DE102013016794A1 - Electrochemical energy storage, method for producing such an electrochemical energy storage and battery with a number of such electrochemical energy storage - Google Patents

Electrochemical energy storage, method for producing such an electrochemical energy storage and battery with a number of such electrochemical energy storage Download PDF

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Florian Kneer
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Dirk Schröter
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrochemischen Energiespeicher (1) mit einer Elektrodenfolienanordnung, die von einer folienartigen Hülle (1.1) umgeben ist, wobei zumindest zwei Ableiter (2) aus der Hülle (1.1) herausgeführt sind, und ein die mit der Hülle (1.1) umgebene Elektrodenfolienanordnung randseitig zumindest abschnittsweise umgebender Halterahmen (4) vorgesehen ist. Erfindungsgemäß weist der Halterahmen (4) Abmessungen auf, dass eine Innenfläche (4.1) des Halterahmens (4) zumindest abschnittsweise mit einem vorgegebenen Abstand zu einem umlaufenden Randbereich (1.2) der folienartigen Hülle (1.1) beabstandet ist und in einem durch den Abstand gebildeten Freiraum (S) ein elektrisch isolierendes Füllmaterial (6) angeordnet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen elektrochemischen Energiespeichers (1) und eine Batterie mit einer Mehrzahl solcher elektrisch miteinander verschalteter elektrochemischer Energiespeicher (1).The invention relates to an electrochemical energy store (1) with an electrode foil arrangement which is surrounded by a foil-like sheath (1.1), wherein at least two arresters (2) are led out of the sheath (1.1) and one surrounded by the sheath (1.1) Electrode sheet assembly at least partially surrounding frame holding frame (4) is provided. According to the invention, the holding frame (4) has dimensions such that an inner surface (4.1) of the holding frame (4) is spaced at least in sections at a predetermined distance from a peripheral edge region (1.2) of the film-like casing (1.1) and in a free space formed by the distance (S) an electrically insulating filler material (6) is arranged. Furthermore, the invention relates to a method for producing such an electrochemical energy store (1) and a battery having a plurality of such electrically interconnected electrochemical energy store (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrochemischen Energiespeicher mit einer Elektrodenfolienanordnung, die von einer folienartigen Hülle umgeben ist, wobei die Hülle einen stegförmigen umlaufenden Randbereich aufweist und sich ausgehend von Seitenflächen zum Randbereich verjüngt, und ein die mit der Hülle umgebene Elektrodenfolienanordnung randseitig zumindest abschnittsweise umgebender Halterahmen vorgesehen ist, wobei der stegförmige Randbereich an dem Halterahmen befestigt ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen elektrochemischen Energiespeichers und eine Batterie mit einer Mehrzahl solcher elektrisch miteinander verschalteter elektrochemischer Energiespeicher.The invention relates to an electrochemical energy store with an electrode foil arrangement, which is surrounded by a film-like envelope, wherein the envelope has a web-shaped circumferential edge region and tapers from side surfaces to the edge region, and an electrode foil arrangement surrounded by the envelope is provided at least partially surrounding holding frame , wherein the web-shaped edge region is attached to the holding frame. Furthermore, the invention relates to a method for producing such an electrochemical energy store and a battery having a plurality of such electrically interconnected electrochemical energy store.

Aus der DE 10 2007 037 416 A1 ist eine elektrochemische Energiespeichereinheit bekannt. Die elektrochemische Energiespeichereinheit umfasst eine Mehrzahl von Flachzellen, die jeweils mindestens zwei Ableiter und eine Ummantelung mit einer ersten und einer zweiten Stirnseite und einer ersten und einer zweiten flächigen Seite umfassen. Die Mehrzahl an Flachzellen sind mit ihren im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten flächigen Seiten stapelartig übereinander angeordnet, wobei die Ableiter zumindest teilweise aus der ersten und/oder zweiten Stirnseite hervortreten und zumindest ein Ableiter einer ersten Flachzelle mit zumindest einem Ableiter einer zweiten Flachzelle über zumindest ein Verbindungselement elektrisch miteinander verbunden sind. Dabei sind die zwei flächigen Seiten benachbarter Flachzellen zwischen einem Rahmen aus Kunststoff angeordnet, welcher mit der Flachzelle form- und/oder formschlüssig verbunden ist. Der Rahmen weist in seiner Mitte eine Aussparung auf, so dass die Flachzelle nur in einem Randbereich mit dem Rahmen verbunden ist.From the DE 10 2007 037 416 A1 An electrochemical energy storage unit is known. The electrochemical energy storage unit comprises a plurality of flat cells, each comprising at least two arresters and a sheath having a first and a second end face and a first and a second flat side. The plurality of flat cells are stacked with their substantially mutually parallel planar sides stacked, the arresters at least partially emerge from the first and / or second end side and at least one arrester of a first flat cell with at least one arrester of a second flat cell via at least one connecting element electrically connected to each other. In this case, the two flat sides of adjacent flat cells are arranged between a frame made of plastic, which is positively and / or positively connected to the flat cell. The frame has a recess in its center, so that the flat cell is connected to the frame only in an edge region.

Zudem offenbart die DE 10 2009 037 063 A1 ein Verfahren zum Herstellen einer Energiespeichervorrichtung für ein Fahrzeug und eine Vorrichtung zum Halten von Energiespeichereinheiten. Insbesondere ist ein Verfahren zum Herstellen einer Energiespeichervorrichtung für mindestens eine elektrochemische Energiespeichereinheit beschrieben. Das Verfahren weist einen Schritt des Bereitstellens der mindestens einen elektrochemischen Elektrospeichereinheit, die geeignet ist, um Energie für einen Antrieb eines Fahrzeuges bereitzustellen und einen Schritt des zumindest teilweise Umspritzens der mindestens einen elektrochemischen Energiespeichereinheit mit einer Vergussmasse auf, um die Energiespeichervorrichtung herzustellen. Im Schritt des Umspritzens wird die mindestens eine elektrochemische Energiespeichereinheit stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit der Vergussmasse verbunden, wobei mittels der Vergussmasse zumindest abschnittsweise ein Rahmen gebildet ist.In addition, the reveals DE 10 2009 037 063 A1 a method of manufacturing an energy storage device for a vehicle and a device for holding energy storage units. In particular, a method for producing an energy storage device for at least one electrochemical energy storage unit is described. The method comprises a step of providing the at least one electrochemical electric storage unit adapted to provide power for propulsion of a vehicle and a step of at least partially overmolding the at least one electrochemical energy storage unit with a potting compound to produce the energy storage device. In the step of extrusion coating, the at least one electrochemical energy storage unit is connected in a material-locking and / or form-fitting manner to the potting compound, at least sections of which form a frame by means of the potting compound.

Darüber hinaus sind in der DE 10 2010 038 308 A1 Lithium-Zellen und -Batterien und ein Verfahren zu deren Herstellung und Anwendung in mobilen und stationären elektrischen Energiespeichern beschrieben. Eine solche Batterie weist eine mit Elektrolyt gefüllte Elektroden-Separator-Anordnung auf, die zumindest teilweise mit Vergussmasse umhüllt ist. Zur Herstellung einer solchen Batterie ist vorgesehen, dass zumindest eine Elektroden-Separator-Anordnung und zumindest ein Edukt zumindest einer Vergussmasse bereitgestellt werden, wobei die Elektroden-Separator-Anordnung oder Elektroden-Separator-Anordnungen gehaltert werden, mit dem zumindest einen Edukt der Vergussmasse umhüllt werden und die Vergussmasse gehärtet und/oder polymerisiert wird.In addition, in the DE 10 2010 038 308 A1 Lithium cells and batteries and a method for their preparation and use in mobile and stationary electrical energy storage described. Such a battery has an electrolyte-filled electrode-separator assembly which is at least partially covered with potting compound. In order to produce such a battery, it is provided that at least one electrode-separator arrangement and at least one educt of at least one potting compound be provided, wherein the electrode-separator arrangement or electrode-separator arrangements are supported, with which at least one educt of the potting compound surrounds and the potting compound is cured and / or polymerized.

Weiterhin ist aus der WO 2011/051389 A1 eine Batteriezellenanordnung bekannt. Die Batteriezellenanordnung weist eine als Folienzelle ausgebildete Batteriezelle auf, die einen flachen Zellenkörper mit zwei Stirnseiten, einen den Zellenkörper umrahmenden flexiblen Zellenrand und zwei an einer Randseite der Batteriezelle angeordnete Kontaktabschnitte umfasst. Ferner weist die Batteriezellenanordnung eine ein erstes Rahmenelement und ein zweites Rahmenelement umfassende Rahmenanordnung auf, die den Zellkörper randseitig allseitig einrahmt und die eine Klemmvorrichtung umfasst, mittels derer der Zellenrand zur Fixierung der Batteriezelle reibschlüssig zwischen den Rahmenelementen einklemmbar ist. Die Rahmenanordnung bildet zumindest wenigstens teilweise einen Kühlkanal, der sich entlang einer den Kontaktabschnitten zugeordneten Seite der Rahmenanordnung erstreckt.Furthermore, from the WO 2011/051389 A1 a battery cell array known. The battery cell arrangement has a battery cell designed as a foil cell, which comprises a flat cell body with two end faces, a flexible cell border framing the cell body, and two contact sections arranged on one edge side of the battery cell. Furthermore, the battery cell arrangement has a frame arrangement comprising a first frame element and a second frame element, which frames the cell body on all sides and which comprises a clamping device by means of which the cell edge can be frictionally clamped between the frame elements in order to fix the battery cell. The frame assembly at least partially forms a cooling channel which extends along a side of the frame assembly associated with the contact portions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten elektrochemischen Energiespeicher, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines solchen elektrochemischen Energiespeichers und eine Batterie mit einer Anzahl solcher elektrochemischer Energiespeicher anzugeben.The invention has for its object to provide an improved over the prior art electrochemical energy storage, an improved method for producing such an electrochemical energy storage device and a battery with a number of such electrochemical energy storage.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des elektrochemischen Energiespeichers durch die in Anspruch 1, hinsichtlich des Verfahrens durch die in Anspruch 7 und hinsichtlich der Batterie durch die in Anspruch 9 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved with respect to the electrochemical energy storage by the in claim 1, with respect to the method by the in claim 7 and in terms of the battery by the features specified in claim 9.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Ein elektrochemischer Energiespeicher umfasst eine Elektrodenfolienanordnung, die von einer folienartigen Hülle umgeben ist, wobei die Hülle einen stegförmigen umlaufenden Randbereich aufweist und sich ausgehend von Seitenflächen zum Randbereich verjüngt, und ein die mit der Hülle umgebene Elektrodenfolienanordnung randseitig zumindest abschnittsweise umgebender Halterahmen vorgesehen ist, wobei der stegförmige Randbereich an dem Halterahmen befestigt ist. Erfindungsgemäß ist der stegförmige Randbereich derart an dem Halterahmen angeordnet und befestigt, dass eine Innenfläche des Halterahmens zumindest abschnittsweise mit einem vorgegebenen Abstand zu einem sich verjüngenden Bereich der folienartigen Hülle angeordnet ist und in einem durch den Abstand gebildeten Freiraum ein elektrisch isolierendes Füllmaterial angeordnet ist.An electrochemical energy store comprises an electrode foil arrangement which is surrounded by a foil-like sheath, wherein the sheath has a web-shaped peripheral edge area and, starting from side surfaces, tapers towards the edge region, and an electrode foil arrangement surrounded by the sheath is provided at least partially surrounding retaining frames, wherein the web-shaped edge region is fastened to the holding frame. According to the invention, the web-shaped edge region is arranged and fastened to the holding frame such that an inner surface of the holding frame is arranged at least in sections at a predetermined distance from a tapering region of the film-like casing and an electrically insulating filling material is arranged in a free space formed by the gap.

Da der Freiraum erfindungsgemäß mit dem elektrisch isolierenden Füllmaterial ausgefüllt ist, ist die von der folienartigen Hülle umgebene Elektrodenfolienanordnung vorteilhaft in Bezug auf den Halterahmen ausrichtbar, positionierbar sowie an dem Halterahmen fixierbar. Dabei ist der Freiraum derart mit dem Füllmaterial ausgefüllt, dass das ausgehärtete Füllmaterial bündig mit Seitenflächen des Halterahmens abschließt.Since the free space is filled in accordance with the invention with the electrically insulating filling material, the electrode foil arrangement surrounded by the foil-like shell is advantageously alignable with respect to the holding frame, positionable and fixable on the holding frame. In this case, the free space is filled with the filling material such that the cured filling material is flush with side surfaces of the holding frame.

Durch das Füllmaterial ist die umhüllte Elektrodenfolienanordnung, die bevorzugt als Elektrodenfolienstapel oder -wickel ausgeführt ist, an dem Halterahmen fixierbar, so dass in ganz besonders vorteilhafter Weise möglich ist, den Halterahmen aus einem Material herzustellen, welches vergleichsweise hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt werden kann. Insbesondere ist der Halterahmen hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt, sofern der elektrochemische Energiespeicher Bestandteil eines mittels einer Anzahl solcher Energiespeicher gebildeten Zellblockes ist, bei welchem die Energiespeicher mittels Spannmitteln aneinander gepresst sind.By means of the filling material, the coated electrode foil arrangement, which is preferably designed as an electrode foil stack or wrapping, can be fixed to the holding frame, so that it is possible in a particularly advantageous manner to produce the holding frame from a material which can be subjected to comparatively high mechanical loads. In particular, the holding frame is exposed to high mechanical loads, provided that the electrochemical energy storage is part of a cell block formed by means of a number of such energy storage, wherein the energy storage are pressed together by means of clamping means.

Bei einem solchen elektrochemischen Energiespeicher handelt es sich um eine so genannte Coffee-Bag-Zelle oder auch Pouchzelle, welche aufgrund ihrer Ausbildung keine hohe Formstabilität aufweist, wodurch eine erhöhte Gefahr der Beschädigung besteht.In such an electrochemical energy storage is a so-called coffee bag cell or pouch cell, which due to their training does not have high dimensional stability, which is an increased risk of damage.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Füllmaterial sowohl mit der folienartigen Hülle als auch mit dem Halterahmen formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden, so dass der elektrochemische Energiespeicher in Form der umhüllten Elektrodenfolienanordnung sicher an dem Halterahmen fixiert ist. Dadurch ist der Energiespeicher vorteilhaft in seiner Position fixiert, wodurch eine Anordnung des elektrochemischen Energiespeichers in einem Zellblock zur Bildung einer Batterie vereinfacht realisierbar ist.In a preferred embodiment, the filler material is positively and / or materially connected both to the foil-like shell and to the support frame, so that the electrochemical energy store in the form of the coated electrode foil arrangement is securely fixed to the support frame. As a result, the energy storage is advantageously fixed in its position, whereby an arrangement of the electrochemical energy storage in a cell block to form a battery can be realized in a simplified manner.

Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Füllmaterial um ein Thermoplast und/oder eine Vergussmasse, so dass das Füllmaterial in besonders vorteilhafter Weise verflüssigbar ist und sich in dem Freiraum zwischen dem Halterahmen und der Hülle der Elektrodenfolienanordnung gleichmäßig verteilt und den Freiraum vorzugsweise vollständig ausfüllt. Der Thermoplast weist vorteilhaft eine Schmelztemperatur auf, die höher ist als eine im Betrieb des Energiespeichers auftretende Temperatur, so dass eine Verformung des Thermoplasts im Betrieb des Energiespeichers im Wesentlichen ausgeschlossen werden kann. Beispielsweise sind als einsetzbare Thermoplaste Polypropylen und/oder Polyamid geeignet.Particularly preferably, the filler is a thermoplastic and / or a potting compound, so that the filler is liquefied in a particularly advantageous manner and evenly distributed in the space between the support frame and the shell of the electrode foil assembly and preferably completely fills the space. The thermoplastic advantageously has a melting temperature which is higher than a temperature occurring during operation of the energy store, so that deformation of the thermoplastic during operation of the energy store can be substantially ruled out. For example, suitable thermoplastics are polypropylene and / or polyamide.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Freiraum mit Vergussmasse in Form eines Elastomers, welches bevorzugt kalt aushärtet, ausgefüllt. Beispielsweise sind als Elastomer Silikone und/oder Epoxydharze in den Freiraum einfüllbar.In an advantageous embodiment, the free space is filled with potting compound in the form of an elastomer, which preferably hardens cold. For example, silicones and / or epoxy resins can be introduced into the free space as an elastomer.

In vorteilhafter Weise ist der Halterahmen in einer möglichen Ausführungsform aus einem faserverstärkten Kunststoff und/oder Aluminium gebildet, so dass der Halterahmen insbesondere hinsichtlich der Anordnung des Energiespeichers in einem Zellblock, der verpresst wird, eine vergleichsweise hohe mechanische Belastbarkeit aufweist. Das Füllmaterial ist elektrisch isolierend, so dass bei beschädigter Hülle der Elektrodenfolienanordnung die Gefahr eines Kurzschlusses aufgrund der Verwendung eines aus Aluminium und/oder einem anderen elektrisch leitfähigen Material gebildeten Halterahmens weitestgehend ausgeschlossen werden kann.Advantageously, the holding frame is formed in a possible embodiment of a fiber-reinforced plastic and / or aluminum, so that the holding frame, in particular with regard to the arrangement of the energy storage in a cell block which is pressed, has a comparatively high mechanical strength. The filling material is electrically insulating, so that the risk of a short circuit due to the use of a holding frame formed of aluminum and / or another electrically conductive material can be largely excluded if the casing of the electrode foil arrangement is damaged.

Ist der Rahmen aus Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff gebildet, so ist es vorteilhaft möglich, beispielsweise Metallhülsen in den Halterahmen zu integrieren, welche zur Anordnung von Spannmitteln zur Verpressung des Zellblocks dienen.If the frame is made of plastic or fiber-reinforced plastic, then it is advantageously possible to integrate, for example, metal sleeves in the holding frame, which serve for the arrangement of clamping means for pressing the cell block.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Halterahmen in einem vorgegebenen Bereich einen umlaufenden Kragen und/oder abschnittsweise ausgebildete Formelemente auf, welcher bzw. welche an dem Halterahmen aus- und/oder angeformt ist bzw. sind. Dieser Kragen und/oder die abschnittsweisen Formelemente dienen in besonders vorteilhafter Weise als Montagehilfe zur Anordnung der mit der folienartigen Hülle umgebenen Elektrodenfolienanordnung in dem Halterahmen. Dabei ist die umhüllte Elektrodenfolienanordnung mittels des an- und/oder ausgeformten Kragens und/oder der abschnittsweisen Formelemente bevorzugt an dem Halterahmen vorfixierbar, wodurch der Freiraum eingestellt ist und somit eine Anordnung des Füllmaterials in dem Freiraum erleichtert ist.In a further advantageous embodiment, the holding frame in a predetermined area on a circumferential collar and / or partially formed form elements, which off or on the support frame and / or is molded or are. This collar and / or the sectional shape elements serve in a particularly advantageous manner as an assembly aid for the arrangement of the sheet-like shell surrounded electrode foil arrangement in the holding frame. In this case, the coated electrode foil arrangement can preferably be prefixed to the holding frame by means of the shaped and / or shaped collar and / or the sectional form elements, whereby the free space is set and thus an arrangement of the filling material in the free space is facilitated.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen elektrochemischen Energiespeichers, wobei die Elektrodenfolienanordnung mit einer folienartigen Hülle umhüllt wird und die mittels der folienartigen Hülle umgebene Elektrodenfolienanordnung in dem Halterahmen angeordnet wird. Erfindungsgemäß wird der stegförmige Randbereich derart an dem Halterahmen angeordnet und befestigt, dass eine Innenfläche des Halterahmens zumindest abschnittsweise mit einem vorgegebenen Abstand zu einem sich verjüngenden Bereich der folienartigen Hülle angeordnet ist und in einem durch den Abstand gebildeten Freiraum ein elektrisch isolierendes Füllmaterial angeordnet wird.Furthermore, the invention relates to a method for producing such an electrochemical energy store, wherein the electrode foil arrangement is covered with a foil-like shell and the electrode foil arrangement surrounded by the foil-like sheath is arranged in the holding frame. According to the invention, the web-shaped edge region is arranged and fastened on the holding frame such that an inner surface of the holding frame is arranged at least in sections with a predetermined distance to a tapering region of the film-like casing and an electrically insulating filling material is arranged in a free space formed by the distance.

Insbesondere handelt es sich in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung um ein verflüssigbares Füllmaterial, so dass der Freiraum mit dem Füllmaterial ausgespritzt und/oder ausgegossen wird, wobei das Füllmaterial anschließend gehärtet wird. In vorteilhafter Weise kann das Füllmaterial je nach verwendetem Material durch Lagerung in Umgebungsluft, durch Erhöhung der Umgebungstemperatur und/oder durch UV-Bestrahlung ausgehärtet werden.In particular, in a particularly advantageous embodiment, it is a liquefiable filling material, so that the free space is ejected and / or poured out with the filling material, the filling material subsequently being hardened. Advantageously, the filler can be cured depending on the material used by storage in ambient air, by increasing the ambient temperature and / or by UV irradiation.

Zudem betrifft die Erfindung eine Batterie mit einer Anzahl elektrisch parallel und/oder seriell miteinander verschalteter elektromagnetischer Energiespeicher, die mittels des oben beschriebenen Verfahrens hergestellt wurden. Zur Ausbildung der Batterie sind die elektrochemischen Energiespeicher zur Bildung eines Zellblocks nebeneinander gestapelt und mittels Spannmitteln aneinander gepresst.In addition, the invention relates to a battery with a number of electrically parallel and / or serially interconnected electromagnetic energy storage, which were prepared by the method described above. To form the battery, the electrochemical energy storage to form a cell block are stacked next to each other and pressed together by means of clamping means.

Besondere bevorzugt handelt es sich bei der Batterie um eine Fahrzeugbatterie für ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug und/oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug.Particularly preferably, the battery is a vehicle battery for an electric vehicle, a hybrid vehicle and / or a vehicle powered by fuel cells.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 schematisch eine perspektivische Ansicht eines nicht erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichers, 1 1 is a schematic perspective view of an electrochemical energy store not according to the invention;

2 schematisch eine perspektivische Ansicht eines elektrochemischen Energiespeichers und eines Halterahmens, 2 schematically a perspective view of an electrochemical energy storage and a holding frame,

3 schematisch eine Schnittdarstellung des elektrochemischen Energiespeichers und des Halterahmens, 3 schematically a sectional view of the electrochemical energy store and the holding frame,

4 schematisch eine perspektivische Ansicht eines in dem Halterahmen angeordneten elektrochemischen Energiespeichers, 4 1 is a schematic perspective view of an electrochemical energy store arranged in the holding frame;

5 schematisch eine Schnittdarstellung eines in dem Halterahmen angeordneten elektrochemischen Energiespeichers, 5 FIG. 2 schematically a sectional view of an electrochemical energy store arranged in the holding frame, FIG.

6 schematisch eine perspektivische Ansicht des in dem Halterahmen angeordneten elektrochemischen Energiespeichers nach einem Umspritzen mittels einer Kunststoffmasse, 6 FIG. 2 schematically a perspective view of the electrochemical energy store arranged in the holding frame after encapsulation by means of a plastic compound, FIG.

7 schematisch eine Schnittdarstellung des in dem Halterahmen angeordneten elektrochemischen Energiespeichers nach einem Umspritzen mittels einer Kunststoffmasse, 7 FIG. 2 schematically a sectional view of the electrochemical energy store arranged in the holding frame after encapsulation by means of a plastic compound, FIG.

8 schematisch eine Draufsicht des in dem Halterahmen angeordneten elektrochemischen Energiespeichers nach einem Umspritzen mittels einer Kunststoffmasse, 8th FIG. 2 schematically a top view of the electrochemical energy store arranged in the holding frame after encapsulation by means of a plastic compound, FIG.

9 schematisch eine perspektivische Ansicht eine teilweise Explosionsdarstellung eines aus einer Anzahl von elektrischen Energiespeichern gebildeten Zellblocks und 9 schematically a perspective view of a partially exploded view of a cell formed from a number of electrical energy storage blocks and

10 schematisch eine perspektivische des Zellblocks im zusammengesetzten Zustand. 10 schematically a perspective of the cell block in the assembled state.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

1 zeigt einen herkömmlichen elektrochemischen Energiespeicher 1, der als sogenannte Coffee-Bag-Zelle oder sogenannte Pouchzelle ausgeführt ist. Bei einem solchen Energiespeicher 1 handelt es sich um ein flaches weitestgehend rechteckförmiges Speicherelement für Elektroenergie, welches eine nicht im Detail dargestellte Elektrodenfolienanordnung, beispielsweise in Form eines Elektrodenfolienwickels oder eines Elektrodenfolienstapels umfasst, die von einer folienartigen Hülle 1.1, insbesondere einer Kunststofffolie, umgeben ist. Aus der folienartigen Hülle 1.1 sind blechförmige Ableiter 2 als elektrische Anschlüsse des Energiespeichers 1 herausgeführt. 1 shows a conventional electrochemical energy storage 1 , which is designed as a so-called coffee bag cell or so-called pouch cell. In such an energy storage 1 it is a flat largely rectangular storage element for electric energy, which comprises an electrode foil assembly, not shown in detail, for example in the form of an electrode foil winding or an electrode foil stack, which is of a foil-like shell 1.1 , in particular a plastic film, is surrounded. From the foil-like shell 1.1 are sheet-shaped arresters 2 as electrical connections of the energy storage 1 led out.

Die Elektrodenfolienanordnung, die die Form eines Wickels, eines Stapels oder eine andere geeignete Form aufweist, umfasst Lagen aus Kathoden- und Anodenfolien, bei denen es sich, sofern der Energiespeicher 1 auf einer Lithium-Ionen-Zellchemie basiert, um beschichtete Aluminium- und Kupferfolien handelt. Diese Kathoden- und Anodenfolien sind jeweils mittels eines sogenannten Separators räumlich getrennt und voneinander elektrisch isoliert.The electrode foil assembly, which is in the form of a coil, a stack, or other suitable form, comprises layers of cathode and anode foils which, if the energy store, are located 1 based on a lithium-ion cell chemistry, is coated aluminum and copper foils. These cathode and anode foils are each spatially separated by means of a so-called separator and electrically isolated from each other.

Beispielsweise kann die Elektrodenfolienanordnung gebildet werden, indem die einzelnen Kathoden- und Anodenfolien sowie die Separatoren, die ebenfalls folienartig ausgebildet sind, in einer vorgegebenen Reihenfolge aufeinander gestapelt werden, Bänder aus den einzelnen Folien flach gewickelt werden oder ein bandförmiger Separator in Z-Form gefaltet wird und die Kathoden- und Anodenfolien jeweils seitlich in die somit gebildeten Taschen eingeschoben werden.For example, the electrode foil arrangement can be formed by stacking the individual cathode and anode foils and the separators, which are also film-like, in a predetermined order, wrapping tapes of the individual foils flat, or folding a belt-shaped separator in Z-shape and the cathode and anode foils, respectively be inserted laterally into the pockets thus formed.

Zumindest in einem Randbereich der Elektrodenfolienanordnung sind die Kathoden- und Anodenfolien unbeschichtet und aus der Elektrodenfolienanordnung herausgeführt, wobei diese unbeschichteten Bereiche von Folien einer Polarität miteinander verbunden werden.At least in one edge area of the electrode foil arrangement, the cathode and anode foils are uncoated and led out of the electrode foil arrangement, these uncoated areas being connected to one another by foils of one polarity.

Diese miteinander verbundenen Bereiche werden mit den blechförmigen Ableitern 2 verbunden, die die elektrischen Anschlüsse des elektrochemischen Energiespeichers 1 bilden. D. h. über die Ableiter 2 wird Strom in den Energiespeicher 1 ein- und ausgeleitet.These interconnected areas become with the sheet-shaped arresters 2 connected to the electrical connections of the electrochemical energy store 1 form. Ie. over the arresters 2 electricity gets into the energy storage 1 in and out.

Die Elektrodenfolienanordnung wird mit der folienartigen Hülle 1.1 umhüllt und es wird ein Elektrolyt eingefüllt. Anschließend wird die folienartige Hülle 1.1, die an einer Innenseite mit einem Thermoplast beschichtet ist, bei wirkendem Unterdruck, z. B. mittels eines Heißpressvorgangs, welcher als Siegelung bezeichnet wird, verschlossen, wodurch eine Siegelnaht gebildet ist.The electrode foil assembly becomes with the foil-like sheath 1.1 wrapped and it is filled with an electrolyte. Subsequently, the film-like envelope 1.1 , which is coated on an inner side with a thermoplastic, acting under negative pressure, for. B. by means of a hot pressing process, which is referred to as a seal, closed, whereby a sealed seam is formed.

Ein derart ausgebildeter Energiespeicher 1 weist eine vergleichsweise geringe Formstabilität auf und ist gegenüber mechanischen Beanspruchungen empfindlich.Such trained energy storage 1 has a comparatively low dimensional stability and is sensitive to mechanical stresses.

Insbesondere ist ein solcher Energiespeicher 1 zum Einsatz in einer nicht näher dargestellten Batterie, vorzugsweise einer Fahrzeugbatterie eines Elektrofahrzeuges, eines Hybridfahrzeuges oder eines mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeuges geeignet.In particular, such an energy store 1 suitable for use in a battery, not shown, preferably a vehicle battery of an electric vehicle, a hybrid vehicle or a fuel cell operated vehicle.

Um eine formstabile mechanische Fixierung eines solchen Energiespeichers 1 zur Bildung eines in 9 und 10 näher dargestellten Zellblockes 3 aus einer vorgegebenen Anzahl solcher Energiespeicher 1 zu ermöglichen, ist ein u. a. in 2 gezeigter Halterahmen 4 für jeweils einen Energiespeicher 1 vorgesehen.To a dimensionally stable mechanical fixation of such energy storage 1 to form an in 9 and 10 closer cell block 3 from a predetermined number of such energy storage 1 to enable is one among others in 2 shown holding frame 4 for each one energy storage 1 intended.

Im Detail zeigt die 2 den elektrochemischen Energiespeicher 1 und einen zu diesem beabstandeten Halterahmen 4 in einer perspektivischen Ansicht.In detail shows the 2 the electrochemical energy storage 1 and a support frame spaced therefrom 4 in a perspective view.

Der Halterahmen 4 ist aus einem Kunststoff, beispielsweise einem faserverstärkten Kunststoff, mit einer vergleichsweise hohen Schmelztemperatur gebildet. Dabei liegt die Schmelztemperatur des Kunststoffes bzw. des faserverstärkten Kunststoffes vorzugsweise in einem Wertebereich, der höher ist als ein Wertebereich hinsichtlich der im Betrieb des Energiespeichers 1, insbesondere im Betrieb der Batterie auftretenden Temperatur. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Halterahmen 4 aus einem Metall, beispielsweise Aluminium, als mechanisch belastbares Material gebildet ist.The support frame 4 is formed of a plastic, for example a fiber-reinforced plastic, with a comparatively high melting temperature. In this case, the melting temperature of the plastic or of the fiber-reinforced plastic is preferably in a range of values which is higher than a value range with respect to the operation of the energy store 1 , in particular during operation of the battery occurring temperature. Alternatively or additionally, it may be provided that the holding frame 4 made of a metal, for example aluminum, is formed as a mechanically resilient material.

Unabhängig davon, aus welchem Material der Halterahmen 4 gebildet ist, weist dieser, wie der Energiespeicher 1 selbst, im Wesentlichen eine Rechteckform auf.Regardless of which material of the support frame 4 is formed, this, as the energy storage 1 itself, essentially a rectangular shape.

Die mit der folienartigen Hülle 1.1 umgebene Elektrodenfolienanordnung als Energiespeicher 1 ist innerhalb des Halterahmens 4 anordbar, wobei der Halterahmen 4 hierzu mittig eine Aussparung aufweist. Dabei weist der Halterahmen 4 Abmessungen auf, die größer gewählt sind als die Abmessungen des Energiespeichers 1, wie die Schnittdarstellung des Halterahmens 4 und des Energiespeichers 1 in 3 näher zeigt.The with the foil-like shell 1.1 surrounded electrode foil arrangement as energy storage 1 is inside the support frame 4 anordbar, wherein the holding frame 4 this center has a recess. In this case, the holding frame 4 Dimensions that are larger than the dimensions of the energy storage 1 as the sectional view of the holding frame 4 and the energy storage 1 in 3 shows closer.

Durch eine derartige Ausbildung des Halterahmens 4 ist bei in diesem angeordneten Energiespeicher 1 ein in den 4 und 5 näher dargestellter Freiraum S zwischen einem umlaufenden stegförmigen Randbereich 1.2 des Energiespeichers 1, also der Hülle 1.1 der Elektrodenfolienanordnung und einer dem Randbereich 1.2 zugewandten Innenfläche 4.1 des Halterahmens 4 gebildet. Dabei ist ein Abstand zwischen dem Randbereich 1.2 und der Innenfläche 4.1 und somit die Breite des Freiraumes S vorgegeben. Insbesondere befindet sich die Siegelnaht der im Heißpressverfahren verschlossenen Hülle 1.1 des Energiespeichers 1 in dem Randbereich 1.2.By such a design of the holding frame 4 is at in this arranged energy storage 1 one in the 4 and 5 shown free space S between a circumferential ridge-shaped edge region 1.2 of the energy store 1 So the shell 1.1 the electrode foil assembly and one of the edge region 1.2 facing inner surface 4.1 of the holding frame 4 educated. Here is a distance between the edge area 1.2 and the inner surface 4.1 and thus the width of the free space S predetermined. In particular, the sealed seam is the shell closed in the hot pressing process 1.1 of the energy store 1 in the border area 1.2 ,

Wie in den 2 und 3 dargestellt ist, sind die Ableiter 2 des Energiespeichers 1 im Wesentlichen um 90° abgewinkelt, wobei die Abwinklungen in entgegen gesetzte Richtungen ausgebildet sind.As in the 2 and 3 is shown, are the arresters 2 of the energy store 1 angled substantially at 90 °, wherein the bends are formed in opposite directions.

An dem Halterahmen 4 ist diesen umlaufend ein Kragen 4.2 als Formelement angeformt und/oder ausgeformt, der einer Vorfixierung des Energiespeichers 1 bei Anordnung desselben innerhalb des Halterahmens 4 dient. Alternativ oder zusätzlich zu der Anformung und/oder Ausformung des Kragens 4.2 kann auch ein oder können mehrere nur abschnittsweise ausgebildete Formelemente an dem Halterahmen 4 angeformt und/oder ausgeformt sein, um den Energiespeicher 1 als Montagehilfe an dem Halterahmen 4 vorfixieren zu können.On the support frame 4 is a collar around this 4.2 formed as a molding element and / or molded, the prefixing of the energy storage 1 in the same arrangement within the holding frame 4 serves. Alternatively or in addition to the molding and / or shaping of the collar 4.2 can also one or more only partially formed form elements on the support frame 4 be formed and / or shaped to the energy storage 1 as an assembly aid on the support frame 4 to be able to prefix.

In vorgegebenen Bereichen des Halterahmens 4 sind Metallhülsen 5 eingebracht, die jeweils zwei durchgehende Aussparungen 5.1 aufweisen, deren Längsachsen senkrecht zur Längsachse des Halterahmens 4 angeordnet sind.In predetermined areas of the holding frame 4 are metal sleeves 5 introduced, each with two continuous recesses 5.1 have, whose longitudinal axes perpendicular to the longitudinal axis of the holding frame 4 are arranged.

Zudem ist in zwei Eckbereichen der dem Energiespeicher 1 zugewandten Seite des Halterahmens 4 jeweils eine Ausformung 4.3 als Nase ausgebildet, wobei den Ausformungen 4.3 gegenüberliegend mit Abmessungen der Ausformungen 4.3 korrespondierende Aussparungen 4.4 als Nuten ausgebildet sind.In addition, in two corner areas of the energy storage 1 facing side of the holding frame 4 one shape each 4.3 formed as a nose, the formations 4.3 opposite with dimensions of the formations 4.3 corresponding recesses 4.4 are formed as grooves.

Diese Ausformungen 4.3 und Aussparungen 4.4 dienen der Anordnung, Ausrichtung und Fixierung hintereinander angeordneter Halterahmen 4. Dazu werden die Ausformungen 4.3 des einen Halterahmens 4 in die Aussparungen 4.4 eines nächsten Halterahmens 4 gesteckt.These formations 4.3 and recesses 4.4 serve the arrangement, alignment and fixation of successively arranged holding frame 4 , These are the formations 4.3 of a holding frame 4 in the recesses 4.4 a next holding frame 4 plugged.

In dem Abschnitt des Halterahmens 4, in welchem sich die Ableiter 2 des Energiespeichers 1 im eingelegten Zustand desselben innerhalb des Halterahmens 4 befinden, sind entsprechend der Form des Ableiters 2 in diesem Bereich Materialausnehmungen 4.5 vorgesehen.In the section of the support frame 4 in which are the arresters 2 of the energy store 1 in the inserted state of the same within the holding frame 4 are according to the shape of the arrester 2 in this area material recesses 4.5 intended.

Wie oben beschrieben, ist zwischen dem umlaufenden Randbereich 1.2 des Energiespeichers 1 und der Innenfläche 4.1 des Halterahmens 4 im eingelegten Zustand des Energiespeichers 1 ein Freiraum S eingestellt. Dabei ist der Energiespeicher 1 mittels des umlaufenden Kragens 4.2 des Halterahmens 4 und der abgewinkelten Ableiter 2 an diesem vorfixiert, wie in einer perspektivischen Ansicht in 4 und einer Schnittdarstellung in 5 näher gezeigt ist. Der Energiespeicher 1 ist in dem Halterahmen 4 angeordnet, wobei die Abwinklung des Ableiters 2 in deren Abschnitt des Halterahmens 4 auf diesem aufliegt und der Randbereich 1.2 des Energiespeichers 1 von dem an- und/oder ausgeformten Kragen 4.2 umlaufend eingefasst ist, wie insbesondere in 5 dargestellt ist.As described above, is between the peripheral edge region 1.2 of the energy store 1 and the inner surface 4.1 of the holding frame 4 in the inserted state of the energy storage 1 a clearance S is set. Here is the energy storage 1 by means of the circumferential collar 4.2 of the holding frame 4 and the angled arrester 2 pre-fixed at this, as in a perspective view in FIG 4 and a sectional view in 5 is shown in more detail. The energy storage 1 is in the support frame 4 arranged, with the bending of the arrester 2 in the section of the support frame 4 on this rests and the edge area 1.2 of the energy store 1 from the and / or molded collar 4.2 circumscribed, in particular in 5 is shown.

Weiterhin zeigt 5, dass die Dicke, d. h. die Tiefe des Halterahmens 4 im Wesentlichen der Dicke des Energiespeichers 1 entspricht.Further shows 5 in that the thickness, ie the depth of the holding frame 4 essentially the thickness of the energy store 1 equivalent.

Nach dem Einlegen und der Vorfixierung des Energiespeichers 1 in dem Halterahmen 4 wird in den durch den Abstand gebildeten Freiraum S ein Füllmaterial 6 angeordnet, wie die 6, 7 und 8 näher zeigen. Das Füllmaterial 6, insbesondere eine Kunststoffmasse, wird in den Freiraum S eingespritzt, wodurch der Randbereich 1.2 des Energiespeichers 1 umspritzt wird und/oder eingegossen wird. Hierzu ist es erstrebenswert, dass es sich bei dem Füllmaterial 6 um ein verflüssigbares Material handelt. Als Füllmaterial 6 werden bzw. wird ein niedrigschmelzender Thermoplast und/oder eine kalt aushärtende Vergussmasse in den Freiraum S eingefüllt.After inserting and pre-fixing the energy storage 1 in the frame 4 In the space formed by the clearance S is a filler 6 arranged like that 6 . 7 and 8th show closer. The filling material 6 , in particular a plastic mass, is injected into the free space S, whereby the edge area 1.2 of the energy store 1 is injected and / or poured. For this purpose, it is desirable that it is the filler 6 is a liquefiable material. As filler 6 Be a low-melting thermoplastic and / or a cold curing potting compound filled in the free space S.

Als Thermoplast können bzw. kann beispielsweise Polyamid und/oder Polypropylen in den Freiraum S eingefüllt werden. Wird alternativ oder zusätzlich Vergussmasse verwendet, so eignen sich beispielsweise Elastomere, wie z. B. Silikone und/oder Epoxydharze. Eine Aushärtung oder eine beschleunigte Aushärtung je nach verwendetem Material und der Mischung von beispielsweise zwei Komponenten unmittelbar vor dem Verguss kann durch Lagerung in Umgebungsluft, bei erhöhter Umgebungstemperatur und/oder durch Bestrahlung mit UV-Licht erfolgen.As a thermoplastic, for example, polyamide and / or polypropylene can be filled into the free space S. If alternatively or additionally potting compound used, so are for example elastomers, such as. As silicones and / or epoxy resins. Curing or accelerated curing depending on the material used and the mixture of, for example, two components immediately before casting can be done by storage in ambient air, at elevated ambient temperature and / or by irradiation with UV light.

Besonders bevorzugt weist das verwendete Füllmaterial 6 eine vorgegebene Verformbarkeit auf, so dass eine Volumenänderung des Energiespeichers 1, insbesondere in dessen Betrieb, nicht behindert wird.Particularly preferably, the filler material used 6 a predetermined deformability, so that a volume change of the energy storage 1 , in particular in its operation, is not hindered.

Zum Ausfüllen des Freiraumes S zwischen Halterahmen 4 und Energiespeicher 1 sind besonders geschäumte Elastomere geeignet, da diese Elastomere die Volumenänderung im Betrieb des Energiespeichers 1 nicht beeinflussen.To fill in the free space S between holding frame 4 and energy storage 1 Particularly foamed elastomers are suitable because these elastomers the volume change in the operation of the energy storage 1 do not influence.

Das Füllmaterial 6 wird derart in den Freiraum S eingespritzt und/oder eingegossen, dass der Freiraum S vollständig ausgefüllt ist, wie in den 6, 7 und 8 näher dargestellt ist. Dabei zeigt 6 eine perspektivische Ansicht, 7 eine Schnittdarstellung und 8 eine Draufsicht des Energiespeichers 1 mit Halterahmen 4 und den mittels des Füllmaterials 6 vollständig ausgefüllten Freiraum S.The filling material 6 is injected into the space S and / or poured so that the space S is completely filled, as in the 6 . 7 and 8th is shown in more detail. It shows 6 a perspective view, 7 a sectional view and 8th a plan view of the energy storage 1 with holding frame 4 and by means of the filling material 6 Completely filled space S.

Eine Anbindung des Füllmaterials 6 sowohl an den Randbereich 1.2 des Energiespeichers 1 als auch an die Innenfläche 4.1 des Halterahmens 4 erfolgt dabei formschlüssig und/oder stoffschlüssig. Zur Erhöhung der formschlüssigen Anbindung insbesondere an den Halterahmen 4 kann vorgesehen sein, dass an denselben Hinterschnitte ausgebildet, insbesondere ausgeformt sind.A connection of the filling material 6 both to the edge area 1.2 of the energy store 1 as well as to the inner surface 4.1 of the holding frame 4 takes place positively and / or cohesively. To increase the positive connection, in particular to the holding frame 4 can be provided that are formed on the same undercuts, in particular formed.

Zur stoffschlüssigen Anbindung verklebt und/oder verschmilzt das Material des Halterahmens 4 mit dem Füllmaterial 6 und der Kunststoff der folienartigen Hülle 1.1, mit der die Elektrodenfolienanordnung umhüllt ist.Bonded to the material connection and / or merges the material of the holding frame 4 with the filler 6 and the plastic of the foil-like shell 1.1 with which the electrode foil arrangement is enveloped.

Durch eine derartige Ausbildung des Energiespeichers 1 und des Halterahmens 4 ist es vorteilhaft möglich, den Halterahmen 4 aus einem Material mit vergleichsweise hoher mechanischer Belastbarkeit herzustellen, um den Energiespeicher 1 zu positionieren und mechanisch zu fixieren.By such a design of the energy storage 1 and the support frame 4 it is advantageously possible, the holding frame 4 made of a material with a relatively high mechanical load capacity to the energy storage 1 to position and mechanically fix.

Die 9 und 10 zeigen den Zellblock 3, der aus einer Anzahl von einunddreißig Energiespeichern 1 mit Halterahmen 4 sowie endseitig angeordnete sogenannte Druckbrillen 7 gebildet ist, wobei in 9 eine teilweise Explosionsdarstellung und in 10 eine perspektivische Ansicht des Zellblocks 3 gezeigt ist.The 9 and 10 show the cell block 3 which stores energy from a number of thirty-one 1 with holding frame 4 and arranged at the end so-called pressure goggles 7 is formed, in 9 a partial exploded view and in 10 a perspective view of the cell block 3 is shown.

Zur Bildung des Zellblocks 3 werden die mittels der Halterahmen 4 und des Füllmaterials 6 fixierten Energiespeicher 1 nebeneinander gestapelt, wobei die jeweilige Ausformung 4.3 eines Halterahmens 4 als Nase in die korrespondierende Aussparung 4.4 des nachfolgenden Halterahmens 4 als Nut eingesteckt ist, so dass nebeneinander angeordnete Halterahmen 4 mittels einer somit gebildeten Steckverbindung zumindest formschlüssig aneinander befestigt sind. Mittels der derart ausgebildeten Steckverbindung ist die Ausrichtung der Energiespeicher 1 mit Halterahmen 4 zur Bildung des Zellblocks 3 vereinfacht, wobei gleichzeitig eine Montage des Zellblocks 3 vereinfacht ist, da der Energiespeicher 1 und der Halterahmen 4 bereits miteinander verbunden sind. Darüber hinaus ist es dadurch möglich, die gegenüber mechanischen Beanspruchungen vergleichsweise empfindlichen Energiespeicher 1 einfacher zu transportieren. To form the cell block 3 Be the means of the support frame 4 and the filling material 6 fixed energy storage 1 stacked next to each other, with the respective shape 4.3 a holding frame 4 as a nose in the corresponding recess 4.4 the following holding frame 4 is inserted as a groove, so that juxtaposed holding frame 4 are fastened to each other by means of a connector thus formed at least positively. By means of the connector thus formed is the orientation of the energy storage 1 with holding frame 4 to form the cell block 3 Simplified, at the same time a mounting of the cell block 3 is simplified because the energy storage 1 and the support frame 4 already connected to each other. In addition, it is thereby possible, compared to mechanical stresses comparatively sensitive energy storage 1 easier to transport.

Die Energiespeicher 1 werden mittels ihrer Ableiter 2 elektrisch seriell und/oder parallel verschaltet, wobei die elektrische Kontaktierung in Form der seriellen Verschaltung durch Verschweißen der jeweils übereinander liegenden abgewinkelten Ableiter 2 nebeneinander angeordneter Energiespeicher 1 erfolgt. Zur elektrischen Kontaktierung kann vorgesehen sein, dass der Halterahmen 4 als Trägerelement für Kontaktierungselemente, insbesondere für Zellverbinder, ausgebildet ist.The energy storage 1 become by means of their arresters 2 electrically connected in series and / or in parallel, wherein the electrical contact in the form of the serial interconnection by welding the respective superposed angled arresters 2 juxtaposed energy storage 1 he follows. For electrical contacting can be provided that the holding frame 4 is designed as a carrier element for contacting elements, in particular for cell connectors.

Wie gemäß dem Ausführungsbeispiel in 2 beschrieben, sind in vorgegebenen Bereichen des Halterahmens 4 Metallhülsen 5 eingebracht, die jeweils zwei Aussparungen 5.1 aufweisen, deren Längsachsen senkrecht zur Längsachse des Halterahmens 4 angeordnet sind. Sind die Energiespeicher 1 mit den Halterahmen 4 und den Druckbrillen 7 zur Bildung des Zellblocks 3 aneinander angeordnet, so ist mittels der Aussparungen 5.1 in den Metallhülsen 5 und in korrespondierenden Aussparungen in den Druckbrillen 7 jeweils ein entlang der Längsachse des Zellblocks 3 verlaufendes Durchgangsloch gebildet. Diese axial verlaufenden Durchgangslöcher dienen der Aufnahme von Zugankern 8 als Spannelemente, wobei zumindest auf deren eines Ende nach dem Zusammensetzen des Zellblocks 3 Schraubenmuttern 9 aufschraubbar sind und der Zellblock 3 somit mittels der Druckbrillen 7 axial verpresst wird. Mittels der Metallhülsen 5 können zudem Setzverluste im Zellblock 3 weitestgehend verhindert werden.As according to the embodiment in 2 are described in predetermined areas of the holding frame 4 metal sleeves 5 introduced, each with two recesses 5.1 have, whose longitudinal axes perpendicular to the longitudinal axis of the holding frame 4 are arranged. Are the energy storage 1 with the support frame 4 and the pressure goggles 7 to form the cell block 3 arranged together, so is by means of the recesses 5.1 in the metal sleeves 5 and in corresponding recesses in the pressure goggles 7 one each along the longitudinal axis of the cell block 3 extending through hole formed. These axially extending through holes serve to accommodate tie rods 8th as clamping elements, wherein at least one end after assembly of the cell block 3 nuts 9 can be screwed on and the cell block 3 thus by means of the pressure goggles 7 is pressed axially. By means of metal sleeves 5 can also set losses in the cell block 3 be prevented as far as possible.

Dadurch, dass zwischen dem jeweiligen Halterahmen 4 und dem Energiespeicher 1 das Füllmaterial 6 angeordnet ist, wirken aus der Verpressung resultierende Druckkräfte nicht direkt auf den Randbereich 1.2, d. h. die Siegelnaht der folienartigen Hülle 1.1 des Energiespeichers 1, so dass eine Beschädigung der Hülle 1.1, beispielsweise durch Reibungskräfte in diesem Bereich, weitestgehend ausgeschlossen werden kann.The fact that between the respective support frame 4 and the energy storage 1 the filling material 6 is arranged, acting from the compression pressure forces do not act directly on the edge area 1.2 ie the sealing seam of the film-like envelope 1.1 of the energy store 1 , causing damage to the case 1.1 , For example, by frictional forces in this area, can be largely excluded.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Energiespeicherenergy storage
1.11.1
Hülleshell
1.21.2
Randbereichborder area
22
Ableiterarrester
33
Zellblockcell block
44
Halterahmenholding frame
4.14.1
Innenflächepalm
4.24.2
Kragencollar
4.34.3
Ausformungformation
4.44.4
Aussparungrecess
4.54.5
Materialausnehmungmaterial recess
55
Metallhülsemetal sleeve
5.15.1
Aussparungrecess
66
Füllmaterialfilling material
77
Druckbrillepressure glasses
88th
Zugankertie rods
99
Schraubenmutternut
SS
Freiraumfree space

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • WO 2011/051389 A1 [0005] WO 2011/051389 A1 [0005]

Claims (10)

Elektrochemischer Energiespeicher (1) mit einer Elektrodenfolienanordnung, die von einer folienartigen Hülle (1.1) umgeben ist, wobei die Hülle (1.1) einen stegförmigen umlaufenden Randbereich (1.2) aufweist und sich ausgehend von Seitenflächen zum Randbereich (1.2) verjüngt, und ein die mit der Hülle (1.1) umgebene Elektrodenfolienanordnung randseitig zumindest abschnittsweise umgebender Halterahmen (4) vorgesehen ist, wobei der stegförmige Randbereich (1.2) an dem Halterahmen (4) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der stegförmige Randbereich (1.2) derart an dem Halterahmen (4) angeordnet und befestigt ist, dass eine Innenfläche (4.1) des Halterahmens (4) zumindest abschnittsweise mit einem vorgegebenen Abstand zu einem sich verjüngenden Bereich der folienartigen Hülle (1.1) angeordnet ist und in einem durch den Abstand gebildeten Freiraum (S) ein elektrisch isolierendes Füllmaterial (6) angeordnet ist.Electrochemical energy store ( 1 ) with an electrode foil arrangement, which consists of a foil-like envelope ( 1.1 ), the envelope ( 1.1 ) a web-shaped peripheral edge region ( 1.2 ) and starting from side surfaces to the edge region ( 1.2 ), and one with the shell ( 1.1 ) surrounded electrode foil arrangement edge-side at least partially surrounding holding frame ( 4 ) is provided, wherein the web-shaped edge region ( 1.2 ) on the support frame ( 4 ), characterized in that the web-shaped edge region ( 1.2 ) on the support frame ( 4 ) is arranged and fixed such that an inner surface ( 4.1 ) of the holding frame ( 4 ) at least in sections with a predetermined distance to a tapering region of the film-like envelope ( 1.1 ) is arranged and in an open space formed by the distance (S), an electrically insulating filler material ( 6 ) is arranged. Elektrochemischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (6) sowohl mit der folienartigen Hülle (1.1) als auch mit dem Halterahmen (4) formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden ist.Electrochemical energy store ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the filling material ( 6 ) with both the film-like envelope ( 1.1 ) as well as with the holding frame ( 4 ) is positively connected and / or materially connected. Elektrochemischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (6) ein Thermoplast und/oder eine Vergussmasse ist.Electrochemical energy store ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the filling material ( 6 ) is a thermoplastic and / or a potting compound. Elektrochemischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse ein Elastomer ist.Electrochemical energy store ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the potting compound is an elastomer. Elektrochemischer Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterahmen (4) aus einem faserverstärkten Kunststoff und/oder Aluminium gebildet ist.Electrochemical energy store ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the holding frame ( 4 ) is formed of a fiber-reinforced plastic and / or aluminum. Elektrochemischer Energiespeicher (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterahmen (4) in einem vorgegebenen Bereich einen umlaufenden Kragen (4.2) und/oder abschnittsweise ausgebildete Formelemente aufweist, welcher bzw. welche aus- und/oder angeformt sind bzw. ist.Electrochemical energy store ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the holding frame ( 4 ) in a predetermined area a circumferential collar ( 4.2 ) and / or formed in sections form elements, which or which are off and / or molded or is. Verfahren zur Herstellung des elektrochemischen Energiespeichers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Elektrodenfolienanordnung mit einer folienartigen Hülle (1.1) umhüllt wird und die mittels der folienartigen Hülle (1.1) umgebene Elektrodenfolienanordnung in dem Halterahmen (4) angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der stegförmige Randbereich (1.2) derart an dem Halterahmen (4) angeordnet und befestigt wird, dass eine Innenfläche (4.1) des Halterahmens (4) zumindest abschnittsweise mit einem vorgegebenen Abstand zu einem sich verjüngenden Bereich der folienartigen Hülle (1.1) angeordnet ist und in einem durch den Abstand gebildeten Freiraum (S) ein elektrisch isolierendes Füllmaterial (6) angeordnet wird.Method for producing the electrochemical energy store ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, wherein the electrode foil arrangement with a foil-like sheath ( 1.1 ) and which by means of the film-like envelope ( 1.1 ) surrounded electrode foil assembly in the holding frame ( 4 ) is arranged, characterized in that the web-shaped edge region ( 1.2 ) on the support frame ( 4 ) is arranged and fixed, that an inner surface ( 4.1 ) of the holding frame ( 4 ) at least in sections with a predetermined distance to a tapering region of the film-like envelope ( 1.1 ) is arranged and in an open space formed by the distance (S), an electrically insulating filler material ( 6 ) is arranged. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum (S) mit dem Füllmaterial (6) ausgespritzt und/oder ausgegossen wird und das Füllmaterial (6) anschließend gehärtet wird.A method according to claim 7, characterized in that the free space (S) with the filler ( 6 ) is sprayed and / or poured out and the filling material ( 6 ) is subsequently cured. Batterie mit einer Anzahl elektrisch parallel und/oder seriell miteinander verschalteter elektromagnetischer Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrochemischen Energiespeicher (1) zur Bildung eines Zellblocks (3) nebeneinander gestapelt sind und mittels Spannmitteln miteinander verpresst sind.Battery with a number of electrically parallel and / or series interconnected electromagnetic energy storage ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the electrochemical energy storage ( 1 ) to form a cell block ( 3 ) are stacked next to each other and are pressed together by means of clamping means. Batterie nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie eine Fahrzeugbatterie für ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug und/oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug ist.Battery according to claim 9, characterized in that the battery is a vehicle battery for an electric vehicle, a hybrid vehicle and / or a fuel cell powered vehicle.
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