell connector 18th out 5 separately in perspective view. 6b shows the components of the parallel cell connector 18th pulled apart along its longitudinal axis. 6c shows a longitudinal section of the parallel cell connector 18th . He has a first connector 15th , a second connector 16 and a ring 19th on. The first connector 15th and the second connector 16 are complementary to the first socket 10 and second socket 11 and with it the same. Through the first connector 15th and the second connector 16 become the two cells 1 geometrically arranged to one another as in 5 shown. Next are both the first connector 15th as well as the second connector 16 for making electrical contact with the first socket 10 and the second socket 11 educated. The ring 19th is for electrical contacting of the outer jacket 4th from the two cells 1 educated. Thus, through the parallel cell connector 18th on the one hand the first electrical cell conductor 8th the one cell 1 and the first electrical cell conductor 8th the other cell 1 and on the other hand the second electrical cell conductor 9 the one cell 1 and the second electrical cell conductor 9 the other cell 1 electrically connected to each other. The configuration of the parallel cell connector described 18th enables two cells to be electrically connected in parallel 1 regardless of their geometric orientation to one another.

Somit ermöglicht die Hohlzylinderform des Gehäuses 3 in Verbindung mit der Zuordnung des Außenmantels 4, des Innenmantels 5, der ersten Kappe 6 und der zweiten Kappe 7 zum ersten elektrischen Zellleiter 8 und zweiten elektrischen Zellleiter 9 und die elektrische Verbindung des ersten elektrischen Zellleiters 8 mit dem ersten Energiespeicherpol 12 und die Verbindung des zweiten elektrischen Zellleiters 9 mit dem zweiten Energiespeicherpol 13 sowohl eine elektrische Serienschaltung als auch eine elektrische Parallelschaltung von zwei geometrisch seriell angeordneten Zellen 1 unabhängig von deren geometrischer Orientierung.This enables the hollow cylindrical shape of the housing 3 in connection with the assignment of the outer jacket 4th , the inner jacket 5 , the first cap 6th and the second cap 7th to the first electrical cell conductor 8th and second electrical cell conductor 9 and the electrical connection of the first electrical cell conductor 8th with the first energy storage pole 12th and the connection of the second electrical cell conductor 9 with the second energy storage pole 13th both an electrical series connection and an electrical parallel connection of two geometrically arranged cells in series 1 regardless of their geometric orientation.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Zellecell
22
elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
33
Gehäusecasing
44th
AußenmantelOuter jacket
55
InnenmantelInner jacket
66
erste Kappefirst cap
77th
zweite Kappesecond cap
88th
erster Zellleiterfirst cell leader
99
zweiter Zellleitersecond cell conductor
1010
erste Buchsefirst socket
1111
zweite Buchsesecond socket
1212
erster Energiespeicherpolfirst energy storage pole
1313
zweiter Energiespeicherpolsecond energy storage pole
1414th
SerienzellverbinderSerial cell connector
1515th
erster Steckerfirst connector
1616
zweiter Steckersecond connector
1717th
Kragencollar
1818th
ParallelzellverbinderParallel cell connector
1919th
Ringring
2020th
EnergiespeicherlageEnergy storage location

Claims (12)

Zelle (1) mit einem elektrischen Energiespeicher (2) und einem hohlzylinderförmigen Gehäuse (3), wobei der elektrische Energiespeicher (2) im Gehäuse (3) angeordnet ist und das Gehäuse (3) den elektrischen Energiespeicher (2) dicht umschließt, wobei der elektrische Energiespeicher (2) einen ersten Energiespeicherpol (12) und einen zweiten Energiespeicherpol (13) aufweist und wobei das Gehäuse (3) einen Außenmantel (4), einen Innenmantel (5), eine erste Kappe (6) und eine zweite Kappe (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass einerseits der Innenmantel (5) und die erste Kappe (6) einen ersten elektrischen Zellleiter (8) und andererseits der Außenmantel (4) und die zweite Kappe (7) einen zweiten elektrischen Zellleiter (9) bilden, dass einerseits der erste Energiespeicherpol (12) und der Innenmantel (5) und andererseits der zweite Energiespeicherpol (13) und der Außenmantel (4) elektrisch miteinander verbunden sind, dass der Innenmantel (5) einerseits an der ersten Kappe (6) eine erste Buchse (10) und andererseits an der zweiten Kappe (7) eine zweite Buchse (11) für Stecker (115, 16) eines Zellverbinders (14, 18) aufweist und dass das Gehäuse (3) derart ausgebildet ist, sodass ein Medium zur Temperierung der Zelle (1) im Innenmantel (5) aufnehmbar ist.Cell (1) with an electrical energy store (2) and a hollow cylindrical housing (3), the electrical energy store (2) being arranged in the housing (3) and the housing (3) tightly enclosing the electrical energy store (2), the electrical energy store (2) has a first energy storage pole (12) and a second energy storage pole (13) and wherein the housing (3) has an outer casing (4), an inner casing (5), a first cap (6) and a second cap (7 ), characterized in that on the one hand the inner jacket (5) and the first cap (6) form a first electrical cell conductor (8) and on the other hand the outer jacket (4) and the second cap (7) form a second electrical cell conductor (9), that on the one hand the first energy storage pole (12) and the inner sheath (5) and on the other hand the second energy storage pole (13) and the outer sheath (4) are electrically connected to each other, that the inner sheath (5) on the one hand a first cap (6) Socket (10) and on the other hand on the second cap (7) a second socket (11) for plugs (115, 16) of a cell connector (14, 18) and that the housing (3) is designed in such a way that a medium for temperature control the cell (1) can be received in the inner jacket (5). Zelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) derart ausgebildet ist, sodass ein Medium zur Temperierung der Zelle (1) durch den Innenmantel (5) strömbar ist.Cell (1) Claim 1 , characterized in that the housing (3) is designed such that a medium for controlling the temperature of the cell (1) can flow through the inner jacket (5). Zelle (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einerseits der erste Energiespeicherpol (12) und die erste Kappe (6) und andererseits der zweite Energiespeicherpol (13) und die zweite Kappe (7) elektrisch miteinander verbunden sind.Cell (1) Claim 1 or 2 , characterized in that on the one hand the first energy storage pole (12) and the first cap (6) and on the other hand the second energy storage pole (13) and the second cap (7) are electrically connected to one another. Zelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Buchse (10) und/oder die zweite Buchse (11) zum Stecken, Verschrauben, Verkleben, Verlöten, Verschweißen, Verquetschen oder Verpressen eines Steckers (15, 16) eines Zellverbinders (14, 18) ausgebildet sind bzw. ist.Cell (1) after one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the first socket (10) and / or the second socket (11) are designed for plugging, screwing, gluing, soldering, welding, squeezing or pressing a plug (15, 16) of a cell connector (14, 18) or is. Zelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher (2) ein Lithium-Ionen-, Natrium-Ionen-, Mangan-Ionen-, Magnesium-Ionen- oder Lithium-Schwefel-Energiespeicher ist.Cell (1) after one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the electrical energy store (2) is a lithium-ion, sodium-ion, manganese-ion, magnesium-ion or lithium-sulfur energy store. Zelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher (2) ein Kondensator ist.Cell (1) after one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the electrical energy store (2) is a capacitor. Zelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenmantel (5) eine kreisförmige Querschnittskontur aufweist.Cell (1) after one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the inner jacket (5) has a circular cross-sectional contour. Zelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel (4) eine kreisförmige Querschnittskontur aufweist.Cell (1) after one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the outer jacket (4) has a circular cross-sectional contour. Zelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel (4) eine vieleckige Querschnittskontur aufweist.Cell (1) after one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the outer jacket (4) has a polygonal cross-sectional contour. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste elektrische Zellleiter (8) einstückig ist und aus einem einzigen Stück hergestellt ist.Cell after one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the first electrical cell conductor (8) is in one piece and is made from a single piece. Zelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite elektrische Zellleiter (9) einstückig ist und aus einem einzigen Stück hergestellt ist.Cell (1) after one of the Claims 1 to 10 , characterized in that the second electrical cell conductor (9) is in one piece and is made from a single piece. Zelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3), vorzugsweise der Außenmantel (4), eine Sollbruchstelle aufweist, sodass das Gehäuse (3) an der Sollbruchstelle bricht, wenn der Energiespeicher (2) eine vorgegebene Kraft auf die Sollbruchstelle ausübt.Cell (1) after one of the Claims 1 to 11 , characterized in that the housing (3), preferably the outer jacket (4), has a predetermined breaking point, so that the housing (3) on the The predetermined breaking point breaks when the energy store (2) exerts a predetermined force on the predetermined breaking point.
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