DE102022108964A1 - Akkumulatorzellengehäuse und Batterie oder Batteriemodul aus einer Vielzahl von Sekundärzellen auf der Basis eines einheitlichen Akkumulatorzellengehäuseaufbaus - Google Patents

Akkumulatorzellengehäuse und Batterie oder Batteriemodul aus einer Vielzahl von Sekundärzellen auf der Basis eines einheitlichen Akkumulatorzellengehäuseaufbaus Download PDF

Info

Publication number
DE102022108964A1
DE102022108964A1 DE102022108964.9A DE102022108964A DE102022108964A1 DE 102022108964 A1 DE102022108964 A1 DE 102022108964A1 DE 102022108964 A DE102022108964 A DE 102022108964A DE 102022108964 A1 DE102022108964 A1 DE 102022108964A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cup
battery
cell housing
closure
base
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022108964.9A
Other languages
English (en)
Inventor
gleich Anmelder Erfinder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SEEFELDT, VOLKER, DE
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102022108964.9A priority Critical patent/DE102022108964A1/de
Priority to PCT/EP2023/057157 priority patent/WO2023198410A1/de
Priority to EP23712280.9A priority patent/EP4282024A1/de
Publication of DE102022108964A1 publication Critical patent/DE102022108964A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/643—Cylindrical cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551—Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/148—Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/152—Lids or covers characterised by their shape for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
    • H01M50/179—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/291—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by their shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/293—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/507—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising an arrangement of two or more busbars within a container structure, e.g. busbar modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/528—Fixed electrical connections, i.e. not intended for disconnection
    • H01M50/529—Intercell connections through partitions, e.g. in a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/578—Devices or arrangements for the interruption of current in response to pressure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/617—Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Akkumulatorzellengehäuse und eine Batterie oder ein Batteriezellenmodul aus einer Vielzahl von Sekundärzellen auf der Basis eines einheitlichen Akkumulatorzellengehäuseaufbaus. Hierbei wird von einem becherartigen Gebilde mit einem Becherboden, einer Becherwandung und einem, dem Becherboden gegenüberliegenden Becherverschluss ausgegangen. Im Becherhohlraum sind die zur Speicherung elektrischer Energie erforderlichen chemisch-physikalischen Mittel einbringbar. Weiterhin sind elektrische Anschlüsse mindestens im Bereich des Becherverschlusses vorhanden.Sowohl im oder am Becherboden als auch im oder am Becherverschluss ist eine Zinnen- oder Kronenstruktur vorhanden, welche jeweils eine Vielzahl von beabstandeten Vorsprüngen aufweist. Eine Sandwichstrukturbildung zum Erstellen eines Batteriemoduls erfolgt über eine Verbindung von Grund- und Deckplatten unter Nutzung der vorerwähnten Vorsprünge der jeweiligen Zinnen- oder Kronenstruktur, wobei diesbezüglich neben der verbesserten mechanischen Stabilität eine optimierte, symmetrische bzw. gleichmäßige Wärmeableitung möglich wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Akkumulatorzellengehäuse, bestehend aus einem becherartigen Gebilde mit einem Becherboden, einer Becherwandung und einem, dem Becherboden gegenüberliegenden Becherverschluss, wobei im Becherhohlraum die zur Speicherung elektrischer Energie erforderlichen chemisch-physikalischen Mittel einbringbar sind, sowie mit elektrischen Anschlüssen mindestens im Bereich des Becherverschlusses nach Anspruch 1 sowie eine Batterie oder ein Batteriemodul aus einer Vielzahl von Sekundärzellen auf der Basis eines einheitlichen Akkumulatorzellengehäuseaufbaus gemäß Anspruch 8.
  • Aus der DE 10 2013 216 076 A1 ist ein Batteriesystem bekannt, wobei das Zellgehäuse einer Batteriezelle so ausgebildet ist, dass eine Verformung des Gehäuses bei einem Druckanstieg vorliegt, wobei die Verformung über eine Detektionseinrichtung erfasst werden kann. Darüber hinaus sind sogenannte Berstelemente vorhanden.
  • Bei dem Batteriemodul gemäß DE 11 2015 001 861 T5 liegen mehrere Zellen vor, wobei eine kompakte Struktur geschaffen wird, indem eine Grundplatte von einem flächigen Rahmen umgeben ist und die einzelnen Elemente untereinander stoffschlüssig verbunden werden.
  • In der DE 10 2018 204 420 A1 ist der Gedanke offenbart, eine Batterieanordnung so zu realisieren, dass eine lasttragende, strukturelle Integration in ein Fahrzeug, insbesondere ein Luft- oder Raumfahrzeug, möglich wird.
  • Die WO 2016/165834 A1 offenbart ein Batteriemodul mit Federkontaktelementen zur Verbindung der Pole und Polzwischenplatten. Konkret kommt eine Rundzellenreihenausbildung oder ein Rundzellenstapel zur Anwendung. Unter Rundzellen wird bei dieser Publikation die Ausbildung von Zylinderzellen verstanden.
  • Unter Beachtung der zunehmenden Elektromobilität kommt den hierfür notwendigen Akkumulatorzellen und den hieraus gebildeten Batteriemodulen eine immer größere Bedeutung zu.
  • Bekanntermaßen weisen leistungsfähige Batteriemodule eine nicht unerhebliche Masse auf, die einen großen Anteil am Gesamtgewicht eines jeweiligen Fahrzeuges hat. Daher liegt der Gedanke nahe, mechanisch kompakte Batteriezellenmodule in die Karosserie eines Fahrzeuges lastabtragend und mechanisch stabilisierend zu integrieren, wobei natürlich die Bedingungen des Unfallschutzes und der technischen Sicherheit gewährleistet und erfüllt sein müssen.
  • Wenn man diesem Gedanken der Integration von Batteriemodulen folgt, müssen die einzelnen Zellen bzw. die Zellgehäuse aber auch die notwendigen, eine Sandwichstruktur bildenden weiteren Elemente möglichst mechanisch stabil und elektrisch sicher ausgeführt werden. Dabei ist wiederum das Eigengewicht der entsprechenden Module zu berücksichtigen.
  • Ausgehend vom einleitend geschilderten Stand der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes Akkumulatorzellengehäuse anzugeben, das in vorteilhafter Weise als Teil einer Batterie oder eines Batteriemoduls, insbesondere im Hinblick auf die erwähnte Sandwichstruktur eingesetzt werden kann.
  • Dabei ist es eine Teilaufgabe der Erfindung, das betreffende Zellgehäuse so auszuführen, dass möglichst raumsparend und sicher die notwendige interne Verbindung der einzelnen Zellen über sogenannte Busbars realisiert werden kann. Diese elektrischen Verbindungen sollen geschützt von Zelle zu Zelle anordenbar sein und zugleich auch bei mechanischen oder sonstigen Belastungen einer Führung unterliegen, um Ausfälle und insbesondere Kurzschlüsse zu vermeiden.
  • Die Verbindung der einzelnen Zellgehäuse untereinander im Sinne der Bildung eines Batteriemoduls soll unter dem Aspekt eines späteren Recyclings besonders einfach und mit solchen technischen Mitteln geschaffen werden, die bei einer Demontage nur einen geringen Aufwand verursachen.
  • Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch ein Akkumulatorzellengehäuse gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 1 sowie durch eine Batterie oder ein Batteriemodul aus einer Vielzahl von Sekundärzellen auf der Basis eines einheitlichen Akkumulatorzellengehäuseaufbaus gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 8, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.
  • Es wird demnach von einem Akkumulatorzellengehäuse ausgegangen, bestehend aus einem becherartigen Gebilde mit einem Becherboden, einer Becherwandung und einem, dem Becherboden gegenüberliegenden Becherverschluss.
  • Im Becherhohlraum sind alle zur Speicherung elektrischer Energie erforderlichen chemisch-physikalischen Mittel einbringbar. Weiterhin sind elektrische Anschlüsse mindestens im Bereich des Becherverschlusses vorhanden.
  • Das becherartige Gebilde kann bevorzugt als ein hohlzylindrisches Gebilde mit festem Becherboden ausgeführt sein, wobei beispielsweise als Material Aluminium bzw. eine Aluminiumlegierung zum Einsatz kommt und die Fertigung des becherartigen Gebildes im sogenannten Fließpressverfahren erfolgt. Dieses Verfahren stellt sich als bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des beanspruchten Akkumulatorzellengehäuses dar.
  • Ausgehend vom Becherboden in axialer Richtung und umfangsseitig bezogen auf die Becherwandung verteilt, ist erfindungsgemäß eine Vielzahl von beabstandeten Vorsprüngen ausgebildet, welche eine Zinnen- oder Kronenstruktur darstellt oder einer solchen Struktur ähnelt.
  • Dabei sind mindestens zwei Zinnen mit einem dazwischenliegenden Abstand im Sinne eines Freiraumes vorhanden.
  • Weiterhin ist eine vergleichbare Zinnen- oder Kronenstruktur im Bereich des Becherverschlusses vorhanden, wobei diese entweder durch eine Verlängerung von Abschnitten der Becherwandung über die Ebene des Becherverschlusses hinaus oder durch eine Vielzahl von beabstandeten Vorsprüngen, die sich vom Becherverschluss höhenseitig über einen dort befindlichen elektrischen Anschluss erstrecken, realisiert ist. Mit anderen Worten stehen die Zinnen oder Kronen der entsprechenden Struktur immer über ein vorgegebenes Maß der Ebene des Becherbodens und/oder des Becherverschlusses oder Becherdeckels in axialer Richtung darüber hinaus.
  • In Weiterbildung der Erfindung kann der Becherboden bei Druckerhöhung im verschlossenen Zustand des becherartigen Gebildes einer Verformung unterliegen, welche durch eine Sensoranordnung detektierbar ist. Im einfachsten Falle unterbricht die Durchbiegung den Strahl einer Lichtschranke, kontaktiert eine Schalteinrichtung oder aktiviert einen kapazitiven Sensor oder dergleichen Einrichtung.
  • Insbesondere kann der Becherboden darüber hinaus eine Sollbruchstelle aufweisen oder als Berstdruckmembrane ausgebildet werden.
  • Durch die Ausbildung der Zinnen- oder Kronenstruktur im Bereich des Becherbodens ist genügend Freiraum zur Verformung des Becherbodens gegeben, das heißt es kommt hier nicht zu einer möglichen Einschränkung des Verformungsweges mit allen nachteiligen Folgen, insbesondere bei einer thermischen Überlastung einer entsprechenden Sekundärzelle.
  • Die Zinnen- oder Kronenstruktur auf der Becherbodenseite und diejenige im Bereich des Becherverschlusses kann gleichartig, aber auch unterschiedlich ausgeführt sein. Dies insbesondere im Hinblick auf die Abstände zwischen zwei benachbarten Zinnen im Becherverschluss. Die Abstände können hier auf die elektrischen Anschlussbedingungen und die notwendigen Busbars zur elektrischen Sekundärzellenverbindung angepasst werden.
  • Erfindungsgemäß ist die Zinnen- oder Kronenstruktur als Komplementärelement zu einem mechanischen Verbindungsmittel beim Aufbau eines Batteriezellenmoduls ausgebildet.
  • Ein Verbindungsmittel ist hier beispielsweise als Clip, insbesondere als ein Kunststoffspritzteil ausgeführt und rastet über die Abstände zwischen den benachbarten Zinnen in die jeweiligen Zinnenwandungsabschnitte ein. Eine zu einer Gruppe gefügte Anzahl von Zellgehäusen bildet insofern einen bereits mechanisch verbundenen Batteriemodul. Die Verbindungsmittel können sowohl am jeweiligen Becherboden als auch Becherverschluß, d.h. auch beidseitig, eingesetzt werden, so dass ein stabiler Verbund geschaffen wird.
  • Eine Ausnehmung oder ein Rücksprungabschnitt im Clip dient der Aufnahme und Führung von Busbars zur elektrischen Kontaktierung und Verbindung benachbarter Sekundärzellen.
  • Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Clips und die vom Clip aufgenommenen und geführten Busbars unterhalb der Oberkante der Zinnen- oder Kronenstruktur liegen, um notwendige elektrische Trennungsabstände auch dann zu gewährleisten, wenn das entsprechende Batteriemodul mit leitfähigen Grund- und/oder Deckplatten zu einer Sandwichstruktur gefügt wird.
  • Das jeweilige mechanische Verbindungsmittel kann wie dargelegt aus einem Isolierstoffmaterial bestehen oder einen elektrisch isolierten Abschnitt aufweisen, insbesondere in dem Bereich, in welchen ein jeweiliger Busbar geführt wird.
  • Erfindungsgemäß ist eine Batterie oder ein Batteriezellenmodul geschaffen, welches aus einer Vielzahl von Sekundärzellen besteht, die auf den vorgestellten einheitlichen Akkumulatorzellengehäuseaufbau zurückzuführen sind.
  • Die Vielzahl von Akkumulatorzellengehäusen sind zwischen einer Grundplatte und einer Deckplatte angeordnet und bilden insofern eine stabile, lastabtragende Sandwichstruktur.
  • Im Sandwichverbund können notwendige Komponenten für ein Batterie- und/oder Thermomanagementsystem integriert oder baulich angeordnet werden.
  • Die jeweilige Grund- und Deckplatte kann stoffschlüssig mit den Zellengehäusen verbunden werden.
  • Durch die Ausbildung der Zinnen- oder Kronenstruktur ist eine sehr gute thermische Anbindung an ein Thermomanagementsystem gegeben. Ein besonderer Vorteil besteht in der symmetrischen Wärmeableitung an beiden, gegenüberliegenden Enden der Zellen.
  • Bei Anwendung von Klebstoffmaterialien zur stoffschlüssigen Verbindung, die keramische oder mineralische Füllstoffkomponenten umfassen, resultiert eine sehr gute thermische Anbindung der entsprechenden Zellengehäuse an die jeweilige Platte.
  • Die Grund- und/oder Deckplatte können darüber hinaus als Wärmesenke ausgebildet sein und beispielsweise Kanäle aufweisen, durch die ein Fluid geführt werden kann, um eine Temperierung des Batteriemoduls zu gestatten. Dabei ist neben einer aktiven Kühlung des Moduls auch eine Erwärmung möglich, um das Modul jeweils auf eine günstige Betriebstemperatur einzustellen.
  • Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
  • Hierbei zeigen:
    • 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Akkumulatorzellengehäuses mit einem Becher, aufweisend einen integralen Becherboden sowie einen Becherverschluss in Form eines Beckerdeckels, jedoch noch nicht verbunden mit dem eigentlichen Becher und einer jeweils erkennbaren Zinnen- oder Kronenstruktur im Bereich des Becherbodens und am Becherverschluss;
    • 2 eine perspektivische Darstellung eines beispielhaften Beckerdeckels, welcher eine Zinnen- oder Kronenstruktur aufweist, die durch eine Vielzahl von beabstandeten Vorsprüngen gekennzeichnet ist, sowie mit einer mittigen Ausnehmung zur Aufnahme eines elektrischen Anschlusspols der jeweiligen Sekundärzelle;
    • 3a - d eine Darstellung von konfigurierten Akkumulatorzellengehäusen, die mit Hilfe von Verbindungsmitteln in Form von Clips (3b) zu einem Dreierbatteriemodul mechanisch verbunden werden, wobei die Clips als Verbindungsmittel sowohl im Bereich der Zinnen- oder Kronenstruktur am Becherverschluss (3c), aber auch im Bereich des Becherbodens (3b) eingesetzt werden;
    • 4 eine teilweggebrochene Darstellung eines Batteriemoduls mit angedeuteter Grund- und Deckplatte einer Sandwichstruktur, mechanischen Verbindungsmitteln und Busbar-Verbindungen, geführt durch die mechanischen Verbindungsmittel, um eine elektrische Verbindung zwischen den jeweiligen Polen der entsprechenden Sekundärzellen zu schaffen.
  • Die Akkumulatorzellengehäuse gemäß Ausführungsbeispiel und den Figuren sind beispielhaft als hohlzylindrische Gebilde in Form eines Bechers realisiert.
  • Der entsprechende Becher weist eine Becherwandung 1, einen Becherboden 2 und einen dem Becherboden 2 gegenüberliegenden Becherverschluss 3, zum Beispiel in Form eines Beckerdeckels, auf.
  • In den Becherhohlraum sind die notwendigen chemisch-physikalischen Mittel zur Speicherung elektrischer Energie (in den Figuren nicht gezeigt) einbringbar. Mindestens im Bereich des Becherverschlusses 3 sind elektrische Anschlussmittel 4 ausgebildet, die zu einem Anschlusspol 11 (siehe 3a und 3c) führen.
  • Ausgehend vom Becherboden 2 in axialer Richtung und umfangsseitig bezogen auf die Bechewandung 1 verteilt ist eine Vielzahl von beabstandeten Vorsprüngen 5 ausgebildet, die eine Zinnen- oder Kronenstruktur darstellen, wie dies deutlich insbesondere aus der 1 und 2 nachvollziehbar ist.
  • Eine vergleichbare Zinnen- oder Kronenstruktur mit Vorsprüngen 6 (siehe zum Beispiel 2) ist im Bereich des Becherverschlusses 3 vorhanden.
  • Diese Zinnen- der Kronenstruktur kann entweder durch eine Verlängerung von Abschnitten der Becherwandung 1 über die Ebene des Becherverschlusses 3 hinaus oder durch eine Vielzahl von beabstandeten Vorsprüngen 6, die sich vom Becherverschluss 3 über einen dort befindlichen elektrischen Anschlusspol hinaus erstrecken, realisiert werden.
  • Der Becherboden 2 kann bei einer Druckerhöhung im Inneren des becherartigen Gebildes einer Verformung unterliegen. Diese Verformung kann durch eine im Bereich des Becherbodens 2 befindliche Sensoranordnung detektiert werden.
  • Im Hinblick auf die Zinnen- oder Kronenstruktur mit den Vorsprüngen 5 ist ein Freiraum entstanden, der die Verformung des Becherbodens 2 bei Druckerhöhung im Inneren nicht behindert.
  • Ergänzend kann der Becherboden 2 eine Sollbruchstelle aufweisen und/oder als Berstdruckmembrane ausgeführt sein.
  • Aus den Darstellungen gemäß der Abfolge nach den 3a bis 3d ist fachgemäß nachvollziehbar, dass die Freiräume bildenden Abstände zwischen benachbarten Zinnen im Becherverschlussbereich auf die elektrischen Anschlussbedingungen notwendiger Busbars zur elektrischen Sekundärzellenverbindung angepasst sind.
  • Insofern ist die Zinnen- oder Kronenstruktur als Komplementärelement zu einem mechanischen Verbindungsmittel oder Clip 7, welches dem Aufbau eines Batteriemoduls dient, ausgebildet.
  • Ein beispielhafter Dreier-Batteriemodul ist in den 3c und 3d dargestellt.
  • Das jeweilige mechanische Verbindungsmittel 7 kann aus einem Isolierstoffmaterial bestehen oder einen elektrisch isolierten Abschnitt aufweisen, um eine Führung für eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlusspolen 11 mittels eines jeweiligen leitfähigen Streifens in Form eines Busbars 8 zu schaffen.
  • Eine Vielzahl von Sekundärzellen, wie beispielsweise in der 4 dargestellt, wird nach elektrischer Kontaktierung über die entsprechenden Busbar-Verbindungen 8 und die mechanische Kopplung durch die Verbindungsmittel 7 zu einer Sandwichstruktur gefügt, indem eine mechanische Verbindung zu einer Grundplatte 9 und einer Deckplatte 10 hergestellt wird. Im Ergebnis entsteht eine lastabtragende Sandwichstruktur. Beispielsweise kann die Deckplatte 10 auch in Seitenwände übergehen, um eine quasi umgreifende Gehäuseanordnung zu bilden.
  • Innerhalb der Sandwichstruktur besteht die Möglichkeit, die für ein Batteriemanagementsystem aber auch für ein Thermomanagementsystem notwendigen elektrischen und sonstigen Komponenten anzuordnen oder zu integrieren.
  • Wie aus den Schilderungen zum Ausführungsbeispiel nachvollziehbar, besteht ein Grundprinzip der vorliegenden Erfindung darin, einzelne Akkumulatorzellen als Teil einer Sandwichstruktur zu einem Modul zu fügen. Die Sandwichstruktur besteht insofern aus einer Vielzahl von Abstandselementen, deren Hauptachse parallel ist und deren Ausdehnung in Axialrichtung gleich ausgeführt wird. Die Sandwichstruktur besitzt darüber hinaus mindestens eine Grund- und eine Deckplatte, deren Ausdehnung senkrecht zur Hauptachse der Abstandselemente größer ist als die Dicke der Platten und größer als die Ausdehnung der Abstandselemente, in diesem Falle der Akkumulatorzellengehäuse. Dadurch, dass die Anschlusspole zurückgesetzt sind und die erläuterte Zinnen- oder Kronenstruktur vorliegt, kann die Grund- bzw. Deckplatte direkt mit dem Akkumulatorzellengehäuse verbunden werden, so dass sich eine thermisch optimierte und lastabtragende, feste mechanische Lösung ergibt, ohne die Anschlusspole unnötig mit mechanischen Kräften oder Lasten zu beaufschlagen.
  • Der entsprechende elektrische Anschlusspol ist quasi bezogen auf die maximale axiale Ausdehnung des Zellgehäuses zurückgesetzt und liegt geschützt innerhalb der Zinnen- oder Kronenstruktur.
  • Die Freiräume zwischen den Zinnen- oder Kronenabschnitten der Struktur, also quasi die vorhandenen Durchbrüche, sind so angeordnet, dass eine Symmetrie vorliegt, welche die Anordnung der Zellen in einem regelmäßigen Gitter ermöglicht.
  • Die erwähnten Verbindungselemente führen zu einer gezielt beabstandeten Anordnung der einzelnen Akkumulatorzellengehäuse und einer mechanischen Arretierung. Dabei können die Verbindungselemente so gestaltet werden, dass die Wandungen der Zellengehäuse sich berühren oder einen Abstand aufweisen.
  • Die Verbindung mit der jeweiligen Grund- und Deckplatte erfolgt über die Oberseiten bzw. oberen Kanten der Vorsprünge der Zinnen- oder Kronenstruktur, bevorzugt durch Kleben, Schweißen oder vergleichbare Technologien.
  • Grund- und/oder Deckplatten können aus einem beschichteten Metall, aus Kunststoff, insbesondere aber auch aus einem Kohlefaser-verstärkten Material oder einer Kombination aus metallischen Werkstoffen mit Kunststoffen bestehen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013216076 A1 [0002]
    • DE 112015001861 T5 [0003]
    • DE 102018204420 A1 [0004]
    • WO 2016165834 A1 [0005]

Claims (11)

  1. Akkumulatorzellengehäuse, bestehend aus einem becherartigen Gebilde mit einem Becherboden (2), einer Becherwandung (1) und einem, dem Becherboden (2) gegenüberliegenden Becherverschluss (3), wobei im Becherhohlraum die zur Speicherung elektrischer Energie erforderlichen chemisch-physikalischen Mittel einbringbar sind, sowie mit elektrischen Anschlüssen (4; 5) mindestens im Bereich des Becherverschlusses, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend vom Becherboden (2) in axialer Richtung und umfangsseitig bezogen auf die Becherwandung (1) verteilt eine Vielzahl von beabstandeten Vorsprüngen (5) ausgebildet sind, welche eine Zinnen- oder Kronenstruktur darstellen, weiterhin eine vergleichbare Zinnen- oder Kronenstruktur im Bereich des Becherverschlusses (3) vorhanden ist, wobei diese entweder durch eine Verlängerung von Abschnitten der Becherwandung (1) über die Ebene des Becherverschlusses (3) oder durch eine Vielzahl von beabstandeten Vorsprüngen (6), die sich vom Becherverschluss (3) über einen dort befindlichen elektrischen Anschlusspol (11) hinauserstrecken, realisiert ist.
  2. Akkumulatorzellengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Becherboden (2) bei Druckerhöhung im verschlossenen becherartigen Gebilde einer Verformung unterliegt, welche durch eine Sensoranordnung detektierbar ist.
  3. Akkumulatorzellengehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Becherboden (2) eine Sollbruchstelle aufweist oder als Berstdruckmembrane ausgebildet ist.
  4. Akkumulatorzellengehäuse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinnen- oder Kronenstruktur auf der Becherbodenseite (2) und diejenige im Bereich des Becherverschlusses (3) gleich oder unterschiedlich ausgeführt und insbesondere die Abstände zwischen zwei benachbarten Zinnen im Becherverschluss (3) auf die elektrischen Anschlussbedingungen und notwendige Busbars (8) zur elektrischen Sekundärzellenverbindung angepasst sind.
  5. Akkumulatorzellengehäuse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinnen- oder Kronenstruktur als Komplementärelement zu einem mechanischen Verbindungsmittel (7) beim Aufbau eines Batteriemoduls ausgebildet ist.
  6. Akkumulatorzellengehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige mechanische Verbindungsmittel (7) aus einem Isolierstoffmaterial besteht oder einen elektrisch isolierten Abschnitt aufweist und an der Becherbodenseite und/oder der Becherverschlußseite einsetzbar ist.
  7. Akkumulatorzellengehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass über das jeweilige mechanische Verbindungsmittel (7) eine Busbar-Verbindung (8) zwischen benachbarten elektrischen Anschlüssen oder Anschlußpolen (5) von Sekundärzellen geführt ist.
  8. Batterie oder Batteriemodul, bestehend aus einer Vielzahl von Akkumulatorzellengehäusen nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche.
  9. Batterie oder Batteriezellenmodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Akkumulatorzellengehäusen zwischen einer Grundplatte (9) und einer Deckplatte (10), eine stabile lastabtragende Sandwichstruktur bildend, angeordnet ist.
  10. Batterie oder Batteriemodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Sandwichverbund notwendige Komponenten für ein Batterie- und/oder Thermomanagementsystem integriert oder baulich angeordnet sind.
  11. Batterie oder Batteriemodul nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Zinnen- oder Kronenstruktur an den Akkumulatorzellengehäusen eine gleichmäßige bis symmetrische Wärmeableitung und eine verbesserte Integration in ein Thermomanagementsytem gegeben ist.
DE102022108964.9A 2022-04-12 2022-04-12 Akkumulatorzellengehäuse und Batterie oder Batteriemodul aus einer Vielzahl von Sekundärzellen auf der Basis eines einheitlichen Akkumulatorzellengehäuseaufbaus Pending DE102022108964A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022108964.9A DE102022108964A1 (de) 2022-04-12 2022-04-12 Akkumulatorzellengehäuse und Batterie oder Batteriemodul aus einer Vielzahl von Sekundärzellen auf der Basis eines einheitlichen Akkumulatorzellengehäuseaufbaus
PCT/EP2023/057157 WO2023198410A1 (de) 2022-04-12 2023-03-21 Akkumulatorzellengehäuse und batterie oder batteriemodul aus einer vielzahl von sekundärzellen auf der basis eines einheitlichen akkumulatorzellengehäuseaufbaus
EP23712280.9A EP4282024A1 (de) 2022-04-12 2023-03-21 Akkumulatorzellengehäuse und batterie oder batteriemodul aus einer vielzahl von sekundärzellen auf der basis eines einheitlichen akkumulatorzellengehäuseaufbaus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022108964.9A DE102022108964A1 (de) 2022-04-12 2022-04-12 Akkumulatorzellengehäuse und Batterie oder Batteriemodul aus einer Vielzahl von Sekundärzellen auf der Basis eines einheitlichen Akkumulatorzellengehäuseaufbaus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022108964A1 true DE102022108964A1 (de) 2023-10-12

Family

ID=85706930

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022108964.9A Pending DE102022108964A1 (de) 2022-04-12 2022-04-12 Akkumulatorzellengehäuse und Batterie oder Batteriemodul aus einer Vielzahl von Sekundärzellen auf der Basis eines einheitlichen Akkumulatorzellengehäuseaufbaus

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4282024A1 (de)
DE (1) DE102022108964A1 (de)
WO (1) WO2023198410A1 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013216076A1 (de) 2013-08-14 2015-02-19 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle und Batteriesystem mit wenigstens einer Batteriezelle
WO2016165834A1 (de) 2015-04-16 2016-10-20 Neuss Wilhem Batteriemodul
US20170062778A1 (en) 2015-08-24 2017-03-02 Tesla Motors, Inc. Gasket and diaphragm for electrochemical cell
DE112015001861T5 (de) 2014-06-20 2017-03-30 Robert Bosch Gmbh Batteriemodul mit Zellenfixierung
JP2019145490A (ja) 2017-12-14 2019-08-29 コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ バッテリーパック内のガスを監視するためのシステム、監視システムのための安全ベントを内蔵する端子形成ブッシングを備える、関連する金属イオン電気化学蓄電池
DE102018204420A1 (de) 2018-03-22 2019-09-26 Airbus Defence and Space GmbH Batterieanordnung zur lasttragenden strukturellen Integration von Batterien in ein Fahrzeug

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014178565A1 (ko) * 2013-04-29 2014-11-06 주식회사 엘지화학 자동차용 배터리 팩에 포함되는 배터리 모듈
DE102016009910A1 (de) * 2016-08-18 2018-02-22 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen Batterievorrichtung

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013216076A1 (de) 2013-08-14 2015-02-19 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle und Batteriesystem mit wenigstens einer Batteriezelle
DE112015001861T5 (de) 2014-06-20 2017-03-30 Robert Bosch Gmbh Batteriemodul mit Zellenfixierung
WO2016165834A1 (de) 2015-04-16 2016-10-20 Neuss Wilhem Batteriemodul
US20170062778A1 (en) 2015-08-24 2017-03-02 Tesla Motors, Inc. Gasket and diaphragm for electrochemical cell
JP2019145490A (ja) 2017-12-14 2019-08-29 コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ バッテリーパック内のガスを監視するためのシステム、監視システムのための安全ベントを内蔵する端子形成ブッシングを備える、関連する金属イオン電気化学蓄電池
DE102018204420A1 (de) 2018-03-22 2019-09-26 Airbus Defence and Space GmbH Batterieanordnung zur lasttragenden strukturellen Integration von Batterien in ein Fahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
EP4282024A1 (de) 2023-11-29
WO2023198410A1 (de) 2023-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007010742B4 (de) Zellverbund einer Batterie, Batterie und deren Verwendung
DE102015114636B4 (de) Verfahren zum Zusammenbauen eines Brennstoffzellenstapels
DE112015000462B4 (de) Verbindungseinheit
EP1194976B1 (de) Batterie in bipolarer stapelbauweise sowie verfahren zu deren herstellung
DE102009035463A1 (de) Batterie mit einer Vielzahl von plattenförmigen Batteriezellen
DE102009035470A1 (de) Batterie und Verfahren zu deren Herstellung
DE102010031462A1 (de) Batteriezellenmodul, Batterie und Kraftfahrzeug
WO2010012338A1 (de) Batterie, insbesondere fahrzeugbatterie
DE102021200765A1 (de) Streufeldarmes Batteriemodul
EP2735039B1 (de) Zellkontaktieranordnung für einen energiespeicher
EP4070407B1 (de) Modulschicht und daraus aufgebautes batteriesystem
DE102016221492A1 (de) Zellrahmen zur Aufnahme von Pouch-Zellen
DE102010013031A1 (de) Batterie mit einem Zellenstapel von Batterieeinzelzellen
DE102012202694B4 (de) Modul für eine Traktionsbatterie und Traktionsbatterie
DE102022108964A1 (de) Akkumulatorzellengehäuse und Batterie oder Batteriemodul aus einer Vielzahl von Sekundärzellen auf der Basis eines einheitlichen Akkumulatorzellengehäuseaufbaus
DE102021004470A1 (de) Batteriegehäuse und Verfahren zur Montage einer Batterie
WO2023030885A1 (de) Gehäuse für elektrodenstapel und batteriezellengruppe
EP4084202A1 (de) Batteriezellenverbindungseinrichtung, batteriemodul, batterievorrichtung mit wenigstens zwei batteriemodulen und verfahren zum herstellen einer batterievorrichtung
DE102010012999A1 (de) Batterie mit einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen
DE102014018304A1 (de) Zellblock mit einem Zellstapel
DE102012205753B4 (de) Energiespeicher sowie Antriebsstrang mit einem Energiespeicher
DE102013204751A1 (de) Batterieanordnung mit einem Separator, ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Batterieanordnung sowie ein Verfahren zur Herstellung der Batterieanordnung
DE102023108604B3 (de) Traktionsbatteriemodul
DE102012018088A1 (de) Vorrichtung zum elektrischen Kontaktieren von prismatischen Batterieeinzelzellen
DE102021203449B3 (de) Batteriezelle für ein Hochvoltbatteriesystem

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SEEFELDT, VOLKER, DE

Free format text: FORMER OWNER: ANMELDERANGABEN UNKLAR / UNVOLLSTAENDIG, 80297 MUENCHEN, DE