CH716215A2 - Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Energiespeichervorrichtung sowie elektrochemische Energiespeichervorrichtung. - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Energiespeichervorrichtung sowie elektrochemische Energiespeichervorrichtung. Download PDF

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CH716215A2 CH00675/19A CH6752019A CH716215A2 CH 716215 A2 CH716215 A2 CH 716215A2 CH 00675/19 A CH00675/19 A CH 00675/19A CH 6752019 A CH6752019 A CH 6752019A CH 716215 A2 CH716215 A2 CH 716215A2
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Energiespeichervorrichtung (10) mit zumindest einer Speicherzelle (12, 38), welche zumindest einen Anodenraum (14, 44), zumindest einen Kathodenraum (16, 42), zumindest einen zwischen dem Anodenraum (14, 44) und dem Kathodenraum (16, 42) angeordneten Separator (18, 46) und zumindest einen elektrisch isolierenden Rahmen (20, 48) aufweist, welcher zumindest den Kathodenraum (16, 42) umgibt. Es wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt der Rahmen (20, 48) mittels Laserschweißens, insbesondere direkt, mit einer Endkappe (58, 62) der Speicherzelle (12, 38) verbunden wird. Die Erfindung betrifft auch eine elektrochemische Energiespeichervorrichtung.

Description

Stand der Technik
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Energiespeichervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine elektrochemische Energiespeichervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
[0002] Aus der DE 10 2016 105 608 A1 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Energiespeichervorrichtung und eine elektrochemische Energiespeichervorrichtung mit zumindest einer Speicherzelle, welche zumindest einen Anodenraum, zumindest einen Kathodenraum, zumindest einen zwischen dem Anodenraum und dem Kathodenraum angeordneten Separator und zumindest einen elektrisch isolierenden Rahmen aufweist, welcher zumindest den Kathodenraum umgibt, bekannt.
[0003] Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Energiespeichervorrichtung mit vorteilhaften Eigenschaften hinsichtlich einer Konstruktion bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 und des Anspruchs 6 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Vorteile der Erfindung
[0004] Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Energiespeichervorrichtung mit zumindest einer Speicherzelle, welche zumindest einen Anodenraum, zumindest einen Kathodenraum, zumindest einen zwischen dem Anodenraum und dem Kathodenraum angeordneten Separator und zumindest einen elektrisch isolierenden Rahmen aufweist, welcher zumindest den Kathodenraum umgibt.
[0005] Es wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt der Rahmen mittels Laserschweißens, insbesondere direkt, mit einer Endkappe der Speicherzelle verbunden wird. Vorzugsweise wird der Rahmen frei von einer Glasdichtung mittels Laserschweißens, insbesondere direkt, mit der Endkappe verbunden. Der Rahmen kann direkt mittels Laserschweißens mit der, insbesondere anodenseitigen, Endkappe verbunden sein. Alternativ können an dem Rahmen auf eine, einem Fachmann bereits bekannte Art und Weise elektrisch getrennte Metallverbindungsstellen angeordnet, insbesondere daran fixiert, sein, insbesondere einteilig mit dem Rahmen ausgebildete Metallverbindungsstellen, die mittels Laserschweißens mit der, insbesondere anodenseitigen, Endkappe verbunden sein. Der Rahmen kann indirekt über die Metallverbindungsstellen mittels Laserschweißens mit der, insbesondere anodenseitigen, Endkappe verbunden sein. Die Metallverbindungsstellen können mittels eines Beschichtens des Rahmens in Teilbereichen des Rahmens, mittels einer Einbringung von getrennten Elementen in den Rahmen, mittels einer Anbringung von getrennten Elementen an dem Rahmen, mittels Laserschweißens oder auf eine sonstige, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Art und Weise an dem Rahmen angeordnet werden, insbesondere daran fixiert werden.
[0006] Unter einer „Speicherzelle“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine elektrochemische Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, elektrische Energie zu speichern und/oder gespeicherte elektrische Energie insbesondere an zumindest einen elektrischen Verbraucher abzugeben. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell eingerichtet, speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Insbesondere ist die Speicherzelle als eine Speicherzelle ausgebildet, welche bei erhöhter Betriebstemperatur arbeitet. Insbesondere weist die Speicherzelle eine Betriebstemperatur von zumindest 200°C auf. Die Energiespeichervorrichtung kann insbesondere eine Mehrzahl von elektrisch miteinander verbundenen, insbesondere zumindest im Wesentlichen identisch zueinander ausgebildeten, Speicherzellen aufweisen. Die Speicherzelle weist insbesondere einen Anodenraum und zumindest einen Kathodenraum auf. Die Speicherzelle weist ferner eine Kathode auf, welche insbesondere zumindest ein aktives Kathodenmaterial und zumindest einen Elektrolyten, welcher insbesondere bei einer Betriebstemperatur der Speicherzelle flüssig ist, umfasst. Das aktive Kathodenmaterial ist im geladenen Zustand der Speicherzelle insbesondere zumindest von einem Metallchlorid, vorzugsweise von einem Übergangsmetallchlorid, beispielsweise Nickelchlorid und/oder Eisen(II)-Chlorid, und/oder einem Metall, insbesondere einem Übergangsmetall, gebildet. Der Elektrolyt ist insbesondere zumindest zu einem Großteil von einem Salzschmelzelektrolyt, insbesondere von einem Natriumchloroaluminat, gebildet. Insbesondere in einem montierten Zustand ist die Kathode zumindest im Wesentlichen vollständig in dem Kathodenraum der Speicherzelle angeordnet. Ferner weist die Speicherzelle eine Anode auf, welche insbesondere zumindest zu einem Großteil von einem Alkalimetall, beispielsweise Natrium, gebildet ist. Das Alkalimetall der Anode ist insbesondere bei einer Betriebstemperatur der Speicherzelle flüssig.
[0007] Unter einem „Separator“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Festelektrolytseparator verstanden werden, welcher zu einem Ionentransport zwischen dem Anodenraum und dem Kathodenraum vorgesehen ist. Der Separator ist insbesondere zumindest zu einem Großteil von einem Natriumionen leitenden Material, beispielsweise von einem β-Aluminiumoxid und vorzugsweise von einem β''-Aluminiumoxid, gebildet. Insbesondere ist der Separator als eine zumindest im Wesentlichen ebene Scheibe ausgebildet. Der Separator weist insbesondere eine zumindest im Wesentlichen kreisförmige Grundfläche auf. Insbesondere weist der Separator eine Dicke von zumindest 0,1 mm auf. Der elektrisch isolierende Rahmen ist insbesondere zumindest im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet. Insbesondere weist der Rahmen an einem Innenumfang einen Falz, insbesondere einen Stufenfalz, auf, welcher dazu vorgesehen ist, insbesondere zumindest einen Randbereich des Separators aufzunehmen. Der Falz weist insbesondere eine Tiefe auf, welche zumindest einer Dicke des Separators entspricht. Der Separator kann mittels Laserschweißens mit dem Rahmen verbunden sein, insbesondere zu einer hermetischen Dichtung des Anodenraums zum Kathodenraum. Insbesondere umschließt der Rahmen in einem montierten Zustand den Separator in Umfangsrichtung zumindest im Wesentlichen vollständig. Vorzugsweise ist der Rahmen zumindest zu einem Großteil von einem α-Aluminiumoxid gebildet. Insbesondere begrenzt der Rahmen in einem montierten Zustand den Kathodenraum in Umfangsrichtung zumindest im Wesentlichen vollständig. Insbesondere umgibt der Rahmen die Kathode in einem montierten Zustand in Umfangsrichtung zumindest im Wesentlichen vollständig.
[0008] Die Endkappe ist vorzugsweise dazu vorgesehen, die Speicherzelle, insbesondere anodenseitig oder kathodenseitig, abzuschließen. Insbesondere ist die Speicherzelle anodenseitig mit der Endkappe abgeschlossen. Die Endkappe bildet vorzugsweis eine Außenseite der Speicherzelle, insbesondere eine anodenseitige Außenseite bei einem anodenseitigen Abschluss durch die Endkappe oder eine kathodenseitige Außenseite bei einem kathodenseitigen Abschluss durch die Endkappe.
[0009] Bevorzugt umfasst die Energiespeichervorrichtung zumindest eine weitere Speicherzelle, welche mit der Speicherzelle elektrisch verbunden ist. Insbesondere ist die weitere Speicherzelle zumindest im Wesentlichen identisch zu der Speicherzelle ausgebildet. Vorzugsweise umfasst die Energiespeichervorrichtung eine Vielzahl an elektrisch miteinander verbundenen Speicherzellen. Die Speicherzelle und die weitere Speicherzelle sind insbesondere stapelförmig angeordnet. Die weitere Speicherzelle ist insbesondere elektrisch in Reihe mit der Speicherzelle verbunden. Vorzugsweise weist die Energiespeichervorrichtung zumindest eine Bipolarplatte oder eine Doppelkappe auf, welche unmittelbar zwischen der Kathode der Speicherzelle und einer Anode der weiteren Speicherzelle angeordnet ist. Die Bipolarplatte ist insbesondere dazu vorgesehen, die Kathode der Speicherzelle elektrisch leitend mit der Anode der weiteren Speicherzelle zu verbinden. Insbesondere ist denkbar, dass die Bipolarplatte laserverschweißt mit der Doppelkappe ist oder dass die Bipolarplatte von der Doppelkappe gebildet wird. Insbesondere ist die Speicherzelle anodenseitig mit der Endkappe abgeschlossen. Die weitere Speicherzelle ist insbesondere kathodenseitig mit einer weiteren Endkappe abgeschlossen.
[0010] Insbesondere bei einer Herstellung einer Energiespeichervorrichtung mit zumindest zwei Speicherzellen werden in zumindest einem Verfahrensschritt eine negative Endkappe, eine Anode der ersten Speicherzelle, ein Separator der ersten Speicherzelle, eine Kathode der ersten Speicherzelle, ein Rahmen der ersten Speicherzelle, eine Bipolarplatte oder eine Doppelkappe der Energiespeichervorrichtung, eine Anode der zweiten Speicherzelle, ein Separator der zweiten Speicherzelle, eine Kathode der zweiten Speicherzelle, ein weiterer Rahmen der zweiten Speicherzelle und eine positive Endkappe in einem Stapel angeordnet. Insbesondere kann der Stapel eine Vielzahl von insbesondere zumindest im Wesentlichen identisch ausgebildeten Speicherzellen umfassen. Ein Aufbau einer Energiespeichervorrichtung mit mehr als zwei Speicherzellen erfolgt entsprechend. In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Stapel insbesondere in einer Vakuumkammer auf einen Druck von insbesondere weniger als 10 mbar evakuiert. In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Stapel bis zu einem Druck zwischen 2 mbar und 50 mbar mit Helium geflutet. Der Stapel wird in einem weiteren Verfahrensschritt mit einer axialen Druckkraft beaufschlagt. Die Komponenten des Stapels werden in zumindest einem weiteren Verfahrensschritt insbesondere mittels eines Laserschweißverfahrens miteinander verschweißt. Insbesondere wird die negative Endkappe mit dem Rahmen, insbesondere mit einem anodenseitigen Bereich des Rahmens, laserverschweißt, so dass eine Laserschweißverbindung zwischen der negativen Endkappe und dem Rahmen eine Dichtung der ersten Speicherzelle bildet. Insbesondere wird der weitere Rahmen, insbesondere mit einem kathodenseitigen Bereich des Rahmens, mit der positiven weiteren Endkappe laserverschweißt. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahrens kann eine vorteilhaft einfache, sichere und/oder kostengünstige Herstellung einer Energiespeichervorrichtung erreicht werden. Es kann eine Energiespeichervorrichtung mit vorteilhaften konstruktiven Eigenschaften bereitgestellt werden. Insbesondere durch eine Verbindung des Rahmens mit der Endkappe kann vorteilhaft auf eine teure Glasdichtung und deren kosten- und zeitintensive Anbringung vorteilhaft verzichtet werden. Es kann eine einfache, sichere und/oder kostengünstige Verbindung des Rahmens mit der Endkappe erreicht werden.
[0011] Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt mittels einer metallurgischen Verbindung, insbesondere mittels Punktschweißens oder Reibschweißens, eine Doppelkappe zu einer Verbindung des Rahmens mit einem weiteren Rahmen einer weiteren Speicherzelle der Energiespeichervorrichtung gebildet wird, wobei die Doppelkappe eine Bipolarplatte der Energiespeichervorrichtung bildet oder mittels einer metallurgischen Verbindung mit der Bipolarplatte verbunden wird. Bevorzugt wird die Doppelkappe vor einer Anordnung an dem Rahmen gebildet. Vorzugsweise weist die Doppelkappe zumindest einen kathodenseitigen Verbindungsfortsatz, insbesondere zu einer Verbindung mit dem Rahmen der Speicherzelle, und zumindest einen anodenseitigen Verbindungsfortsatz, insbesondere zu einer Verbindung mit dem weiteren Rahmen der weiteren Speicherzelle, auf. Der kathodenseitige Verbindungsfortsatz und der anodenseitige Verbindungsfortsatz werden mittels einer metallurgischen Verbindung, insbesondere mittels Punktschweißens oder Reibschweißens, miteinander verbunden. An einer dem Kathodenraum der Speicherzelle und/oder einer dem Anodenraum der weiteren Speicherzelle zugewandten Seite weist die Doppelkappe einen die Bipolarplatte bildenden Bipolarfortsatz auf oder ist mittels einer metallurgischen Verbindung, insbesondere mittels Laserschweißens, mit der Bipolarplatte verbunden. Bevorzugt umfasst die Doppelkappe zwei unterschiedliche metallische Werkstoffe, von denen der eine korrosionsbeständig gegenüber der Kathode und der andere korrosionsbeständig gegenüber der Anode ist. Vorzugsweise ist ein Teil, insbesondere eine Hälfte, der Doppelkappe, insbesondere der der Anode der weiteren Speicherzelle zugewandte Teil der Doppelkappe, identisch mit der Endkappe ausgebildet. Bevorzugt ist ein weiterer Teil, insbesondere eine weitere Hälfte, der Doppelkappe, insbesondere der der Kathode der Speicherzelle zugewandte Teil der Doppelkappe, identisch mit der Endkappe ausgebildet. Vorzugsweise ist die Endkappe sowie der der Anode der weiteren Speicherzelle zugewandte Teil der Doppelkappe aus einem gegenüber der Anode korrosionsbeständigen Werkstoff gebildet. Bevorzugt ist die weitere Endkappe sowie der der Kathode der Speicherzelle zugewandte weitere Teil der Doppelkappe aus einem gegenüber der Kathode korrosionsbeständigen Werkstoff gebildet. Insbesondere sind der der Anode der weiteren Speicherzelle zugewandte Teil der Doppelkappe und der der Kathode der Speicherzelle zugewandte weitere Teil der Doppelkappe mittels einer metallurgischen Verbindung, insbesondere mittels Punktschweißens oder Reibschweißens, miteinander verbunden. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft eine einfache, sichere und/oder kostengünstige Herstellung einer Energiespeichervorrichtung erreicht werden. Es kann eine Energiespeichervorrichtung mit vorteilhaften konstruktiven Eigenschaften bereitgestellt werden. Insbesondere kann eine kostengünstige Herstellung der Doppelkappe realisiert werden, die vorteilhaft bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Energiespeichervorrichtung genutzt werden kann.
[0012] Zudem wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt die Doppelkappe mittels Laserschweißens, insbesondere direkt, mit dem Rahmen, mit dem weiteren Rahmen und/oder mit der Bipolarplatte verbunden wird. Der weitere Rahmen umfasst bevorzugt, insbesondere anlog zum Rahmen, Metallverbindungsstellen. Die Metallverbindungsstellen können mittels eines Beschichtens des weiteren Rahmens in Teilbereichen des weiteren Rahmens, mittels einer Einbringung von getrennten Elementen in den weiteren Rahmen, mittels einer Anbringung von getrennten Elementen an dem weiteren Rahmen, mittels Laserschweißens oder auf eine sonstige, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Art und Weise an dem weiteren Rahmen angeordnet werden, insbesondere daran fixiert werden. Der Rahmen und der weitere Rahmen können indirekt über die Metallverbindungsstellen oder direkt mittels Laserschweißens mit der Doppelkappe verbunden sein. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft durch eine Verbindung der Doppelkappe mit dem Rahmen und dem weiteren Rahmen auf eine teure Glasdichtung und deren kosten- und zeitintensive Anbringung vorteilhaft verzichtet werden. Es kann eine einfache, sichere und/oder kostengünstige Verbindung des Rahmens mit der Endkappe erreicht werden. Es kann vorteilhaft eine einfache, sichere und/oder kostengünstige Herstellung einer Energiespeichervorrichtung erreicht werden. Es kann eine Energiespeichervorrichtung mit vorteilhaften konstruktiven Eigenschaften bereitgestellt werden. Insbesondere kann eine kostengünstige Herstellung der Doppelkappe realisiert werden, die vorteilhaft bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Energiespeichervorrichtung genutzt werden kann.
[0013] Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt die Endkappe, insbesondere vor einem Laserschweißen, derart an dem Rahmen angeordnet wird, dass die Endkappe eine axiale Kraft, insbesondere eine in Richtung des Kathodenraums wirkende axiale Kraft, auf den Rahmen ausübt. Bevorzugt wird die Endkappe in zumindest einem Schritt mit einer axialen Kraft, insbesondere mit einer axialen Kraft in Richtung quer zum Kathodenraum, auf den Rahmen gedrückt oder geschoben. Vorzugsweise wird die weitere Endkappe, insbesondere vor einem Laserschweißen, derart am weiteren Rahmen angeordnet, dass die weitere Endkappe eine axiale Kraft, insbesondere eine in Richtung des Kathodenraums der weiteren Speicherzelle wirkende axiale Kraft, auf den weiteren Rahmen ausübt. Bevorzugt wird die weitere Endkappe in zumindest einem Schritt mit einer axialen Kraft, insbesondere mit einer axialen Kraft in Richtung quer zum Kathodenraum, auf den weiteren Rahmen gedrückt oder geschoben. Die Endkappe wird vorzugsweise vorgespannt an dem Rahmen angeordnet. Die weitere Endkappe wird bevorzugt vorgespannt an dem weiteren Rahmen angeordnet. Bevorzugt weist der Rahmen und/oder der weitere Rahmen eine konische Außenseite auf. Vorzugsweise ist der Rahmen und/oder der weitere Rahmen derart Außen leicht konisch ausgebildet, dass durch ein axiales Aufpressen der Endkappe, der weiteren Endkappe und/oder der Doppelkappe ein spaltfreier Kontakt zwischen den Endkappen sowie der Doppelkappe und den Rahmen vorliegt. Vorzugsweise weist die Endkappe und/oder die weitere Endkappe ein geringeres maximales Innenmaß auf als ein maximales Außenmaß des Rahmens und/oder des weiteren Rahmens. Es kann vorteilhaft eine Presspassung zwischen dem Rahmen und der Endkappe und/oder zwischen dem weiteren Rahmen und der weiteren Endkappe erreicht werden. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft auf ein Vorheizen von zu verbindenden Komponenten verzichtet werden. Es kann vorteilhaft eine Erzeugung einer azimutalen Vorspannung durch die Endkappe und/oder die weitere Endkappe auf den Rahmen und/oder den weiteren Rahmen erreicht werden. Es kann vorteilhaft einer Rissbildung bei einem Laserschweißen des Rahmens und der Endkappe und/oder dem weiteren Rahmen und der weiteren Endkappe entgegengewirkt werden. Es kann vorteilhaft eine einfache, sichere und/oder kostengünstige Herstellung einer Energiespeichervorrichtung erreicht werden. Es kann eine Energiespeichervorrichtung mit vorteilhaften konstruktiven Eigenschaften bereitgestellt werden. Insbesondere kann eine kostengünstige Herstellung der Doppelkappe realisiert werden, die vorteilhaft bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Energiespeichervorrichtung genutzt werden kann.
[0014] Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt der Rahmen an seinem äußeren Umfang mit elektrisch getrennten Metallverbindungsstellen ausgebildet wird, die zu einer getrennten Verbindung mit der Endkappe und einer, insbesondere der zuvor genannten, Doppelkappe der Energiespeichervorrichtung vorgesehen sind. Die Metallverbindungsstellen können mittels eines Beschichtens des Rahmens in Teilbereichen des Rahmens, mittels einer Einbringung von getrennten Elementen in den Rahmen, mittels Laserschweißens oder auf eine sonstige, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Art und Weise an dem Rahmen angeordnet werden, insbesondere daran fixiert werden. Die Metallverbindungsstellen sind vorzugsweise beabstandet voneinander am Rahmen angeordnet. Es ist denkbar, dass ein separates Element zu einer elektrischen Isolation der Metallverbindungsstellen zwischen den Metallverbindungsstellen am Rahmen angeordnet ist oder dass die Metallverbindungsstellen durch ein Material des Rahmens elektrisch isoliert am Rahmen angeordnet sind. Der weitere Rahmen umfasst bevorzugt, insbesondere anlog zum Rahmen, Metallverbindungsstellen. Die Metallverbindungsstellen können mittels eines Beschichtens des weiteren Rahmens in Teilbereichen des weiteren Rahmens, mittels einer Einbringung von getrennten Elementen in den weiteren Rahmen, mittels Laserschweißens oder auf eine sonstige, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Art und Weise an dem weiteren Rahmen angeordnet werden, insbesondere daran fixiert werden. Die Metallverbindungsstellen sind vorzugsweise beabstandet voneinander am weiteren Rahmen angeordnet. Es ist denkbar, dass ein separates Element zu einer elektrischen Isolation der Metallverbindungsstellen zwischen den Metallverbindungsstellen am weiteren Rahmen angeordnet ist oder dass die Metallverbindungsstellen durch ein Material des weiteren Rahmens elektrisch isoliert am weiteren Rahmen angeordnet sind. Andere einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Isolationsmethoden sind ebenfalls zu einer elektrisch isolierten Anordnung der Metallverbindungsstellen am Rahmen und/oder am weiteren Rahmen denkbar. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft eine einfache, sichere und/oder kostengünstige Herstellung einer Energiespeichervorrichtung erreicht werden. Es kann eine Energiespeichervorrichtung mit vorteilhaften konstruktiven Eigenschaften bereitgestellt werden. Insbesondere kann eine elektrische Isolation vorteilhaft sichergestellt werden.
[0015] Ferner geht die Erfindung aus von einer elektrochemischen Energiespeichervorrichtung, insbesondere hergestellt mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einer Speicherzelle, welche zumindest einen Anodenraum, zumindest einen Kathodenraum, zumindest einen zwischen dem Anodenraum und dem Kathodenraum angeordneten zumindest im Wesentlichen ebenen Separator und zumindest einen elektrisch isolierenden Rahmen aufweist, welcher zumindest den Kathodenraum umgibt.
[0016] Es wird vorgeschlagen, dass der Rahmen mittels einer Laserschweißverbindung, insbesondere direkt, mit einer Endkappe der Speicherzelle verbunden ist. Vorzugsweise wird der Rahmen frei von einer Glasdichtung mittels Laserschweißens, insbesondere direkt, mit der Endkappe verbunden. Der Rahmen kann direkt mittels Laserschweißens mit der, insbesondere anodenseitigen, Endkappe verbunden sein. Alternativ können an dem Rahmen auf eine, einem Fachmann bereits bekannte Art und Weise elektrisch getrennte Metallverbindungsstellen angeordnet sein, insbesondere einteilig mit dem Rahmen ausgebildete Metallverbindungsstellen, die mittels Laserschweißens mit der, insbesondere anodenseitigen, Endkappe verbunden sein können. Der Rahmen kann indirekt über die Metallverbindungsstellen mittels Laserschweißens mit der, insbesondere kathodenseitigen, Endkappe verbunden sein. Vorzugsweise wird der Rahmen zumindest an einer umfänglichen Außenseite des Rahmens mittels Laserschweißens mit der Endkappe verbunden. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann vorteilhaft eine einfache, sichere und/oder kostengünstige Herstellung einer Energiespeichervorrichtung erreicht werden. Es kann eine Energiespeichervorrichtung mit vorteilhaften konstruktiven Eigenschaften bereitgestellt werden.
[0017] Zudem wird vorgeschlagen, dass die Energiespeichervorrichtung zumindest eine Doppelkappe und/oder zumindest eine Bipolarplatte umfasst, wobei die Doppelkappe mittels einer Laserschweißverbindung, insbesondere direkt, mit dem Rahmen und/oder mit der Bipolarplatte verbunden ist. Vorzugsweise weist die Doppelkappe zumindest den kathodenseitigen Verbindungsfortsatz, insbesondere zu einer Verbindung mit dem Rahmen der Speicherzelle, und zumindest den anodenseitigen Verbindungsfortsatz, insbesondere zu einer Verbindung mit dem weiteren Rahmen der weiteren Speicherzelle, auf. An einer dem Kathodenraum der Speicherzelle und/oder einer dem Anodenraum der weiteren Speicherzelle zugewandten Seite weist die Doppelkappe einen die Bipolarplatte bildenden Bipolarfortsatz auf oder ist mittels einer metallurgischen Verbindung, insbesondere mittels Laserschweißens, mit der Bipolarplatte verbunden. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann eine Energiespeichervorrichtung mit vorteilhaften konstruktiven Eigenschaften bereitgestellt werden. Insbesondere kann eine kostengünstige Herstellung der Doppelkappe realisiert werden, die vorteilhaft bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Energiespeichervorrichtung genutzt werden kann. Es kann vorteilhaft eine einfache Funktionsintegration der Doppelkappe, insbesondere durch eine Bildung der Bipolarplatte durch die Doppelkappe, ermöglicht werden.
[0018] Ferner wird vorgeschlagen, dass der Rahmen an seinem äußeren Umfang elektrisch getrennte Metallverbindungsstellen aufweist, die zu einer getrennten Verbindung mit der Endkappe und der Doppelkappe vorgesehen sind. Vorzugsweise sind die Metallverbindungsstellen an einer dem Kathodenraum der Speicherzelle abgewandten Seite des Rahmens am Rahmen angeordnet. Bevorzugt weist der weitere Rahmen seinem äußeren Umfang elektrisch getrennte Metallverbindungsstellen aufweist, die zu einer getrennten Verbindung mit der weiteren Endkappe und der Doppelkappe vorgesehen sind. Vorzugsweise sind die Metallverbindungsstellen an einer dem Kathodenraum der weiteren Speicherzelle abgewandten Seite des Rahmens am weiteren Rahmen angeordnet. Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann eine Energiespeichervorrichtung mit vorteilhaften konstruktiven Eigenschaften bereitgestellt werden. Insbesondere kann eine kostengünstige Herstellung der Doppelkappe realisiert werden, die vorteilhaft bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Energiespeichervorrichtung genutzt werden kann.
[0019] Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Energiespeichervorrichtung sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Energiespeichervorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnungen
[0020] Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
[0021] Es zeigen: <tb>Fig. 1<SEP>eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichervorrichtung mit zwei Speicherzellen und <tb>Fig. 2<SEP>eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs eines Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichervorrichtung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
[0022] Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer elektrochemischen Energiespeichervorrichtung 10. Die Energiespeichervorrichtung 10 weist eine Speicherzelle 12 auf, welche einen Anodenraum 14, einen Kathodenraum 16 und einen zwischen dem Anodenraum 14 und dem Kathodenraum 16 angeordneten Separator 18 aufweist. Ferner weist die Speicherzelle 12 eine Kathode 50 auf, welche ein aktives Kathodenmaterial und zumindest einen Elektrolyten, welcher insbesondere bei einer Betriebstemperatur der Speicherzelle 12 flüssig ist, umfasst. Das aktive Kathodenmaterial ist zumindest zu einem Großteil von einem Metallchlorid, vorzugsweise von einem Übergangsmetallchlorid, beispielsweise Nickelchlorid und/oder Eisen(II)-Chlorid, gebildet. Der Elektrolyt ist insbesondere zumindest zu einem Großteil von einem Salzschmelzelektrolyt, insbesondere von einem Natriumchloraluminat, gebildet. Die Kathode 50 ist vollständig in dem Kathodenraum 16 angeordnet. Eine Anode 52 der Speicherzelle 12 ist zumindest zu einem Großteil von einem Alkalimetall, beispielsweise Natrium, gebildet. Das Alkalimetall der Anode 52 ist insbesondere bei einer Betriebstemperatur der Speicherzelle 12 flüssig. Die Anode 52 ist vollständig in dem Anodenraum 14 angeordnet. Der Separator 18 ist als ein Festelektrolytseparator ausgebildet, welcher zu einem Ionentransport zwischen dem Anodenraum 14 und dem Kathodenraum 16 vorgesehen ist. Der Separator 18 ist insbesondere zumindest zu einem Großteil von einem Natriumionen leitenden Material und vorzugsweise von einem β''-Aluminiumoxid gebildet. Der Separator 18 ist als eine ebene Scheibe mit einer zumindest im Wesentlichen kreisförmigen Grundfläche ausgebildet.
[0023] Ferner weist die Speicherzelle 12 einen elektrisch isolierenden Rahmen 20 auf, welcher den Kathodenraum 16 in Umfangsrichtung umgibt. Der Rahmen 20 ist zumindest im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet. Der Rahmen 20 weist an einem Innenumfang einen Stufenfalz 54 auf, welcher dazu vorgesehen ist den Separator 18 aufzunehmen. Der Rahmen 20 umschließt in einem montierten Zustand den Separator 18 und den Kathodenraum 16 in Umfangsrichtung vollständig. Vorzugsweise ist der Rahmen 20 zumindest zu einem Großteil von einem α-Aluminiumoxid gebildet. Der Rahmen 20 kann mittels eines Glases (hier nicht näher dargestellt) mit dem Separator 18 verbunden sein oder der Separator 18 liegt direkt an dem Rahmen 20 an. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Separator 18 mittels eines anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Materials mit dem Rahmen 20 verbunden ist.
[0024] Die Speicherzelle 12 weist eine Endkappe 58 auf. Vorzugsweise ist die Endkappe 58 der Speicherzelle 12 als anodenseitige Endkappe 58 ausgebildet, die die Speicherzelle 12 an einer dem Kathodenraum 16 abgewandten Seite des Anodenraums 14 abschließt. Die Endkappe 58 weist bevorzugt eine topfförmige oder tellerförmige Ausgestaltung auf. Vorzugsweise weist die Endkappe 58 einen Mittelbereich 32 auf, der sich zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckung des Kathodenraums 16 erstreckt. Die Endkappe 58 umfasst bevorzugt an einem Außenumfang einen Querfortsatz 34 auf, der sich quer zum Mittelbereich 32 erstreckt. Der Querfortsatz 34 ist einteilig mit dem Mittelbereich 32 ausgebildet. Der Querfortsatz 34 ist vorzugsweise zu einer Verbindung mit dem Rahmen 20 vorgesehen. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Endkappe 58 eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltung aufweist.
[0025] Der Rahmen 20 ist mittels einer Laserschweißverbindung, insbesondere direkt, mit der Endkappe 58 der Speicherzelle 12 verbunden. Vorzugsweise wird der Rahmen 20 frei von einer Glasdichtung mittels Laserschweißens, insbesondere direkt, mit der Endkappe 58, insbesondere mit dem Querfortsatz 34 der Endkappe 58, verbunden. Der Rahmen 20 kann direkt mittels Laserschweißens mit der, insbesondere anodenseitigen, Endkappe 58, insbesondere mit dem Querfortsatz 34 der Endkappe 58, verbunden sein. Vorzugsweise weist der Rahmen 20 an seinem äußeren Umfang elektrisch getrennte Metallverbindungsstellen 24, 26 (in Figur 1 gestrichelt angedeutet) auf, die zu einer getrennten Verbindung mit der Endkappe 58 und einer Doppelkappe 22 der Energiespeichervorrichtung 10 vorgesehen sind. Die Metallverbindungsstellen 24, 26 können mittels eines Beschichtens des Rahmens 20 in Teilbereichen des Rahmens 20, mittels einer Einbringung von getrennten Elementen in den Rahmen 20, mittels Laserschweißens oder auf eine sonstige, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Art und Weise an dem Rahmen 20 angeordnet werden, insbesondere daran fixiert werden. Vorzugsweise ist der Rahmen 20 mittels Laserschweißens über die Metallverbindungsstellen 24, 26 mit der Endkappe 58 und mit der Doppelkappe 22 verbunden.
[0026] Vorzugsweise weist die Energiespeichervorrichtung 10 zumindest eine Bipolarplatte 40 oder die Doppelkappe 22 auf, welche unmittelbar zwischen der im Kathodenraum 16 der Speicherzelle 12 angeordneten Kathode 50 und einer in einem Anodenraum 44 einer weiteren Speicherzelle 38 der Energiespeichervorrichtung 10 angeordneten Anode 66 der weiteren Speicherzelle 38 angeordnet ist. Die Bipolarplatte 40 ist insbesondere dazu vorgesehen, die Kathode 50 der Speicherzelle 12 elektrisch leitend mit der Anode 66 der weiteren Speicherzelle 38 zu verbinden. Insbesondere ist denkbar, dass die Bipolarplatte 40 laserverschweißt mit der Doppelkappe 22 ist oder dass die Bipolarplatte 40 von der Doppelkappe 22 gebildet wird. Vorzugsweise umfasst die Energiespeichervorrichtung 10 zumindest die Doppelkappe 22 und/oder zumindest die Bipolarplatte 40, wobei die Doppelkappe 22 mittels einer Laserschweißverbindung, insbesondere direkt, mit dem Rahmen 20 und/oder mit der Bipolarplatte 40 verbunden ist. Vorzugsweise weist die Doppelkappe 22 zumindest einen kathodenseitigen Verbindungsfortsatz 56, insbesondere zu einer Verbindung mit dem Rahmen 20 der Speicherzelle 12, und zumindest einen anodenseitigen Verbindungsfortsatz 60, insbesondere zu einer Verbindung mit einem weiteren Rahmen 48 der weiteren Speicherzelle 38, auf. Der kathodenseitige Verbindungsfortsatz 56 und der anodenseitige Verbindungsfortsatz 60 werden mittels einer metallurgischen Verbindung, insbesondere mittels Punktschweißens oder Reibschweißens, miteinander verbunden. An einer dem Kathodenraum 16 der Speicherzelle 12 und/oder einer dem Anodenraum 44 der weiteren Speicherzelle 38 zugewandten Seite weist die Doppelkappe 22 einen die Bipolarplatte 40 bildenden Bipolarfortsatz auf oder ist mittels einer metallurgischen Verbindung, insbesondere mittels Laserschweißens, mit der Bipolarplatte 40 verbunden.
[0027] Die Energiespeichervorrichtung 10 weist bevorzugt die weitere Speicherzelle 38 auf, welche mit der Speicherzelle 12 elektrisch in Reihe verbunden ist. Die weitere Speicherzelle 38 ist identisch zu der Speicherzelle 12 ausgebildet. Die weitere Speicherzelle 38 umfasst wie die Speicherzelle 12 einen Anodenraum 44, einen Kathodenraum 42, einen zwischen dem Anodenraum 44 und dem Kathodenraum 42 angeordneten Separator 46 und den elektrisch isolierenden Rahmen 48, welcher den Kathodenraum 42 in Umfangsrichtung umgibt. Die weitere Speicherzelle 38 weist eine weitere Endkappe 62 auf. Vorzugsweise ist die weitere Endkappe 62 der weiteren Speicherzelle 38 als kathodenseitige Endkappe 62 ausgebildet, die die weitere Speicherzelle 38 an einer dem Anodenraum 44 abgewandten Seite des Kathodenraums 42 abschließt. Die weitere Endkappe 62 weist bevorzugt eine topfförmige oder tellerförmige Ausgestaltung auf. Vorzugsweise weist die weitere Endkappe 62 einen Mittelbereich 68 auf, der sich zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckung des Kathodenraums 42 erstreckt. Die weitere Endkappe 62 umfasst bevorzugt an einem Außenumfang einen Querfortsatz 70 auf, der sich quer zum Mittelbereich 68 erstreckt. Der Querfortsatz 70 ist einteilig mit dem Mittelbereich 68 ausgebildet. Der Querfortsatz 70 ist vorzugsweise zu einer Verbindung mit dem weiteren Rahmen 48 vorgesehen. Es ist jedoch auch denkbar, dass die weitere Endkappe 62 eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltung aufweist.
[0028] Der weitere Rahmen 48 ist mittels einer Laserschweißverbindung, insbesondere direkt, mit der weiteren Endkappe 62 der weiteren Speicherzelle 38 verbunden. Vorzugsweise wird der weitere Rahmen 48 frei von einer Glasdichtung mittels Laserschweißens, insbesondere direkt, mit der weiteren Endkappe 62, insbesondere mit dem Querfortsatz 70 der weiteren Endkappe 62, verbunden. Der weitere Rahmen 48 kann direkt mittels Laserschweißens mit der, insbesondere kathodenseitigen, weiteren Endkappe 62, insbesondere mit dem Querfortsatz 70 der weiteren Endkappe 62, verbunden sein. Der weitere Rahmen 48 umfasst bevorzugt, insbesondere anlog zum Rahmen 20, Metallverbindungsstellen 28, 30. Die Metallverbindungsstellen 28, 30 des weiteren Rahmens 48 können mittels eines Beschichtens des weiteren Rahmens 48 in Teilbereichen des weiteren Rahmens 48, mittels einer Einbringung von getrennten Elementen in den weiteren Rahmen 48, mittels Laserschweißens oder auf eine sonstige, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Art und Weise an dem weiteren Rahmen 48 angeordnet werden, insbesondere daran fixiert werden. Vorzugsweise ist der weitere Rahmen 48 mittels Laserschweißens über die Metallverbindungsstellen 28, 30 mit der weiteren Endkappe 62 und mit der Doppelkappe 22 verbunden.
[0029] Bevorzugt weist der Rahmen 20 und/oder der weitere Rahmen 48 eine konische Außenseite auf. Vorzugsweise weist die Endkappe 58 und/oder die weitere Endkappe 62 ein geringeres maximales Innenmaß auf als ein maximales Außenmaß des Rahmens 20 und/oder des weiteren Rahmens 48. Es wird vorteilhaft eine Presspassung zwischen dem Rahmen 20 und der Endkappe 58 und/oder zwischen dem weiteren Rahmen 48 und der weiteren Endkappe 62 erreicht, insbesondere vor einem Laserschweißen zwischen dem Rahmen 20 und der Endkappe 58 und/oder zwischen dem weiteren Rahmen 48 und der weiteren Endkappe 62.
[0030] Die Kathoden 50, 64 der Speicherzellen 12, 38 sind vorzugsweise jeweils aus pulverförmigen Grundstoffen tablettenförmig gepresst. Die pulverförmigen Grundstoffe weisen eine Korngröße zwischen 2 µm und 500 µm auf. Die pulverförmigen Grundstoffe können insbesondere ein Nickelpulver, ein Natriumchloridpulver, ein Eisenpulver, ein Aluminiumchloridpulver und/oder ein Natriumtetrachloroaluminatpulver sein. Die pulverförmigen Grundstoffe sind dazu vorgesehen, während zumindest eines Betriebs, insbesondere während einer Erstinbetriebnahme, der Speicherzellen 12, 38 eine aktive Masse der Kathoden 50, 64 und den Elektrolyten auszubilden. Die pulverförmigen Grundstoffe sind dazu vorgesehen sind, während zumindest eines Betriebs der Speicherzelle 12 im Kathodenraum 16 ein Reservoir für den flüssigen Elektrolyten auszubilden, welches dazu vorgesehen ist, einen Volumenausgleich zwischen einem geladenen und einem ungeladenen Zustand der Speicherzelle 12 zu gewährleisten. Insbesondere bildet zumindest ein erster Teil der pulverförmigen Grundstoffe, während zumindest eines Betriebs und insbesondere während einer Erstinbetriebnahme der Speicherzellen 12, 38, die aktive Masse der Kathoden 50, 64 aus, während zumindest ein zweiter Teil der pulverförmigen Grundstoffe den Elektrolyten ausbildet. Insbesondere bilden zumindest ein Nickelpulver, ein Natriumchloridpulver und ein Eisenpulver die aktive Masse der Kathoden 50, 64 aus. Ein Natriumtetrachloroaluminatpulver bildet insbesondere den Elektrolyten aus. Alternativ oder zusätzlich kann der Elektrolyt durch eine, während einer Erstinbetriebnahme der Speicherzellen 12, 38 stattfindende, chemische Reaktion von einem Natriumchloridpulver mit einem Aluminiumchloridpulver gebildet werden.
[0031] Figur 2 zeigt einen schematischen Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung der elektrochemischen Energiespeichervorrichtung 10, wobei in der nachfolgenden Beschreibung vorzugsweise lediglich die Verfahrensschritten aufgeführt sind, die sich von bereits bekannten Verfahren zur Herstellung von elektrochemischen Energiespeichervorrichtung 10 unterscheiden. In zumindest einem Verfahrensschritt 72 wird mittels einer metallurgischen Verbindung, insbesondere mittels Punktschweißens oder Reibschweißens, die Doppelkappe 22 zu einer Verbindung des Rahmens 20 mit dem weiteren Rahmen 48 der weiteren Speicherzelle 38 der Energiespeichervorrichtung 10 gebildet, wobei die Doppelkappe 22 die Bipolarplatte 40 der Energiespeichervorrichtung 10 bildet oder mittels einer metallurgischen Verbindung mit der Bipolarplatte 40 verbunden wird. In zumindest einem Verfahrensschritt 74 werden/wird der Rahmen 20 und/oder der weitere Rahmen 48 an ihren/seinem äußeren Umfang mit elektrisch getrennten Metallverbindungsstellen 24, 26, 28, 30 ausgebildet, die zu einer getrennten Verbindung mit der Endkappe 58 und/oder der weiteren Endkappe 62 und der Doppelkappe 22 der Energiespeichervorrichtung 10 vorgesehen sind. In zumindest einem Verfahrensschritt 76 wird die Doppelkappe 22 mittels Laserschweißens, insbesondere direkt, mit dem Rahmen 20, mit dem weiteren Rahmen 48 und/oder mit der Bipolarplatte 40 verbunden. In zumindest einem Verfahrensschritt 78 wird die Endkappe 58 und/oder die weitere Endkappe 62, insbesondere vor einem Laserschweißen, derart an dem Rahmen 20 und/oder an dem weiteren Rahmen 48 angeordnet, dass die Endkappe 58 und/oder die weitere Endkappe 62 eine axiale Kraft, insbesondere eine in Richtung des Kathodenraums 16, 42 wirkende axiale Kraft, auf den Rahmen 20 und/oder den weiteren Rahmen 48 ausübt. In zumindest einem Verfahrensschritt 80 wird der Rahmen 20 mittels Laserschweißens, insbesondere direkt, mit der Endkappe 58 der Speicherzelle 12 verbunden. Bevorzugt wird in dem zumindest einen Verfahrensschritt 80 der weitere Rahmen 48 mittels Laserschweißens, insbesondere direkt, mit der weiteren Endkappe 62 der weiteren Speicherzelle 38 verbunden.
[0032] Vorzugsweise erfolgt zu einer Herstellung eines Stacks aus zumindest zwei Speicherzellen 12, 38 zumindest im Wesentlichen in folgender Reihenfolge, wobei die Reihenfolge auch variieren kann: <tb><SEP>Vorzugsweise wird die Doppelkappe 22, insbesondere unabhängig von einer Zellmontage, in einer Vorfertigung hergestellt. Bevorzugt erfolgt eine Glasverbindung zwischen dem Rahmen 20 und dem Separator 18 bzw. zwischen dem weiteren Rahmen 48 und dem weiteren Separator 46 in einer Vorfertigung. Vorzugsweise wird die Anode 52 in die Endkappe 58 eingelegt. Bevorzugt wird der Rahmen 20 mit dem Separator 18 auf die Anode 52 und die Endkappe 58 aufgelegt. Insbesondere wird eine die Kathode 50 bildende Kathodentablette in den Rahmen 20 eingelegt. Bevorzugt wird die Doppelkappe 22 aufgesetzt. Vorzugsweise wird die weitere Anode 66 in die Doppelkappe 22 eingelegt. Bevorzugt wird der weitere Rahmen 48 mit dem weiteren Separator 46 auf die weitere Anode 66 und die Doppelkappe 22 aufgelegt. Insbesondere wird eine die weitere Kathode 64 bildende Kathodentablette in den weiteren Rahmen 48 eingelegt. Vorzugsweise wird die weitere Endkappe 62 auf den weiteren Rahmen 48 aufgesetzt. Es wird bevorzugt im Bereich des Rahmens 12, der Endkappe 58 und der Doppelkappe 22 sowie des weiteren Rahmens 48, der weiteren Endkappe 62 und der Doppelkappe 22 eine axiale Kraft in Richtung des Kathodenraums 20 und des weiteren Kathodenraums 42 aufgebracht. Vorzugsweise erfolgt ein Laserschweißprozess, insbesondere zwischen dem Rahmens 12, der Endkappe 58 und der Doppelkappe 22 sowie dem weiteren Rahmen 48, der weiteren Endkappe 62 und der Doppelkappe 22.
Bezugszeichen
[0033] 10 Energiespeichervorrichtung 12 Speicherzelle 14 Anodenraum 16 Kathodenraum 18 Separator 20 Rahmen 22 Doppelkappe 24 Metallverbindungsstelle 26 Metallverbindungsstelle 28 Metallverbindungsstelle 30 Metallverbindungsstelle 32 Mittelbereich 34 Querfortsatz 38 Speicherzelle 40 Bipolarplatte 42 Kathodenraum 44 Anodenraum 46 Separator 48 Rahmen 50 Kathode 52 Anode 54 Stufenfalz 56 Verbindungsfortsatz 58 Endkappe 60 Verbindungsfortsatz 62 Endkappe 64 Kathode 66 Anode 68 Mittelbereich 70 Querfortsatz 72 Verfahrensschritt 74 Verfahrensschritt 76 Verfahrensschritt 78 Verfahrensschritt 80 Verfahrensschritt

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Energiespeichervorrichtung (10) mit zumindest einer Speicherzelle (12, 38), welche zumindest einen Anodenraum (14, 44), zumindest einen Kathodenraum (16, 42), zumindest einen zwischen dem Anodenraum (14, 44) und dem Kathodenraum (16, 42) angeordneten Separator (18, 46) und zumindest einen elektrisch isolierenden Rahmen (20, 48) aufweist, welcher zumindest den Kathodenraum (16, 42) umgibt,dadurchgekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt (80) der Rahmen (20, 48) mittels Laserschweißens, insbesondere direkt, mit einer Endkappe (58, 62) der Speicherzelle (12, 38) verbunden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,dassin zumindest einem Verfahrensschritt (72) mittels einer metallurgischen Verbindung, insbesondere mittels Punktschweißens oder Reibschweißens, eine Doppelkappe (22) zu einer Verbindung des Rahmens (20) mit einem weiteren Rahmen (48) einer weiteren Speicherzelle (38) der Energiespeichervorrichtung (10) gebildet wird, wobei die Doppelkappe (22) eine Bipolarplatte (40) der Energiespeichervorrichtung (10) bildet oder mittels einer metallurgischen Verbindung mit der Bipolarplatte (40) verbunden wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet,dassin zumindest einem Verfahrensschritt (76) die Doppelkappe (22) mittels Laserschweißens, insbesondere direkt, mit dem Rahmen (20), mit dem weiteren Rahmen (48) und/oder mit der Bipolarplatte (40) verbunden wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurchgekennzeichnet,dassin zumindest einem Verfahrensschritt (78) die Endkappe (58, 62), insbesondere vor einem Laserschweißen, derart an dem Rahmen (20, 48) angeordnet wird, dass die Endkappe (58, 62) eine axiale Kraft, insbesondere eine in Richtung des Kathodenraums (16, 42) wirkende axiale Kraft, auf den Rahmen (20, 48) ausübt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt (74) der Rahmen (20, 48) an seinem äußeren Umfang mit elektrisch getrennten Metallverbindungsstellen (24, 26, 28, 30) ausgebildet wird, die zu einer getrennten Verbindung mit der Endkappe (58, 62) und einer Doppelkappe (22) der Energiespeichervorrichtung (10) vorgesehen sind.
6. Elektrochemische Energiespeichervorrichtung, insbesondere hergestellt mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einer Speicherzelle (12, 38), welche zumindest einen Anodenraum (14, 44), zumindest einen Kathodenraum (16, 42), zumindest einen zwischen dem Anodenraum (14, 44) und dem Kathodenraum (16, 42) angeordneten zumindest im Wesentlichen ebenen Separator (18, 46) und zumindest einen elektrisch isolierenden Rahmen (20, 48) aufweist, welcher zumindest den Kathodenraum (16, 42) umgibt,dadurchgekennzeichnet,dassder Rahmen (20, 48) mittels einer Laserschweißverbindung, insbesondere direkt, mit einer Endkappe (58, 62) der Speicherzelle (12, 38) verbunden ist.
7. Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 6,gekennzeichnet durchzumindest eine Doppelkappe (22) und/oder zumindest eine Bipolarplatte (40), wobei die Doppelkappe (22) mittels einer Laserschweißverbindung, insbesondere direkt, mit dem Rahmen (20, 48) und/oder mit der Bipolarplatte (40) verbunden ist.
8. Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,dadurchgekennzeichnet,dassder Rahmen (20, 48) an seinem äußeren Umfang elektrisch getrennte Metallverbindungsstellen (24, 26, 28, 30) aufweist, die zu einer getrennten Verbindung mit der Endkappe (58, 62) und einer Doppelkappe (22) vorgesehen sind.
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