DE102010050998A1 - Batterie mit einem Zellverbund - Google Patents

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Abstract

Eine Batterie weist einen Zellverbund (1) auf, der eine Vielzahl von parallel und/oder in Reihe geschalteten Einzelzellen (2) umfasst. Ein Pol einer Einzelzelle (2) ist mit einer Ableiterfahne (3) elektrisch leitfähig verbunden. Erfindungsgemäß sind zur Verschaltung der Einzelzellen (2) zumindest zwei Ableiterfahnen (3) mit einem elektrisch leitfähigen Kontaktelement (4) mittels einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung elektrisch leitfähig verbindbar, wobei das Kontaktelement (4) in einer Trägereinheit (5) angeordnet ist.

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 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. Dabei ist die Vielzahl von Einzelzellen nebeneinander zur Bildung eines Zellverbunds angeordnet, der mit einer Kühlung und gegebenenfalls mit einer elektronischen Schaltanordnung versehen und in einem Batteriegehäuse angeordnet ist.
  • Des Weiteren ist es bekannt und üblich, die Ableiterelemente der im Zellverbund nebeneinander angeordneten Einzelzellen mittels einer Schweißverbindung stoffschlüssig und elektrisch leitfähig zu verbinden. Dazu kommen bekannte Schweißverfahren, wie beispielsweise eine Ultraschall-, Laser-, und/oder eine Widerstandspressschweißung 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.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Batterie anzugeben, bei der insbesondere eine sichere Herstellung und ein sicherer Gebrauch der Batterie ermöglicht ist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Eine Batterie weist einen Zellverbund auf, der eine Vielzahl von parallel und/oder in Reihe geschalteten Einzelzellen umfasst. Ein Pol einer jeden Einzelzelle ist mit einer Ableiterfahne elektrisch leitfähig verbunden. Erfindungsgemäß sind zur Verschaltung der Einzelzellen zumindest zwei Ableiterfahnen mit einem elektrisch leitfähigen Kontaktelement mittels einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung elektrisch leitfähig verbindbar, wobei das Kontaktelement in einer Trägereinheit angeordnet ist.
  • Bei der erfindungsgemäßen Batterie sind die Ableiterfahnen mittelbar durch das Kontaktelement elektrisch leitfähig verbunden, die innerhalb der elektrisch isolierenden Trägereinheit angeordnet sind. Dadurch ist ein Kontakt einer Person mit den spannungsführenden Kontaktelementen der insbesondere als Hoch-Volt-Batterie ausgeführten Batterie weitgehend ausgeschlossen. Dies vermindert eine durch einen Stromschlag verursachte Verletzungsgefahr der Person bei der Herstellung, Montage und Verwendung der Batterie insbesondere in einem Kraftfahrzeug.
  • Ebenso ist eine direkte Verbindung der zwei Ableiterfahnen mittels eines Schweiß- oder Durchsetzfügeverfahrens bei der erfindungsgemäßen Batterie vermieden. Damit entfallen bei der Verschweißung oder bei der Durchsetzfügung entstehende Materialaufwürfe und/oder Materialabsenkungen im Material der beiden verschweißten bzw. verfügten Ableiterfahnen und die davon hervorgerufenen unebenen Oberflächen, die eine Wärmeübertragung zur Kühlung der Batterie reduzieren. Die planen Ableiterfahnen sind auf besonders einfache Art und Weise mit dem Kontaktelement elektrisch leitfähig kraft- und/oder formschlüssig verbindbar.
  • Zweckmäßigerweise ist die Trägereinheit aus einer oberen Trägerplatte und einer unteren Trägerplatte gebildet, zwischen denen das Kontaktelement kraft- und/oder formschlüssig gehalten ist. Durch die Ausbildung der Trägereinheit aus einer oberen und unteren Trägerplatte ist die Montage und Herstellung der form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung von Trägereinheit und Kontaktelement besonders einfach ermöglicht.
  • In einer möglichen Ausführungsform weist die obere Trägerplatte eine Vielzahl von Ausbuchtungen und das Kontaktelement eine Vielzahl von zu den Ausbuchtungen korrespondierenden Einbuchtungen auf, wobei die Ausbuchtungen in die Einbuchtungen kraft- und/oder formschlüssig eingreifen. Dies ermöglicht eine einfache Montage und sichere form- und/oder kraftschlüssige Verbindung.
  • Das spannungsführende Kontaktelement ist mittels einer Spanneinheit mit den beiden Ableiterfahnen zweier angrenzender Einzelzellen miteinander kraft- und/oder formschlüssig verbindbar. Dabei umfasst die Spanneinheit zumindest eine Spannbacke und ein Spannelement, wobei die Spannbacke als Widerlager für die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen Kontaktelement und Ableiterfahne dient. Mittels der Spanneinheit sind die Ableiterfahnen, das Kontaktelement und die Spannbacke miteinander nach dem Keilprinzip verkeil- bzw. verpressbar. Die Spannbacke ist zusammen mit dem Kontaktelement in der Trägereinheit derart anordbar, dass der Kraft- und/oder Formschluss der zu verbindenden Elemente mit einer dazu ausreichend großen Presskraft erfolgt.
  • Das Trägerelement ist seitlich und insbesondere oberseitig an dem von den Einzelzellen gebildeten Zellverbund derart angeordnet, dass das Spannelement, das beispielsweise als Schraube ausgebildet ist, zum einfachen Befestigen und/oder Lösen der kraft- und formschlüssigen Verbindung von außen leicht zugänglich ist.
  • Vorzugsweise ist die Spannbacke aus elektrisch und thermisch leitfähigem Material und insbesondere aus einem Metall gefertigt. Damit sind die mittels der kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung miteinander verpressten Teile, die die Spannbacke, das Kontaktelement und die Ableiterfahnen umfassen, aus hochfestem Material gebildet, so dass die Verpressung dieser Teile mit einer großen Presskraft erfolgen kann, um einen qualitativ hochwertigen Kraft- und/oder Formschluss zu erreichen.
  • Vorteilhafter Weise sind die zumindest zwei Ableiterfahnen mit der Spannbacke elektrisch und thermisch leitfähig verbunden, so dass die Spannbacke zusätzlich zum Kontaktelement einen Strom zwischen den Einzelzellen leitet. Eine Anordnung eines herkömmlichen elektrisch isolierenden Elements, wie beispielsweise einer elektrisch isolierenden und thermisch leitenden Wärmeleitfolie im Bereich der kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung entfällt. Dadurch ist bauartbedingt eine Gefahr eines Kurzschlusses reduziert, da eine im Pressverband der kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung angeordnete, relativ weiche Wärmeleitfolie leicht bei der Verpressung beschädigt wird. Insbesondere eine von einer Verschweißung hervorgerufene erhabene Stelle der Ableiterfahne wird bei der kraft- und/oder formschlüssigen Verpressung leicht durch das Material der Wärmeleitfolie hindurchgedrückt.
  • Die Spannbacke ist mit einer Kühlplatte thermisch leitfähig verbunden, so dass eine innerhalb der Einzelzelle entstehende Wärme an die Kühlplatte ableitbar ist. Dabei ist eine ausreichende Kühlung der Einzelzellen bei Betrieb, Laden und Entladen der Batterie sichergestellt.
  • Vorzugsweise ist die Kühlplatte randseitig in der Trägereinheit angeordnet und insbesondere von einem Begrenzungssteg und einem Trennsteg der elektrisch isolierenden Trägereinheit seitlich begrenzt. Hierdurch ist die elektrische Isolation der Kühlplatte sichergestellt und zusätzlich ein zur Verfügung stehender Bauraum optimal genutzt.
  • Zwischen der Spannbacke und der Kühlplatte ist die thermisch leitfähige und elektrisch isolierende Wärmeleitfolie außerhalb des Pressverbands der kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung angeordnet, um die Kühlplatte von der spannungsführenden Spannbacke elektrisch abzukoppeln. Dadurch ist eine gute thermische Ankopplung an die Kühlplatte bei gleichzeitiger Vermeidung von Kurzschlüssen sichergestellt.
  • Zweckmäßiger Weise ist der Bereich des Pressverbands der kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung mit einem Korrosionsschutzmittel versehen, um eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit zwischen der Ableiterfahne und dem Kontaktelement und/oder zwischen der Ableiterfahne und der Spannbacke sicherzustellen. Dazu ist als Korrosionsschutzmittel eine Beschichtung, wie beispielsweise eine Nickel-, Zinn-, und/oder Goldbeschichtung, an den jeweiligen Kontaktstellen der kraft- und formschlüssig zu verbindenden Teile vorgesehen. Ebenso ist denkbar, dass ein Eindringen von Feuchtigkeit an die Kontaktstellen mittels Auf- und/oder Einbringen eines Lackes, einer Vergussmasse, von Silikon und/oder Kontaktfett verhindert wird.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Vielzahl von Kontaktelementen und Spannbacken in einer gemeinsamen, elektrisch isolierenden Trägereinheit angeordnet sind, um eine einfache und kosteneffiziente Herstellung der Batterie zu ermöglichen.
  • Die erfindungsgemäße Batterie ist besonders dazu geeignet, um als primäre oder alternative Speichereinheit eines Antriebaggregats eines Kraftfahrzeugs verwendet zu werden. Insbesondere eignet sich die Batterie zur Verwendung in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 schematisch eine perspektivische Darstellung zweier Einzelzellen, wobei jeweils eine Ableiterfahne der beiden Einzelzellen mit einem Kontaktelement mittels einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung verbunden ist und das Kontaktelement in einer Trägereinheit angeordnet ist,
  • 2 schematisch eine von oben dargestellte Explosionsdarstellung einer oberen und unteren Trägerplatte, zwischen denen eine Kühlplatte, eine Wärmeleitfolie und eine Anordnung von Spannbacken und Kontaktelementen angeordnet sind,
  • 3 schematisch eine von unten dargestellte Explosionsdarstellung einer oberen und unteren Trägerplatte, zwischen denen eine Kühlplatte, eine Wärmeleitfolie und eine Anordnung von Spannbacken und Kontaktelementen angeordnet sind,
  • 4 schematisch eine Draufsicht einer Anordnung von Einzelzellen zu einem Zellverbund, wobei Ableiterfahnen aneinander angrenzender Einzelzellen paarweise mittelbar durch ein Kontaktelement verbunden sind,
  • 5 schematisch eine Längsschnittdarstellung, die einen Ausschnitt eines Zellverbundes von miteinander verbundenen Einzelzellen zeigt und
  • 6 schematisch eine Querschnittdarstellung, die einen Ausschnitt eines Zellverbundes mit einer seitlich angeordneten Trägereinheit zeigt.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Die verwendeten Bezeichnungen „rechts”, „links”, „oben” oder „unten” beziehen sich lediglich auf das in der jeweiligen Figur dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung und dienen nur der Einfachheit der Beschreibung. Die Bezeichnungen sind in keiner Weise einschränkend aufzufassen.
  • 1 bis 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der eine Batterie einen Zellverbund 1 aufweist, der zumindest zwei parallel und/oder in Reihe geschaltete Einzelzellen 2 umfasst.
  • Die Einzelzellen 2 sind dabei gemäß der bereits beschriebenen flachen Coffeebag-Bauweise gebildet, bei der die Einzelzelle 2 eine folienartige und elektrisch isolierende Hülle aufweist, die nach Evakuierung im umlaufenden Randbereich mittels einer Verschweißung verschlossen ist. Zwei blechförmige und elektrisch leitfähige Ableiterfahnen 3 sind durch die folienartige Hülle durchgeführt und mit jeweils einem Pol der Einzelzelle 2 elektrisch leitfähig verbunden.
  • Dabei ist in nicht näher dargestellter Weise innerhalb der Einzelzelle 2 ein Elektrodenstapel elektrochemisch aktiver, nebeneinander gestapelter und mittels eines Separators voneinander getrennter Folien angeordnet, wobei jeweils ein Polkontakt einer Polarität mit jeweils einer Ableiterfahne 3 zur Bildung des Pols der Einzelzelle 2 elektrisch leitfähig verbunden ist.
  • Zur Bildung des Zellverbunds 1 sind zumindest zwei Einzelzellen 2, wie insbesondere in 1 gezeigt, nebeneinander und zueinander parallel angeordnet. Die obenseitig aus der jeweiligen folienartigen Hülle der Einzelzelle 2 herausragenden Ableiterfahnen 3 sind mit einem elektrisch und thermisch leitfähigen Kontaktelement 4, das insbesondere aus Metall gefertigt ist, verbindbar.
  • Dabei sind die zumindest zwei nebeneinander angeordneten Einzelzellen 2 des Zellverbunds 1 mittels des Kontaktelements 4 sowohl parallel als auch in Reihe miteinander verschaltbar. Die elektrisch und thermisch leitfähige Verbindung zwischen jeweils einer Ableiterfahne 3 der beiden aneinander angrenzenden Einzelzellen 2 und dem Kontaktelement 4 ist mittels eines Kraft- und/oder Formschlusses der zu verbindenden Teile gebildet. Dazu ist das Kontaktelement 4 in einer elektrisch isolierenden Trägereinheit 5, die insbesondere aus einem Kunststoffmaterial gefertigt ist, angeordnet.
  • Die Trägereinheit 5 umfasst eine untere Trägerplatte 5.1 und eine obere Trägerplatte 5.2. In 1 ist das Kontaktelement 4 unterhalb der oberen Trägerplatte 5.2 angeordnet.
  • Das Kontaktelement 4 und insbesondere eine Vielzahl von Kontaktelementen 4, wie in 2 und 3 gezeigt, ist im Zwischenbereich zwischen unterer und oberer Trägerplatte 5.1, 5.2 derart anordbar, dass das Kontaktelement 4 an die obere Trägerplatte 5.2 angrenzt. Um eine relative Verschiebung von dem Kontaktelement 4 und der oberen Trägerplatte 5.2 zumindest einzuschränken, ist an dem Kontaktelement 4 eine Einbuchtung 4.1 eingeformt, in die eine an der oberen Trägerplatte 5.2 angeformte und korrespondierend ausgebildete Ausbuchtung 5.2.1 eingreift.
  • Zur kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung zwischen Kontaktelement 4 und Ableiterfahne 3 weist die Batterie eine Spanneinheit 6 auf, die eine Spannbacke 6.1 und ein Spannelement 6.2 umfasst, das insbesondere als Schraube, Niete oder Federbügel ausgebildet ist. Die Spannbacke 6.1 hat, wie beispielsweise in 2 gezeigt, eine im Wesentlichen rinnenförmige Gestalt und weist, wie insbesondere in der Längsschnittdarstellung von 5 zu sehen ist, einen U-förmigen Querschnitt auf. Die Längsschnittdarstellung von 5 verläuft senkrecht zu den parallel angeordneten Einzelzellen 2 des Zellverbunds 1 entlang eines in 4 gezeigten Längsschnitts V. In der Draufsicht von 4 ist zur besseren Darstellung der Spanneinheiten 6 die Trägereinheit 5 nur schematisch mittels Strichlinien dargestellt.
  • Jeweils zwei Ableiterfahnen 3 aneinander angrenzender Einzelzellen 2 des Zellverbunds 1 sind paarweise, wie insbesondere in der Draufsicht von 4 gezeigt, mit dem jeweiligen Kontaktelement 4 kraft- und/oder formschlüssig verbunden.
  • Die Spannbacke 6.1 und insbesondere eine Vielzahl von Spannbacken 6.1, wie in der Explosionsdarstellung von 2 und 3 gezeigt, ist innerhalb der Trägereinheit 5 und insbesondere zwischen der unteren Trägerplatte 5.1 und der oberen Trägerplatte 5.2 der Trägereinheit 1 anordbar. Dabei ist die Spannbacke 6.1 in die untere Trägerplatte 5.1 derart einlegbar, dass die im Wesentlichen rinnenförmige Spannbacke 6.1 parallel zu den Einzelzellen 2 des Zellverbunds 1 verläuft. 1 zeigt eine untere Trägerplatte 5.1, in die ein Kontaktelement 4 eingelegt ist. Zur Aufnahme der Spannbacke 6.1 weist die untere Trägerplatte 5.1 eine rinnenförmige Vertiefung 5.1.1 mit entsprechenden inneren Abmessungen auf, um die Spannbacke 6.1 zu halten. Dies ist insbesondere in der perspektivischen Explosionsdarstellung von 2 von oben und in der perspektivischen Explosionsdarstellung von 3 von unten gezeigt.
  • Des Weiteren weist die untere Trägerplatte 5.1 eine längliche Aussparung 5.1.2 auf, durch die die blechförmige Ableiterfahne 3 einer der Einzelzellen 2 hindurchführbar ist. Die hindurchgeführte Ableiterfahne 3 ist durch die in die Trägerplatte 5.1 eingelegte Spannbacke 6.1 durchführbar. Dazu ist der Spannbacke 6.1 ein Schlitz 6.1.1 derart eingeformt, dass die Ableiterfahne 3 durch untere Trägerplatte 5.1 und Spannbacke 6.1 hindurchführbar ist und innenseitig, wie in 5 gezeigt, an einer ersten schrägen Seitenflanke 6.1.2 der Spannbacke 6.1 und an einer zweiten schrägen Seitenflanke 4.2 des Kontaktelements 4 anliegt.
  • Die hindurchgeführte Ableiterfahne 3 ist zwischen Spannbacke 6.1 und Kontaktelement 4 kraft- und/oder formschlüssig verspannbar. Dazu ist das als Schraube ausgebildete Spannelement 6.2 von oben durch die obere Trägerplatte 5.2 und das Kontaktelement 4 hindurchführbar und in die Spannbacke 6.1 einschraubbar. Entsprechend sind der oberen Trägerplatte 5.2 eine erste Bohrung 5.2.2 im Bereich der Ausbuchtung 5.2.1, dem Kontaktelement 4 eine zweite Bohrung 4.3 im Bereich der Einbuchtung 4.1 und der Spannbacke 6.1 eine dritte Bohrung 6.1.3 zur Aufnahme des Spannelements 6.2 eingeformt.
  • Das Einschrauben des als Schraube ausgeführten Spannelements 6.2 in die dritte Bohrung 6.1.3 der Spannbacke 6.1 bewirkt eine erste Spannkraft F, die im Wesentlichen entlang einer Flächennormalen der Trägereinheit 5 gerichtet ist. Dabei wirken die ersten und zweiten schrägen Seitenflanken 4.2, 6.1.2 wie ein Keil, so dass ein Teil der ersten Spannkraft F umgeleitet wird und eine zweite Spannkraft F' erzeugt wird, die senkrecht auf die zwischen der ersten schrägen Seitenflanke 6.1.2 und der zweiten schrägen Seitenflanke 4.2 angeordnete Ableiterfahne 3 wirkt. Mittels der so erzeugten kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung zwischen Spannbacke 6.1, Kontaktelement 4 und Ableiterfahne 3 ist eine elektrisch und thermisch leitfähige Verbindung zwischen diesen Teilen sichergestellt.
  • Die Spannbacke 6.1 ist insbesondere aus Metall gefertigt, so dass zusätzlich zu den jeweiligen Kontaktelementen 4 ein Strom mittels der Spannbacken 6.1 zwischen den Einzelzellen 2 leitbar ist.
  • Die Ableiterfahne 3 ist mittels der Spanneinheit 6 mit dem Kontaktelement 4 derart verspannbar, dass auch Ableiterfahnen 3 unterschiedlicher Länge elektrisch und thermisch leitfähig mit den jeweiligen Kontaktelementen 4 und den jeweiligen Spannbacken 6.1 verbindbar sind. Dabei sind die jeweiligen Ableiterfahnen 3 unterschiedlicher Länge in die Trägereinheit 5 einschiebbar und durch die längliche Aussparung 5.1.2 und den Schlitz 6.1.1 durchführbar, so dass die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen Spannbacke 6.1, Kontaktelement 4 und Ableiterfahne 3 auch bei einer variablen Einschubtiefe der Ableiterfahnen 3 eine gute elektrische und thermische Kopplung der verbundenen Teile 3, 4, 6.1 sicherstellt. Die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung nach dem Keilprinzip toleriert somit Ableiterfahnen 3 unterschiedlicher Länge, so dass insbesondere die kraft- und/oder formschlüssig verbundenen Teile 3, 4, 6.1 innerhalb der Trägereinheit 5 anordbar sind.
  • Zur Verbesserung der thermischen und elektrischen Leitfähigkeit und zur Verhinderung von Korrosionsschäden ist die Ableiterfahne 3 im Bereich der form- und/oder stoffschlüssigen Verbindung in nicht näher dargestellter Weise mit einer Beschichtung versehen, die insbesondere aus Nickel, Zinn oder Gold besteht. Darüber hinaus kann ein Eindringen von Feuchtigkeit durch das Einbringen von Kontaktfett, Lackbeschichtungen, Silikon und/oder Vergussmasse im Bereich des Schlitzes 6.1.1 oder der länglichen Aussparung 5.1.2 in das Innere der Trägereinheit 5 verhindert werden.
  • Zur Kühlung der Batterie ist innerhalb der Trägereinheit 5 eine thermisch leitfähige Kühlplatte 7, wie am besten in 2 und 3 zu sehen, randseitig angeordnet. Die Kühlplatte 7 ist in die obere Trägerplatte 5.2 randseitig einlegbar und zwischen einem Trennsteg 5.2.3 und einem Begrenzungssteg 5.2.4 der oberen Trägerplatte 5.2 seitlich begrenzt anordbar. Dabei dient der Trennsteg 5.2.3 zur elektrischen Isolation von Kühlplatte 7 und Kontaktelement 4.
  • Die Kühlplatte 7 ist an die Spannbacke 6.1 thermisch leitend gekoppelt. Dazu ist der Spannbacke 6.1 ein Steg 6.1.4 randseitig angeformt, der die Kühlplatte 7 unterseitig unterstützt. Im Zwischenbereich zwischen Steg 6.1.4 und Kühlplatte 7 ist eine elektrisch isolierende und thermisch leitende Wärmeleitfolie 8 angeordnet, die insbesondere aus einem Kunststoffmaterial besteht, so dass eine Kurzschlussgefahr zumindest reduziert ist. Mittels der thermisch leitfähigen Verbindung zwischen Spannbacke 6.1 und Kühlplatte 7 ist eine im Inneren der Einzelzelle 2 entstehende Wärme an die Kühlplatte 7 ableitbar.
  • Die Kühlplatte 7 ist von einem Kühlmittel durchströmbar. Dazu weist die Kühlplatte 7 eine Vielzahl von inneren Kühlkanälen 7.1 auf, die senkrecht zu den Einzelzellen 2 des Zellverbunds 1 verlaufen und das Kühlmittel führen. Dies ist am besten in einer Querschnittdarstellung in 6 zu sehen, wobei der Verlauf des dargestellten Querschnitts VI in 4 gezeigt ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Zellverbund
    2
    Einzelzelle
    3
    Ableiterfahne
    4
    Kontaktelement
    4.1
    Einbuchtung
    4.2
    zweite schräge Seitenflanke
    4.3
    zweite Bohrung
    5
    Trägereinheit
    5.1
    untere Trägerplatte
    5.1.1
    rinnenförmige Vertiefung
    5.1.2
    längliche Aussparung
    5.2
    obere Trägerplatte
    5.2.1
    Ausbuchtung
    5.2.2
    erste Bohrung
    5.2.3
    Trennsteg
    5.2.4
    Begrenzungssteg
    6
    Spanneinheit
    6.1
    Spannbacke
    6.1.1
    Schlitz
    6.1.2
    erste schräge Seitenflanke
    6.1.3
    dritte Bohrung
    6.1.4
    Steg
    6.2
    Spannelement
    7
    Kühlplatte
    7.1
    innerer Kühlkanal
    8
    Wärmeleitfolie
    F
    erste Spannkraft
    F'
    zweite Spannkraft
    V
    Längsschnitt
    VI
    Querschnitt

Claims (12)

  1. Batterie mit einem Zellverbund (1), umfassend eine Vielzahl von parallel und/oder in Reihe geschalteten Einzelzellen (2), wobei ein Pol einer Einzelzelle (2) mit einer Ableiterfahne (3) elektrisch leitfähig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verschaltung der Einzelzellen (2) zumindest zwei Ableiterfahnen (3) mit einem elektrisch und thermisch leitfähigen Kontaktelement (4) mittels einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung elektrisch und thermisch leitfähig verbindbar sind, wobei das Kontaktelement (4) in einer elektrisch isolierenden Trägereinheit (5) angeordnet ist.
  2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinheit (5) aus einer oberen Trägerplatte (5.2) und einer unteren Trägerplatte (5.1) gebildet ist, zwischen denen das Kontaktelement (4) kraft- und/oder formschlüssig gehalten ist.
  3. Batterie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Trägerplatte (5.2) eine Vielzahl von Ausbuchtungen (5.2.1) und das Kontaktelement (4) eine Vielzahl von zu den Ausbuchtungen (5.2.1) korrespondierenden Einbuchtungen (4.1) aufweist, wobei die Ausbuchtungen (5.2.1) in die Einbuchtungen (4.1) kraft- und/oder formschlüssig eingreifen.
  4. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung zwischen den zumindest zwei Ableiterfahnen (3) und dem Kontaktelement (4) zumindest eine Spanneinheit (6) vorgesehen ist, die zumindest eine Spannbacke (6.1) und zumindest ein Spannelement (6.2) umfasst.
  5. Batterie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacke (6.1) in der Trägereinheit (5) angeordnet ist.
  6. Batterie nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacke (6.1) aus elektrisch und thermisch leitfähigem Material gefertigt ist und die zumindest zwei Ableiterfahnen (3) mit der Spannbacke (6.1) elektrisch und thermisch leitfähig verbunden sind.
  7. Batterie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacke (6.1) mit einer Kühlplatte (7) thermisch leitfähig verbunden ist.
  8. Batterie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (7) randseitig in der Trägereinheit (5) von einem Begrenzungssteg (5.2.4) und einem Trennsteg (5.2.3) begrenzt angeordnet ist.
  9. Batterie nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur thermischen Verbindung zwischen Spannbacke (6.1) und Kühlplatte (7) die Spannbacke (6.1) einen Steg (6.1.4) aufweist und zwischen der Spannbacke (6.1) und der Kühlplatte (7) eine thermisch leitfähige und elektrisch isolierende Wärmeleitfolie (8) angeordnet ist.
  10. Batterie nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung zwischen der Ableiterfahne (3) und dem Kontaktelement (4) und/oder im Bereich der kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindung zwischen der Ableiterfahne (3) und der Spannbacke (6.1) ein Korrosionsschutzmittel angeordnet ist.
  11. Batterie nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der oberen Trägerplatte (5.2) und der unteren Trägerplatte (5.1) eine Vielzahl von zueinander parallel ausgerichteten Kontaktelementen (4) angeordnet ist, die in einer Vielzahl von zueinander parallel ausgerichteten Spannbacken (6.1) eingelegt sind und das Spannelement (6.2) durch obere Trägerplatte (5.2) und Kontaktelement (4) hindurchführbar ist, so dass das Spannelement (6.2) in die Spannbacke (6.1) eingreift.
  12. Verwendung einer Batterie nach einem der vorherigen Ansprüche in einem Kraftfahrzeug.
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