DE102010050981A1

DE102010050981A1 - Batterie mit einem Zellverbund

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Publication number: DE102010050981A1
Application number: DE201010050981
Authority: DE
Inventors: Norbert Bachmann; Dipl.-Ing. Ertle Martin; Dr. Kaufmann Rainer; Dr.-Ing. Lamm Arnold; Dr.-Ing. Meintschel Jens; Dr. Dipl.-Ing. Schröter Dirk
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2012-05-10
Also published as: WO2012062396A1

Abstract

Bei einer Batterie mit einem Zellverbund (Z), der eine Mehrzahl von seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen (1) umfasst, ist zumindest eine Kühlplatte (5) polseitig auf den Einzelzellen (1) angeordnet. Dabei sind Ableiterfahnen (4, 13, 14) elektrischer Pole der Einzelzellen (1) thermisch mit der Kühlplatte (5) gekoppelt. Zumindest eine der Ableiterfahnen (4, 14) ist derart abschnittsweise abgewinkelt, dass zumindest ein erster Abschnitt (4.2, 14.2) der Ableiterfahne (4, 14) parallel zur Kühlplatte (5) verläuft. Erfindungsgemäß sind die Einzelzellen (1) in Rahmenelemente (6) angeordnet, die mittels erster Spannelemente (7) derart kraftschlüssig miteinander verpressbar sind, dass die Ableiterfahnen (4, 13, 14) benachbarter Einzelzellen (1) miteinander elektrisch verschaltet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einem Zellverbund nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind flache, rechteckige Speicherelemente für elektrische Energie wie beispielsweise Einzelzellen und Kondensatoren bekannt. Dabei ist ein elektrochemisch wirksamer Inhalt dieser Speicherelemente von einer folienartigen und elektrisch isolierenden Verpackung umgeben, durch die die elektrisch leitfähigen Anschlüsse, die insbesondere als blechförmige Ableiterelemente ausgebildet sind, durchführbar sind. Ein Pol der Einzelzelle ist mit jeweils einem Ableiterelement elektrisch leitfähig verbunden und bildet einen Polkontakt der Einzelzelle.
Eine derartig ausgebildete Einzelzelle wird üblicher Weise als Pouch- oder Coffeebag-Zelle bezeichnet. Zur Bildung einer Batterie und insbesondere einer Hochvolt-Batterie sind die jeweiligen Ableiterelemente einer Vielzahl solcher Einzelzellen miteinander elektrisch leitfähig verbunden und miteinander in Reihe und/oder parallel verschaltet. Die so gebildete Anordnung von Einzelzellen ist mit einer Kühlung und beispielsweise einer elektronischen Schaltanordnung versehen und in einem Gehäuse angeordnet.
Aus der DE 10 2008 034 867 A1 ist eine Batterie aus Einzelzellen bekannt, bei der die als Ableiterfahnen ausgebildeten spannungsführenden Ableiterelemente zusätzlich als Wärmeleitelement genutzt werden. Eine innerhalb der Einzelzellen bei Betrieb, Laden und/oder Entladen entstehende Wärme ist mittels der Ableiterfahnen an eine angrenzende Kühlplatte abführbar. Dabei sind die Ableiterfahnen aneinander angrenzender Einzelzellen elektrisch leitfähig mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere einer Schweißverbindung verbunden. Dazu kommen bekannte Schweißverfahren, wie beispielsweise ein Ultraschall-, Laser- und/oder ein Widerstandspressschweißverfahren zum Einsatz.
Alternativ zu den stoffschlüssigen Schweißverfahren sind dem Stand der Technik Durchsetzfügeverfahren („Toxen”) zu entnehmen, anhand derer die Ableiterelemente der im Zellverbund nebeneinander angeordneten Einzelzellen miteinander elektrisch leitfähig verbunden werden. Dabei werden die blechförmigen Ableiterelemente zwischen einem Stempel und einer Matrize angeordnet und miteinander verpresst. Bei dieser Verpressung werden die beiden Ableiterelemente plastisch verformt und zumindest einer der beiden Ableiterelemente wird eine Vertiefung zur Bildung einer kraft- und formschlüssigen Verbindung eingeformt.
In der noch nicht veröffentlichten DE 10 2010 013 023 der Anmelderin ist eine Batterie mit einem Zellverbund beschrieben, der eine Mehrzahl von seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen umfasst. Eine Kühlplatte ist polseitig auf den Einzelzellen angeordnet. Dabei sind die Ableiterfahnen mittels einer kraft- und formschlüssigen Verbindung elektrisch leitfähig miteinander verpresst. Bei der kraft- und formschlüssigen Verbindung kommen Spannelemente zum Einsatz, die beispielsweise als Schrauben und Andruckleisten ausgebildet sind. Dieselben Spannelemente dienen gleichzeitig zur kraft- und formschlüssigen Anbindung der Ableiterfahnen mit der Kühlplatte. Zwischen der Kühlplatte und den übereinander liegenden Ableiterfahnen ist eine elektrisch isolierende Wärmeleitfolie angeordnet, so dass die Ableiterfahnen an die Kühlplatte mittels der kraft- und formschlüssigen Verpressung thermisch ankoppelbar sind.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Batterie anzugeben, die auf besonders einfache Art und kosteneffizient hergestellt werden kann, wobei eine verbesserte Kühlung und Fixierung der Einzelzellen im Zellverbund ermöglicht ist.
Bei einer Batterie mit einem Zellverbund, der eine Mehrzahl von seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen umfasst, ist zumindest eine Kühlplatte polseitig auf den Einzelzellen angeordnet. Dabei sind Ableiterfahnen elektrischer Pole der Einzelzellen thermisch mit der Kühlplatte gekoppelt. Zumindest eine der Ableiterfahnen ist derart abschnittsweise abgewinkelt, dass zumindest ein erster Abschnitt der Ableiterfahne parallel zur Kühlplatte verläuft. Erfindungsgemäß sind die Einzelzellen in Rahmenelementen angeordnet, die mittels erster Spannelemente derart kraftschlüssig miteinander verpressbar sind, dass die Ableiterfahnen benachbarter Einzelzellen miteinander elektrisch verschaltet sind.
Damit sind die zur Bildung des Zellverbunds innerhalb der Rahmenelemente angeordneten Einzelzellen in besonders vorteilhafter Weise mittels der Rahmenelemente mechanisch fixiert. Die Verpressung der Rahmenelemente ermöglicht eine besonders stabile Ausbildung des Zellverbunds. Gleichzeitig ist eine elektrische Kontaktierung und Verschaltung der Ableiterfahnen der Einzelzellen mittels der kraftschlüssigen Verpressung der Rahmenelemente sichergestellt. Zusätzliche Teile zur Verbindung der Ableiterfahnen sind nicht notwendig. Dies reduziert das Gewicht der Batterie, den Montageaufwand und die Herstellungskosten, so dass die Batterie auf besonders einfache Weise kosteneffizient hergestellt werden kann.
Das Rahmenelement ist zumindest im Kontaktbereich der Ableiterfahnen aus elektrisch isolierendem Material, wie beispielsweise Kunststoff und insbesondere faserverstärktem Kunststoff gefertigt, um die spannungsführenden Ableiterfahnen von den miteinander verpressten Rahmenelementen, die ein Gehäuse des Zellverbunds bilden, elektrisch zu isolieren. Dadurch wird eine Verletzungsgefahr durch Stromschläge bei Montage und Verwendung der Batterie reduziert.
Die Ableiterfahnen benachbarter Einzelzellen sind mittels der kraftschlüssigen Verpressung der Rahmenelemente kraft- und/oder formschlüssig verbunden. Hierdurch kann eine Verschweißung der Ableiterfahnen benachbarter Einzelzellen entfallen. Dies vereinfacht die Herstellung der Batterie und trägt zur Kostenersparnis bei.
Vorteilhafter Weise sind die Ableiterfahnen der Einzelzellen im Zellverbund abschnittsweise um 90 Grad abgewinkelt. Damit ist eine Bauraum sparende Konstruktion der Batterie ermöglicht, bei der die Einzelzellen des Zellverbunds parallel zueinander und senkrecht zu der insbesondere oberhalb des Zellverbunds angebrachten Kühlplatte angeordnet sind. Eine solche Bauraum sparende Ausführungsform der Batterie ist insbesondere bei der Verwendung der Batterie in einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Elektro- oder Hybridfahrzeug vorteilhaft.
Zweckmäßiger Weise ist der erste Abschnitt zumindest einer der Ableiterfahnen einer der Einzelzellen gegenüber dem ersten Abschnitt zumindest einer anderen der Ableiterfahnen dieser Einzelzelle in entgegen gesetzter Richtung abgewinkelt. Da die Ableiterfahnen aufgrund fehlender stoffschlüssiger Verbindungen zur elektrischen Kontaktierung, wie beispielsweise Verschweißungen, eine ebene Oberfläche aufweisen, liegt die Kühlplatte auf dem ersten Abschnitt der Ableiterfahne eben und plan auf. Dadurch ist eine große Wärmeübertragungsfläche zwischen Kühlplatte und Ableiterfahne gegeben, womit eine gute thermische Anbindung der Ableiterfahnen an die Kühlplatte zur Kühlung der Batterie sichergestellt ist. Zusätzlich sind bei einer Anordnung einer zwischen den Ableiterfahnen und der Kühlplatte eingebrachten Wärmeleitfolie aufgrund der ebenen Oberfläche der Ableiterfahnen Beschädigungen der Wärmeleitfolie und somit elektrische Kurzschlüsse vermeidbar.
Einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung zufolge sind die Einzelzellen derart angeordnet, dass sich die jeweiligen ersten Abschnitte der Ableiterfahnen benachbarter Einzelzellen überlappen. Damit ist eine einfache elektrisch leitende Kontaktierung der Ableiterfahnen von im Zellverbund benachbarten Einzelzellen ermöglicht.
Einer alternativen Ausführungsform der Erfindung zufolge sind die beiden Ableiterfahnen der Einzelzelle asymmetrisch ausgebildet. Eine der beiden Ableiterfahnen ist plan und eben ausgebildet. Die andere der beiden Ableiterfahnen ist derart abschnittsweise und somit mehrfach abgewinkelt, dass ein zweiter Abschnitt der Ableiterfahne gegenüber dem ersten Abschnitt der Ableiterfahne um 90 Grad abgewinkelt ist, so dass diese Ableiterfahne ein U-förmiges Querschnittsprofil aufweist. Die Einzelzellen sind im Zellverbund derart angeordnet, dass der zweite Abschnitt an der planen und ebenen Ableiterfahne einer der benachbarten Einzelzellen anliegt. Dadurch sind die Ableiterfahnen benachbarter Einzelzellen mittels einer Verpressung der Einzelzellen in eine axiale Richtung auf besonders einfache Weise miteinander elektrisch leitend verbindbar.
Einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung zufolge sind die Ableiterfahnen benachbarter Einzelzellen derart in entgegen gesetzter Richtung abschnittsweise abgewinkelt, dass ein zweiter Abschnitt der Ableiterfahne einer der benachbarten Einzelzellen an dem zweiten Abschnitt der Ableiterfahne einer anderen der benachbarten Einzelzellen anliegt. Der zweite Abschnitt ist gegenüber dem ersten Abschnitt um 90 Grad abgewinkelt, so dass die Ableiterfahne ein U-förmiges Querschnittsprofil aufweist. Dadurch sind die Ableiterfahnen benachbarter Einzelzellen mittels der axialen Verpressung der Einzelzellen auf besonders einfache Weise miteinander elektrisch leitend verbindbar.
Die insbesondere oberhalb des Zellverbunds angeordnete Kühlplatte ist mittels zweiter Spannelemente mit dem Rahmenelement kraft- und/oder formschlüssig verbindbar. Dabei ist der erste Abschnitt der Ableiterfahne kraft- und/oder formschlüssig mit der Kühlplatte verbunden, um die Ableiterfahne an die Kühlplatte thermisch leitfähig zu koppeln. Die beispielsweise als selbstfurchende Kunststoffschrauben ausgeführten zweiten Spannelemente sind durch entsprechende Aussparungen in der Kühlplatte durchführbar und greifen in jeweils eines der Rahmenelemente ein, in dem jeweils eine der Einzelzellen zumindest zum Teil angeordnet ist. Die Rahmenelemente dienen somit zusätzlich zur mechanischen Fixierung der Einzelzellen im Zellverbund als Widerlager bei der kraft- und formschlüssigen Verbindung zwischen Ableiterfahnen und Kühlplatte. Somit entfallen zusätzliche Bauteile bei der Herstellung der Batterie, wodurch Kosten eingespart sind. Zur Aufnahme des zweiten Spannelements kann das Rahmenelement eine weitere entsprechende Aussparung aufweisen.
Zweckmäßiger Weise ist die Kühlplatte von den spannungsführenden Ableiterfahnen mittels einer elektrisch isolierenden und thermisch leitfähigen Wärmeleitfolie elektrisch isoliert. Die Wärmeleitfolie ist im Zwischenbereich zwischen der Kühlplatte und den parallel zur Kühlplatte verlaufenden ersten Abschnitten der Ableiterfahnen angeordnet. Vorteilhafter Weise sind die zweiten Spannelemente ebenfalls aus elektrisch isolierendem Material gefertigt, um die elektrisch Isolation der Kühlplatte sicherzustellen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Batterie weisen die Ableiterfahnen zumindest im Bereich des ersten und/oder des zweiten Abschnitts eine Korrosionsschutz-Beschichtung auf, so dass eine Korrosion vermeidbar ist und daraus folgend ein konstanter elektrischer Übergangswiderstand zwischen den Stromableiterfahnen über die gesamte Lebensdauer der Batterie realisierbar ist. Dazu kommen zweckmäßiger Weise insbesondere Nickel-, Zinn-, und/oder Goldbeschichtungen zum Einsatz.
Um weiterhin ein Eindringen von Fremdstoffen, insbesondere von Schmutzpartikeln und Feuchtigkeit, welche ebenfalls zu einer Erhöhung des elektrischen Übergangswiderstands und zu elektrischen Kurzschlüssen führen können, zu verhindern, sind die Ableiterfahnen zumindest im Bereich des ersten und/oder des zweiten Abschnitts gegen ein Eindringen von Fremdstoffen abgedichtet. Hierzu sind insbesondere elektrisch isolierende Dichtelemente, z. B. Lackierungen, Silikone und/oder Vergussmassen, vorgesehen.
In einer alternativen Ausführung dient die Verpressung der Rahmenelemente mit den darin angeordneten Einzelzellen lediglich zur elektrischen Verschaltung der Einzelzellen untereinander. Eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen Rahmenelement und Kühlplatte ist in dieser alternativen Ausführungsform der Erfindung nicht vorgesehen.
Die Rahmenelemente sind im jeweiligen Zwischenbereich benachbarter Einzelzellen des Zellverbunds derart angeordnet, dass die Ableiterfahnen der Einzelzelle zwischen jeweils zwei Rahmenelementen kraft- und/oder formschlüssig verklemmt sind. Insbesondere weisen Einzelzellen, die nach der bereits beschriebenen Coffeebag- oder Pouch-Bauweise gebildet sind, eine im umlaufenden Randbereich der Einzelzelle überstehende Siegelnaht aus miteinander verschweißten Folien auf. Diese überstehende Siegelnaht ist zusätzlich zu den Ableiterfahnen der Einzelzellen zwischen den zwei Rahmenelementen zur Fixierung der Einzelzelle verklemmbar. Die Einzelzelle ist jeweils halbseitig in einem der jeweils zwei Rahmenelemente anordbar. Ein von den Einzelzellen gerade hinaus stehender Abschnitt der Ableiterfahnen ist durch die miteinander verschweißten Folien hindurchgeführt. Das Rahmenelement beabstandet die gerade hinaus stehenden Abschnitte der Ableiterfahnen benachbarter Einzelzellen voneinander. Der so aus einer Vielzahl von aneinander angrenzenden Einzelzellen gebildete Zellverbund nutzt einen zur Verfügung stehenden Bauraum auf besonders vorteilhafte Weise und weist eine große mechanische Stabilität auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Rahmenelement aus zwei Halbrahmenelementen, die eine jeweilige Breite aufweisen, die der Hälfte des Abstands zwischen den gerade hinaus stehenden Abschnitten der Ableiterfahnen benachbarter Einzelzellen entspricht. Dies ermöglicht eine einfache Montage der Batterie, da jede der Einzelzellen zunächst jeweils halbseitig in jeweils ein Halbrahmenelement eingelegt werden kann, die anschließend zur Ausbildung des Zellverbunds kraftschlüssig miteinander verpresst werden.
Vorteilhafter Weise sind die Rahmenelemente und/oder die Halbrahmenelemente jeweils mit ersten Aussparungen zur Aufnahme der/s ersten Spannelemente/s versehen, die beispielsweise als Spannschrauben, Zuganker, Nieten und oder Federbügel ausgebildet sind, so dass mittels der ersten Spannelemente die Rahmenelemente und/oder die Halbrahmenelemente in axialer Richtung miteinander kraftschlüssig verpressbar sind. Die axiale Richtung verläuft entlang einer Flächennormale der insbesondere als Flachzelle ausgebildeten Einzelzelle, wobei die Einzelzellen parallel zueinander im Zellverbund ausgerichtet sind. Damit sind die Einzelzellen auf besonders einfache Weise in einem Zellverbund fixierbar.
Die Ableiterfahne der Einzelzelle ist außenseitig um das Rahmenelement und/oder das Halbrahmenelement abgewinkelt. Dabei stützt das Rahmenelement bzw. das Halbrahmenelement innenseitig den ersten und/oder den zweiten Abschnitt der Ableiterfahne ab. Hierzu liegen die abgewinkelten Abschnitte der Ableiterfahnen auf dem Rahmenelement bzw. den Halbrahmenelementen auf. Damit ist sichergestellt, dass bei der kraftschlüssigen Verpressung der Rahmenelemente bzw. der Halbrahmenelemente die Ableiterfahnen der Einzelzellen in eine elektrisch leitfähige Verbindung miteinander gebracht werden. Des Weiteren stellt die innenseitige Abstützung insbesondere des ersten Abschnitts der Ableiterfahne, der zwischen Rahmenelement bzw. Halbrahmenelement und Kühlplatte angeordnet ist, sicher, dass die Ableiterfahne der Einzelzelle bei der kraft- und formschlüssigen Verpressung der Kühlplatte mit dem Rahmenelement bzw. dem Halbrahmenelement an die Kühlplatte thermisch leitend angebunden wird.
Vorteilhafter Weise ist zur weiteren Verbesserung der elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen den Ableiterfahnen und/oder zur Verbesserung der thermisch leitfähigen Verbindung zwischen Ableiterfahne und Kühlplatte ein Federelement vorgesehen, das beispielsweise als Spannmatte, elastisches Vlies, Blattfeder und/oder als Tellerfeder ausgebildet ist. Dabei ist das Federelement zwischen dem ersten und/oder dem zweiten Abschnitt der Ableiterfahne und dem Rahmenelement und/oder dem Halbrahmenelement angeordnet, so dass das Federelement eine Federkraft auf den ersten und/oder zweiten Abschnitt der Ableiterfahne ausübt. Die Federkraft weist vom Rahmenelement und/oder dem Halbrahmenelement weg, so dass der erste und/oder zweite Abschnitt der Ableiterfahne in dieser Richtung vorgespannt ist. Damit wird erreicht, dass Setzverluste im Pressverband der kraft- und/oder formschlüssigen Verbindungen zwischen den Rahmenelementen bzw. Halbrahmenelementen untereinander und/oder zwischen den Rahmenelementen bzw. Halbrahmenelementen und der Kühlplatte kompensierbar sind, womit eine elektrisch und/oder thermisch leitfähige Kopplung der Ableiterfahnen untereinander und/oder der Ableiterfahnen mit der Kühlplatte sichergestellt ist.
Vorteilhafter Weise ist im Rahmenelement ein Versteifungselement angeordnet, um ausreichend hohe Presskräfte im Pressverband der kraft- und/oder formschlüssig verbundenen Teile, die Rahmenelemente bzw. Halbrahmenelemente und/oder die Kühlplatte umfassen, zu ermöglichen. Dabei wird das Versteifungselement zweckmäßiger Weise bei Herstellung des Rahmenelements in dasselbige mittels eines Spritzgussprozesses eingebracht. Das Versteifungselement weist eine höhere Steifigkeit auf als das zweckmäßiger Weise aus Kunststoff hergestellte Rahmenelement und ist beispielsweise aus einem Metall gefertigt.
Alternativ oder zusätzlich weist das Versteifungselement eine Bohrung insbesondere in Form einer Gewindebohrung auf, die das insbesondere als Schraube ausgebildete zweite Spannelement aufnimmt, um die Festigkeit der kraft- und formschlüssigen Verbindung zwischen Rahmenelement bzw. Halbrahmenelement und Kühlplatte weiter zu verbessern.
Bei der Batterie handelt es sich gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung um eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Batterie für ein Fahrzeug mit Elektroantrieb, Hybridantrieb oder ein Brennstoffzellen-Fahrzeug. Vorzugsweise ist die Batterie eine . Lithium-Ionen-Batterie. Aufgrund des geringen Gewichts, der hohen Sicherheit und der verringerten Kosten eignet sich die Batterie vorzugsweise zur Anwendung in einem Fahrzeug.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch eine Explosionsdarstellung einer Batterie mit einem Zellverbund gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem eine Kühlplatte polseitig am Zellverbund angebracht ist und mit Rahmenelementen kraft- und formschlüssig verbunden ist,
2 schematisch eine perspektivische Darstellung zweier Einzelzellen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei zwischen den Einzelzellen das Rahmenelement angeordnet ist und bei der die Ableiterfahnen der beiden benachbarten Einzelzellen derart in entgegen gesetzter Richtung abschnittsweise abgewinkelt sind, dass sich zumindest die jeweiligen ersten Abschnitte der Ableiterfahnen der beiden benachbarten Einzelzellen überlappen,
3 schematisch eine Längsschnittdarstellung des Zellverbunds gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
4 schematisch eine Explosionsdarstellung einer Batterie mit einem Zellverbund gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem der Zellverbund aus einer Vielzahl von Einzelzellen gebildet ist und eine Ableiterfahne der Einzelzelle um ein Rahmenelement außenseitig abgewinkelt ist,
5 schematisch eine perspektivische Darstellung der gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach 4 ausgebildeten Einzelle, die halbseitig in ein Rahmenelement eingelegt ist,
6 schematisch eine Explosionsdarstellung der gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach 4 ausgebildeten Einzelzelle mit dem angrenzenden Rahmenelement,
7 schematisch eine Längsschnittdarstellung des gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach 4 ausgebildeten Zellverbunds,
8 schematisch eine Ausschnittsvergrößerung der Längsschnittdarstellung gemäß 7,
9 schematisch eine Explosionsdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels, bei dem zwei benachbarte Einzelzellen jeweils zwischen zwei Halbrahmenelementen angeordnet sind,
10 schematisch eine Explosionsdarstellung der Einzelzelle gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel nach 9, wobei die eine Ableiterfahne der Einzelzelle außenseitig um das Halbrahmenelement abgewinkelt ist,
11 schematisch eine Längsschnittdarstellung eines gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel nach 9 ausgebildeten Zellverbunds aus Einzelzellen,
12 schematisch eine Explosionsdarstellung einer Batterie gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, bei der ein Versteifungselement in einem Rahmenelement eingebracht ist,
13 schematisch eine Längsschnittdarstellung eines Zellverbunds gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel nach 12, bei dem in dem jeweiligen Rahmenelement jeweils das Versteifungselement angeordnet ist,
14 schematisch eine Querschnittdarstellung eines Zellverbunds gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel nach 12, bei dem in dem jeweiligen Rahmenelement jeweils das Versteifungselement angeordnet ist,
15 schematisch einen Ausschnitt einer Längsschnittdarstellung eines Zellverbunds gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, bei dem ein Federelement zwischen einem Rahmenelement und einem ersten Abschnitt einer Ableiterfahne angeordnet ist.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.
1 bis 3 zeigen ein erstes Ausbildungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine Vielzahl von als Flachzellen der Coffebag- oder Pouch-Bauweise ausgebildeten Einzelzellen 1 nebeneinander und zueinander parallel zur Bildung eines Zellverbunds Z einer Batterie angeordnet ist.
Die Einzelzellen 1 sind dabei gemäß der bereits beschriebenen flachen Coffeebag-Bauweise gebildet, bei der die Einzelzelle 1 eine folienartige und elektrisch isolierende Hülle aufweist, die nach Evakuierung im umlaufenden Randbereich mittels einer Verschweißung verschlossen ist und so ein Einzelzellengehäuse 3 bilden. Das Einzelzellengehäuse 2 weist im umlaufenden Randbereich eine von der Verschweißung der folienartigen Hülle hervorgerufene Siegelnaht 2.1 auf.
Die im Folgenden als Einzelzelle 1 bezeichnete Flachzelle besteht aus einem im inneren der Einzelzelle 1 angeordneten Elektrodenstapel 3 elektrochemisch aktiver und nebeneinander liegender Folien, der, wie in 3 dargestellt, von einem Einzelzellengehäuse 2 umgeben ist. Dabei sind in nicht näher dargestellter Weise die Polkontakte des Elektrodenstapels 3 einer Polarität elektrisch leitfähig mit jeweils einer elektrisch und thermisch leitfähigen Ableiterfahne 4 verbunden, die somit die Pole der Einzelzelle 1 bilden. Eine innerhalb der Einzelzelle 1 insbesondere bei Betrieb, Laden und/oder Entladen entstehende Wärme ist mittels der Ableiterfahne 4 Bauraum sparend nach außen abführbar.
Jede Einzelzelle 1 des Zellverbunds Z, weist, wie insbesondere in 1 dargestellt, zwei blechförmige und elektrisch leitfähige Ableiterfahnen 4 auf, die durch die folienartige Hülle des Einzelzellengehäuses 2 durchgeführt sind. Ein von der Einzelzelle 1 über eine Kante des Einzelzellengehäuses 2 gerade hinaus stehender Abschnitt 4.1 jeweils einer der Ableiterfahnen 4 ist eben und parallel zur Einzelzelle 1 ausgerichtet.
Die Ableiterfahne 4 ist abschnittsweise um 90 Grad abgewinkelt und weist einen ersten abgewinkelten Abschnitt 4.2 auf, der gegenüber dem gerade hinaus stehenden Abschnitt 4.1 der Ableiterfahne 4 um 90 Grad abgewinkelt ist. Der erste abgewinkelte Abschnitt 4.2 der Ableiterfahne 4 verläuft dabei parallel zu zumindest einer polseitig angebrachten Kühlplatte 5, an die die Ableiterfahne 4 thermisch leitend zur Kühlung der Batterie angekoppelt ist. Dabei ist der erste abgewinkelte Abschnitt 4.2 einer der beiden Ableiterfahnen 4 der Einzelzelle 1 in einer entgegen gesetzten Richtung gegenüber dem ersten abgewinkelten Abschnitt 4.2 der anderen der beiden Ableiterfahnen 4 der Einzelzelle 1 abgewinkelt.
Zwischen jeweils zwei Einzelzellen 1 des Zellverbunds Z ist jeweils ein Rahmenelement 6, wie insbesondere in 2 gezeigt, angeordnet. Das Rahmenelement 6 ist entweder vollständig oder zumindest im Kontaktbereich der Ableiterfahnen 4 aus elektrisch isolierendem Material und insbesondere Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff gefertigt. Die Ableiterfahne 4 der Einzelzelle 1 ist derart abschnittsweise um eine Außenseite des Rahmenelements 6 abgewinkelt, dass der gerade hinaus stehende Abschnitt 4.1 seitlich an dem Rahmenelement 6 anliegt und der erste abgewinkelte Abschnitt 4.2 der Ableiterfahne 4 auf dem Rahmenelement 6 aufliegt und von diesem innenseitig abgestützt ist. Dabei verläuft eine Kante 4.3 der abschnittsweise abgewinkelten Ableiterfahne 4 parallel zu einer Rahmenkante 6.1 des Rahmenelements 6.
Das Rahmenelement 6 weist eine derartige Breite auf, dass die gerade hinaus stehenden Abschnitte 4.1 der Ableiterfahnen 4 zweier im Zellverbund Z benachbarter Einzelzellen 1 in einem entsprechenden Abstand B voneinander beabstandet sind.
Jede Einzelzelle 1 des Zellverbunds Z ist, wie insbesondere in 1 und 3 gezeigt, zwischen zwei Rahmenelementen 6 angeordnet und in diese eingelegt. Das Rahmenelement 6 weist eine innere Aussparung auf, die einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist und derart dimensioniert ist, dass ein erhabener Bereich der Einzelzelle 1, dessen Ausmessungen maßgeblich von dem in der Einzelzelle 1 angeordneten Elektrodenstapel 3 bestimmt ist, vom Rahmenelement 6 umfasst wird. Die Einzelzelle 1 ist von beiden Seiten in jeweils einem der Rahmenelemente 6 eingelegt, so dass die Einzelzelle 1 halbseitig in dem jeweils einem der Rahmenelemente 6 anordbar ist.
Zwei im Zellverbund Z benachbarte Einzelzellen 1 sind, wie in 1 bis 3 dargestellt, mittels des Rahmenelements 6 voneinander getrennt. Die Ableiterfahne 4 einer der beiden benachbarten Einzelzellen 1 ist gegenüber der Ableiterfahne 4 der anderen der beiden benachbarten Einzelzellen 1 derart in entgegen gesetzter Richtung abschnittsweise abgewinkelt, dass die jeweiligen ersten abgewinkelten Abschnitte 4.2 der beiden Ableiterfahnen 4 im Bereich des Rahmenelements 6 überlappen und übereinander liegen. Damit ist ein flächiger Auflagekontakt der beiden ersten abgewinkelten Abschnitte 4.2 gegeben, der eine elektrisch und thermisch leitfähige Verbindung zwischen den beiden Ableiterfahnen 4 benachbarter Einzelzellen 1 zur Verschaltung der Einzelzellen 1 untereinander herstellt. Um eine Korrosion der Ableiterfahnen 4 zu vermeiden, sind diese zumindest teilweise und insbesondere im Bereich des ersten abgewinkelten Abschnitts 4.2 mit einer Korrosionsschutz-Beschichtung, beispielsweise aus Nickel, Zinn und/oder Gold, versehen.
Die jeweils halbseitig in die Rahmenelemente 6 eingelegten Einzelzellen 1 sind mittels einer kraftschlüssigen Verpressung der Rahmenelemente 6 untereinander in dem Zellverbund Z fixierbar. Zu dieser Verpressung sind erste Spannelemente 7 vorgesehen, die insbesondere als Schrauben, Zuganker, Nieten und/oder Federbügeln ausgebildet sind. Die kraftschlüssige Verpressung der Rahmenelemente 7 erfolgt in einer zu der Einzelzelle 1 senkrecht verlaufenden axialen Richtung A. Das Rahmenelement 6 weist eine durchgängige erste Aussparung 6.2 auf, deren innere Abmessungen zur Aufnahme des ersten Spannelements 7 entsprechend ausgebildet sind. Die erste Aussparung 6.2 ist dabei in einer jeweiligen Ecke des Rahmenelements 6 angeordnet.
Bei der axialen und kraftschlüssigen Verpressung der Rahmenelemente 6 untereinander werden die Einzelzellen 1 im Zellverbund Z fixiert. Dabei liegen die den Randbereich der Einzelzelle 1 umlaufende Siegelnaht 2.1 und die gerade hinaus stehenden Abschnitte 4.1 der Ableiterfahnen 4 der Einzelzelle 1 beidseitig an jeweils einem der Rahmenelemente 6 an. Bei der Verpressung der Rahmenelemente 6 werden die Siegelnaht 2.1 und die gerade hinaus stehenden Abschnitte 4.1 der Ableiterfahnen 4 jeder Einzelzelle 1 zwischen den beiden jeweils angrenzenden Rahmenelementen 6 verklemmt.
Alternativ oder zusätzlich ist jeweils endseitig am Zellverbund Z ein rahmenförmiges Abschlusselement 9 angeordnet, das den Zellverbund Z begrenzt und als Widerlager bei der axialen Verpressung der Rahmenelemente 6 dient. Dazu weist das Abschlusselement 9 eine vierte Aussparung 9.1 zur Aufnahme des ersten Spannelements 7 auf.
Die Kühlplatte 5 ist parallel zu den ersten abgewinkelten Abschnitten 4.2 der Ableiterfahnen 4 anordbar und weist eine Vielzahl von inneren Kühlkanälen 5.2 auf, die von einem Kühlmittel zur Kühlung der Batterie durchströmbar sind. 1 zeigt einen Zellverbund Z, bei dem jede Einzelzelle 1 jeweils zwei Ableiterfahnen 4 aufweist. Die Einzelzellen 1 sind parallel zueinander ausgerichtet, so dass die jeweiligen ersten abgewinkelten Abschnitte 4.2 der Ableiterfahnen 4 zwei zueinander parallele Reihen bilden, die an jeweils eine darüber angeordnete Kühlplatte 5 thermisch gekoppelt sind.
Um einen Eintritt von Fremdstoffen, insbesondere von Feuchtigkeit und Schmutzpartikeln, in die Fügebereiche zwischen den Ableiterfahnen 4 und die Fügebereiche zwischen den Ableiterfahnen 4 und der Kühlplatte 5 zu vermeiden, sind in nicht näher dargestellter Weise zusätzlich diese Fügebereiche und insbesondere die Bereiche der ersten abgewinkelten Abschnitte 4.2 durch Einbringen einer Vergussmasse, Aufbringen einer Lackierung und/oder Anordnen eines Dichtelements gegen dass Eindringen von Fremdstoffen geschützt.
Zwischen der Kühlplatte 5 und den ersten abgewinkelten Abschnitten 4.2 der Ableiterfahnen 4 ist in nicht näher dargestellter Weise zur Vermeidung von Kurzschlüssen eine thermisch leitfähige und elektrisch isolierende Wärmeleitfolie 12, die insbesondere aus Kunststoff gefertigt ist, angeordnet. Die Kühlplatte 5 ist mit den Rahmenelementen 6 form- und/oder kraftschlüssig mittels zweiter Spannelemente 8 verbindbar, die insbesondere als Schrauben, Zuganker, Nieten und/oder Federbügel ausgebildet sind. Das Rahmenelement 6 weist zur Aufnahme des zweiten Spannelements 8 eine zweite Aussparung 6.3 auf und dient bei der kraft- und/oder formschlüssigen Verspannung des Rahmenelements 6 mit der Kühlplatte 5 als Widerlager. Entsprechend weist die Kühlplatte 5 eine dritte Aussparung 5.1 auf, durch die das zweite Spannelement 8 durchführbar ist.
Die beiden überlappenden und übereinander liegenden ersten abgewinkelten Abschnitte 4.2 der Ableiterfahnen 4 benachbarter Einzelzellen 1 werden bei der kraft- und formschlüssigen Verspannung zwischen Rahmenelement 6 und Kühlplatte 5 aufeinander gepresst, womit die Ableiterfahnen 4 benachbarter Einzelzellen 1 elektrisch leitend kraft- und formschlüssig verbunden und gleichzeitig thermisch leitfähig an die Kühlplatte 5 angebunden werden. Um bei dieser kraft- und formschlüssigen Verspannung eine Beschädigung der zwischen den ersten abgewinkelten Abschnitten 4.2 und der Kühlplatte 5 angeordneten Wärmeleitfolie 12 zu verhindern, weist das Rahmenelement 6 zwischen den zweiten Aussparungen 6.3 einen stufenförmig abgesenkten Bereich 6.4 auf, so dass das Rahmenelement 6 von der Kühlplatte 5 in dem abgesenkten Bereich 6.4 beabstandet ist, womit der Grad des Zusammendrückens der relativ weichen Wärmeleitfolie 12 begrenzt ist.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann ein nicht weiter dargestelltes Distanzelement vorgesehen sein, das die Kühlplatte 5 und das Rahmenelement 6 im Bereich der ersten abgewinkelten Abschnitte 4.2 beabstandet und damit eine zu starke Deformation der Wärmeleitfolie 12 verhindert.
Das zweite Spannelement 8 ist insbesondere als selbstfurchende Kunststoffschraube ausgebildet, um die elektrische Isolation der Kühlplatte 5 sicherzustellen.
Die beiden endseitig am Zellverbund Z angeordneten Einzelzellen 1 weisen, wie in 1 gezeigt, jeweils eine endseitige Ableiterfahne 4' mit einem verlängerten ersten abgewinkelten Abschnitt 4.2' auf, der jeweils einen Polkontakt des Zellverbunds Z bildet.
4 bis 8 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel des aus Einzelzellen 1 gebildeten Zellverbunds Z.
Dabei weist die gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gebildete Einzelzelle 1 zwei, wie insbesondere in 6 gezeigt, asymmetrisch ausgebildete Ableiterfahnen 13, 14 auf. Eine Ableiterfahne 13 der beiden Ableiterfahnen 13, 14 der Einzelzelle 1 ist plan und eben ausgebildet und weist gerade aus der folienartigen Hülle des Einzelzellengehäuses 2 hinaus. Die andere Ableiterfahne 14 ist abschnittsweise um jeweils 90 Grad um das Rahmenelement 6 außenseitig abgewinkelt, so dass zwei Kanten 14.3 der Ableiterfahne 14 gebildet sind, die jeweils parallel zu einer der Rahmenkanten 6.1 des Rahmenelements 6 verlaufen.
Die so geformte Ableiterfahne 14 weist drei Abschnitte 14.1, 14.2, 14.4 auf, wobei ein erster abgewinkelter Abschnitt 14.2 um 90 Grad gegenüber einem von der Einzelzelle 1 gerade hinaus stehenden Abschnitt 14.1 abgewinkelt ist und ein zweiter abgewinkelter Abschnitt 14.4 gegenüber dem ersten abgewinkelten Abschnitt 14.2 um 90 Grad abgewinkelt ist. Der zweite abgewinkelte Abschnitt 14.4 verläuft parallel zum gerade hinaus stehenden Abschnitt 14.1. Die Ableiterfahne 14 weist somit, wie in 6 gezeigt, ein rinnenförmiges Profil mit einem, wie in 8 dargestellt, im Wesentlichen U-förmigen Querschnittsprofil auf.
Die so ausgebildeten Einzelzellen 1 sind nebeneinander und zueinander parallel und jeweils um 180 Grad verdreht im Zellverbund Z angeordnet.
Das Rahmenelement 6 stützt innenseitig den ersten und den zweiten Abschnitt 14.2, 14.4 der Ableiterfahne 14 ab und dient als Widerlager, so dass bei der kraft- und formschlüssigen axialen Verpressung der Rahmenelemente 6 untereinander der zweite abgewinkelte Abschnitt 14.4 der Ableiterfahne 14 einer der Einzelzellen 1 kraft- und formschlüssig auf die ebene Ableiterfahne 13 einer der zu dieser Einzelzelle 1 benachbarten Einzelzellen 1 kraft- und formschlüssig gepresst wird, so dass die Ableiterfahnen 13, 14 elektrisch leitend verbunden sind.
Zusätzlich zu der in den 4 bis 8 dargestellten und bereits beschriebenen elektrisch leitenden Kontaktierung der Ableiterfahnen 13, 14 benachbarter Einzelzellen 1 mittels der Verpressung der Rahmenelemente 6 in der axialen Richtung A kann am Zellverbund Z die Kühlplatte 6 angeordnet sein, die, wie im bereits beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel, parallel zu den jeweiligen ersten abgewinkelten Abschnitten 14.2 der Ableiterfahnen 14 verläuft.
Die endseitig am Zellverbund Z angeordneten Einzelzellen 1 weisen jeweils, wie in 4 und 7 dargestellt, eine endseitige Ableiterfahne 14' mit einem verlängerten ersten abgewinkelten Abschnitt 14.2' auf, der den Polkontakt des Zellverbunds Z bildet.
9 bis 11 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der das Rahmenelement 6 aus zwei Halbrahmenelementen 6.5 gebildet ist. Dabei weisen die Halbrahmenelemente 6.5 eine jeweilige Breite auf, die der Hälfte des Abstands B entspricht.
Die beiden Ableiterfahnen 14 der Einzelzelle 1 des dritten Ausführungsbeispiels sind abschnittsweise um 90 Grad abgewinkelt. Dabei ist die Ableiterfahne 14, wie in 10 dargestellt, außenseitig um das der Einzelzelle 1 seitlich angrenzende Halbrahmenelement 6.5 abgewinkelt, so dass die Ableiterfahne 14 zwei Kanten 14.3 aufweist, die parallel zu den Rahmenkanten 6.1 des Halbrahmenelements 6.5 verlaufen.
Beide Ableiterfahnen 14 der Einzelzelle 1 weisen ein rinnenförmiges Profil mit einem im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf. Die beiden Ableiterfahnen 14 der Einzelzelle 1 sind in entgegen gesetzter Richtung abgewinkelt, so dass der erste abgewinkelte Abschnitt 14.2 einer der beiden Ableiterfahnen 14 von einer Seite der Einzelzelle 1 vorsteht und der erste abgewinkelte Abschnitt 14.2 der anderen Ableiterfahne 14 von der gegenüberliegenden Seite der Einzelzelle 1 vorsteht.
Mittels der kraftschlüssigen Verpressung in axialer Richtung A sind die Halbrahmenelemente 6.5 miteinander derart verpressbar, dass die zweiten abgewinkelten Abschnitte 14.4 der Ableiterfahnen 14 benachbarter Einzelzellen 1, wie in 11 gezeigt, aneinander anliegen und kraft- und formschlüssig und elektrisch leitend verbunden sind. Die Halbrahmenelemente 6.5 stützen dabei innenseitig die jeweils angrenzenden ersten und zweiten Abschnitte 14.2, 14.4 ab und dienen als Widerlager bei der axialen Verpressung.
Das Halbrahmenelement 6.5 weist, wie in 10 dargestellt, eine Ausnehmung 6.6 auf, die zu der Ableiterfahne 14 korrespondierende Ausmessungen aufweist. Der zweite abgewinkelte Abschnitt 14.4 der Ableiterfahne 14 der in das Halbrahmenelement 6.5 eingelegten Einzelzelle 1 schließt dabei bündig mit einer Oberfläche des Halbrahmenelements 6.5 ab, so dass unerwünschte Spannkräfte bei der axialen Verpressung der Halbrahmenelemente 6.5 vermieden sind.
In 12 bis 14 ist ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der das Rahmenelement 6 ein Versteifungselement 11 aufweist, das aus einem festeren Material als das Rahmenelement 6 gefertigt ist, dargestellt. Das Versteifungselement 11 besteht insbesondere aus Metall und wird bereits bei der Herstellung des Rahmenelements 6 mittels eines Spritzgussprozesses in das Rahmenelement 6 eingebracht.
Das Versteifungselement 11 weist eine zu dem zweiten Spannelement 8 korrespondierende Bohrung 11.1 auf. Das insbesondere als Schraube ausgeführte zweite Spannelement 8 ist durch die dritte Aussparung 5.1 der Kühlplatte 5 und durch die zweite Aussparung 6.3 des Rahmenelements 6 hindurchführbar und greift in die Bohrung 11.1, die als Gewindebohrung ausgeführt ist, des Versteifungselements 11 ein. Dadurch sind größere Presskräfte bei der kraft- und formschlüssigen Verbindung zwischen Kühlplatte 5 und Rahmenelement 6 ermöglicht, womit die thermische Ankopplung der Ableiterfahnen 4 an die Kühlplatte 5 verbessert ist.
Zwischen den ersten abgewinkelten Abschnitten 4.2 und der Kühlplatte 5 ist die elektrisch isolierende und thermisch leitfähige Wärmeleitfolie 12 angeordnet.
15 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem zwischen dem ersten abgewinkelten Abschnitt 4.2 der Ableiterfahne 4 und dem Rahmenelement 6 ein Federelement 10 angeordnet ist, das insbesondere als Spannmatte, elastisches Vlies, Blattfeder oder Tellerfeder ausgebildet ist. Das Spannelement 10 übt Federkraft auf die überlappenden und übereinander liegenden ersten abgewinkelten Abschnitte 4.2 aus, so dass der erste abgewinkelte Abschnitt 4.2 der Ableiterfahne 4 in eine vom Rahmenelement 6 wegweisende Richtung vorgespannt ist. So sind Setzverluste im Pressverband der kraft- und formschlüssigen Verbindung zwischen Kühlplatte 5, Wärmeleitfolie 12, Ableiterfahne 4 und Rahmenelement 6 ausgleichbar.
Die beschriebenen und in den 1 bis 15 gezeigten Ausführungsbeispiele sind miteinander kombinierbar. Insbesondere ist es denkbar, zwischen dem zweiten Abschnitt 14.4 der Ableiterfahne 14 und dem Rahmenelement 6 ein Federelement 11 anzuordnen, um Setzverluste bei der axialen Verpressung der Rahmenelemente 6 auszugleichen und eine elektrisch leitfähige Kontaktierung der Ableiterfahnen 14 bei der axialen Verpressung sicherzustellen. Des Weiteren kann das Rahmenelement 6 in nicht näher dargestellter Weise aus Halbrahmenelementen 6.5 gebildet sein, die zweite Aussparungen 6.3 aufweisen, in die das zweite Spannelement 8 zur Befestigung einer Kühlplatte 5 eingreift.
Bezugszeichenliste

1: Einzelzelle
2: Einzelzellengehäuse
2.1: Siegelnaht
3: Elektrodenstapel
4: Ableiterfahne
4': endseitige Ableiterfahne
4.1: gerade hinaus stehender Abschnitt
4.2: erster (abgewinkelter) Abschnitt
4.2': verlängerter erster (abgewinkelter) Abschnitt
4.3: Kante
5: Kühlplatte
5.1: dritte Aussparung
5.2: Kühlkanal
6: Rahmenelement
6.1: Rahmenkante
6.2: erste Aussparung
6.3: zweite Aussparung
6.4: abgesenkter Bereich
6.5: Halbrahmenelement
6.6: Ausnehmung
7: erstes Spannelement
8: zweites Spannelement
9: Abschlusselement
9.1: vierte Aussparung
10: Federelement
11: Versteifungselement
11.1: Bohrung
12: Wärmeleitfolie
13: ebene Ableiterfahne
14: Ableiterfahne
14': endseitige Ableiterfahne
14.1: gerade hinaus stehender Abschnitt
14.2: erster (abgewinkelter) Abschnitt
14.2': verlängerter erster (abgewinkelter) Abschnitt
14.3: Kante
14.4: zweiter (abgewinkelter) Abschnitt
A: axiale Richtung
B: Abstand
Z: Zellverbund

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008034867 A1 [0004]
DE 102010013023 [0006]

Claims

Batterie mit einem Zellverbund (Z), umfassend eine Mehrzahl von seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen (1) und zumindest eine polseitig auf den Einzelzellen (1) angeordnete Kühlplatte (5), wobei Ableiterfahnen (4, 13, 14) elektrischer Pole der Einzelzellen (1) thermisch mit der Kühlplatte (5) gekoppelt sind und zumindest eine der Ableiterfahnen (4, 14) derart abschnittsweise abgewinkelt ist, dass zumindest ein erster Abschnitt (4.2, 14.2) dieser Ableiterfahne (4, 14) parallel zur Kühlplatte (5) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelzellen (1) in Rahmenelemente (6) angeordnet sind, die mittels erster Spannelemente (7) derart kraftschlüssig miteinander verpressbar sind, dass die Ableiterfahnen (4, 13, 14) benachbarter Einzelzellen (1) miteinander elektrisch verschaltet sind.
Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableiterfahnen (4, 13, 14) benachbarter Einzelzellen (1) mittels der kraftschlüssigen Verpressung der Rahmenelemente (6) kraft- und/oder formschlüssig verbunden sind.
Batterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableiterfahne (4, 14) abschnittsweise um 90 Grad abgewinkelt ist.
Batterie nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (4.2, 14.2) zumindest einer der Ableiterfahnen (4, 14) einer der Einzelzelle (1) gegenüber dem ersten Abschnitt (4.2, 14.2) zumindest einer anderen der Ableiterfahnen (4.2, 14.2) dieser Einzelzelle (1) in entgegen gesetzter Richtung abgewinkelt ist.
Batterie nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableiterfahnen (4, 14) einer der Einzelzellen (1) derart abschnittsweise abgewinkelt sind, dass sich zumindest die jeweiligen ersten Abschnitte (4.2) der Ableiterfahnen (4) benachbarter Einzelzellen (1) überlappen oder dass ein zweiter Abschnitt (14.4) der Ableiterfahne (14) einer der Einzelzellen (1) an der Ableiterfahne (13, 14) einer anderen der benachbarten Einzelzellen (1) anliegt, wobei der zweite Abschnitt (14.4) gegenüber dem ersten Abschnitt (14.2) um 90 Grad abgewinkelt ist.
Batterie nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (5) mittels zweiter Spannelemente (8) mit dem Rahmenelement (6) derart kraft- und/oder formschlüssig verbindbar ist, dass der erste Abschnitt (4.2, 14.2) der Ableiterfahne (4, 14) kraft- und/oder formschlüssig mit der Kühlplatte (5) verbunden ist und die Ableiterfahne (4, 14) an die Kühlplatte (5) thermisch leitfähig gekoppelt ist.
Batterie nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenelemente (6) im jeweiligen Zwischenbereich benachbarter Einzelzellen (1) des Zellverbunds (Z) derart angeordnet sind, dass die Ableiterfahnen (4, 13, 14) der Einzelzelle (1) zwischen jeweils zwei Rahmenelementen (6) kraft- und/oder formschlüssig verklemmt sind, die Einzelzelle (1) jeweils halbseitig in einem der jeweils zwei Rahmenelemente (6) anordbar ist und von den Einzelzellen (1) gerade hinausstehende Abschnitte der Ableiterfahnen (4.1, 14.1) benachbarter Einzelzellen (1) mittels des Rahmenelements (6) im Abstand (B) voneinander beabstandet sind.
Batterie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenelement (6) aus zwei Halbrahmenelementen (6.5) besteht, die eine jeweilige Breite aufweisen, die der Hälfte des Abstands (B) entspricht.
Batterie nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenelement (6) und/oder das jeweilige Halbrahmenelement (6.5) mit einer ersten Aussparung (6.2) zur Aufnahme des ersten Spannelements (7) versehen sind/ist, so dass die Rahmenelemente (6) und/oder die Halbrahmenelemente (6.5) miteinander in einer axialen Richtung (A) kraftschlüssig verpressbar sind.
Batterie nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableiterfahne (4, 14) außenseitig um das Rahmenelement (6) und/oder das Halbrahmenelement (6.5) derart abgewinkelt ist, dass mindestens einer der Abschnitte (4.1, 4.2, 14.1, 14.2, 14.4) der Ableiterfahne (4, 14) an dem Rahmenelement (6) und/oder dem Halbrahmenelement (6.5) auf- oder anliegt.
Batterie nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und/oder dem zweiten Abschnitt (4.2, 14.2, 14.4) der Ableiterfahne (4, 14) und dem Rahmenelement (6) und/oder dem Halbrahmenelement (6.5) ein Federelement (10) angeordnet ist, das eine derartige Federkraft auf diesen ersten und/oder zweiten Abschnitt (4.2, 14.2, 14.4) ausübt, dass dieser erste und/oder zweite Abschnitt (4.2, 14.2, 14.4) der Ableiterfahne (4, 14) in eine vom Rahmenelement (6) und/oder vom Halbrahmenelement (6.5) wegweisende Richtung vorgespannt ist.
Batterie nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmenelement (6) ein Versteifungselement (11) angeordnet ist.
Batterie nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungselement (11) zumindest eine Bohrung (11.1) zur Aufnahme des zweiten Spannelements (8) aufweist.
Batterie nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Batterie für ein Fahrzeug mit Elektroantrieb, Hybridantrieb oder ein Brennstoffzellen-Fahrzeug, ist.