DE102014207950A1 - Battery and method of manufacturing a battery - Google Patents
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Abstract
Batterie (200) mit einem Zellenstapel (202) und einer Spanneinrichtung zum Verspannen des Zellenstapels (202), bei dem die Spanneinrichtung ein erstes Spannteil (204) mit einem ersten Druckplattenabschnitt und einem ersten Zugabschnitt und ein zweites Spannteil (206) mit einem zweiten Druckplattenabschnitt und einem zweiten Zugabschnitt aufweist, wobei der erste Druckplattenabschnitt und der erste Zugabschnitt miteinander und der zweite Druckplattenabschnitt und der zweite Zugabschnitt miteinander vorgefügt und das erste Spannteil (204) und das zweite Spannteil (206) miteinander endgefügt sind, um die Batterie (200) baulich und/oder funktional zu verbessern, und Verfahren um Herstellen einer derartigen Batterie (200).A battery (200) having a cell stack (202) and a clamping device for clamping the cell stack (202), wherein the clamping device comprises a first clamping member (204) having a first pressure plate portion and a first tensile portion and a second clamping portion (206) having a second pressure plate portion and a second tensile portion, wherein the first pressure plate portion and the first tensile portion are pre-joined together and the second pressure plate portion and the second tensile portion, and the first tension member (204) and the second tension member (206) are abutted together to construct the battery (200) and / or functionally improving, and methods of manufacturing such a battery (200).
Description
Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einem Zellenstapel und einer Spanneinrichtung zum Verspannen des Zellenstapels. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Batterie.The invention relates to a battery with a cell stack and a clamping device for clamping the cell stack. Moreover, the invention relates to a method for producing such a battery.
Aus der
Aus der
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Batterie baulich und/oder funktional zu verbessern. Insbesondere soll eine Teileanzahl reduziert sein.The invention has for its object to improve an initially mentioned battery structurally and / or functionally. In particular, a number of parts should be reduced.
Insbesondere soll ein Entfall zusätzlicher Kunststoffbauteile zur Isolation ermöglicht sein. Insbesondere soll ein Herstellungsaufwand reduziert sein. Insbesondere soll ein Entfall eines Laserschweißprozesses ermöglicht sein. Insbesondere soll eine Taktzeit verkürzt sein. Insbesondere soll eine Anzahl von Fügestellen reduziert sein. Außerdem soll ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Batterie mit einem Zellenstapel und einer Spanneinrichtung zum Verspannen des Zellenstapels bereitgestellt werden.In particular, a removal of additional plastic components for isolation should be possible. In particular, a production cost should be reduced. In particular, it should be possible to omit a laser welding process. In particular, a cycle time should be shortened. In particular, a number of joints should be reduced. In addition, an improved method for producing a battery with a cell stack and a clamping device for clamping the cell stack is to be provided.
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Batterie mit einem Zellenstapel und einer Spanneinrichtung zum Verspannen des Zellenstapels, bei der die Spanneinrichtung ein erstes Spannteil mit einem ersten Druckplattenabschnitt und einem ersten Zugabschnitt und ein zweites Spannteil mit einem zweiten Druckplattenabschnitt und einem zweiten Zugabschnitt aufweist, wobei der erste Druckplattenabschnitt und der erste Zugabschnitt miteinander und der zweite Druckplattenabschnitt und der zweite Zugabschnitt miteinander vorgefügt und das erste Spannteil und das zweite Spannteil miteinander endgefügt sind.The object is achieved with a battery having a cell stack and a clamping device for clamping the cell stack, in which the clamping device has a first clamping part with a first pressure plate section and a first tensile section and a second clamping section with a second pressure plate section and a second tensile section, wherein the first Printing plate portion and the first tensile portion with each other and the second pressure plate portion and the second Zugabschnitt pre-joined and the first clamping part and the second clamping part are end-to-each other.
Die Batterie kann eine Transaktionsbatterie sein. Die Batterie kann als Energiespeicher zum Antrieb von Elektrofahrzeugen dienen. In der Batterie können Zellen oder Blöcke zusammengeschaltet sein. Der Zellstapel kann mehrere Zellen aufweisen. Die Zellen können Akkumulatorenzellen oder Sekundärzellen sein. Die Zellen können prismatische Zellen sein. Die Zellen können jeweils eine plattenförmige Elektrodenanordnung aufweisen. Die Spanneinrichtung kann dazu dienen, den Zellstapel entlang seiner Stapelachse zu verspannen.The battery can be a transaction battery. The battery can serve as energy storage for driving electric vehicles. In the battery cells or blocks can be interconnected. The cell stack can have multiple cells. The cells may be accumulator cells or secondary cells. The cells can be prismatic cells. The cells may each have a plate-shaped electrode arrangement. The tensioning device can serve to clamp the cell stack along its stacking axis.
Der erste Zugabschnitt kann eine bandartige Form mit einem ersten Endabschnitt, einem Mittelabschnitt und einem zweiten Endabschnitt aufweisen. Der erste Druckplattenabschnitt kann an dem ersten Endabschnitt des ersten Zugabschnitts angeordnet sein. Der erste Endabschnitt und der Mittelabschnitt des ersten Zugabschnitts können zueinander zumindest annähernd rechtwinklig angeordnet sein. Der erste Endabschnitt und der Mittelabschnitt können des ersten Zugabschnitts eine L-artige Form bilden. Der zweite Zugabschnitt kann eine bandartige Form mit einem ersten Endabschnitt, einem Mittelabschnitt und einem zweiten Endabschnitt aufweisen. Der zweite Druckplattenabschnitt kann an dem ersten Endabschnitt des zweiten Zugabschnitts angeordnet sein. Der erste Endabschnitt und der Mittelabschnitt des zweiten Zugabschnitts können zueinander zumindest annähernd rechtwinklig angeordnet sein. Der erste Endabschnitt und der Mittelabschnitt des zweiten Zugabschnitts können eine L-artige Form bilden.The first pulling portion may have a band-like shape with a first end portion, a middle portion, and a second end portion. The first pressure plate portion may be disposed at the first end portion of the first tensile portion. The first end portion and the middle portion of the first tensile portion may be arranged at least approximately at right angles to each other. The first end portion and the middle portion may form an L-like shape of the first tensile portion. The second pulling portion may have a band-like shape with a first end portion, a middle portion, and a second end portion. The second pressure plate portion may be disposed at the first end portion of the second tensile portion. The first end section and the middle section of the second pulling section can be arranged at least approximately at right angles to one another. The first end portion and the middle portion of the second tensile portion may form an L-like shape.
Die Druckplattenabschnitte können den Zellenstapel in Erstreckungsrichtung der Stapelachse einfassen. Das erste Spannteil und das zweite Spannteil können zum Verspannen des Zellenstapels jeweils gegenläufig ineinandergreifend angeordnet sein. Der erste Endabschnitt des ersten Zugabschnitts kann den zweiten Druckplattenabschnitt umgreifen, Der erste Endabschnitt des zweiten Zugabschnitts kann den ersten Druckplattenabschnitt umgreifen. Der erste Zugabschnitt kann eine U-artige Form aufweisen. Der erste Zugabschnitt kann den Zellenstapel und die Druckplattenabschnitte umgreifen. Der zweite Zugabschnitt kann den Zellenstapel und die Druckplattenabschnitte umgreifen. Das erste Spannteil und das zweite Spannteil können Gleichteile sein.The pressure plate sections can surround the cell stack in the extension direction of the stack axis. The first clamping part and the second clamping part can be arranged in each case in opposite directions interlocking for clamping the cell stack. The first end portion of the first tensile portion may surround the second pressure plate portion. The first end portion of the second tensile portion may engage around the first pressure plate portion. The first train section may be a U-like Have shape. The first pull section can embrace the cell stack and the pressure plate sections. The second pulling section can embrace the cell stack and the printing plate sections. The first clamping part and the second clamping part can be identical parts.
Der erste Zugabschnitt und der zweite Zugabschnitt können jeweils zumindest im Wesentlichen aus einem Faserverbundwerkstoff bestehen. Der erste Zugabschnitt und der zweite Zugabschnitt können jeweils zumindest im Wesentlichen aus einem Faserverbundwerkstoff mit einem thermoplastischen Matrix-Material und unidirektionalen Glasfasern bestehen. Die Glasfasern können sich zumindest im Wesentlichen in Richtung einer Zugbelastung der Zugabschnitte erstrecken. Der erste Zugabschnitt und der zweite Zugabschnitt können jeweils durch Erwärmen plastisch umformbar sein. Der erste Druckplattenabschnitt und der zweite Druckplattenabschnitt können jeweils zumindest im Wesentlichen aus einem Kunststoffmaterial bestehen. Der erste Druckplattenabschnitt und der zweite Druckplattenabschnitt können jeweils zumindest im Wesentlichen aus einem spritzgießbaren Material bestehen.The first tensile portion and the second tensile portion may each consist at least substantially of a fiber composite material. The first tensile portion and the second tensile portion may each consist at least substantially of a fiber composite material with a thermoplastic matrix material and unidirectional glass fibers. The glass fibers may extend at least substantially in the direction of a tensile load of the tensile sections. The first tensile portion and the second tensile portion may each be plastically deformable by heating. The first pressure plate portion and the second pressure plate portion may each consist at least substantially of a plastic material. The first pressure plate portion and the second pressure plate portion may each consist at least substantially of an injection-moldable material.
Der erste Druckplattenabschnitt und der erste Zugabschnitt können miteinander form- und/oder stoffschlüssig verbunden sein. Der erste Druckplattenabschnitt und der erste Zugabschnitt können miteinander zumindest im Wesentlichen stoffschlüssig verbunden sein. Der zweite Druckplattenabschnitt und der zweite Zugabschnitt können miteinander form- und/oder stoffschlüssig verbunden sein. Der zweite Druckplattenabschnitt und der zweite Zugabschnitt können miteinander zumindest im Wesentlichen stoffschlüssig verbunden sein. Der erste Druckplattenabschnitt und der erste Zugabschnitt können miteinander und der zweite Druckplattenabschnitt und der zweite Zugabschnitt können miteinander verschweißt oder verklebt sein.The first pressure plate portion and the first tensile portion may be positively and / or materially connected to each other. The first pressure plate portion and the first tensile portion may be connected to each other at least substantially cohesively. The second pressure plate portion and the second tension portion may be positively and / or cohesively connected to each other. The second pressure plate portion and the second tension portion may be connected to each other at least substantially cohesively. The first pressure plate portion and the first tensile portion may be welded together and the second pressure plate portion and the second tensile portion may be welded or bonded together.
Das erste Spannteil und das zweite Spannteil können miteinander zumindest im Wesentlichen form- und/oder stoffschlüssig verbunden sein. Dabei kann eine formschlüssige Verbindung zur Entlastung einer stoffschlüssigen Verbindung dienen.The first clamping part and the second clamping part may be connected to each other at least substantially positively and / or cohesively. In this case, a positive connection can serve to relieve a cohesive connection.
Außerdem wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst mit einem Verfahren zum Herstellen einer derartigen Batterie, wobei zunächst der erste Druckplattenabschnitt und der erste Zugabschnitt miteinander und der zweite Druckplattenabschnitt und der zweite Zugabschnitt miteinander vorgefügt werden, um ein L-förmiges erstes Spannteil und ein L-förmiges zweites Spannteil herzustellen.In addition, the object underlying the invention is achieved with a method for producing such a battery, wherein first the first pressure plate section and the first tension section together and the second pressure plate section and the second tension section are prefixed together to form an L-shaped first clamping section and an L-shaped first clamping section. to produce shaped second clamping part.
Zum Herzustellen der Spannteile können jeweils ein Druckplattenabschnitt und ein zugehöriger Zugabschnitt miteinander verschweißt oder verklebt werden. Zum Herzustellen der Spannteile kann jeweils ein Schenkel eines L-förmigen Zugabschnitts mit einem Kunststoffmaterial hinterspritzt werden, um einen Druckplattenabschnitt zu bilden.To produce the clamping parts, in each case one pressure plate section and an associated pulling section can be welded or glued together. In order to produce the clamping parts, one leg of an L-shaped pulling section can in each case be back-injected with a plastic material in order to form a pressure plate section.
Nachfolgend kann der Zellenstapel durch Endfügen des ersten Spannteils und des zweiten Spannteils miteinander verspannt werden. Zum Endfügen können jeweils die Spannteile gegenläufig ineinandergreifend angeordnet und freie Endabschnitte der L-förmigen Zugabschnitte umgeformt werden. Nach dem Umformen können die Spannteile jeweils eine U-artige Form aufweisen.Subsequently, the cell stack can be clamped together by inserting the first clamping part and the second clamping part. For Endfügen each of the clamping parts can be arranged in opposite directions interlocking and free end portions of the L-shaped tensile sections are formed. After forming, the clamping parts can each have a U-like shape.
Zum Umformen können jeweils die L-förmigen Zugabschnitte in einem Umformabschnitt erwärmt werden. Die Zugabschnitte können jeweils mithilfe eines Heizstrahlers und/oder eines Heizbands erwärmt werden. Zum Endfügen kann jeweils ein umgeformter freier Endabschnitt eines L-förmigen Zugabschnitts mit einem einem Druckplattenabschnitt zugeordneten Endabschnitt des anderen L-förmigen Zugabschnitts verbunden, beispielsweise verschweißt oder verklebt, werden.For forming in each case the L-shaped tensile sections can be heated in a forming section. The train sections can each be heated by means of a radiant heater and / or a heater band. For final joining, in each case a deformed free end section of an L-shaped tension section can be connected, for example welded or glued, to an end section of the other L-shaped tension section assigned to a pressure plate section.
Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein Verfahren für das Verpressen von Batteriezellen in L-Analogie. Ein Verspannrahmen kann anstelle separater Druckplatten- und Zugankerbauteile zwei Gleichteile aufweisen, bei denen Zuganker und Druckplatte vorgefügt sind. Vorerst kann jeweils eine Druckplatte mit einem U D-Tape (unidirektional verstärktes Fasertape mit thermoplastischer Matrix, vorzugsweise Glasfasern oder Kohlenstofffasern) zu einem „L” zusammengefügt werden. Dies kann durch eine konventionelle Fügetechnik wie Schweißen oder Kleben realisiert werden oder schon bereits bei einer Druckplattenherstellung integriert sein, z. B. Einlegen und anschließendes Hinterspritzen der U D-Tapes mit Kunststoffdruckplattenmaterial. Anschließend können die Batteriezellen mit den beiden L-Komponenten verpresst und diagonal gegenüber zusammengefügt werden. Vor einem Biegen des U D-Tapes um die Ecke kann eine Erwärmung der vorgesehenen Stelle stattfinden. Dies kann durch einen Heizstrahler und ein Heizband erfolgen. Als Fügetechnik ist Schweißen oder Kleben denkbar.In summary, and in other words, the invention thus provides, inter alia, a method for pressing battery cells into L analogy. A bracing frame may have two identical parts instead of separate pressure plate and Zugankerbauteile where tie rod and pressure plate are vorges. For the time being, in each case a printing plate with a U D-tape (unidirectionally reinforced fiber tape with a thermoplastic matrix, preferably glass fibers or carbon fibers) can be joined together to form an "L". This can be realized by a conventional joining technique such as welding or gluing or already integrated in a printing plate production, z. B. Insertion and subsequent back injection of the U D-tapes with plastic pressure plate material. Subsequently, the battery cells can be pressed with the two L-components and assembled diagonally opposite. Before bending the U-D tape around the corner, a warming of the intended place may take place. This can be done by a radiant heater and a heating tape. Welding or gluing is conceivable as a joining technique.
Mit „kann” sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.By "may" in particular optional features of the invention are referred to. Accordingly, there is an embodiment of the invention each having the respective feature or features.
Mit der Erfindung ist eine Teileanzahl reduziert. Ein Entfall zusätzlicher Kunststoffbauteile zur Isolation ist ermöglicht. Ein Herstellungsaufwand ist reduziert. Ein Entfall eines Laserschweißprozesses ist ermöglicht. Eine Taktzeit ist verkürzt. Eine Anzahl von Fügestellen ist reduziert.With the invention, a number of parts is reduced. An elimination of additional plastic components for insulation is possible. A manufacturing effort is reduced. An omission of a laser welding process is possible. A tact time is shortened. A number of joints is reduced.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to figures. From this description, further features and advantages. Concrete features of this embodiment may represent general features of the invention. Features associated with other features of this embodiment may also represent individual features of the invention.
Es zeigen schematisch und beispielhaft:They show schematically and by way of example:
Der Zugabschnitt
Der Druckplattenabschnitt
Das Spannteil
Nach gegenläufig ineinandergreifender Anordnung der Spannteile
Das Vorrichtungsmodul
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Spannteiltensioning part
- 102102
- DruckplattenabschnittDie section
- 104104
- Zugabschnitttension section
- 106106
- erster Schenkelfirst leg
- 108108
- zweiter Schenkelsecond leg
- 110110
- erster Endabschnittfirst end section
- 112112
- Mittelabschnittmidsection
- 114114
- zweiter Endabschnittsecond end section
- 116116
- Umformabschnittforming section
- 200200
- Batteriebattery
- 202202
- Zellenstapelcell stack
- 204204
- Spannteiltensioning part
- 206206
- Spannteiltensioning part
- 208208
- Vorrichtungsmoduldevice module
- 210210
- Gegenhalterbackstop
- 212212
- Heizbandheating tape
- 214214
- Walzeroller
- 216216
- Heizstrahlerheater
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102009035482 A1 [0003] DE 102009035482 A1 [0003]
- DE 102010046529 A1 [0004] DE 102010046529 A1 [0004]
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Legal Events
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