DE102007063194B4 - Cell composite, battery with a cell network and method for producing a cell network - Google Patents

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Abstract

Zellverbund (1) aus mehreren parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen (1.1), welche wärmeleitend mit einer Wärmeleitplatte (1.2) verbunden sind, wobei in Hohlräumen (1.4) zwischen den Einzelzellen (1.1) und/oder zwischen der Wärmeleitplatte (1.2) und den Einzelzellen (1.1) ein Füllmaterial (1.5) form-, kraft- und/oder stoffschlüssig angeordnet ist, wobei der Zellverbund (1) in einem Batteriegehäuse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellverbund (1) zum Einbringen des Füllmaterials (1.5) eine Füllform (1.6) aufweist, dass die Füllform die Außenkontur der Einzelzellen (1.1) und die Wärmeleitplatte (1.2) zumindest teilweise umgibt, dass die Füllform (1.6) eine Schrumpfform ist, und dass die Füllform (1.6) im Bereich äußerer Einzelzellen (1.1) teilweise an diesen kraft- und/oder formschlüssig anliegt.Cell assembly (1) of a plurality of parallel and / or serially interconnected individual cells (1.1), which are thermally conductively connected to a heat conducting plate (1.2), wherein in cavities (1.4) between the individual cells (1.1) and / or between the heat conducting plate (1.2) and the individual cells (1.1) a filling material (1.5) form, force and / or materially arranged, wherein the cell assembly (1) is arranged in a battery housing, characterized in that the cell assembly (1) for introducing the filling material (1.5 ) has a filling mold (1.6) such that the filling mold at least partially surrounds the outer contour of the individual cells (1.1) and the heat-conducting plate (1.2), that the filling mold (1.6) is a shrinking mold, and that the filling mold (1.6) in the region of outer individual cells (1.6) 1.1) partially applied to these non-positively and / or positively.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Zellverbund mit einer Wärmeleitplatte zum Temperieren und mehreren parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er beispielsweise in der DE 10 2007 010 739 A1 beschrieben ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Zellverbundes.The invention relates to a cell assembly comprising a heat conduction plate for tempering and a plurality of parallel and / or serially interconnected individual cells according to the preamble of claim 1, as he, for example, in the DE 10 2007 010 739 A1 is described. Furthermore, the invention relates to a method for producing a cell composite.

Aus der älteren und gattungsbildend zugrunde gelegten DE 10 2007 010 739 A1 ist eine Batterie beschrieben, welche mehrere parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzellen aufweist, die auf einer Wärmeleitplatte abgestellt und mit dieser wärmeleitend verbunden sind. Die Wärmeleitplatte (auch Kühlplatte genannt) wird von einem Kühlmittel, z. B. Klima-Kühlmittel, gekühlt. Zur optimalen Ableitung der Wärme in die Wärmeleitplatte werden die Spalte zwischen den Einzelzellen und der Wärmeleitplatte mit einer gut wärmeleitfähigen Vergussmasse oder Schaummasse ausgefüllt.From the older and generic DE 10 2007 010 739 A1 a battery is described which has a plurality of parallel and / or serially interconnected individual cells, which are placed on a heat conducting plate and connected to this heat-conducting. The heat conducting plate (also called cooling plate) is cooled by a coolant, for. As air conditioning coolant, cooled. For optimum dissipation of the heat in the heat conducting plate, the gaps between the individual cells and the heat conducting plate are filled with a good thermal conductivity potting compound or foam mass.

Zur Vereinfachung des Einbringens der Vergussmasse oder Schaummasse und zur Verbesserung der Wärmeableitung ist um den Zellverbund aus Einzelzellen und Wärmeleitplatte ein Hüll- oder Mantelblech angeordnet, welches mit außen liegenden Kühlstäben und der Wärmeleitplatte verlötet ist. Nach einem Einsetzen und Montieren der Einzelzellen auf der Wärmeleitplatte wird der Zwischenraum zwischen den Einzelzellen, den Einzelzellen und dem Mantelblech und/oder den Einzelzellen und der Wärmeleitplatte mit der Verguss- oder Schaummasse gefüllt. Nach dem Verguss entsteht der so genannte Zellblock oder ein Zellverbund, eine massive Konstruktion, die beispielsweise mittels Verschraubung im Batteriegehäuse befestigt wird. Nach dem Einbau des Innenlebens der Batterie wird der Gehäusedeckel durch Verschraubung, Vernietung, Verklebung oder Verschweißung befestigt. Das Verguss- oder Füllverfahren ist besonders aufwendig und zeitintensiv. Darüber hinaus muss sichergestellt werden, dass das beispielsweise aus Aluminium gefertigte Mantelblech z. B. mittels Isolationselemente nicht mit den Einzelzellen oder den elektrischen Kontaktanschlüssen elektrisch kontaktiert. Hierdurch benötigt der gefertigte Zellverbund und die daraus gefertigte Batterie durch das von den äußeren Einzelzellen beabstandete Mantelblech einen großen Bauraum.to Simplification of the introduction of potting compound or foam compound and to improve heat dissipation is the cell composite of single cells and Wärmeleitplatte an envelope or Jacket plate arranged, which with external cooling bars and the heat conduction plate soldered is. After inserting and mounting the single cells on the heat conduction becomes the space between the single cells, the single cells and the jacket plate and / or the single cells and the heat conducting plate with the potting or Foam mass filled. After encapsulation, the so-called cell block or cell compound is created, a massive construction, for example by means of screwing in battery case is attached. After installing the inside of the battery will the housing cover fastened by screwing, riveting, gluing or welding. The casting or filling process is particularly complex and time consuming. In addition, it must be ensured be that, for example, made of aluminum jacket plate z. B. by means of insulation elements not with the individual cells or the electrical contact terminals electrically contacted. This requires the fabricated cell composite and the battery made therefrom by that of the outer single cells spaced jacket sheet a large amount of space.

In der DE 40 13 269 A1 ist eine Batterie bekannt, welche gleichfalls mehrere auf einer Wärmeleitplatte abgestellte Einzelzellen aufweist. Die Einzelzellen sind in einem Batteriegehäuse angeordnet, welches zwei voneinander beabstandete Gehäuseteile aufweist. eines Batteriegehäuses angeordnet. Für eine gute Wärmeableitung in die Wärmeleitplatte sind die Spalte zwischen den Einzelzellen und der Wärmeleitplatte sowie die Freiräume zwischen den Einzelzellen und dem inneren Gehäuseteil des Batteriegehäuses gleichfalls mit einer gut wärmeleitfähigen Vergussmasse oder Schaummasse ausgefüllt.In the DE 40 13 269 A1 a battery is known, which also has several parked on a heat conducting plate single cells. The individual cells are arranged in a battery housing which has two housing parts spaced apart from one another. arranged a battery case. For good heat dissipation in the heat conducting plate, the gaps between the individual cells and the heat conducting plate and the spaces between the individual cells and the inner housing part of the battery case are also filled with a good thermal conductivity potting compound or foam.

Auch hier muss sichergestellt werden, dass das beispielsweise aus Aluminium gefertigte innere Gehäuseteil z. B. mittels Isolationselemente nicht mit den Einzelzellen oder den elektrischen Kontaktanschlüssen elektrisch kontaktiert. Ferner benötigt eine derartige Batterie zum einen durch das aus mindestens zwei Gehäuseteilen gefertigte Batteriegehäuse und zum anderen durch das von den äußeren Einzelzellen beabstandete Mantelblech einen großen Bauraum.Also Here it must be ensured that, for example, made of aluminum manufactured inner housing part z. B. by means of insulation elements not with the individual cells or the electrical contact terminals electrically contacted. Furthermore, such a battery is needed on the one hand by the battery housing made of at least two housing parts and on the other by that of the outer single cells spaced jacket sheet a large amount of space.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Zellverbund für eine daraus gebildete Batterie anzugeben, welche bei hinreichend guter Wärmeableitung einen möglichst geringen Bauraumbedarf aufweisen. Darüber hinaus ist ein besonders einfaches Verfahren zur Herstellung eines Zellverbundes anzugeben.Of the The invention is therefore based on the object, a cell composite for one of them indicate battery formed, which with sufficiently good heat dissipation one possible have low space requirements. In addition, a particularly simple Specify a method for producing a cell composite.

Hinsichtlich des Zellverbundes wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die im Anspruch 16 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Regarding the cell composite, the object is achieved by the in claim 1 specified characteristics. With regard to the method becomes the task solved by the invention specified in claim 16 features. Advantageous developments The invention are the subject of the dependent claims.

Der Zellverbund mit mehreren parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen, die wärmeleitend mit einer Wärmeleitplatte verbunden sind, wobei in Hohlräumen zwischen den Einzelzellen und/oder zwischen der Wärmeleitplatte und den Einzelzellen ein Füllmaterial weitgehend kraft-, stoff- und/oder formschlüssig anordbar ist, weist erfindungsgemäß zumindest beim Einbringen des Füllmaterials eine die Außenkontur der Einzelzellen und der Wärmeleitplatte zumindest teilweise oder weitgehend vollständig umgebende Füllform auf, die zumindest im Bereich äußerer Einzelzellen teilweise an diesen kraft- und/oder formschlüssig anliegt. Hierdurch ist eine bauraumoptimierte und kostensparende Bildung des Zellverbundes ermöglicht.Of the Cell grouping with several parallel and / or serially interconnected Single cells that conduct heat with a heat conducting plate are connected, in cavities between the single cells and / or between the heat conducting plate and the single cells a filling material has largely force, substance and / or positively arranged, according to the invention, at least during the introduction of the filling material one the outer contour the single cells and the heat conducting plate at least partially or substantially completely surrounding filling form, at least in the area of outer single cells partially attached to these non-positively and / or positively. This is a space-optimized and cost-saving formation of the cell network allows.

Für die bauraumoptimierte Ausbildung des Zellverbundes stützt sich die Füllform vorzugsweise an der Außenkontur des Zellverbundes ab und/oder ist an der Außenkontur befestigt, z. B. angeschweißt oder gelötet. Dabei stützt sich die Füllform insbesondere an der jeweiligen Außenkontur der äußeren Einzelzellen und/oder der äußeren Wandung der Wärmeleitplatte ab und/oder ist an diesen bzw. dieser befestigt.For the space-optimized Training of the cell network supports the filling form preferably on the outer contour the cell composite from and / or is attached to the outer contour, z. B. welded or soldered. It supports the filling form in particular on the respective outer contour of the outer individual cells and / or the outer wall the heat conduction plate from and / or is attached to this or this.

Zweckmäßigerweise ist die Füllform vor dem Einbringen des Füllmaterials auf die Außenkontur des Zellverbundes in einer besonders einfachen Art und Weise aufbringbar, insbesondere wickelbar oder schiebbar. Je nach Größe und Form des zu bildenden Zellverbundes ist dabei die Füllform ein- oder mehrlagig auf die Außenkontur des Zellverbundes aufbringbar.Conveniently, the filling mold is prior to the introduction of the filling material on the outer contour the cell composite can be applied in a particularly simple manner, in particular wound or slidable. Depending on the size and shape of the cell composite to be formed, the filling form can be applied to the outer contour of the cell composite in one or more layers.

In einfacher Weise wird für die Füllform eine Schrumpfform, insbesondere eine Schrumpffolie verwendet. Unter einer Füllform wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Schrumpfform verstanden, welche als Vergussform oder Schaumform dient und welche nach Einbringen und Aushärten des Füllmaterials die Außenkontur des Zellverbundes bildet. Durch die Verwendung einer Schrumpfform werden die Einzelzellen und die Wärmeleitplatte beim Aushärten des Füllmaterials und dabei durch eine daraus resultierende Schrumpfung der Schrumpfform miteinander unter Form-, Kraft- und/oder Stoffschluss verspannt. Darüber hinaus entspricht durch das kraft- und/oder formschlüssige Anliegen der Schrumpfform an den äußeren Einzelzellen und/oder der äußeren Wandung der Wärmeleitplatte die Außenkontur des Zellverbundes weitgehend der Außenkontur der äußeren Einzelzellen und der äußeren Wandung der Wärmeleitplatte, so dass ein besonders bauraumoptimierter Zellverbund gebildet ist.In easy way becomes for the filling form a shrink mold, in particular a shrink film used. Under a filling mold is in the context of the present invention, in particular a shrink mold understood, which serves as a mold or foam mold and which after insertion and curing of the filling material the outer contour of the Cell composite forms. By using a shrink mold the single cells and the heat conducting plate during curing of the filling material and thereby by a resulting shrinkage of the shrinking form clamped together under form, force and / or material bond. About that addition corresponds by the non-positive and / or positive concerns of Shrinkage form on the outer single cells and / or the outer wall the heat conduction plate the outer contour of the cell network largely the outer contour of the outer single cells and the outer wall the heat conducting plate, so that a particularly space-optimized cell composite is formed.

Vorzugsweise ist die Füllform eine Polyethylen-Schrumpffolie oder eine Polypropylen-Schrumpffolie oder eine Polyethylen/Polypropylen-Schrumpffolie. Durch eine derartige, nicht metallische und nicht elektrisch leitende Ausbildung der Füllform insbesondere als Kunststoff-Schrumpffolie sind aufwendige und zusätzliche aus dem Stand der Technik bekannte Abstütz- oder Isolationselemente zur Abstützung der Füllform sicher vermieden. Darüber hinaus weisen derartige Kunststoff-Schrumpffolien eine hohe Schrumpfkraft und niedrige Schrumpftemperaturen auf, so dass die Einzelzellen und die Wärmeleitplatte unter Bildung des Zellverbundes einfach und sicher miteinander verspannt werden können.Preferably is the filling form a polyethylene shrink film or a polypropylene shrink film or a polyethylene / polypropylene shrink film. By such, non-metallic and non-electrically conductive formation of the filling mold in particular As plastic shrink film are consuming and additional known from the prior art support or isolation elements for support the filling form safely avoided. About that In addition, such plastic shrink films have a high shrinkage force and low shrinking temperatures, so that the single cells and the heat-conducting plate underneath Forming the cell composite simply and safely clamped together can be.

Zweckmäßigerweise ist das Füllmaterial mit einer vorgebbaren Temperatur in die Hohlräume einbringbar, wobei die Füllform das Füllmaterial in die Hohlräume form-, kraft- und/oder stoffschlüssig eindrückt und/oder an die Einzelzelle und die Wärmeleitplatte form-, kraft- und/oder stoffschlüssig andrückt.Conveniently, is the filling material can be introduced into the cavities with a predeterminable temperature, wherein the blank mold the filling material in the cavities positive, force and / or material fit presses and / or to the individual cell and the heat conducting plate in a and / or cohesive presses.

Je nach Vorgabe ist die Füllform nach Aushärtung des in die Hohlräume eingebrachten Füllmaterials entfernbar oder dauerhaft auf den Zellverbund aufgeschrumpft.ever by default is the filling form after curing in the cavities introduced filling material removable or permanently shrunk onto the cell composite.

Als Füllmaterial wird insbesondere ein elektrisch isolierendes und/oder wärmeleitfähiges Füllmaterial verwendet. Hierdurch sind die Einzelzellen und die Wärmeleitplatte einerseits elektrisch voneinander getrennt. Andererseits ist ein hinreichend guter Überhitzungsschutz gegeben, indem die Wärme der Einzelzellen über das Füllmaterial gut abgeführt wird. Dabei kann das Füllmaterial selbst wärmeleitend, wenn auch nur geringfügig, sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Füllmaterial mit wärmeleitenden Zusatzstoffen, z. B. Metallsplittern, versehen sein.When filling material is in particular an electrically insulating and / or thermally conductive filling material used. As a result, the individual cells and the heat conducting plate on the one hand electrically separated from each other. On the other hand, one is sufficiently good overheating protection given by the heat the single cells over the filling material well drained becomes. In this case, the filler even heat-conducting, though even slightly, be. Alternatively or in addition can the filler material with thermally conductive additives, z. B. metal splinters, be provided.

Insbesondere bei einem Zellverbund für Lithium-Ionen-Zellen ist das Füllmaterial vorzugsweise kaltaushärtend wegen der maximal zulässigen Temperatur von Lithium-Ionen-Zellen ausgeführt.Especially in a cell network for Lithium-ion cells is the filler material preferably cold-curing because of the maximum allowable Temperature of lithium-ion cells performed.

Für ein möglichst blasenarmes und besonders bevorzugt blasenfreies Füllen der Hohlräume mit dem Füllmaterial ist dieses vorzugsweise eine Vergussmasse oder ein Füllschaum. Als besonders bevorzugte Werkstoffe werden für das Füllmaterial ein Hart- oder Weichschaum, ein Polyurethan-Schaum, ein Epoxydharz und/oder ein Silikon-Schaum verwendet.For as possible low-bubble and particularly preferred bubble-free filling the Cavities with the filling material this is preferably a potting compound or a Füllschaum. Particularly preferred materials for the filling material are a hard or soft foam, a polyurethane foam, an epoxy resin and / or a silicone foam used.

Der Zellverbund ist im gefertigten Endzustand mit ausgehärtetem Füllmaterial insbesondere bei Verwendung für eine Batterie als eine Baueinheit in einem Batteriegehäuse angeordnet und gegebenenfalls an diesem befestigt. Vorzugsweise wird der Zellverbund für eine Batterie eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Batterie für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder für ein Brennstoffzellen-Fahrzeug, eingesetzt.Of the Cell composite is in finished state with hardened filling material especially when used for a battery is arranged as a unit in a battery case and optionally attached to this. Preferably, the cell composite for one Battery, a vehicle battery, in particular a battery for a vehicle with hybrid drive or for a fuel cell vehicle used.

Eine bevorzugte Herstellung des Zellverbundes erfolgt in der Weise, dass die Außenkontur des aus den Einzelzellen und der Wärmeleitplatte gebildeten Zellverbundes zumindest teilweise oder weitgehend vollständig von einer Füllform umgeben wird, die zumindest im Bereich der Einzelzellen teilweise kraft- und/oder formschlüssig an diesen anliegt, wobei in Hohlräume zwischen den Einzelzellen und/oder zwischen der Wärmeleitplatte und den Einzelzellen ein Füllmaterial eingebracht wird, das mittels der Füllform bei einer vorgegebenen Temperatur durch Schrumpfung der Füllform form-, kraft- und/oder stoffschlüssig in die Hohlräume hineingedrückt und/oder an die Einzelzellen und/oder die Wärmeleitplatte angedrückt wird. Dabei kann die Füllform dauerhaft auf den Zellverbund aufgeschrumpft werden. Alternativ kann die Füllform nach Aushärtung des eingebrachten Füllmaterials wieder entfernt werden.A preferred production of the cell composite takes place in such a way that the outer contour of the cell composite formed from the individual cells and the heat conducting plate at least partially or substantially completely surrounded by a filling mold is at least in the field of single cells partially non-positively and / or positively this rests, wherein in cavities between the single cells and / or between the heat conducting plate and the single cells a filler is introduced, by means of the filling mold at a given Temperature by shrinkage of the filling form, force and / or cohesively in the cavities pushed and / or to the individual cells and / or the heat conducting plate is pressed. In this case, the filling form be shrunk permanently on the cell composite. alternative can the filling form after curing of the introduced filling material be removed again.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:embodiments The invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Showing:

1 schematisch in perspektivischer Darstellung einen Zellverbund mit mehreren parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen, die wärmeleitend mit einer Wärmeleitplatte verbunden sind, wobei die äußeren Einzelzellen und die Außenwandung der Wärmeleitplatte von einer Füllform zumindest teilweise formschlüssig umgeben sind, 1 schematically a perspective view of a cell assembly with a plurality of parallel and / or serially interconnected single cells, the heat-conducting ver with a heat conduction are bound, wherein the outer individual cells and the outer wall of the heat conducting plate are surrounded by a filling form at least partially positively,

2 schematisch den Zellverbund gemäß 1 in Seitenansicht, und 2 schematically the cell composite according to 1 in side view, and

3 schematisch den Zellverbund gemäß 2 im Querschnitt durch eine in 2 gezeigte Schnittebene III-III. 3 schematically the cell composite according to 2 in cross section through an in 2 shown section plane III-III.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts are in all figures with the same reference numerals Mistake.

1 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung einen Zellverbund 1 für eine nicht näher dargestellte Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie für ein Hybrid-Fahrzeug oder ein Brennstoffzellen-Fahrzeug. Dabei kann es sich bei der Fahrzeugbatterie beispielsweise um eine Lithium- oder Lithium-Ionen-Batterie handeln. 1 schematically shows a perspective view of a cell composite 1 for a battery, not shown, in particular a vehicle battery for a hybrid vehicle or a fuel cell vehicle. For example, the vehicle battery may be a lithium or lithium-ion battery.

Der Zellverbund 1 umfasst mehrere parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen 1.1, z. B. Lithium-Ionen-Batteriezellen. Die Einzelzellen 1.1 sind beispielsweise von einem dünnen Metallblech, insbesondere einem Aluminium-Blech, ummantelt.The cell network 1 comprises several parallel and / or series interconnected single cells 1.1 , z. B. lithium-ion battery cells. The single cells 1.1 For example, are of a thin metal sheet, in particular an aluminum sheet, jacketed.

Im Ausführungsführungsbeispiel nach 1 sind die Einzelzellen 1.1 bodenseitig mit einer Wärmeleitplatte 1.2 wärmeleitend verbunden. Alternativ können die Einzelzellen 1.1 auch kopfseitig mit der Wärmeleitplatte 1.2 verbunden sein. Je nach Form, Größe und/oder Funktion der zugrunde liegenden Batterie ist eine Mehrzahl von Einzelzellen 1.1 in einer vorgebbaren Struktur angeordnet. Im Ausführungsbeispiel nach 1 sind die Einzelzellen 1.1 beispielsweise für eine bauraumoptimierte Anordnung wabenförmig, d. h. zeilen- und spaltenweise zueinander versetzt, angeordnet.In Ausführungsführungsbeispiel according to 1 are the single cells 1.1 bottom side with a heat conducting plate 1.2 thermally conductive connected. Alternatively, the single cells 1.1 also on the head side with the heat conducting plate 1.2 be connected. Depending on the shape, size and / or function of the underlying battery is a plurality of single cells 1.1 arranged in a predeterminable structure. In the embodiment according to 1 are the single cells 1.1 For example, for a space-optimized arrangement honeycomb-shaped, that is offset in rows and columns to each other, arranged.

Die Wärmeleitplatte 1.2 dient insbesondere als Kühlplatte. D. h. die Einzelzellen 1.1 werden vom Boden oder alternativ vom Kopf aus durch die Wärmeleitplatte 1.2 gekühlt. Hierzu wird die Wärmeleitplatte 1.2 von einem Kühlmedium durchströmt, welches über einen Anschluss 1.3 zu- und als aufgeheiztes Kühlmedium wieder abführbar ist. Zum Abführen der Wärme von den Einzelzellen 1.1 zur Wärmeleitplatte 1.2 ist in Hohlräumen 1.4, insbesondere spaltförmigen Hohlräumen 1.4, zwischen den Einzelzellen 1.1 und zwischen den Einzelzellen 1.1 und der Wärmeleitplatte 1.2 ein Füllmaterial 1.5 form-, stoff- und/oder kraftschlüssig angeordnet, welches in 3 aber noch nicht 1 eingefüllt ist. Das Füllmaterial 1.5 ist elektrisch isolierend und kälteaushärtend und bewirkt somit die elektrische Isolation von benachbarten Einzelzellen 1.1 und gegenüber der Wärmeleitplatte 1.2 und fixiert im ausgehärteten Zustand die Einzelzellen 1.1 und die Wärmeleitplatte 1.2 zum gezeigten Zellverbund 1.The heat conduction plate 1.2 serves in particular as a cooling plate. Ie. the single cells 1.1 be from the ground or alternatively from the head through the heat conducting plate 1.2 cooled. For this purpose, the heat conducting plate 1.2 flows through a cooling medium, which via a connection 1.3 and heated as heated cooling medium is discharged again. To dissipate the heat from the single cells 1.1 to the heat conduction plate 1.2 is in cavities 1.4 , in particular slit-shaped cavities 1.4 , between the individual cells 1.1 and between the individual cells 1.1 and the heat conducting plate 1.2 a filler 1.5 form, material and / or non-positively arranged, which in 3 but not yet 1 is filled. The filling material 1.5 is electrically insulating and cold curing and thus causes the electrical isolation of adjacent single cells 1.1 and opposite the heat conducting plate 1.2 and fixed in the cured state, the individual cells 1.1 and the heat conduction plate 1.2 to the cell network shown 1 ,

In einer weiteren Ausführungsform können zusätzlich zum Füllmaterial 1.5 zwischen den Einzelzellen 1.1 in nicht näher dargestellter Art und Weise Kühl- oder Wärmeleitstäbe angeordnet sein, die beispielsweise aus Metall, insbesondere Aluminium gebildet und in der Wärmeleitplatte 1.2 verankert sind.In a further embodiment, in addition to the filling material 1.5 between the individual cells 1.1 be arranged in a manner not shown cooling or Wärmeleitstäbe formed, for example, made of metal, especially aluminum and in the heat conduction 1.2 are anchored.

Zum Einfüllen des Füllmaterials 1.5 sind die äußeren Einzelzellen 1.1 und die Außenwandung der Wärmeleitplatte 1.2 von einer Füllform 1.6 zumindest teilweise (wie gezeigt) oder vollständig kraft- und/oder formschlüssig umgeben. Insbesondere stützt sich die Füllform 1.6 an der Außenkontur des Zellverbundes 1, insbesondere an den äußeren Einzelzellen 1.1 und/oder der Außenwandung der Wärmeleitplatte 1.2 ab und/oder ist an diesen bzw. dieser befestigt. Der beim Einfüllen und Aushärten des Füllmaterials 1.5 gebildete Zellverbund 1 wird nach Aushärtung des Füllmaterials 1.5 in ein nicht näher dargestelltes Batteriegehäuse eingesetzt.For filling the filling material 1.5 are the outer single cells 1.1 and the outer wall of the heat conduction plate 1.2 from a filling mold 1.6 surrounded at least partially (as shown) or completely non-positively and / or positively. In particular, the filling mold is supported 1.6 on the outer contour of the cell network 1 , especially at the outer single cells 1.1 and / or the outer wall of the heat conducting plate 1.2 from and / or is attached to this or this. The filling and curing of the filling material 1.5 formed cell network 1 is after curing of the filling material 1.5 used in a not-shown battery housing.

Zur Herstellung des Zellverbundes 1 mit den durch das Füllmaterial 1.5 verspannbaren Einzelzellen 1.1 und der verspannbaren Wärmeleitplatte 1.2 wird die Füllform 1.6 vor dem Einbringen des Füllmaterials 1.5 auf die Außenkontur des noch nicht vergossenen Zellverbundes 1, d. h. den äußeren Einzelzellen 1.1 und der Außenwandung der Wärmeleitplatte 1.2 aufgebracht, z. B. gewickelt oder geschoben.For the production of the cell network 1 with the through the filler 1.5 clampable single cells 1.1 and the tensionable Wärmeleitplatte 1.2 becomes the filling form 1.6 before introducing the filling material 1.5 on the outer contour of the not yet cast cell composite 1 ie the outer single cells 1.1 and the outer wall of the heat conduction plate 1.2 applied, z. B. wound or pushed.

Für ein derart einfaches mechanisches und insbesondere kraft- und/oder formschlüssiges Aufbringen der Füllform 1.6 auf den mit dem Füllmaterial 1.5 noch nicht vergossenen Zellverbund 1 ist die Füllform 1.6 als eine Schrumpfform, insbesondere eine Schrumpffolie ausgebildet, durch welche die Komponenten des Zellverbundes 1 – die Einzelzellen 1.1 und/oder die Wärmeleitplatte 1.2 – miteinander verspannbar sind.For such a simple mechanical and in particular non-positive and / or positive application of the filling form 1.6 on the with the filler 1.5 not yet cast cell composite 1 is the filling form 1.6 formed as a shrink mold, in particular a shrink film, through which the components of the cell composite 1 - the single cells 1.1 and / or the heat conducting plate 1.2 - Are clamped together.

2 zeigt schematisch den noch unvergossenen und unverspannten Zellverband 1 gemäß 1 in Seitenansicht. 2 shows schematically the still unshrouded and unstrained cell structure 1 according to 1 in side view.

3 zeigt die mittels des Füllmaterials 1.5 und die Füllform 1.6 miteinander verspannten Einzelzellen 1.1 und die Wärmeleitplatte 1.2 als Zellverbund 1 im Querschnitt durch eine in 2 gezeigte Schnittebene III-III. 3 shows the means of filling material 1.5 and the filling form 1.6 strained individual cells 1.1 and the heat conduction plate 1.2 as a cell network 1 in cross section through an in 2 shown section plane III-III.

Wie in 3 dargestellt, liegt die Füllform 1.6 kraft- und/oder formschlüssig an den äußeren Einzelzellen 1.1 an. Als Füllform 1.6 wird insbesondere eine Kunststoff-Schrumpffolie verwendet, welche besonders einfach auf die äußeren Einzelzellen 1.1 und die Außenwandung der Wärmeleitplatte 1.2 sowohl form- als auch kraftschlüssig gewickelt oder bei einer schlauchförmigen Ausbildung der Schrumpffolie aufgeschoben werden kann. Dabei kann die Füllform 1.6 ein- oder mehrlagig auf die Außenkontur des noch ungefüllten und unverspannten Zellverbundes 1 aufgebracht, insbesondere gewickelt werden. Zusätzlich zum kraft- und/oder formschlüssigen Aufbringen der Füllform 1.6 kann diese an den äußeren Einzelzellen 1.1 und/oder der Außenwandung der Wärmeleitplatte 1.2 auch stoffschlüssig aufgebracht, insbesondere befestigt, z. B. geschweißt oder gelötet, werden. Beispielsweise kann die Füllform 1.6 entlang der Längsausdehnung der äußeren Einzelzellen 1.1 an diese z. B. angeschweißt oder gelötet werden.As in 3 represented, lies the filling form 1.6 positive and / or positive fit to the outer individual cells 1.1 at. As a filling mold 1.6 In particular, a plastic shrink film is used, which is particularly easy on the outer single cells 1.1 and the Outer wall of the heat conducting plate 1.2 both positively and non-positively wound or can be postponed in a tubular formation of the shrink film. In this case, the filling form 1.6 one or more layers on the outer contour of the still unfilled and unclamped cell composite 1 applied, in particular wound. In addition to the positive and / or positive application of the filling form 1.6 this may be due to the outer single cells 1.1 and / or the outer wall of the heat conducting plate 1.2 also applied cohesively, in particular fixed, z. B. welded or soldered, be. For example, the filling form 1.6 along the longitudinal extent of the outer single cells 1.1 to this z. B. welded or soldered.

Als geeignete Materialien für die Füllform 1.6 als Schrumpffolie werden herkömmliche Schrumpffolien mit hoher Schrumpfkraft und niedriger Schrumpftemperatur wie z. B. eine Polyethylen-, eine Polypropylen- oder eine Polyethylen/Polypropylen-Schrumpffolie verwendet.As suitable materials for the filling form 1.6 shrink film as conventional shrink films with high shrinkage force and low shrinkage temperature such. As a polyethylene, a polypropylene or a polyethylene / polypropylene shrink film used.

Nach Anbringen der Füllform 1.6 um die Außenkontur des Zellverbundes 1 ohne Füllmaterial 1.5 wird das Füllmaterial 1.5 mit einer vorgebbaren Temperatur in die Hohlräume 1.4 gefüllt. Beispielsweise weist das Füllmaterial 1.5 in Abhängigkeit vom Folientyp und/oder von der Folienstärke der Füllform 1.6 eine Temperatur in einem Bereich von 120°C bis 250°C auf. Mit Absinken der Temperatur und somit beim Aushärten des eingebrachten Füllmaterials 1.5 schrumpft die Füllform 1.6, wodurch das Füllmaterial 1.5 form-, kraft- und/oder stoffschlüssig in die Hohlräume 1.4 eingedrückt und an die Einzelzellen 1.1 und/oder die Wärmeleitplatte 1.2 angedrückt werden, so dass diese zu dem Zellverbund 1 verspannt werden. Je nach Typ der Füllform 1.6 ist diese nach Aushärtung des in die Hohlräume 1.4 eingebrachten Füllmaterials 1.5 entfernbar. Alternativ kann die Füllform 1.6 dauerhaft aufgeschrumpft werden. Auch kann ein Schrumpfen der Füllform 1.6 gegebenenfalls entfallen, wenn die Füllform 1.6 entsprechend kraft-, stoff- und/oder formschlüssig und somit eng auf die Außenkontur des noch ungefüllten Zellverbundes 1 aufgebracht ist. In diesem Fall kann ein entsprechend temperiertes Füllmaterial 1.5, insbesondere nicht erwärmtes Füllmaterial 1.5 eingefüllt werden.After attaching the filling form 1.6 around the outer contour of the cell network 1 without filling material 1.5 becomes the filling material 1.5 with a predeterminable temperature in the cavities 1.4 filled. For example, the filler material 1.5 depending on the type of film and / or on the film thickness of the filling mold 1.6 a temperature in a range of 120 ° C to 250 ° C on. With decrease of the temperature and thus during hardening of the introduced filling material 1.5 shrinks the filling form 1.6 , whereby the filler material 1.5 positive, force and / or material fit in the cavities 1.4 pressed in and to the individual cells 1.1 and / or the heat conducting plate 1.2 be pressed so that these to the cell composite 1 be tense. Depending on the type of filling form 1.6 this is after hardening of the in the cavities 1.4 introduced filling material 1.5 removable. Alternatively, the filling form 1.6 Shrinked permanently. Also, a shrinkage of the filling form 1.6 possibly omitted when the filling form 1.6 according to force, substance and / or form-fitting and thus closely to the outer contour of the still unfilled cell composite 1 is applied. In this case, a correspondingly tempered filling material 1.5 , in particular unheated filling material 1.5 be filled.

Je nach Art und Form der Aufbringen der Füllform 1.6 auf den noch ungefüllten Zellverbund 1 kann die Füllform 1.6 den Zellverbund 1 in nicht näher dargestellter Art und Weise kopf- oder bodenseitig überlappen oder vollständig diesen umgeben, wobei die Füllform 1.6 in diesem Bereich je nach Vorgabe auf dem Zellverbund 1 versiegelt, z. B. verschweißt, und/oder dauerhaft aufgeschrumpft wird. Alternativ kann die Füllform 1.6 nach Aushärtung des eingefüllten Füllmaterials 1.5 vollständig entfernt werden.Depending on the type and form of applying the filling form 1.6 on the still unfilled cell composite 1 can the filling form 1.6 the cell network 1 in a manner not shown overlap head or bottom side or completely surrounded this, wherein the filling mold 1.6 in this area depending on the specification on the cell network 1 sealed, z. B. welded, and / or permanently shrunk. Alternatively, the filling form 1.6 after curing of the filled filling material 1.5 completely removed.

Das Füllmaterial 1.5 ist insbesondere elektrisch isolierend. Darüber hinaus ist das Füllmaterial 1.5 wärmeleitfähig, um die an den Einzelzellen 1.1 entstehende Wärme an die kopf- oder bodenseitig angeordnete Wärmeleitplatte 1.2 abzuleiten. Dabei kann das Füllmaterial 1.5 selbst geringfügig wärmeleitend ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Füllmaterial 1.5 mit wärmeleitenden Zusatzstoffen, z. B. Metallsplittern, versehen sein. Geeignete Werkstoffe für das Füllmaterial 1.5 als Vergussmasse oder Füllschaum sind beispielsweise ein Epoxydharz, ein Hartschaum bzw. aushärtender Schaum oder ein Weichschaum bzw. aushärtender Weichschaum, insbesondere ein Polyurethan-Schaum oder ein Silikon-Schaum. Durch derartige Werkstoffe werden die Frei- oder Hohlräume 1.4 möglichst blasenarm und bevorzugt blasenfrei ausgefüllt.The filling material 1.5 is in particular electrically insulating. In addition, the filler is 1.5 thermally conductive to those at the individual cells 1.1 resulting heat to the head or bottom side arranged Wärmeleitplatte 1.2 derive. In this case, the filler 1.5 even be made slightly thermally conductive. Alternatively or additionally, the filling material 1.5 with thermally conductive additives, eg. B. metal splinters, be provided. Suitable materials for the filling material 1.5 As potting compound or Füllschaum are, for example, an epoxy resin, a rigid foam or thermosetting foam or a flexible foam or thermosetting flexible foam, in particular a polyurethane foam or a silicone foam. By such materials, the free or cavities 1.4 preferably low in bubbles and preferably filled free of bubbles.

11
Zellverbundcell assembly
1.11.1
EinzelzellenSingle cells
1.21.2
Wärmeleitplatteheat conduction
1.31.3
Anschlussconnection
1.41.4
Hohlräumecavities
1.51.5
Füllmaterialfilling material
1.61.6
Füllformblank mold

Claims (19)

Zellverbund (1) aus mehreren parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen (1.1), welche wärmeleitend mit einer Wärmeleitplatte (1.2) verbunden sind, wobei in Hohlräumen (1.4) zwischen den Einzelzellen (1.1) und/oder zwischen der Wärmeleitplatte (1.2) und den Einzelzellen (1.1) ein Füllmaterial (1.5) form-, kraft- und/oder stoffschlüssig angeordnet ist, wobei der Zellverbund (1) in einem Batteriegehäuse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellverbund (1) zum Einbringen des Füllmaterials (1.5) eine Füllform (1.6) aufweist, dass die Füllform die Außenkontur der Einzelzellen (1.1) und die Wärmeleitplatte (1.2) zumindest teilweise umgibt, dass die Füllform (1.6) eine Schrumpfform ist, und dass die Füllform (1.6) im Bereich äußerer Einzelzellen (1.1) teilweise an diesen kraft- und/oder formschlüssig anliegt.Cell network ( 1 ) of several parallel and / or serially interconnected single cells ( 1.1 ), which conducts heat with a heat conducting plate ( 1.2 ), wherein in cavities ( 1.4 ) between the individual cells ( 1.1 ) and / or between the heat conducting plate ( 1.2 ) and the single cells ( 1.1 ) a filling material ( 1.5 ) is arranged in a positive, force and / or material fit, wherein the cell composite ( 1 ) is arranged in a battery housing, characterized in that the cell composite ( 1 ) for introducing the filling material ( 1.5 ) a filling mold ( 1.6 ) that the filling form the outer contour of the individual cells ( 1.1 ) and the heat conducting plate ( 1.2 ) at least partially surrounds the filling mold ( 1.6 ) is a shrink mold, and that the filling mold ( 1.6 ) in the area of outer single cells ( 1.1 ) partially applied to these non-positively and / or positively. Zellverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllform (1.6) eine Schrumpffolie ist.Cell composite according to claim 1, characterized in that the filling form ( 1.6 ) is a shrink film. Zellverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Füllform (1.6) an der Außenkontur des Zellverbundes (1) abstützt und/oder an der Außenkontur befestigt ist.Cell composite according to claim 1, characterized in that the filling form ( 1.6 ) on the outer contour of the cell network ( 1 ) is supported and / or attached to the outer contour. Zellverbund nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Füllform (1.6) an der jeweiligen Außenkontur der äußeren Einzelzellen (1.1) und/oder der äußeren Wandung der Wärmeleitplatte (1.2) abstützt und/oder an diesen bzw. dieser befestigt ist.Cell composite according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the filling form ( 1.6 ) at the respective outer contour of the outer single cells ( 1.1 ) and / or the outer wall of the heat conducting plate ( 1.2 ) is supported and / or attached to this or this. Zellverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllform (1.6) vor dem Einbringen des Füllmaterials (1.5) auf die Außenkontur des Zellverbundes (1) gewickelt oder geschoben ist.Cell composite according to one of claims 1 to 4, characterized in that the filling form ( 1.6 ) before introducing the filling material ( 1.5 ) on the outer contour of the cell network ( 1 ) is wound or pushed. Zellverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllform (1.6) mehrlagig aufgebaut ist.Cell composite according to one of claims 1 to 5, characterized in that the filling form ( 1.6 ) is constructed in several layers. Zellverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllform (1.6) eine Polyethylen- oder eine Polypropylen- oder eine Polyethylen/Polypropylen-Schrumpffolie ist.Cell composite according to one of claims 1 to 6, characterized in that the filling form ( 1.6 ) is a polyethylene or a polypropylene or a polyethylene / polypropylene shrink film. Zellverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (1.5) durch die Füllform (1.6) in die Hohlräume (1.4) form-, kraft- und/oder stoffschlüssig eingedrückt ist und/oder dass die Einzelzelle (1.1) und/oder die Wärmeleitplatte (1.2) durch die Füllform (1.6) form-, kraft- und/oder stoffschlüssig aneinander angedrückt sind.Cell composite according to one of claims 1 to 7, characterized in that the filling material ( 1.5 ) through the filling mold ( 1.6 ) in the cavities ( 1.4 ) is pressed in a positive, positive and / or material fit and / or that the single cell ( 1.1 ) and / or the heat conducting plate ( 1.2 ) through the filling mold ( 1.6 ) are positively, force and / or cohesively pressed against each other. Zellverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (1.5) elektrisch isolierend ist.Cell composite according to one of claims 1 to 8, characterized in that the filling material ( 1.5 ) is electrically insulating. Zellverbund nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (1.5) mit wärmeleitenden Zusatzstoffen versehen ist.Cell composite according to claim 9, characterized in that the filling material ( 1.5 ) is provided with thermally conductive additives. Zellverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (1.5) kaltaushärtend ist.Cell composite according to one of claims 1 to 10, characterized in that the filling material ( 1.5 ) is cold-curing. Zellverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (1.5) eine Vergussmasse oder ein Füllschaum ist.Cell composite according to one of claims 1 to 11, characterized in that the filling material ( 1.5 ) is a potting compound or a Füllschaum. Zellverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (1.5) ein Polyurethan-Schaum, ein Epoxydharz und/oder ein Silikon-Schaum ist. Cell composite according to one of claims 1 to 12, characterized in that the filling material ( 1.5 ) is a polyurethane foam, an epoxy resin and / or a silicone foam. Batterie mit einem Zellverbund gemäß mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie eine Batterie für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder für ein Brennstoffzellen-Fahrzeug ist.Battery with a cell group according to at least one of the preceding claims, characterized in that the battery is a battery for a vehicle with hybrid drive or for is a fuel cell vehicle. Verfahren zur Herstellung eines Zellverbundes (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass um die Außenkontur des aus den Einzelzellen (1.1) und der Wärmeleitplatte (1.2) gebildeten Zellverbundes eine Füllform (1.6) angebracht wird, wobei die Außenkontur des Zellverbundes (1) zumindest teilweise von der Füllform (1.6.) umfasst wird, dass die Füllform (1.6) im Bereich äußerer Einzelzellen (1.1) teilweise kraft- und/oder formschlüssig an diesen anliegt, dass in Hohlräume (1.4) zwischen den Einzelzellen (1.1) und/oder zwischen der Wärmeleitplatte (1.2) und den Einzelzellen (1.1) ein Füllmaterial (1.5) eingebracht wird, dass für die Füllform (1.6) eine Schrumpfform gewählt wird, dass das Füllmaterial (1.5) mittels der Füllform (1.6) bei einer vorgegebenen Temperatur durch Schrumpfung der Füllform (1.6) form-, kraft- und/oder stoffschlüssig in die Hohlräume (1.4) hineingedrückt und/oder an die Einzelzellen (1.1) und/oder die Wärmeleitplatte (1.2) angedrückt wird.Method for producing a cell network ( 1 ) according to any one of claims 1 to 13, characterized in that around the outer contour of the out of the individual cells ( 1.1 ) and the heat conducting plate ( 1.2 ) cell filling a filling form ( 1.6 ) is attached, wherein the outer contour of the cell composite ( 1 ) at least partially of the filling form ( 1.6 .) that the filling form ( 1.6 ) in the area of outer single cells ( 1.1 ) partially frictionally and / or positively rests against these that in cavities ( 1.4 ) between the individual cells ( 1.1 ) and / or between the heat conducting plate ( 1.2 ) and the single cells ( 1.1 ) a filling material ( 1.5 ) is introduced, that for the filling form ( 1.6 ) is selected a shrinking form, that the filling material ( 1.5 ) by means of the filling mold ( 1.6 ) at a predetermined temperature by shrinkage of the filling mold ( 1.6 ) positively, positively and / or cohesively into the cavities ( 1.4 ) and / or to the individual cells ( 1.1 ) and / or the heat conducting plate ( 1.2 ) is pressed. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass für die Füllform (1.6) eine Schrumpffolie gewählt wird.A method according to claim 16, characterized in that for the filling form ( 1.6 ) a shrink film is selected. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllform (1.6) dauerhaft auf den Zellverbund (1) aufgeschrumpft wird.A method according to claim 16, characterized in that the filling form ( 1.6 ) permanently on the cell network ( 1 ) is shrunk. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllform (1.6) nach Aushärtung des eingebrachten Füllmaterials (1.5) wieder entfernt wird.A method according to claim 16, characterized in that the filling form ( 1.6 ) after curing of the introduced filling material ( 1.5 ) is removed again. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllmaterial (1.5) eine Vergussmasse oder ein Füllschaum, insbesondere ein Epoxydharz, ein Hart- oder Weichschaum, ein Silikon-Schaum, ein Polyurethan-Schaum, eingebracht wird.Method according to one of claims 15 to 18, characterized in that as filling material ( 1.5 ) a potting compound or a Füllschaum, in particular an epoxy resin, a hard or soft foam, a silicone foam, a polyurethane foam is introduced.
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