WO2012041588A1 - Verfahren zum verspannen eines lithium-ionen-akkumulators, ein lithium ionen akkumulator sowie ein kraftfahrzeug mit einem lithium ionen akkumulator - Google Patents

Verfahren zum verspannen eines lithium-ionen-akkumulators, ein lithium ionen akkumulator sowie ein kraftfahrzeug mit einem lithium ionen akkumulator Download PDF

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lithium ion
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Michael Gless
Axel Bormann
Conrad Bubeck
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Robert Bosch Gmbh
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Sb Limotive Germany Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for bracing a
  • Lithium-ion accumulator comprising a lithium-ion battery cell stack with a top surface, a base surface opposite the top surface and a lateral surface with four side surfaces of at least two
  • Lithium-ion battery cells expand during operation and the so-called formation. According to D.P. Wilkinson, Effects of physical constraints on Li cyclability, Journal of Power sources 36, 1991, pages 517 to 527, the morphology of lithium in a lithium-ion battery cell after a few charge-discharge cycles becomes porous, if too little pressure ( p ⁇ 0, 1 MPa) is applied to the lithium-ion battery cell so that it fails after a few charge-discharge cycles. For optimal performance and a long
  • JP 2008277085 A a battery pack is known, in which the individual battery cells, between which spacers are arranged, are fixed together with a band which has openings over the entire length. The purpose of this design is sufficient ventilation to
  • the invention provides a method for bracing a
  • Lithium-ion battery which has a lithium-ion battery cell stack on.
  • the lithium-ion battery cell stack to be clamped has a cover surface, a base surface opposite the cover surface, and a lateral surface with four side surfaces, wherein the connections of the lithium-ion battery cells are preferably arranged on the cover surface.
  • the lithium-ion battery cell stack at least two, preferably six prismatic lithium-ion battery cells are used.
  • the clamping of the lithium-ion battery cell stack is carried out by means of at least one tension band, which is arranged and tensioned in the region of the lateral surface.
  • the tensioning of the at least one tension band is carried out in such a way that the ends of the tension band meanwhile are held in tension-free state and in this state the ends of the band directly or indirectly under
  • At least one tension band is guided and tensioned around the cell stack in the region of the lateral surface, wherein the ends of the band are held in tension-free state and in this state the ends of the band are connected to one another.
  • a plate is arranged on a side surface of the lateral surface, wherein on the free side surfaces at least one band is guided and stretched and wherein the ends of the tape held in a tension-free state and in this state, the ends of the tape are connected to the plate.
  • the third variant is on two each other
  • a respective plate is arranged opposite opposite side surfaces of the lateral surface, wherein at least one band is guided and tensioned over the free opposite side surfaces and wherein the ends of the band held in a tension-free state and in this state, the ends of the bands are connected to one of the two plates ,
  • the tension should have a defined value, so that the at least one drawstring on the laced lithium-ion battery cells has a compressive force of preferably 0.01 MPa to 2 MPa, particularly preferably 0.6 MPa to 0.8 MPa exercises.
  • This procedure has the advantage that the at least one tension band also has a defined tensile stress after the connection, which is necessary for optimum operation of the lithium ion accumulator.
  • the lithium-ion battery cell stack is additionally compressed before or during the tensioning of the at least one tension band, which in turn improves the maintenance of a defined tensile stress.
  • the direct or indirect connection of the free ends of the at least one tension band is effected by means of a welded connection, a screw connection or a clamping connection, wherein a welded joint is preferred, since in this case the mechanical load on the ends of the tension band is the smallest and the required tension is precisely adjustable.
  • these each have a passage opening into which a device engages and tensioned the tension band, so that advantageously the area between the passage opening and the end of the tension band remains tension-free.
  • Lithium-ion battery cells of the stack can be clamped independently of the housing. This also allows individual
  • Lithium-ion battery cells to connect with each other. Also the
  • Lithium-ion accumulator cells themselves can be subjected to arbitrarily large tolerances, so that larger and thicker
  • Lithium-ion battery cells such as for drive batteries of an electric vehicle, can be braced.
  • the drawstring may preferably be configured completely or partially openwork in order to modify the flexibility and other mechanical properties of the drawstring.
  • a lithium-ion secondary battery which has a lithium-ion battery cell stack with a cover surface, a base surface opposite the cover surface and a lateral surface with four side surfaces of at least two prismatic ones
  • Lithium ion accumulator cells wherein in the region of the lateral surface at least one tensioned tension band is arranged, whose ends are connected directly or by means of one or two plates which are arranged on one side surface or two opposite side surfaces of the lateral surface, wherein in Area of the ends of the at least one tension band through holes are located.
  • the statements regarding the method also relate to the design of the lithium-ion battery and vice versa.
  • Pfaffen ie spacers between the drawstring, at least at the junction and the lateral surface to the connecting the ends of the drawstring the
  • the ends of the drawstring are as large as possible connected to the plates in order to obtain a resilient connection.
  • steel bands are preferably used according to the invention, since these bands can absorb very high forces. These forces are required, for example, for clamping cells of a lithium-ion battery to ensure a sufficiently long life of the battery.
  • Flat drawstrings can transmit power over a large area evenly to the lithium-ion battery cells.
  • At least a second tension band can be stretched around the lateral surface of the lithium-ion battery cell stack.
  • the invention also relates to a motor vehicle with an electric drive motor for driving the motor vehicle and one connected to the electric drive motor or connectable according to the invention
  • Lithium-ion battery Lithium-ion battery.
  • Lithium-ion battery cells wherein the Lithium-ion battery cells can be clamped with high pressure, flexible and inexpensive.
  • Figure 1 in a plan view of a lithium-ion battery with
  • Figure 2 in a plan view of a lithium-ion battery with
  • Figure 3 in a side view of a lithium-ion battery with on opposite side surfaces of the lithium-ion battery
  • Figure 4 in a side view of a lithium-ion battery with on opposite side surfaces of the lithium-ion battery
  • FIGS. 1 to 4 each show a lithium-ion accumulator 10 with six lithium-ion accumulator cells 11 which are connected to a stack 12
  • the lithium-ion battery 10 also has a base 15 and a lateral surface 16, which in turn has four side surfaces 17. At two opposite side surfaces 17, a plate 18, 19 is arranged in each case, which distributes the pressure evenly on the lithium-ion battery cells 11 during clamping.
  • drawstrings 20 are provided, wherein on the lateral surface 16 two drawstrings 20 are arranged side by side, whereby a more uniform distribution of force than in only one drawstring is achieved.
  • the respective drawstring 20 is fixed to a plate 18 by means of a weld 21 and guided around the second plate 19 on the opposite side surface 17 and at the first

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Verspannen eines Lithium-Ionen-Akkumulators (10), der einen Lithium-Ionen-Akkumulatorzellenstapel (12) mit einer Deckfläche (14), einer der Deckfläche (14) gegenüberliegenden Grundfläche (15) sowie einer Mantelfläche (16) mit vier Seitenflächen (17) aus mindestens zwei prismatischen Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen (11) aufweist, beschrieben, wobei das Verspannen des Lithium-Ionen-Akkumulatorzellenstapels (12) mittels mindestens eines Zugbandes (20), das im Bereich der Mantelfläche (16) angeordnet und gespannt wird, erfolgt, wobei die Enden (22) des Zugbandes (20) währenddessen in spannungsfreiem Zustand gehalten werden und wobei in spannungsfreiem Zustand die Enden (22) des Zugbandes (20) direkt oder indirekt unter Verwendung von einer oder zwei Platten (18, 19), die auf einer Seitenfläche (17) bzw. zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen (17) der Mantelfläche (16) angeordnet werden, miteinander verbunden werden. Ferner werden ein Lithium-Ionen-Akkumulator (10) sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Lithium-Ionen-Akkumulator (10) vorgeschlagen

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Verspannen eines Lithium-Ionen-Akkumulators, ein
Lithium-Ionen-Akkumulator sowie ein Kraftfahrzeug mit einem
Lithium-Ionen-Akkumulator
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verspannen eines
Lithium-Ionen-Akkumulators, der einen Lithium-Ionen-Akkumulatorzellenstapel mit einer Deckfläche, einer der Deckfläche gegenüberliegenden Grundfläche sowie einer Mantelfläche mit vier Seitenflächen aus mindestens zwei
prismatischen Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen aufweist, einen
Lithium-Ionen-Akkumulator sowie ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und einem mit dem elektrischen Antriebsmotor verbundenen oder verbindbaren Lithium-Ionen-Akkumulator.
Stand der Technik
Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen dehnen sich bei Betrieb und der so genannten Formation aus. Laut D.P. Wilkinson, Effects of physical constraints an Li cyclability, Journal of Power sources 36, 1991 , Seite 517 bis 527, wird die Morphologie des Lithiums in einer Lithium-Ionen-Akkumulatorzelle schon nach wenigen Lade-Entlade-Zyklen porös, wenn zu wenig Druck (p < 0, 1 MPa) auf die Lithium-Ionen-Akkumulatorzelle ausgeübt wird, so dass sie nach wenigen Lade-Entlade-Zyklen versagt. Um eine optimale Leistung und eine lange
Lebensdauer von Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen zu erreichen, wird also ein definierter Druck, der auf diese einwirkt, benötigt.
Herkömmliche Vorspannkonzepte, die diesen Druck aufbauen können, sind jedoch unflexibel, teuer und sehr raumgreifend. Aus der JP 2008277085 A ist ein Batteriepack bekannt, bei dem die einzelnen Batteriezellen, zwischen denen Abstandshalter angeordnet sind, mit einem Band, das über die gesamte Länge über Durchbrechungen verfügt, miteinander fixiert sind. Zweck dieser Ausgestaltung ist eine ausreichende Lüftung, um
Überhitzungen im Betrieb zu vermeiden.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung gibt ein Verfahren zum Verspannen eines
Lithium-Ionen-Akkumulators, der einen Lithium-Ionen-Akkumulatorzellenstapel aufweist, an. Der zu verspannende Lithium-Ionen-Akkumulatorzellenstapel besitzt eine Deckfläche, eine der Deckfläche gegenüberliegende Grundfläche sowie eine Mantelfläche mit vier Seitenflächen, wobei auf der Deckfläche vorzugsweise die Anschlüsse der Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen angeordnet sind.
Für den Lithium-Ionen-Akkumulatorzellenstapel werden mindestens zwei, vorzugsweise sechs prismatische Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen verwendet. Das Verspannen des Lithium-Ionen-Akkumulatorzellenstapels erfolgt mittels mindestens eines Zugbandes, das im Bereich der Mantelfläche angeordnet und gespannt wird.
Das Spannen des mindestens einen Zugbandes erfolgt derart, dass die Enden des Zugbandes währenddessen in spannungsfreiem Zustand gehalten werden und in diesem Zustand die Enden des Bandes direkt oder indirekt unter
Verwendung von einer oder zwei Platten, die auf einer Seitenfläche bzw. zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen der Mantelfläche angeordnet werden, miteinander verbunden werden.
Es sind daher drei Verfahrensvarianten gegeben. Bei der ersten Variante wird um den Zellenstapel im Bereich der Mantelfläche mindestens ein Zugband geführt und gespannt, wobei die Enden des Bandes in spannungsfreiem Zustand gehalten und in diesem Zustand die Enden des Bandes miteinander verbunden werden. Bei der zweiten Variante wird auf einer Seitenfläche der Mantelfläche eine Platte angeordnet, wobei über die freien Seitenflächen mindestens ein Band geführt und gespannt wird und wobei die Enden des Bandes in spannungsfreiem Zustand gehalten und in diesem Zustand die Enden des Bandes mit der Platte verbunden werden. Für die dritte Variante wird auf zwei einander
gegenüberliegenden Seitenflächen der Mantelfläche jeweils eine Platte angeordnet, wobei über die freien einander gegenüberliegenden Seitenflächen mindestens jeweils ein Band geführt und gespannt wird und wobei die Enden des Bandes in spannungsfreiem Zustand gehalten und in diesem Zustand die Enden der Bänder mit jeweils einer der beiden Platten verbunden werden.
Letztendlich soll nach Durchführung des Verfahrens die Verspannung einen definierten Wert aufweisen, so dass das mindestens eine Zugband auf die zusammengeschnürten Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen eine Druckkraft von vorzugsweise 0,01 MPa bis 2 MPa, besonders bevorzugt von 0,6 MPa bis 0,8 MPa ausübt.
Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass das mindestens eine Zugband auch nach dem Verbinden eine definierte Zugspannung aufweist, die für einen optimalen Betrieb des Lithium-Ionen-Akkumulators notwendig ist.
Vorzugsweise wird der Lithium-Ionen-Akkumulatorzellenstapel zusätzlich noch vor oder während des Spannens des mindestens einen Zugbandes komprimiert, was wiederum das Einhalten einer definierten Zugspannung verbessert.
Die direkte oder indirekte Verbindung der freien Enden des mindestens einen Zugbandes erfolgt mittels einer Schweißverbindung, einer Schraubverbindung oder einer Klemmverbindung, wobei eine Schweißverbindung bevorzugt wird, da hierbei die mechanische Belastung der Enden des Zugbandes am geringsten und die erforderliche Zugspannung genau einstellbar ist.
Um die freien Enden des Zugbandes während des Spannens spannungsfrei zu halten, weisen diese jeweils eine Durchgangsöffnung auf, in die eine Vorrichtung eingreift und das Zugband spannt, so dass vorteilhafterweise der Bereich zwischen Durchgangsöffnung und Ende des Zugbandes spannungsfrei verbleibt.
Da ein Zugband viel weniger Platz braucht als eine Schraube oder ähnliche Bauteile, kann durch das Verspannen eines Lithium-Ionen-Akkumulatorzellenstapels mit einem Zugband die Verspannung der Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen auf minimalen Raum stattfinden. Dadurch kann die Energiedichte des Lithium-Ionen-Akkumulators erhöht werden, da nun mehr Platz für die einzelnen Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen zur Verfügung steht.
Auch ist ein Zugband als Meterware im Vergleich zu Stückware wie Schrauben oder ähnlichen Bauteilen günstiger. Ferner kann der Aufbau eines einzelnen Lithium-Ionen-Akkumulators sehr flexibel erfolgen, da die einzelnen
Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen des Stapels unabhängig vom Gehäuse verspannt werden können. Dies erlaubt es auch, einzelne
Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen aus dem Stapel problemlos auszutauschen. Schließlich ist die Konstruktion eines Lithium-Ionen-Akkumulators völlig unabhängig vom Verbindungsmittel, da das Zugband theoretisch endlos lang vertrieben und erst vor Ort auf die benötigte Länge zurechtgeschnitten und mit Durchgangsöffnungen versehen werden kann, um so beliebig viele
Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen miteinander zu verbinden. Auch die
Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen selbst können so beliebig großen Toleranzen unterworfen werden, so dass auch größere und dickere
Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen, wie beispielsweise für Antriebsakkumulatoren eines Elektrofahrzeuges, verspannt werden können.
Das Zugband kann bevorzugterweise ganz oder teilweise durchbrochen ausgestaltet sein, um die Flexibilität und sonstigen mechanischen Eigenschaften des Zugbandes zu modifizieren.
Es wird erfindungsgemäß auch ein Lithium-Ionen-Akkumulator bereitgestellt, der einen Lithium-Ionen-Akkumulatorzellenstapel mit einer Deckfläche, einer der Deckfläche gegenüberliegenden Grundfläche sowie einer Mantelfläche mit vier Seitenflächen aus mindestens zwei prismatischen
Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen aufweist, wobei im Bereich der Mantelfläche mindestens ein gespanntes Zugband angeordnet ist, dessen Enden direkt oder mittels einer oder zwei Platten, die auf einer Seitenfläche bzw. zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen der Mantelfläche angeordnet sind, miteinander verbunden sind, wobei im Bereich der Enden des mindestens einen Zugbandes Durchgangsöffnungen befindlich sind. Die Ausführungen hinsichtlich des Verfahrens betreffen natürlich sinngemäß auch die Ausgestaltung des Lithium-Ionen-Akkumulators und umgekehrt.
Es können vorzugsweise Pfaffen, das heißt Abstandshalter zwischen dem Zugband, zumindest an der Verbindungsstelle und der Mantelfläche angeordnet sein, um beim Verbinden der Enden des Zugbandes die
Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen nicht zu beschädigen.
Bei der indirekten Verbindung der Enden des Zugbandes mittels einer oder auch zwei Platten werden die Enden des Zugbandes möglichst großflächig mit den Platten verbunden, um eine belastbare Verbindung zu erhalten.
Für diese Technik werden erfindungsgemäß bevorzugt Stahlbänder verwendet, da diese Bänder sehr hohe Kräfte aufnehmen können. Diese Kräfte werden beispielsweise zum Verspannen von Zellen eines Lithium-Ionen-Akkumulators benötigt, um eine ausreichend hohe Lebensdauer des Akkumulators zu gewährleisten.
Flache Zugbänder können die Kraft über eine große Fläche gleichmäßig auf die Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen übertragen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann um die Mantelfläche des Lithium-Ionen-Akkumulatorzellenstapels wenigstens ein zweites Zugband gespannt werden.
Gegenstand der Erfindung ist zudem ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und einem mit dem elektrischen Antriebsmotor verbundenen oder verbindbaren erfindungsgemäßen
Lithium-Ionen-Akkumulator.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Durch die Erfindung ist es vorteilhafterweise möglich, einen
Lithium-Ionen-Akkumulatorzellenstapel aus prismatischen
Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen bereitzustellen, bei dem die Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen mit hohem Druck, flexibel und preisgünstig verspannt werden können.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 in einer Aufsicht einen Lithium-Ionen-Akkumulator mit an
gegenüberliegenden Seitenflächen des Lithium-Ionen-Akkumulators
angeordneten Platten,
Figur 2 in einer Aufsicht einen Lithium-Ionen-Akkumulator mit an
gegenüberliegenden Seitenflächen des Lithium-Ionen-Akkumulators
angeordneten Platten nach einer anderen Ausführungsform,
Figur 3 in einer Seitenansicht einen Lithium-Ionen-Akkumulator mit an gegenüberliegenden Seitenflächen des Lithium-Ionen-Akkumulators
angeordneten Platten gemäß Figur 2, und
Figur 4 in einer Seitenansicht einen Lithium-Ionen-Akkumulator mit an gegenüberliegenden Seitenflächen des Lithium-Ionen-Akkumulators
angeordneten Platten gemäß Figur 2, wobei die Zugbänder Durchbrechungen aufweisen.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren 1 bis 4 ist jeweils ein Lithium-Ionen-Akkumulator 10 gezeigt mit sechs Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen 11 , die zu einem Stapel 12
zusammengefügt sind. Die Anschlüsse 13 der Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen
1 1 sind auf der Deckfläche 14 des Lithium-Ionen-Akkumulators 10 angeordnet. Der Lithium-Ionen-Akkumulator 10 besitzt zudem eine Grundfläche 15 sowie eine Mantelfläche 16, die wiederum vier Seitenflächen 17 aufweist. An zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen 17 ist jeweils eine Platte 18, 19 angeordnet, die beim Verspannen den Druck auf die Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen 11 gleichmäßig verteilt. Zum Verspannen sind Zugbänder 20 vorgesehen, wobei auf der Mantelfläche 16 jeweils zwei Zugbänder 20 nebeneinander angeordnet sind, wodurch eine gleichmäßigere Kraftverteilung als bei nur einem Zugband erreicht wird. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 wird das jeweilige Zugband 20 an einer Platte 18 mittels einer Schweißnaht 21 festgelegt und um die zweite Platte 19 auf der gegenüberliegenden Seitenfläche 17 herumgeführt und an der ersten
Platte 18 wiederum mit einer zweiten Schweißnaht 21 fest verbunden. Hingegen werden bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 2 bis 4 die Zugbänder 20 jeweils an den beiden Platten 18, 19 an den gegenüberliegenden Seiten 17 mit einer Schweißnaht 21 festgelegt. Um die Zugbänder 20 spannen und deren Enden 22 im spannungsfreien Zustand verschweißen zu können, weisen diese eine Durchgangsöffnung 23 auf, in die eine Vorrichtung zum Spannen eingreifen kann. In Figur 4 weisen die Zugbänder 20 zudem Durchbrechungen 24 auf, mit denen die mechanischen Eigenschaften der Zugbänder 20 variiert werden können.

Claims

Ansprüche
1. Ein Verfahren zum Verspannen eines Lithium-Ionen-Akkumulators (10), der einen Lithium-Ionen-Akkumulatorzellenstapel (12) mit einer Deckfläche (14), einer der Deckfläche (14) gegenüberliegenden Grundfläche (15) sowie einer Mantelfläche (16) mit vier Seitenflächen (17) aus mindestens zwei prismatischen Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen (1 1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verspannen des
Lithium-Ionen-Akkumulatorzellenstapels (12) mittels mindestens eines Zugbandes (20), das im Bereich der Mantelfläche (16) angeordnet und gespannt wird, erfolgt, dass die Enden (22) des Zugbandes (20)
währenddessen in spannungsfreiem Zustand gehalten werden und dass in spannungsfreiem Zustand die Enden (22) des Zugbandes (20) direkt oder indirekt unter Verwendung von einer oder zwei Platten (18, 19), die auf einer Seitenfläche (17) bzw. zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen (17) der Mantelfläche (16) angeordnet werden, miteinander verbunden werden.
2. Das Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der
Lithium-Ionen-Akkumulatorzellenstapel (12) vor oder während des Spannens des mindestens einen Zugbandes (20) komprimiert wird.
3. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die direkte oder indirekte Verbindung der freien Enden (22) des mindestens einen Zugbandes (20) mittels einer Schweißverbindung (21), einer Schraubverbindung oder einer Klemmverbindung hergestellt wird.
4. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die freien Enden (22) des Zugbandes (20) eine Durchgangsöffnung (23) aufweisen, in die eine Vorrichtung eingreift und das Zugband (20) spannt, wobei der Bereich zwischen Durchgangsöffnung (23) und Ende (22) des Zugbandes (20) spannungsfrei verbleibt.
Ein Lithium-Ionen-Akkumulator, der einen
Lithium-Ionen-Akkumulatorzellenstapel (12) mit einer Deckfläche (14) einer der Deckfläche (14) gegenüberliegenden Grundfläche (15) sowie einer Mantelfläche (16) mit vier Seitenflächen (17) aus mindestens zwei prismatischen Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Mantelfläche (16) mindestens ein gespanntes Zugband (20) angeordnet ist, dessen Enden (22) direkt oder mittels einer oder zwei Platten (18, 19), die auf einer Seitenfläche (17) bzw. zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen (17) der Mantelfläche (16) angeordnet sind, miteinander verbunden sind, wobei im Bereich der Enden
(22) des mindestens einen Zugbandes (20) jeweils eine Durchgangsöffnung
(23) befindlich ist.
6. Der Lithium-Ionen-Akkumulator nach Anspruch 5, bei dem die Verbindung der Enden (22) des Zugbandes (20) eine Schweißverbindung (21), eine Schraubverbindung oder eine Klemmverbindung ist.
7. Der Lithium-Ionen-Akkumulator nach Anspruch 5 oder 6, wobei Pfaffen das mindestens eine Zugband (20) wenigstens an der Verbindungsstelle von der Mantelfläche 16 des Akkumulatorstapels (12) abheben.
8. Der Lithium-Ionen-Akkumulator nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Zugband (20) wenigstens an seinen Enden (22) mit der Platte (18, 19) oder den Platten (18, 19) verbunden ist.
9. Der Lithium-Ionen-Akkumulator nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei der Lithium-Ionen-Akkumulatorzellenstapel (12) sechs
Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen (11) aufweist.
10. Ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und einem mit dem elektrischen Antriebsmotor verbundenen oder verbindbaren Lithium-Ionen-Akkumulator (10) gemäß einem der
Ansprüche 5 bis 9.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104364934A (zh) * 2012-06-02 2015-02-18 奥迪股份公司 具有多个锂电池单体的蓄能元件
FR3131098A1 (fr) 2021-12-20 2023-06-23 Saft Module électrochimique, procédé de fabrication et Assemblage électrochimique correspondants

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3367460B1 (de) * 2015-10-22 2021-05-05 Envision AESC Japan Ltd. Verfahren zur montage einer batteriepackung und batteriepackung
KR102019884B1 (ko) * 2015-11-13 2019-09-09 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 및 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
DE102020201494B3 (de) * 2020-02-07 2021-03-11 Volkswagen Aktiengesellschaft Hochvoltbatterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug
DE102022117553A1 (de) 2022-07-14 2024-01-25 Audi Aktiengesellschaft Batteriemodul mit einer Spanneinrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4020244A (en) * 1975-02-18 1977-04-26 Motorola, Inc. Clamping structure for battery cells
EP1990861A1 (de) * 2007-05-08 2008-11-12 Sanyo Electric Co., Ltd. Batteriepack
JP2008277085A (ja) 2007-04-27 2008-11-13 Sanyo Electric Co Ltd パック電池

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006028440B4 (de) 2006-06-21 2015-03-12 Elringklinger Ag Brennstoffzellenstapel
DE102009029019A1 (de) 2009-08-31 2011-03-03 Robert Bosch Gmbh Vorspannkonzept für Lithium-Ionen-Batteriesysteme
ATE557432T1 (de) * 2009-11-19 2012-05-15 Sb Limotive Co Ltd Batteriepack
US8465866B2 (en) * 2010-04-21 2013-06-18 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery module including a pressure control unit
KR101137365B1 (ko) * 2010-05-20 2012-04-20 에스비리모티브 주식회사 배터리 팩
US8642206B2 (en) * 2010-11-04 2014-02-04 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery module

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4020244A (en) * 1975-02-18 1977-04-26 Motorola, Inc. Clamping structure for battery cells
JP2008277085A (ja) 2007-04-27 2008-11-13 Sanyo Electric Co Ltd パック電池
EP1990861A1 (de) * 2007-05-08 2008-11-12 Sanyo Electric Co., Ltd. Batteriepack

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
D.P. WILKINSON: "Effects of physical constraints on Li cyclability", JOURNAL OF POWER SOURCES, vol. 36, 1991, pages 517 - 527, XP000243824, DOI: doi:10.1016/0378-7753(91)80077-B

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104364934A (zh) * 2012-06-02 2015-02-18 奥迪股份公司 具有多个锂电池单体的蓄能元件
US9698445B2 (en) 2012-06-02 2017-07-04 Audi Ag Storage element including multiple lithium cells
FR3131098A1 (fr) 2021-12-20 2023-06-23 Saft Module électrochimique, procédé de fabrication et Assemblage électrochimique correspondants
EP4203126A2 (de) 2021-12-20 2023-06-28 Saft Elektrochemisches modul, verfahren zu seiner herstellung und elektrochemische anordnung

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