DE102010050992A1 - Cell composite for high voltage battery of e.g. mild hybrid vehicle, has tensioning unit electrically insulated relative to side walls by insulating element, which is formed by spacer, where spacer comprises sides - Google Patents

Cell composite for high voltage battery of e.g. mild hybrid vehicle, has tensioning unit electrically insulated relative to side walls by insulating element, which is formed by spacer, where spacer comprises sides Download PDF

Info

Publication number
DE102010050992A1
DE102010050992A1 DE201010050992 DE102010050992A DE102010050992A1 DE 102010050992 A1 DE102010050992 A1 DE 102010050992A1 DE 201010050992 DE201010050992 DE 201010050992 DE 102010050992 A DE102010050992 A DE 102010050992A DE 102010050992 A1 DE102010050992 A1 DE 102010050992A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
spacer
insulating element
cell
side walls
voltage battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201010050992
Other languages
German (de)
Inventor
Dr.-Ing. Hohenthanner Claus-Rupert
Dipl.-Chem. Dr. Kaiser Jörg
Dr. Kaufmann Rainer
Dr.-Ing. Lamm Arnold
Dr.-Ing. Meintschel Jens
Dipl.-Ing. Dr. Schröter Dirk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE201010050992 priority Critical patent/DE102010050992A1/en
Publication of DE102010050992A1 publication Critical patent/DE102010050992A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0481—Compression means other than compression means for stacks of electrodes and separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/293—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/291—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by their shape
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

The composite has single cells (12) provided with side walls e.g. anode metal sheet (36) and cathode metal sheet (38), made from electrical conductive material. The walls are kept at a distance to each other by an electrically insulating spacer e.g. frame (40), and braced against each other by a tensioning unit e.g. tie rod. The tensioning unit is electrically insulated relative to the walls by an insulating element e.g. tubular projection (46). The insulating element is formed by the spacer, where the spacer comprises sides (48, 50). The spacer is formed as an electrode stack of the cells.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zellenverbund für eine Batterie, insbesondere Hochvoltbatterie, mit wenigstens zwei Einzelzellen, welche jeweils zwei Seitenwände aus einem elektrisch leitfähigen Material umfassen. Die zwei Seitenwände einer Einzelzelle sind durch einen elektrisch isolierenden Abstandshalter auf Abstand zueinander gehalten und mittels wenigstens eines Spannmittels gegeneinander verspannt. Das wenigstens eine Spannmittel ist mittels eines Isolierelements gegenüber den Seitenwänden elektrisch isoliert.The invention relates to a cell assembly for a battery, in particular high-voltage battery, having at least two individual cells, each comprising two side walls made of an electrically conductive material. The two side walls of a single cell are held by an electrically insulating spacer at a distance from each other and braced against each other by means of at least one clamping means. The at least one tensioning means is electrically insulated from the side walls by means of an insulating element.

Bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Hochvoltbatterie sind eine Mehrzahl von Einzelzellen nebeneinander gestapelt, sodass Seitenwände benachbarter Einzelzellen miteinander in Anlage und elektrisch in Reihe geschaltet sind. Die elektrisch leitfähigen Seitenwände dienen gleichzeitig als jeweilige Pole und als Wärmeleitbleche zum Ableiten von Abwärme der Einzelzelle. Eine äußere Seitenwand einer ersten Einzelzelle des Zellenverbunds ist mit einer Druckplatte in Anlage. Eine weitere Druckplatte schließt den Zellenverbund zu der gegenüberliegenden Außenseite hin ab, und ist mit einer äußeren Seitenwand der letzten Einzelzelle des Zellenverbunds in Anlage. Die Einzelzellen und die Druckplatten weisen Durchtrittsöffnungen auf, welche in der Batterie miteinander fluchten. Durch diese Durchtrittsöffnungen sind Zuganker geführt, und durch Anziehen der Zugankers werden die zwischen den Druckplatten angeordneten Einzelzellen gegeneinander verspannt. Um zu verhindern, dass der Zuganker mit den elektrisch leitfähigen Seitenwänden der Einzelzellen in Kontakt gerät, ist der Zuganker mit einem Schrumpfschlauch aus einem elektrisch isolierenden Material umgeben.In a high-voltage battery known from the prior art, a plurality of individual cells are stacked next to each other, so that side walls of adjacent individual cells are connected to each other in plant and electrically in series. The electrically conductive side walls simultaneously serve as respective poles and as Wärmeleitbleche for dissipating waste heat of the single cell. An outer side wall of a first single cell of the cell assembly is in contact with a pressure plate. Another pressure plate closes the cell assembly to the opposite outside from, and is in contact with an outer side wall of the last single cell of the cell assembly. The individual cells and the pressure plates have through openings, which are aligned in the battery. Tie rods are guided through these passage openings, and by tightening the tie rods, the individual cells arranged between the pressure plates are braced against one another. In order to prevent the tie rod from coming into contact with the electrically conductive side walls of the individual cells, the tie rod is surrounded by a shrink tube made of an electrically insulating material.

Als nachteilig bei einer derartigen Hochvoltbatterie ist der Umstand anzusehen, dass sie in der Fertigung aufwändig und kostenintensiv ist.A disadvantage of such a high-voltage battery is the fact that it is complex and expensive to manufacture.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Zellenverbund der eingangs genannten Art für eine Batterie zu schaffen, welcher eine kostengünstigere Fertigung der Batterie ermöglicht.Object of the present invention is therefore to provide a cell assembly of the type mentioned for a battery, which allows a more cost-effective production of the battery.

Diese Aufgabe wird durch einen Zellenverbund mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved by a cell network having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Zellenverbund für eine Batterie umfasst wenigstens zwei Einzelzellen, welche jeweils zwei Seitenwände aus einem elektrisch leitfähigen Material aufweisen. Die zwei Seitenwände einer jeden Einzelzelle sind durch einen elektrisch isolierenden Abstandshalter auf Abstand zueinander gehalten. Die wenigstens zwei Einzelzellen sind mittels wenigstens eines Spannmittels gegeneinander verspannt, und das wenigstens eine Spannmittel ist mittels eines Isolierelements gegenüber den Seitenwänden elektrisch isoliert. Hierbei ist das Isolierelement durch zumindest einen der Abstandshalter gebildet. Es braucht also kein separates Teil vorgesehen zu werden, um die elektrische Isolierung des wenigstens einen Spannmittels gegenüber den elektrisch leitfähigen Seitenwänden der Einzelzellen zu erreichen. Dadurch, dass vorliegend weniger Teile bereitzustellen sind, um den Zellenverbund zu bilden, lässt sich der Zellenverbund besonders aufwandsarm und kostengünstig fertigen.The cell assembly according to the invention for a battery comprises at least two individual cells each having two side walls made of an electrically conductive material. The two side walls of each individual cell are kept apart by an electrically insulating spacer. The at least two individual cells are braced against one another by means of at least one tensioning means, and the at least one tensioning means is electrically insulated from the side walls by means of an insulating element. Here, the insulating element is formed by at least one of the spacers. Thus, it does not need to be provided a separate part in order to achieve the electrical insulation of the at least one clamping means relative to the electrically conductive side walls of the individual cells. Due to the fact that in the present case fewer parts have to be provided in order to form the cell composite, the cell composite can be produced particularly economically and inexpensively.

Das durch zumindest einen der Abstandshalter gebildete Isolierelement verhindert sicher Kurzschlüsse bei Berührung, Kriechströme und erhöht die Sicherheit des Zellenverbunds, etwa wenn es bei Anordnung einer den Zellenverbund aufweisenden Batterie in einem Fahrzeug zu einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der Batterie kommt.The insulating element formed by at least one of the spacers reliably prevents short circuits when touched, leakage currents and increases the safety of the cell assembly, such as when it comes to an accidental application of force to the battery in a vehicle having a cell assembly in a vehicle.

Während es bei einem aus dem Stand der Technik bekannten, als Schrumpfschlauch ausgebildeten, Isolierelement durch Schwingungsbeanspruchung des Zellenverbunds zu einem Durchscheuern des Schrumpfschlauchs kommen kann, weist das durch den Abstandshalter gebildete Isolierelement eine sehr hohe Beständigkeit gegen derartige mechanische Belastungen auf. Auch bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Zellenverbunds hat sich das durch den Abstandshalter gebildete Isolierelement als besonders widerstandsfähig herausgestellt.While it may come in a known from the prior art, designed as shrink tubing, insulating element by vibration stress of the cell composite to chafing of the shrink tube, formed by the spacer insulating a very high resistance to such mechanical loads. Even with an accidental application of force to the cell assembly, the insulating element formed by the spacer has been found to be particularly resistant.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Isolierelement durch wenigstens einen rohrförmigen Vorsprung des jeweiligen Abstandshalters gebildet. Der rohrförmige Vorsprung umgibt dann das jeweilige Spannmittel in dem Bereich, in welchem es durch die elektrisch leitfähige Seitenwand der Einzelzelle hindurchtritt. Ein solcher, an dem jeweiligen Abstandshalter angeordneter rohrförmiger Vorsprung lässt sich fertigungstechnisch besonders einfach und kostengünstig ausbilden.In an advantageous embodiment of the invention, the insulating element is formed by at least one tubular projection of the respective spacer. The tubular projection then surrounds the respective clamping means in the region in which it passes through the electrically conductive side wall of the single cell. Such, arranged on the respective spacer tubular projection can be particularly simple and inexpensive form manufacturing technology.

Wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der jeweilige Abstandshalter zumindest eine mit dem Isolierelement eines weiteren der Abstandshalter korrespondierende Vertiefung aufweist, so kann das Isolierelement zusätzlich dafür genutzt werden, eine Ausrichtung der Einzelzellen des Zellenverbunds relativ zueinander zu erleichtern. Dies erleichtert das geordnete Stapeln der Einzelzellen nebeneinander zur Bildung des Zellenverbunds.If, according to a further advantageous embodiment of the invention, the respective spacer has at least one recess corresponding to the insulating element of a further spacer, the insulating element can additionally be used to facilitate alignment of the individual cells of the cell assembly relative to one another. This facilitates the ordered stacking of the individual cells next to each other to form the cell composite.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The features and feature combinations mentioned above in the description as well as those mentioned below in the description of the figures and / or features and combinations of features shown alone in the figures can be used not only in the particular combination specified, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the invention.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the claims, the following description of preferred embodiments and from the drawings. Showing:

1 eine perspektivische Ansicht einer Hochvoltbatterie, welche einen Zellenverbund mit einer Vielzahl von Einzelzellen umfasst; 1 a perspective view of a high-voltage battery, which comprises a cell assembly having a plurality of single cells;

2 eine Explosionsdarstellung der Komponenten der Hochvoltbatterie gemäß 1; 2 an exploded view of the components of the high-voltage battery according to 1 ;

3 eine Explosionsdarstellung von Komponenten einer Einzelzelle; 3 an exploded view of components of a single cell;

4 perspektivisch zwei relativ zueinander ausgerichtete Einzelzellen der Hochvoltbatterie; 4 in perspective, two relatively aligned single cells of the high-voltage battery;

5 eine vergrößerte Schnittansicht der zwei Einzelzellen gemäß 4; 5 an enlarged sectional view of the two single cells according to 4 ;

6 einen Schnitt durch die Hochvoltbatterie gemäß 1; und 6 a section through the high-voltage battery according to 1 ; and

7 vergrößert einen Ausschnitt der Schnittansicht gemäß 6 im Bereich eines Zugankers. 7 Enlarges a section of the sectional view according to 6 in the area of a tie rod.

Eine in 1 gezeigte Hochvoltbatterie 10 ist als Beispiel für eine Batterie gezeigt, welche für ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb zum Einsatz kommen kann. Hierbei stellt die Hochvoltbatterie 10 elektrische Energie für ein Antriebsaggregat zum Fortbewegen des Fahrzeugs zur Verfügung, bei welchem es sich um ein Hybridfahrzeug oder um ein Elektrofahrzeug handeln kann. Insbesondere kann das Fahrzeug als Mildhybrid-Fahrzeug ausgebildet sein, bei welchem der elektromotorische Antrieb einen Verbrennungsmotor beim Antreiben lediglich unterstützt und dem Umwandeln von Bremsenergie in elektrische Energie dient.An in 1 shown high-voltage battery 10 is shown as an example of a battery which can be used for a vehicle with electric drive. Here is the high-voltage battery 10 electrical energy for a drive assembly for moving the vehicle is available, which may be a hybrid vehicle or an electric vehicle. In particular, the vehicle may be designed as a mild hybrid vehicle, in which the electromotive drive only supports an internal combustion engine when driving and serves to convert braking energy into electrical energy.

Die Hochvoltbatterie 10 umfasst eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Einzelzellen 12, welche auch als bipolare Flachzellen bezeichnet werden. Die Pole der Einzelzellen 12 können elektrisch in Reihe oder parallel verschaltet sein. Ein Stapel 34 von Einzelzellen 12 (vgl. 2) ist in einen Zellenverbund eingebunden, in welchem die Einzelzellen 12 mittels vier Zugankern 14 gegeneinander verspannt sind. Die vier Zuganker 14 sind in Eckbereichen durch den Stapel 34 der Einzelzellen 12 und durch eine vordere Druckplatte 16 sowie durch eine hintere Druckplatte 18 hindurchgeführt. Werden die Zuganker 14 angezogen, so sorgen die Druckplatten 16, 18 dafür, dass die Einzelzellen 12 gegeneinander gepresst werden.The high-voltage battery 10 includes a plurality of juxtaposed individual cells 12 , which are also referred to as bipolar flat cells. The poles of the single cells 12 can be connected electrically in series or in parallel. A stack 34 of single cells 12 (see. 2 ) is integrated into a cell network in which the individual cells 12 by means of four tie rods 14 are braced against each other. The four tie rods 14 are in corner areas through the stack 34 of the single cells 12 and through a front pressure plate 16 as well as through a rear pressure plate 18 passed. Be the tie rods 14 attracted, so ensure the printing plates 16 . 18 for that the single cells 12 be pressed against each other.

Einstückig mit den Druckplatten 16, 18 sind vorliegend elektrische Anschlusselemente 20, 22 ausgebildet, welche den positiven und den negativen Polanschluss der Hochvoltbatterie 10 bilden. Über diese Anschlusselemente 20, 22 kann von der Hochvoltbatterie 10 beim Entladen derselben elektrische Energie abgeführt und beim Laden der Hochvoltbatterie 10 elektrische Energie in dieselbe eingebracht werden.Integral with the printing plates 16 . 18 are present electrical connection elements 20 . 22 formed, which the positive and the negative terminal of the high-voltage battery 10 form. About these connection elements 20 . 22 can from the high-voltage battery 10 discharged during discharge of the same electrical energy and when charging the high-voltage battery 10 electrical energy are introduced into it.

An einer Unterseite der Hochvoltbatterie 10 ist eine Kühlplatte 24 angeordnet, über welche Wärme von den Einzelzellen 12 abgeführt werden kann. Über Anschlussleitungen 26 ist die Kühlplatte 24 mit einem Kältemittel oder mit einer Kühlflüssigkeit beaufschlagbar. Ein elektronisches Bauelement 28 ist auf einer Oberseite der Einzelzellen 12 angeordnet und dient dem Überwachen der Spannung der Einzelzellen 12 und/oder dem Zellspannungsausgleich, etwa indem ein schaltbarer Widerstand zum Entladen der Einzelzellen 12 mit der höchsten Spannung vorgesehen ist. Der Zellenverbund der Einzelzellen 12, welche mittels der Zuganker 14 gegeneinander verspannt sind, ist mit dem elektronischen Bauelement 28 einerseits und der Kühlplatte 24 andererseits über zwei Spannbänder 30 verpresst.At a bottom of the high-voltage battery 10 is a cooling plate 24 arranged over which heat from the single cells 12 can be dissipated. Via connecting cables 26 is the cooling plate 24 acted upon by a refrigerant or with a cooling liquid. An electronic component 28 is on a top of the single cells 12 arranged and serves to monitor the voltage of the individual cells 12 and / or the cell voltage compensation, such as by a switchable resistor for discharging the individual cells 12 is provided with the highest voltage. The cell network of the single cells 12 , which by means of tie rods 14 are braced against each other, is with the electronic component 28 on the one hand and the cooling plate 24 on the other hand, two tension bands 30 pressed.

Insbesondere aus 2 geht hervor, dass das elektronische Bauelement 28 zwei Längsnuten 32 aufweist, welche für einen gegen ein Verrutschen festen Sitz der Spannbänder 30 sorgen. In 2 ist zudem der Stapel 34 der miteinander in Anlage gebrachten Einzelzellen 12 gezeigt, von welchem die Druckplatten 16, 18 und die Zuganker 14 entfernt sind.In particular from 2 shows that the electronic component 28 two longitudinal grooves 32 which, for a against slipping tight fit of the clamping bands 30 to care. In 2 is also the stack 34 the single cells brought into contact with each other 12 shown, from which the printing plates 16 . 18 and the tie rods 14 are removed.

3 zeigt in einer Explosionsdarstellung Komponenten einer Einzelzelle 12, nämlich ein Anodenblech 36, welches eine erste Seitenwand der Einzelzelle 12 bildet, und ein Kathodenblech 38, welches eine zweite Seitenwand der Einzelzelle 12 bildet. Diese metallischen Seitenwände dienen gleichzeitig als Pole der jeweiligen Einzelzelle 12 und zum Ableiten von Wärme. Als Abstandshalter ist zwischen dem Anodenblech 36 und dem Kathodenblech 38 ein Rahmen 40 aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, angeordnet. 3 shows in an exploded view components of a single cell 12 namely, an anode sheet 36 which is a first side wall of the single cell 12 forms, and a cathode plate 38 , which is a second side wall of the single cell 12 forms. These metallic side walls also serve as poles of the respective single cell 12 and for dissipating heat. As a spacer is between the anode plate 36 and the cathode sheet 38 a frame 40 made of an electrically insulating material, for example of a thermoplastic material.

In einem von dem Rahmen 40, dem Anodenblech 36 und dem Kathodenblech 38 umschlossenen Hohlraum befinden sich (nicht gezeigte) elektrochemisch wirksame Materialien, welche dafür sorgen, dass die jeweilige Einzelzelle 12 der Batterie 10 elektrische Energie speichern und abgeben kann. Ein für das Einbringen und Abgeben elektrischer Energie ermöglichender Elektrodenstapel umfasst eine Vielzahl von Anodenfolien und eine Vielzahl von Kathodenfolien, welche mit elektrochemisch wirksamen Substanzen beschichtet sind. Hierbei sind eine Anodenfolie und eine Kathodenfolie jeweils voneinander durch einen Separator elektrisch getrennt.In one of the frame 40 , the anode sheet 36 and the cathode sheet 38 enclosed cavity are (not shown) electrochemically active materials, which ensure that each individual cell 12 the battery 10 store and deliver electrical energy. An electrode stack enabling insertion and delivery of electrical energy comprises a plurality of anode foils and a plurality of cathode foils coated with electrochemically active substances. Here, an anode foil and a cathode foil are each electrically separated from each other by a separator.

Handelt es sich bei der Hochvoltbatterie 10 um eine Lithium-Ionen-Batterie, so können für die Anoden- und Kathodenfolien Metalllegierungen, insbesondere Aluminiumlegierungen, und/oder Kupfer zum Einsatz kommen. Die Anodenfolien eines Elektrodenstapels stehen randlich über einen die Separatoren aufweisenden Bereich des Elektrodenstapels über und sind dort elektrisch leitend miteinander verbunden. Des Weiteren sind die Anodenfolien mit dem Anodenblech 36 elektrisch leitend verbunden, beispielsweise durch Schweißen. In analoger Weise stehen die Kathodenfolien des Elektrodenstapels über den die Separatoren aufweisenden Bereich über und sind untereinander und mit dem Kathodenblech 38 verbunden.Is it the high-voltage battery? 10 to a lithium-ion battery, metal alloys, in particular aluminum alloys, and / or copper can be used for the anode and cathode foils. The anode foils of an electrode stack are at the edge over a region of the electrode stack having the separators and are connected to one another in an electrically conductive manner. Furthermore, the anode foils are with the anode sheet 36 electrically connected, for example by welding. In an analogous manner, the cathode foils of the electrode stack project over the region having the separators and are connected to one another and to the cathode plate 38 connected.

Die Einzelzelle 12, welche den Elektrodenstapel aufweist, wird durch einen Heißpressvorgang verschlossen, welcher auch als Siegelung bezeichnet wird. Hierbei wird der Rahmen 40 partiell aufgeschmolzen. Beim Erkalten verbindet sich der Rahmen 40 mit dem Anodenblech 36 und dem Kathodenblech 38.The single cell 12 which has the electrode stack is closed by a hot pressing process, which is also referred to as a seal. This is the frame 40 partially melted. When cooling, the frame connects 40 with the anode sheet 36 and the cathode sheet 38 ,

Sowohl das Anodenblech 36 als auch das Kathodenblech 38 weisen vorliegend an ihrer Unterseite einen rechtwinklig abgekanteten Bereich 42 auf, welcher einen verbesserten Wärmeübergang von den Seitenwänden der jeweiligen Einzelzelle 12 auf die Kühlplatte 24 mit sich bringt. Bei einer metallischen Kühlplatte 24 ist zwischen den Bereichen 42 der Seitenwände und der Kühlplatte 24 eine wärmeleitfähige, aber elektrisch isolierende Folie angeordnet.Both the anode sheet 36 as well as the cathode plate 38 have present at its bottom a right angle bevelled area 42 on, which improved heat transfer from the side walls of the respective single cell 12 on the cooling plate 24 brings with it. For a metallic cooling plate 24 is between the areas 42 the side walls and the cooling plate 24 a thermally conductive, but electrically insulating film is arranged.

Insbesondere aus 3 geht des Weiteren hervor, dass das Anodenblech 36, der Rahmen 40 und das Kathodenblech 38 in ihren Eckbereichen vier jeweils miteinander fluchtende Durchtrittsöffnungen 44 aufweisen. Durch diese sind im verspannten Zustand des Zellverbunds die vier metallischen Zuganker 14 geführt. Zum elektrischen Isolieren der Zuganker 14 von den Seitenwänden der Einzelzelle 12 sind vorliegend rohrförmige Vorsprünge 46 einstückig mit dem Rahmen 40 ausgebildet (vgl. 5). Dies erfolgt beim Herstellen der Rahmen 40 kostengünstig in einem Spritzgießverfahren.In particular from 3 goes further, that the anode sheet 36 , the frame 40 and the cathode sheet 38 in their corner four each aligned with each other through openings 44 exhibit. Due to this, the four metallic tie rods are in the strained state of the cell composite 14 guided. For electrically insulating the tie rods 14 from the side walls of the single cell 12 are present tubular projections 46 integral with the frame 40 trained (cf. 5 ). This is done when making the frame 40 cost-effective in an injection molding process.

Jeder Rahmen 40 weist eine Vorderseite 48 auf, an welcher zwei Vorsprünge 46 in einander diagonal gegenüberliegenden Eckbereichen angeordnet sind. In analoger Weise sind an einer Rückseite 50 des Rahmens 40 zwei weitere Vorsprünge 46 ausgebildet, welche ebenfalls in sich einander gegenüberliegenden Eckbereichen des Rahmens 40 angeordnet sind. Die Vorsprünge 46 weisen eine Höhe auf, welche größer ist als eine jeweilige Dicke des Anodenblechs 36 und des Kathodenblechs 38. In der geschlossenen Einzelzelle 12 stehen daher zwei Vorsprünge 46 vorderseitig über das Anodenblech 36 über und zwei Vorsprünge 46 rückseitig über das Kathodenblech 38 (vgl. 4).Every frame 40 has a front 48 on, on which two projections 46 are arranged in diagonally opposite corner regions. In a similar way are on a back 50 of the frame 40 two more protrusions 46 formed, which also in mutually opposite corner regions of the frame 40 are arranged. The projections 46 have a height that is greater than a respective thickness of the anode sheet 36 and the cathode sheet 38 , In the closed single cell 12 Therefore, there are two projections 46 on the front over the anode sheet 36 over and two tabs 46 on the back over the cathode sheet 38 (see. 4 ).

Wie insbesondere aus 4 hervorgeht, ermöglicht dies ein besonders einfaches und genaues Ausrichten der Einzelzellen 12 relativ zueinander, wenn diese zum Bilden des Stapels 34 miteinander in Anlage gebracht werden.As in particular from 4 shows, this allows a particularly simple and accurate alignment of the individual cells 12 relative to each other when using this to form the stack 34 be brought into contact with each other.

Insbesondere aus der Schnittansicht in 5 geht hervor, dass der Rahmen 40 einer Einzelzelle 12 im Bereich des jeweiligen Vorsprungs 46 auf der dem jeweiligen Vorsprung 46 gegenüberliegenden Seite eine Vertiefung 52 aufweist, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Vorsprungs 46 entspricht. Dadurch ist es möglich, die Einzelzellen 12 so zu stapeln, dass der Vorsprung 46 einer Einzelzelle 12 in die korrespondierende Vertiefung 52 der benachbarten Einzelzelle 12 formschlüssig eingreift. Auch dies erleichtert das radiale Ausrichten der Einzelzellen 12 zueinander derart, dass die Durchtrittsöffnungen 44 benachbarter Einzelzellen 12 im Stapel 34 besonders gut miteinander fluchten.In particular, from the sectional view in 5 shows that the frame 40 a single cell 12 in the area of the respective projection 46 on the respective lead 46 opposite side of a recess 52 whose inner diameter corresponds to the outer diameter of the projection 46 equivalent. This makes it possible for the individual cells 12 so stack that projection 46 a single cell 12 in the corresponding recess 52 the adjacent single cell 12 positively engages. This also facilitates the radial alignment of the individual cells 12 to each other such that the passage openings 44 adjacent single cells 12 in the stack 34 especially good with each other.

6 zeigt einen Schnitt durch die Hochvoltbatterie 10 entlang der die Einzelzellen 12 gegeneinander verspannenden Zuganker 14. 6 shows a section through the high-voltage battery 10 along the the single cells 12 mutually tensioning tie rods 14 ,

Insbesondere aus der in 7 gezeigten Detailvergrößerung des Schnitts geht hervor, dass der Zuganker 14 im Bereich der Seitenwände der Einzelzellen 12 vollständig von den Vorsprüngen 46 eines jeweiligen Rahmens 40 umhüllt ist. Insgesamt bilden also die in die Vertiefungen 52 der jeweils benachbarten Einzelzelle 12 eingreifenden Vorsprünge 46 zusammen mit einem Grundkörper des Rahmens 40 eine vollständig isolierende Schutzhülle um den jeweiligen Zuganker 14 aus.In particular from the in 7 shown detail enlargement of the section shows that the tie rods 14 in the area of the sidewalls of the individual cells 12 completely off the tabs 46 a particular frame 40 is wrapped. Overall, so the form in the wells 52 each adjacent single cell 12 engaging projections 46 together with a body of the frame 40 a completely insulating protective cover around the respective tie rod 14 out.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
HochvoltbatterieHigh-voltage battery
1212
Einzelzellesingle cell
1414
Zugankertie rods
1616
Druckplatteprinting plate
1818
Druckplatteprinting plate
2020
Anschlusselementconnecting element
2222
Anschlusselementconnecting element
2424
Kühlplattecooling plate
2626
Anschlussleitungconnecting cable
2828
elektronisches Bauelementelectronic component
3030
Spannbandstrap
3232
Längsnutlongitudinal groove
3434
Stapelstack
3636
Anodenblechanode sheet
3838
Kathodenblechcathode plate
4040
Rahmenframe
4242
BereichArea
4444
DurchtrittsöffnungThrough opening
4646
Vorsprunghead Start
4848
Vorderseitefront
5050
Rückseiteback
5252
Vertiefungdeepening

Claims (8)

Zellenverbund für eine Batterie, insbesondere Hochvoltbatterie (10), mit wenigstens zwei Einzelzellen (12), welche jeweils zwei Seitenwände (36, 38) aus einem elektrisch leitfähigen Material umfassen, wobei die zwei Seitenwände (36, 38) durch einen elektrisch isolierenden Abstandshalter (40) auf Abstand zueinander gehalten sind, und welche mittels wenigstens eines Spannmittels (14) gegeneinander verspannt sind, wobei das wenigstens eine Spannmittel (14) mittels eines Isolierelements (46) gegenüber den Seitenwänden (36, 38) elektrisch isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierelement (46) durch zumindest einen der Abstandshalter (40) gebildet ist.Cell assembly for a battery, in particular high-voltage battery ( 10 ), with at least two single cells ( 12 ), each having two side walls ( 36 . 38 ) of an electrically conductive material, the two side walls ( 36 . 38 ) by an electrically insulating spacer ( 40 ) are kept at a distance from each other, and which by means of at least one clamping means ( 14 ) are braced against each other, wherein the at least one tensioning means ( 14 ) by means of an insulating element ( 46 ) opposite the side walls ( 36 . 38 ) is electrically isolated, characterized in that the insulating element ( 46 ) by at least one of the spacers ( 40 ) is formed. Zellenverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierelement durch wenigstens einen rohrförmigen Vorsprung (46) des jeweiligen Abstandshalters (40) gebildet ist.Cell composite according to claim 1, characterized in that the insulating element by at least one tubular projection ( 46 ) of the respective spacer ( 40 ) is formed. Zellenverbund nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (40) eine erste Seite (48) mit wenigstens einem ersten rohrförmigen Vorsprung (46) und eine zweite Seite (50) mit wenigstens einem zweiten rohrförmigen Vorsprung (46) aufweist.Cell composite according to claim 2, characterized in that the spacer ( 40 ) a first side (48) with at least one first tubular projection ( 46 ) and a second page ( 50 ) with at least one second tubular projection ( 46 ) having. Zellenverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (40) zumindest eine mit dem Isolierelement (46) eines weiteren der Abstandshalter (40) korrespondierende Vertiefung (52) aufweist.Cell composite according to one of claims 1 to 3, characterized in that the spacer ( 40 ) at least one with the insulating element ( 46 ) of another of the spacers ( 40 ) corresponding recess ( 52 ) having. Zellenverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (40) zusammen mit dem einstückig mit diesem ausgebildeten Isolierelement (46) als Spritzgussteil ausgebildet ist.Cell composite according to one of claims 1 to 4, characterized in that the spacer ( 40 ) together with the integrally formed with this insulating element ( 46 ) is designed as an injection molded part. Zellenverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter als einen Elektrodenstapel der Einzelzelle (12) umgebender Rahmen (40) ausgebildet ist.Cell assembly according to one of claims 1 to 5, characterized in that the spacer as an electrode stack of the single cell ( 12 ) surrounding frame ( 40 ) is trained. Zellenverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Spannmittel als metallischer Zuganker (14) ausgebildet ist.Cell assembly according to one of claims 1 to 6, characterized in that the at least one clamping means as a metallic tie rod ( 14 ) is trained. Zellenverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellenverbund eine Kühleinrichtung (24) und/oder ein elektronisches Bauelement (28) umfasst, welche mit den wenigstens zwei Einzelzellen (12), insbesondere mittels wenigstens eines Spannbands (30), in Anlage gebracht sind.Cell composite according to one of claims 1 to 7, characterized in that the cell assembly comprises a cooling device ( 24 ) and / or an electronic component ( 28 ), which with the at least two individual cells ( 12 ), in particular by means of at least one tension band ( 30 ), are brought into contact.
DE201010050992 2010-11-10 2010-11-10 Cell composite for high voltage battery of e.g. mild hybrid vehicle, has tensioning unit electrically insulated relative to side walls by insulating element, which is formed by spacer, where spacer comprises sides Withdrawn DE102010050992A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201010050992 DE102010050992A1 (en) 2010-11-10 2010-11-10 Cell composite for high voltage battery of e.g. mild hybrid vehicle, has tensioning unit electrically insulated relative to side walls by insulating element, which is formed by spacer, where spacer comprises sides

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201010050992 DE102010050992A1 (en) 2010-11-10 2010-11-10 Cell composite for high voltage battery of e.g. mild hybrid vehicle, has tensioning unit electrically insulated relative to side walls by insulating element, which is formed by spacer, where spacer comprises sides

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010050992A1 true DE102010050992A1 (en) 2012-05-10

Family

ID=45971145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201010050992 Withdrawn DE102010050992A1 (en) 2010-11-10 2010-11-10 Cell composite for high voltage battery of e.g. mild hybrid vehicle, has tensioning unit electrically insulated relative to side walls by insulating element, which is formed by spacer, where spacer comprises sides

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010050992A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012011083A1 (en) * 2012-06-02 2013-12-05 Audi Ag Memory element comprising a plurality of lithium cells
WO2019110216A1 (en) * 2017-12-04 2019-06-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Battery module for a high-voltage battery of a motor vehicle, high-voltage battery and vehicle
EP3930088A4 (en) * 2019-09-20 2022-06-08 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Battery module, battery pack and vehicle

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012011083A1 (en) * 2012-06-02 2013-12-05 Audi Ag Memory element comprising a plurality of lithium cells
WO2019110216A1 (en) * 2017-12-04 2019-06-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Battery module for a high-voltage battery of a motor vehicle, high-voltage battery and vehicle
US11476531B2 (en) 2017-12-04 2022-10-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Battery module for a high-voltage battery of a motor vehicle, high-voltage battery and vehicle
EP3930088A4 (en) * 2019-09-20 2022-06-08 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Battery module, battery pack and vehicle
US11811083B2 (en) 2019-09-20 2023-11-07 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Battery module, battery pack and vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013016101B4 (en) Method of manufacturing a battery module and battery module
DE102011076919A1 (en) Battery cell, battery or battery cell module, method for producing a battery cell and motor vehicle
WO2010063365A1 (en) Battery and method for producing a battery
WO2011116801A1 (en) Battery consisting of a plurality of single battery cells
EP2389704A1 (en) Battery cell having a jacket
DE102010012934A1 (en) Single cell and battery with a plurality of single cells
DE102010012996A1 (en) Cell composite useful in lithium-ion battery, comprises predetermined number of parallely and/or serially interconnected single cells, where each single cell has housing made of sheathing plates and electrically insulating housing frame
DE102011109213A1 (en) Battery with a number of single cells
WO2012062396A1 (en) Battery with a cell assembly
DE102013020860A1 (en) Cell block for a battery
DE102008034696A1 (en) Battery cell has cell housing and foil-sleeve, which has two different polarities around winding spindle of wound electrode foils
DE102010050992A1 (en) Cell composite for high voltage battery of e.g. mild hybrid vehicle, has tensioning unit electrically insulated relative to side walls by insulating element, which is formed by spacer, where spacer comprises sides
DE102012018113A1 (en) Battery e.g. high-power or high-voltage batteries has cooling device and intermediate frame that are connected with output conductor of individual battery cells
DE102014015237A1 (en) Battery and method for producing such a battery
DE102009035489A1 (en) Single cell for a battery
DE102010013031A1 (en) Battery e.g. lithium-ion high-voltage battery, used in e.g. hybrid car, has electrical isolating frame formed between metal sheets, and electrical isolating spacer element arranged at frame among deformed regions of sheets
WO2020001861A1 (en) Battery cell that comprises an integrated heating element
DE102009035485A1 (en) Cell network with a predeterminable number of parallel and / or serially interconnected single cells
DE102008059950A1 (en) Individual cell i.e. frame flat cell, for lithium-ion-battery of e.g. fuel cell vehicle, has shell-like housing part designed such that all sides of housing part are inwardly bent, where bent sides include angle of specific degrees
DE102010012928A1 (en) Single cell i.e. flat cell, for lithium ion battery for e.g. car, has cell inner space enclosed with housing, and active electrode film unit arranged in space, where housing comprises recesses for transmitting moderate temperature medium
DE102012018088A1 (en) Device for electrical contacting of prismatic unit battery cells in stack of individual battery cells, has resilient electrically connecting element that is arranged between contact lugs via pressing element
DE102010012999A1 (en) Battery e.g. lithium ion battery for hybridized or partially hybridized drive trains in motor car, has terminal comprising electrically conducting sub components, and cells electrically contacting with each other
DE102022103702A1 (en) battery cell
DE102011120460A1 (en) Bipolar flat cell assembly for use in traction battery of e.g. electric vehicle, has cladding metal sheets comprising flange that is rotated in plane extending perpendicular to axial direction, and contact element arranged between sheets
DE102013016794A1 (en) Electrochemical energy storage, method for producing such an electrochemical energy storage and battery with a number of such electrochemical energy storage

Legal Events

Date Code Title Description
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination