DE10145064A1

DE10145064A1 - Anordnung von eingehausten elektrochemischen Zellen für die automotive Anwendung, vorzugsweise von Zellen einer Lithium-Polymer-Batterie

Info

Publication number: DE10145064A1
Application number: DE10145064A
Authority: DE
Inventors: Tim Schaefer
Original assignee: Dilo Trading AG
Current assignee: Dilo Trading AG
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2003-04-10

Abstract

Es wird eine Anordnung von eingehausten elektrochemischen Zellen für die automotive Anwendung, vorzugsweise von Zellen einer Lithium-Polymer-Batterie vorgeschlagen, bei denen bevorzugt der Kontakt der Kathode im Inneren des Zellengehäuses gepolt ist und der Kontakt der Anode ein in sich hermetisch abgeschlossenes Zellengehäuse isoliert und hermetisch durchdringt. Nach der erfinderischen Lösung wird eine derartig ausgebildete elektrochemische Zelle einzeln und batteriekastenfrei axial mit tiefstgelegtem Schwerpunkt angeordnet, wobei jede Zelle bevorzugt mit zwei festverbundenen Halterungen versehen ist, über die der Minuspol kontaktiert wird. Vorteilhafterweise ist der Abstand zwischen den Befestigungseinrichtungen der Halterungen größer als die Länge der Zelle. Auf diese Weise können niedrig- und hochfrequente Schwingungen beim automotiven Einsatz ausreichend abgefangen werden und sind somit annähernd unwirksam auf die Kontakte der empfindlichen Lithium-Polymer-Batterien. DOLLAR A Gleichzeitig wird durch die Erfindung ein Kühlsystem für die einzelnen Zellen beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von eingehausten elektrochemischen Zellen für die automotive Anwendung, vorzugsweise von Zellen einer Lithium-Polymer-Batterie, bei denen bevorzugt der Kontakt der Kathode im Inneren des Zellengehäuses gepolt ist und der Kontakt der Anode ein in sich hermetisch abgeschlossenes Zellengehäuse isoliert und hermetisch durchdringt.

Mit den zunehmenden Forderungen, insbesondere im Fahrzeugbau, die hydraulischen und mechanischen Funktionseinheiten zur Erhöhung der Betriebssicherheit des Fahrzeugs durch elektrische Systeme zu ersetzen bzw. anzusteuern und zu überwachen sowie das Streben, die Fahrzeuge mit einem immer höheren elektronischen Komfort auszustatten, macht es sich notwendig, daß die elektrochemischen Energiespeicher, also die Batterien, für die automotive Anwendung, mit einem höheren Leistungsbedarf auszustatten, um die dafür notwendige Bordnetzspannung realisieren zu können.

Dieser erhöhte Leistungsbedarf wird im allgemeinen durch Batterien der üblichen Bauart erreicht, indem in einem Batteriegehäuse weitere nicht eingehauste oder auch eingehauste elektrochemische Zellen vorgesehen werden.

Aus der DE 198 30 399 A1 ist beispielsweise eine Batterie bekannt, die aus einem an sich bekannten Batteriekasten besteht, in dem eine Mehrzahl von insbesondere zylinderförmigen Stromspeicherelementen parallel zueinander reihen- und/oder schichtweise und im wesentlichen horizontal angeordnet sind. Diese Stromspeicherelemente werden dabei bei der reihenweisen Anordnung durch jeweils mindestens einem an der Bodenplatte und einem an der Abdeckplatte des Batteriekastens vorgesehenen Fixierelement, das sich quer zu den Längsachsen der Stromspeicherelemente in horizontaler und vertikaler Richtung erstreckt, festgelegt und abstützt. Bei der reihen- und schichtweisen Anordnung der Stromspeicherelemente sind zusätzlich weitere Fixierelemente vorgesehen, die sich ebenfalls quer zu den Längsachsen der Stromspeicher erstrecken und unter formschlüssiger Beaufschlagung die Stromspeicherelemente in horizontaler und vertikaler Richtung festlegen und stützen.

Derartig ausgebildete Batterien sind zwar geeignet, durch eine entsprechende Anzahl von Stromspeicherelementen eine für die elektrischen Verbraucher erforderliche Bordnetzspannung vorzusehen, führen aber auch dazu, das größere Leitungsquerschnitte vorgesehen werden müssen, um den Strom zu transportieren. Grobe Leitungsquerschnitte führen aber bekanntlich zu einem verringerten Wirkungsgrad und speziell im Fahrzeugbau, infolge des hohen Anteils an elektronischen Bauteilen, zu Montageproblemen und zu einer Gewichtserhöhung. Vielmehr, mit der Erhöhung der Anzahl der Stromspeicherelemente in einem Batteriekasten vergrößert sich zwangsläufig auch die Größe des Batteriekastens und damit auch der Montageraum für die Batterie, der in dem meist engbemessenen Motorraum kaum zur Verfügung steht.

Mehrzellige Batterien haben aber auch den Nachteil, daß durch die hohen Lade- und Entladeströme entstehende Wärmeverluste sehr schwer abzuführen sind. Darüber hinaus werden die Stromspeicherzellen ungleichmäßig erwärmt, da die Wärmeverluste in der Mitte des Zellenverbandes schlechter abgeführt werden als am Rand. Darüber hinaus kann beim Einsatz eines derartigen Batteriesystems im Fall eines Fahrzeugcrashs ein Kurzschluß und dadurch verursachte Schäden und Gefahren nicht ausgeschlossen werden. Aber auch die sich ansammelnden Dämpfe und Gase von elektronischen Elementen stellen eine weitgehende Gefährdung dar.

Aus der DE 198 40 129 A1 ist eine formstabile Umhüllung für ein Batteriegehäuse bekannt, die Stützelemente zur Anlage an der Batterie aufweist und zwischen der Batterie und der Umhüllungswandung wärmeisolierende Lufträume ausbildet. Auf diese Weise kann zwar die Batterie und auch eine zugeordnete Sicherungsbox zugleich mechanisch geschützt und die Batterie thermisch gegen die Umgebungswärme, insbesondere die Motorwärme, isoliert werden, die vorstehend dargestellten Probleme werden auf diese Weise aber nicht beseitigt.

Aus der EP 0 238 383 B1 ist ein Wärmedämmkasten für Batterien bekannt geworden, der aus einem Stück geformt ist und zwischen einer eingebetteten Batterie und seinen Wandungen wärmeisolierende Lufträume aufweist. Zu diesem Zweck sind am Wärmedämmkasten Stützelemente zur dichtenden Anlage der Batterie angeformt.

Um im Falle eines Fahrzeugcrashs Kurzschlüsse und dadurch ausgelöste Gefahren möglichst zu unterbinden, ist auch bekannt, auf die Batterie eine Sicherungsbox aufzusetzen, die direkt mit dem Pluspol der Batterie verbunden ist und die so ausgebildete bauliche Einheit mit einer flexiblen thermisch isolierten Hülle aus geschäumtem Polyester zu ummanteln. Auf diese Weise sind die Kabel einzeln oder mehrfach über die Sicherungen direkt mit dem Pluspol der Batterie verbunden, so daß die Zahl freier, zerstörbarer ungesicherter Kabelstränge verringert ist und im Falle eines Fahrzeugcrashs Kurzschlüsse und daraus folgende Gefahren weitgehend unterbunden werden. Die weiter vorstehend aufgeführten Probleme können damit aber auch nicht ausgeräumt werden.

In letzter Zeit werden für die automotive Anwendung auch Lithium-Ion-Batterien als sehr attraktive Energiespeicher angesehen, da sie zum einen ein geringes Gewicht aufweisen und zum anderen auf einfache Weise die Möglichkeit bieten, durch eine erhöhte Spannung bei gleichbleibender Leistungsaufnahme den benötigten Strom abzusenken.

Lithium-Ion-Batterien sind unter anderem in einer Vielzahl von US-Patenten beschrieben, wie beispielsweise in der US 5 961 672, aus der eine stabilisierte Anode für Lithium-Polymer-Batterien bekannt ist oder in der US 5 849 434, die eine Lithium-Sekundärbatterie mit nichtwässrigen Elektrolyten beschreibt.

Die Anwendung dieser Batteriearten im automotiven Bereich ist auf Grund der notwendigen Korrosionsbeständigkeit, dem Stoß- und Unfallwert und der erforderlichen Schwingungsfestigkeit als besonders schwierig einzustufen.

Aus der DE 101 00 626 ist ein Packen von abgedichteten Lithium-Ion-Batterien in einem Behälter bekannt, mit dem die aufgezeigten Probleme überwunden werden sollen.

Es hat sich aber gezeigt, daß eine derartig im Gehäuse gepackte und abgedichtete Lithium-Polymer-Zelle nicht voll den Ansprüchen bei der automotiven Anwendung gerecht wird. Zum einen weist die Batterie einen hochliegenden Schwerpunkt auf, dadurch kann den auftretenden niederfrequenten Schwingungen bei einer automotiven Anwendung nicht ausreichend entgegengewirkt werden, was in Verbindung mit den nicht entkoppelten Polen zum frühzeitigen Ausfall der Batterie führen kann und zum anderen weist diese Ausführungsart nur ungenügende Wärmeaustauscheigenschaften auf. Darüber hinaus ist infolge der fertigungsbedingten großflächigen Ausbildung der Batterie konstruktiv ein entsprechender Platzbedarf bei der automotiven Anwendung vorzusehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Anordnung von eingehausten elektrochemischen Zellen, vorzugsweise von Lithium-Polymer-Batterien, in der Weise zu verbessern, daß bei der automotiven Anwendung die thermischen und mechanischen Belastungen bei Batterien, auch bei geringem Batteriegewicht, weitgehend vermieden werden, daß bei Bedarf eine oder mehrere Batteriezellen in ansich konstruktivbedingten Freiräumen problemlos einsetz- und nachrüstbar sind und Gefahren infolge eines Kurzschlusses im Crashfall vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die oder jede eingehauste Zelle einzeln und batteriekastenfrei axial mit tiefstgelegtem Schwerpunkt angeordnet ist und jedes Zellengehäuse für sich mit mindestens einer festverbundenen Halterung versehen ist, über die der Minuspol der Zelle kontaktiert ist. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung von eingehausten und hermetisch abgeschlossenen Einzelzellen als Energiespeicher wird beim automotiven Einsatz gewährleistet, daß die beim automotiven Einsatz unvermeindlich auftretenden niederfrequenten aber auch hochfrequenten Schwingungen, die insbesondere bei Lithium-Polymer- Batterien bekanntlich zu erheblichen Funktionsstörungen und sogar bis zum Ausfall der Batteriezelle führen können, weitgehend abgefangen werden. Durch die batteriegehäusefreie Einzelanordnung von Batteriezellen ist aber auch die Voraussetzung geschaffen, daß die Energiespeicher, beispielsweise bei Kraftfahrzeugen, in den konstruktiv bedingten aber ungenutzten Freiräumen anzuordnen. Folglich kann bei der konstruktiven Auslegung darauf verzichtet werden, einen gesonderten Platzbedarf für den Energiespeicher konstruktiv vorzusehen. Vielmehr, durch die Einzelanordnung der Batteriezellen kann problemlos die Bordnetzspannung entsprechend dem erforderlichen elektrischen Bedarf angepaßt oder auch später durch die Nachrüstung von Batteriezellen erhöht werden.

Aber auch die Wärmeaustauscheigenschaft und damit die Kühlung der Energiespeicher ist durch die individuelle Anordnung von einer oder mehreren Einzelzellen, sehr vorteilhaft beeinflußbar, indem die Zellen in Freiräumen eingebunden werden, wo sie zum einen gut luftumströmt sind und zum anderen möglichst gering von der Abwärme beaufschlagt werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist beiderseits an den Stirnseiten des Zellengehäuses eine Halterung vorgesehen, die voneinander unabhängige Befestigungseinrichtungen aufweisen. Vorteilhaft ist, wenn der Abstand der Befestigungseinrichtungen der Halterungen, die auf der vom Zellengehäuse abgewandten Seite liegen, größer ist als die Länge des Zellengehäuses. Auf diese Weise wird die Zelle, die vorteilhafterweise eine zylinderartige Form haben sollte, sehr breitbeinig befestigt, was dazu beiträgt, daß die Stoß- und Schwingungsfestigkeit der Zelle zusätzlich erhöht wird, so daß die im automotiven Einsatz auftretenden niederfrequenten aber auch hochfrequenten Schwingungen für die Zelle annähernd bedeutungslos sind. Folglich kann mit der erfindungsgemäßen Anordnung die vorherrschende Meinung in den Fachkreisen, daß die Stoß- und Schwingungsfestigkeit beim automotiven Einsatz von Lithium-Polymer-Batterien als besonders kritisch anzusehen ist, weitgehend ausgeräumt werden.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Halterungen mit Einrichtungen zum Temperieren des Zellengehäuses ausgebildet.

Diese Einrichtungen können entweder Luftleitbleche sein, die sich über die Länge der Halterungen erstrecken und den anströmenden Luftstrom zwangsrichten und/oder die Halterungen können als kühlmittelführende Einrichtungen ausgebildet sein.

Vorteilhaft ist auch, wenn mindestens ein parallel zum Zellengehäuse verlaufender Steg zur Stabilisierung der Befestigungseinrichtungen vorgesehen wird und der Steg bevorzugt mit Luftleitblechen und/oder als Kühlmittel führende Einrichtung ausgebildet ist.

Es kann sich auch als sehr zweckmäßig erweisen, wenn jedes Zellengehäuse oder mehrere Zellengehäuse gemeinsam mit einer kühlmittelführenden Einrichtung umschlossen ist bzw. sind.

Durch diese Ausführungsformen oder durch die Kombination von zwei oder mehreren Ausführungsformen kann für damit die effektivste Temperierung des Energiespeichers gewährleistet werden.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die kühlmittelführenden Einrichtungen für das Zellengehäuse in ein vorhandenes geschlossenes Kühlsystem eingebunden.

Die kühlmittelführenden Einrichtungen können aber auch mit einem Kreisel- oder Verdampfungslader, vorzugsweise einem Spiralverdichter, gekoppelt sein, der autark über eine Brennstoffzelle und/oder Akkumulator und/oder eine Solarzelle betrieben ist.

Durch die Nutzung der vorhandenen Kühleinrichtungen kann die Kühlung der Energiespeicher sehr effektiv und mit einem Kühlmedium sehr kostengünstig und ohne weiteren größeren Aufwand unterstützt werden.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Zellengehäuse mit mindestens einer umlaufenden Berstsicke versehen.

Bevorzugt ist dabei die Zellengehäusewand im Bereich der Berstsicke verringert und im Fall, daß das Zellengehäuse von einer kühlmittelführenden Einrichtung umschlossen ist, ist die Einrichtung im Bereich der Berstsicke mindestens teilweise unterbrochen.

Diese Berstsicke oder Berstsicken drücken zum einen fixierend auf den Lithium-Polymer-Wickel und fangen somit zusätzlich die Schwingungen senkrecht zur axialen Achse ab und zum anderen wirkt die Berstsicke als Überdrucksicherung, deren Funktion durch das definiert verdünnte Zellenwandgehäuse in diesem Bereich erhöht wird. Folglich kann auf diese Weise auf zusätzliche Berstscheiben und Ventile, die als Überdrucksicherungen dienen, verzichtet werden.

wird. Folglich kann auf diese Weise auf zusätzliche Berstscheiben und Ventile, die als Überdrucksicherungen dienen, verzichtet werden.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vorteilhafterweise eine eingehauste elektrochemische Wickelzelle genutzt, bei der im Inneren der Zelle der Wickel zwischen dem Boden und dem Deckel oder Kontaktscheibe verspannt ist. Mit einer derartig ausgebildeten Zelle werden Schwingungen, die möglicherweise noch auf die Zelle übertragen werden, sicher abgefangen.

Erfindungsgemäß ist es auch besonders vorteilhaft, wenn die Schweißkontakte der Innenkontakte und der Außenkontakte entkoppelt sind. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß der empfindliche Innenkontakt mit dem Außenkontakt mechanisch keine Einheit bildet. Folglich ist der empfindliche Innenkontakt vor äußeren Einwirkungen, die beispielsweise bei der Montage und Polung auf die Zelle einwirken, geschützt.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Zellengehäuse durch hitze- und feuerbeständige Isoliermaterialien gegenüber anderen Elementen und/oder eine Fahrgastzelle isoliert. Vorteilhafterweise sind die Isoliermaterialien als paneelartig gequollene oder ungequollene Elemente, Blöcke oder Matten angeordnet, die aus einem dünnen Isoliermaterial ausgeformt sind.

Als bevorzugtes Isoliermaterial hat sich dafür ein Mikrotherm aus gebondeten pyrogenischen Silicaten erwiesen, das mit Additiven versetzt ist.

Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn jedes Zellengehäuse für sich separat isoliert ist. Auf diese Weise kann verhindert werden, daß im Fall der Überhitzung einer Zelle das gesamte Zellensystem betroffen ist und/oder ein Eintrag dieser Wärme, z. B. in die Fahrgastzelle eines Fahrzeuges erfolgt.

Die Isoliermaterialien selbst können aber auch bevorzugt gegenüber der Fahrgastzelle als eine oder mehrlagige Dämmschicht ausgebildet sein. Folglich dient sie in diesem Fall gleichzeitig auch als Schallschutz.

Für prismatisch gewickelte Zellen, die in prismatischen Gehäusen eingehaust sind, ist es vorteilhaft, wenn die prismatischen Gehäuse mit einem Isoliermaterial isoliert werden, das in sogenannte Slatted Paneels ausgebildet ist. Durch die definierten Elemente der Slatted Paneels ist das Isoliermaterial sehr flexibel und kann je nach konstruktiver Ausführung der Gehäuse und der angrenzenden Baugruppen als Isolierung und/ oder Dämmung den jeweiligen Gegebenheiten individuell und problemlos angepaßt werden.

Nach einer weiteren Ausführungform der Erfindung sind die Zellengehäuse einzeln oder insgesamt von einer im Bedarfsfall aktivierbaren abwärmespeichernden Einrichtung umgeben.

Diese Einrichtung kann beispielsweise gleichzeitig die Kühlmittel führende Einrichtung sein, die das Zellengehäuse umschließt und im Bedarfsfall umschaltbar ist. Mit einer derartigen Ausbildung kann der Energiespeicher in den kühlen Jahreszeiten für längere Zeit warmgehalten werden, was beispielsweise bei Fahrzeugen bekanntlich das Kaltstartverhalten, wesentlich begünstigt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht sind.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung einer eingehausten Zelle,

Fig. 2 eine mögliche Anordnung der Zelle nach der Erfindung,

Fig. 3 eine weitere mögliche Anordnung der Zelle nach der Erfindung,

Fig. 4 eine mögliche Ummantelung der Zelle mit einer Einrichtung zum Kühlen und Speichern der Abwärme.

Die ausführliche Beschreibung der Erfindung erfolgt beispielsweise an einer an sich im Grundaufbau bekannten Lithium-Polymer-Wickelzelle, die in einem zylinderförmigen Zellengehäuse 2 isoliert und hermetisch eingehaust ist. Der Minuspol ist dabei als Innenkontakt 19 im Zellengehäuse 2 mit dem Zellengehäuse kontaktiert und der Pluspol durchdringt hermetisch und isoliert eine der Stirnseiten 3, 4 als Außenkontakt 5.

Das Zellengehäuse 2 ist mit mindestens einer umlaufenden Berstsicke 6 ausgebildet. Die Berstsicke 6 ist dabei mit einer Tiefe ausgeführt, die gewährleistet, daß die Berstsicke 6 auf den nicht gezeigten Lithium- Polymer-Wickel drückt und somit den Lithium-Polymer- Wickel fixiert, um mögliche Schwingungen senkrecht zur Achse des Wickels abzufangen.

Gleichzeitig wird die Berstsicke 6 in das Zellengehäuse 2 in der Weise eingezogen, daß die Materialdicke Vorteilhafterweise sind bei der verwendeten elektrochemischen Zelle 1 für die erfindungsgemäße Anordnung die Schweißkontakte der Innenkontakte 19 und der Aussenkontakte 5 entkoppelt und im Inneren der Zelle 1 der Wickel zwischen dem Boden und dem Deckel oder der Kontaktscheibe axial verspannt.

Die bevorzugt in dieser Ausführungsform eingehauste zylinderförmige Zelle 1 wird, wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt, batteriekastenfrei axial und mit einem möglichst tiefliegenden Schwerpunkt, beispielsweise im Motorraum eines Fahrzeuges angeordnet, wobei infolge der geringen Abmessung des Zellengehäuses 2 ein konstruktiv bedingter Freiraum genutzt wird.

Die Befestigung des Zellengehäuses 2 erfolgt, wie in Fig. 2 gezeigt, großflächig mittels den Halterungen 7, 7a, die mit den Stirnseiten 3, 4 des Zellengehäuses 2 bevorzugt festverschweißt sind, wobei an einer der Halterung 7, oder 7a eine Aussparung 12 zur freien Durchführung des Außenkontakts 5 vorgesehen ist. Mit der auf diese Weise ausgebildeten leitenden Befestigung der Halterungen 7, 7a an den Stirnseiten 3, 4 des Zellengehäuses 2 erfolgt über die Befestigungseinrichtungen 14, 14a, deren Verbindung ebenfalls leitend ausgeführt ist, die Kontaktierung der Innenkontakte 19, die im Inneren des Zellengehäuses 2 mit der Gehäusewand kontaktiert sind.

Zur zusätzlichen Stabilisierung der Halterungen 7, 7a ist zwischen den Halterungen 7, 7a ein parallel zum Zellengehäuse 2 verlaufender Steg 8 vorgesehen.

Die Halterungen 7, 7a sowie der Steg 8 sind mit Einrichtungen 9, 9a bzw. 10 für eine unterstützende Kühlung des Zellengehäuses 2 versehen. Die Einrichtungen Zur zusätzlichen Stabilisierung der Halterungen 7, 7a ist zwischen den Halterungen 7, 7a ein parallel zum Zellengehäuse 2 verlaufender Steg 8 vorgesehen.

Die Halterungen 7, 7a sowie der Steg 8 sind mit Einrichtungen 9, 9a bzw. 10 für eine unterstützende Kühlung des Zellengehäuses 2 versehen. Die Einrichtungen 9, 9a bzw. 10 können, wie dargestellt, Luftleitbleche 17 sein und/oder die Halterungen 7, 7a und der Steg 8 sind als Kühlmedium führende Einrichtungen 9, 9a bzw. 10 ausgebildet, die bevorzugt durch ein vorhandenes und nicht gezeigtes Kühlsystem versorgt werden. Vorteilhaft ist, wenn dabei die Einrichtungen 9, 9a und 10 der Halterungen 7, 7a und der Steg 8 miteinander verbunden sind.

In Fig. 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Anordnung der Zellengehäuse 2 dargestellt.

Wie dargestellt, sind die Halterungen 11, 11a in einer Form ausgebildet, die eine breitbeinige Befestigung des Zellengehäuses 2 erlauben, wodurch nicht nur die auftretenden niedrigfrequenten sondern auch die hochfrequenten Schwingungen beim automotiven Einsatz besser abgefangen werden können.

Zu diesem Zweck sind die Halterungen 11, 11a stufenförmig in der Weise abgestuft, das der Abstand der Befestigungseinrichtungen 14, 14a größer ist als die Länge des Zellengehäuses 2 und die Befestigung der Halterungen 11 bzw. 11a an den Halterungen 7 bzw. 7a der Stirnseiten 3 bzw. 4 einmal unterhalb und einmal oberhalb der horizontalen Achse des Zellengehäuses 2 vorgesehen sind.

Die Halterungen 11, 11a sind bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform mit den Befestigungseinrichtungen 14, 14a auf dem Steg 8 befestigt. In diesem Fall können die Befestigungseinrichtungen 14, 14a Schweißverbindungen sein und der Steg 8 wird am vorgesehenen Bestimmungsort festgelegt.

Auch bei dieser Ausführungsform sind die zusätzlichen Halterungen mit zusätzlichen Einrichtungen 13, 13a zur unterstützten Kühlung des Zellengehäuses 2 ausgebildet.

Die Einrichtungen 13, 13a können ebenfalls mit Luftleitblechen 17 versehen sein und/oder die Einrichtungen 13, 13a sind ebenfalls Kühlmedium führende Einrichtungen 13, 13a, die mit den Einrichtungen 9, 9a, der Halterungen 7, 7a und mit der Einrichtung 10 des Stegs 8 in Verbindung stehen.

Das oder die Zellengehäuse 2 können aber auch oder zusätzlich durch ein Kühlmedium führende Einrichtung 18 gemeinsam oder separat umschlossen sein, das durch ein vorhandenes Kühlsystem versorgt wird.

Vorteilhafterweise ist diese Einrichtung 18 mit einer abwärmespeichernden Einrichtung 10 versehen, die im Bedarfsfall aktiviert wird.

Dabei können die Einrichtung 20 Isolationsmaterialien sein, die eine dreifache Funktion ausführen, nämlich als Schutz gegen die Abwärme angrenzender wärmeabgebender Baugruppen, als Wärmespeicher für die Verbesserung des Kaltstartverhaltens des Energiespeichers, beispielsweise bei Kraftfahrzeugen und als Schalldämmung.

Als ein derartiges Isolationsmaterial hat sich ein gequollenes oder ungequollenes Isolationsmaterial bewährt, das ein Mikrotherm aus gebondeten pyrogenischen Silicaten ist, das mit Additiven versetzt ist.

neelartig ausgebildet sind, die durch die definierbaren faltbaren Elemente flexibel und problemlos an die entsprechenden Elemente und auch an die Form des Zellengehäuses anpaßbar sind. Aufstellung der Bezugszeichen 1 eingehauste Zelle
2 Zellengehäuse
3 Stirnseite
4 Stirnseite
5 Außenkontakt
6 Berstsicke
7, 7a Halterung
8 Steg
9, 9a Einrichtung Kühlung
10 Einrichtung Kühlung Steg
11, 11a Halterung
12 Aussparung
13, 13a Einrichtung Kühlung
14, 14a Befestigungseinrichtungen
15 Abstand
16 Länge Zellengehäuse
17 Luftleitbleche
18 umschließende Einrichtung
19 Innenkontakt
20 abwärmespeichernde Einrichtung

Claims

1. Anordnung von eingehausten elektrochemischen Zellen für die automotive Anwendung, vorzugsweise von Zellen einer Lithium-Polymer-Batterie, bei denen bevorzugt der Kontakt der Kathode im Inneren des Zellengehäuses gepolt ist und der Kontakt der Anode ein in sich hermetisch abgeschlossenes Zellengehäuse isoliert und hermetisch durchdringt, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede weitere eingehauste Zelle (1) einzeln und batteriekastenfrei axial mit tiefstgelegtem Schwerpunkt angeordnet ist und jedes Zellengehäuse (2) für sich mit mindestens einer festverbundenen Halterung (7; 7a; 11; 11a) versehen ist, über die der Minuspol der Zelle (1) kontaktiert ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits an den Stirnseiten (3, 4) des Zellengehäuses (2) eine Halterung (7, 7a; 11, 11a) vorgesehen ist, die voneinander unabhängige Befestigungseinrichtungen (14, 14a) aufweisen.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (15) der Befestigungseinrichtungen (14, 14a) der Halterungen (7, 7a; 11, ha), die auf der vom Zellengehäuse (2) abgewandten Seite liegen, größer ist als die Länge (16) des Zellengehäuses (2).

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (7, 7a; 11, 11a) mit Einrichtungen (9, 9a; 13, 13a) zum Temperieren des Zellengehäuses (2) ausgebildet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (9, 9a; 13, 13a) Luftleitbleche (17) sind, die sich über die Länge der Halterungen (7, 7a; 11, 11a) erstrecken.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (7, 7a; 11, 11a) als Kühlmedium führende Einrichtungen (9, 9a; 13, 13a) ausgebildet sind.

7. Anordnung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein parallel zum Zellengehäuse (2) verlaufender Steg (8) angeordnet ist, der mit den Halterungen (7, 7a; 11, 11a) verbunden ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der parallel verlaufende Steg (8) mit Luftleitblechen (17) ausgebildet ist.

9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (8) eine Kühlmedium führende Einrichtung (10) ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zellengehäuse (2) von einer Kühlmittel führenden Einrichtung (18) umschlossen ist.

11. Anordnung nach Anspruch 6, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittel führenden Einrichtungen (9, 9a; 13, 13a; 18) in ein geschlossenes Kühlsystem eingebunden sind.

12. Anordnung nach Anspruch 6, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (9, 9a; 13, 13a; 18) mit einem Kreisel- oder Verdampfungslader, vorzugsweise einem Spiralverdichter, gekoppelt sind, der autark über eine Brennstoffzelle und/oder Akkumulator und/oder eine Solarzelle betrieben ist.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Zellengehäuse (2) mit mindestens einer umlaufenden Berstsicke (6) versehen ist.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Zellengehäuses (2) im Bereich der Berstsicken (6) verringert ist.

15. Anordnung nach Anspruch 10, 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmedium führende Einrichtung (18) im Bereich der Berstsicke (6) mindestens teilweise unterbrochen ist.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der Zelle (1) der Wickel zwischen dem Boden und dem Deckel oder Kontaktscheibe axial verspannt ist.

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißkontakte der Innenkontakte (19) und Außenkontakte (5) entkoppelt sind.

18. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellengehäuse (2) durch hitze- und feuerbeständige Isoliermaterialien gegenüber anderen Elementen und/oder einer Fahrgastzelle isoliert sind.

19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Isoliermaterialien als paneelartig gequollene oder ungequollene Elemente, Blöcke oder Matten angeordnet sind, die aus einem dünnen Isoliermaterial ausgeformt sind.

20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial ein Mikrotherm aus gebondeten pyrogenischen Silicaten ist, das mit Additiven versetzt ist.

21. Anordnung nach Anspruch 18 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Zellengehäuse (2) für sich separat isoliert ist.

22. Anordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Isoliermaterialien gegenüber einer Fahrgastzelle eine ein- oder mehrlagige Dämmschicht bilden.

23. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellengehäuse (2) einzeln oder insgesamt von einer im Bedarfsfall aktivierbaren abwärmespeichernden Einrichtung (20) umgeben sind.