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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zellverbinder zum elektrisch leitenden Verbinden eines ersten Zellterminals einer ersten elektrochemischen Zelle und eines zweiten Zellterminals einer zweiten elektrochemischen Zelle einer elektrochemischen Vorrichtung, wobei der Zellverbinder einen ersten Kontaktbereich zum Verbinden mit dem ersten Zellterminal, einen zweiten Kontaktbereich zum Verbinden mit dem zweiten Zellterminal und einen elastisch und/oder plastisch verformbaren Kompensationsbereich, der den ersten Kontaktbereich und den zweiten Kontaktbereich miteinander verbindet und eine Bewegung dieser Kontaktbereiche relativ zueinander ermöglicht, umfasst.
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Solche elektrochemischen Vorrichtungen können insbesondere als elektrische Akkumulatoren, beispielsweise als Lithium-Ionen-Akkumulatoren, ausgebildet sein.
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Bei einem Lithium-Ionen-Akkumulator beträgt die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Zellterminals (Polen) einer einzelnen Akkumulatorzelle ungefähr 3,6 V. Um ein für viele Anwendungen, beispielsweise in der Automobil-Antriebstechnik, benötigtes höheres Spannungsniveau von beispielsweise ungefähr 360 V zu erhalten, müssen viele solcher Akkumulatorzellen (beispielsweise ungefähr 100) elektrisch in Reihe geschaltet werden.
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Die Akkumulatorzellen oder allgemein elektrochemischen Zellen können dabei zu Modulen zusammengefasst werden, welche jeweils mehrere solcher elektrochemischer Zellen enthalten, wobei die Einbaurichtung nebeneinander angeordneter Zellen alterniert, so dass positive und negative Zellterminals abwechselnd nebeneinander liegen.
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Diese einander benachbarten Zellterminals entgegengesetzter Polarität werden für die Reihenschaltung der Zellen mittels jeweils eines Zellverbinders direkt miteinander verbunden.
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Durch unterschiedliche thermische Dehnungen der Anordnung elektrochemischer Zellen und des Zellverbinders (aufgrund von Temperaturunterschieden und/oder aufgrund von Unterschieden in den jeweiligen thermischen Ausdehnungskoeffizienten) treten auf die Zellterminals einwirkende Kräfte auf, die von dem Zellverbinder übertragen werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zellverbinder für eine elektrochemische Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher bei einer Relativverschiebung zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich nur reduzierte Kräfte und Momente überträgt.
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Diese Aufgabe wird bei einem Zellverbinder mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kompensationsbereich mindestens zwei Kompensationsabschnitte aufweist, welche sich jeweils längs einer Verbindungsrichtung von dem ersten Kontaktbereich zu dem zweiten Kontaktbereich erstrecken und quer zu der Verbindungsrichtung voneinander getrennt sind.
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Durch die Trennung und Vereinzelung der Kompensationsabschnitte voneinander wird insbesondere eine leichtere Biegbarkeit des Zellverbinders um eine parallel zu den Längsachsen der miteinander zu verbindenden Zellterminals verlaufenden Kontaktrichtung des Zellverbinders erzielt, da die Einzelbreite der Kompensationsabschnitte und damit das für eine Verbiegung erforderliche Biegemoment verringert werden.
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Ferner wird durch die Trennung oder Vereinzelung der Kompensationsabschnitte eine bessere Kühlwirkung erzielt, so dass sich der Zellverbinder im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung weniger stark erwärmt.
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Der erfindungsgemäße Zellverbinder weist eine leichte Tordierbarkeit und eine leichte Spreizbarkeit des Kompensationsbereichs, insbesondere in einer parallel zur Verbindungsrichtung verlaufenden Längsrichtung des Zellverbinders und in einer senkrecht zur Längsrichtung verlaufenden Querrichtung des Zellverbinders, auf.
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Durch die Reduktion der durch den Zellverbinder übertragenen Kräfte und Momente werden eine Überlastung und Beschädigung der miteinander verbundenen Zellen und/oder plastische Verformungen und dadurch bedingte Ermüdungsrisse oder Überlastungsrisse im Zellverbinder vermieden.
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Die Verbindungsrichtung des Zellverbinders kann insbesondere ein Zentrum des ersten Kontaktbereichs und ein Zentrum des zweiten Kontaktbereichs miteinander verbinden.
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Ein Zentrum des ersten Kontaktbereichs liegt insbesondere dort, wo eine Längsachse des ersten Zellterminals der ersten elektrochemischen Zelle den ersten Kontaktbereich schneidet.
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Ein Zentrum des zweiten Kontaktbereichs liegt insbesondere dort, wo eine Längsachse des zweiten Zellterminals der zweiten elektrochemischen Zelle den zweiten Kontaktbereich schneidet.
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Mindestens zwei Kompensationsabschnitte des Kompensationsbereichs sind vorzugsweise senkrecht zu der Verbindungsrichtung des Zellverbinders voneinander getrennt.
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Die Verbindungsrichtung des Zellverbinders verläuft vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu einer Längsrichtung und/oder im Wesentlichen senkrecht zu einer Querrichtung des Zellverbinders.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens zwei Kompensationsabschnitte quer zur Verbindungsrichtung, vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Verbindungsrichtung, voneinander beabstandet sind.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mindestens zwei Kompensationsabschnitte des Kompensationsbereichs zu unterschiedlichen Seiten des Zellverbinders hin vorstehen.
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Besonders günstig ist es, wenn in einer Querrichtung des Zellverbinders aufeinanderfolgende Kompensationsabschnitte abwechselnd zu einer ersten Seite und einer zweiten Seite des Zellverbinders hin vorstehen.
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Dabei kann die erste Seite des Zellverbinders diejenige Seite sein, welche den durch den Zellverbinder miteinander zu verbindenden Zellterminals abgewandt ist, während die zweite Seite des Zellverbinders diejenige Seite sein kann, welche den durch den Zellverbinder miteinander zu verbindenden Zellterminals zugewandt ist.
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Durch das Vorstehen der Kompensationsabschnitte zu unterschiedlichen Seiten des Zellverbinders hin kann insbesondere eine im Wesentlichen maultaschenförmige Außenkontur des Kompensationsbereichs des Zellverbinders gebildet werden.
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Die durch die Trennung oder Vereinzelung der Kompensationsabschnitte voneinander erzielten Vorteile treten umso deutlicher hervor, je größer die Anzahl der Kompensationsabschnitte des Kompensationsbereichs ist.
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Es ist daher günstig, wenn der Kompensationsbereich mindestens zehn, vorzugsweise mindestens zwanzig, insbesondere mindestens dreißig, voneinander getrennte Kompensationsabschnitte umfasst.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Kompensationsabschnitt einen Mittelbereich aufweist, der über einen ersten Verbindungsabschnitt mit dem ersten Kontaktbereich und über einen zweiten Verbindungsabschnitt mit dem zweiten Kontaktbereich verbunden ist.
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Vorzugsweise sind alle Kompensationsabschnitte des Kompensationsbereichs in dieser Weise ausgebildet.
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Der Mittelbereich kann im Wesentlichen mittig zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich angeordnet sein.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Kompensationsabschnitt im Mittelbereich im Wesentlichen geradlinig verläuft.
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Vorzugsweise verlaufen alle Kompensationsabschnitte des Kompensationsbereichs in ihrem jeweiligen Mittelbereich im Wesentlichen geradlinig.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Kompensationsabschnitt in mindestens einem der Verbindungsabschnitte gekrümmt ausgebildet ist.
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Vorzugsweise sind alle Kompensationsabschnitte des Kompensationsbereichs in mindestens einem ihrer Verbindungsabschnitte gekrümmt ausgebildet.
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Dabei sind die Kompensationsabschnitte vorzugsweise in mindestens einem der Verbindungsabschnitte um eine Querrichtung des Zellverbinders gekrümmt ausgebildet.
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Vorzugsweise verläuft mindestens ein Kompensationsabschnitt in seinem Mittelbereich im Wesentlichen parallel zur Verbindungsrichtung des Zellverbinders.
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Ferner ist es günstig, wenn mindestens ein Kompensationsabschnitt in seinem Mittelbereich im Wesentlichen parallel zu einer Oberseite des ersten Kontaktbereichs und/oder im Wesentlichen parallel zu einer Oberseite des zweiten Kontaktbereichs des Zellverbinders verläuft.
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Bei einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zellverbinders ist vorgesehen, dass mehrere Kompensationsabschnitte einen Mittelbereich, einen ersten Verbindungsabschnitt und einen zweiten Verbindungsabschnitt umfassen und dass eine Überganglinie, längs welcher die ersten Verbindungsabschnitte in die Mittelbereiche übergehen, und/oder eine Übergangslinie, längs welcher die zweiten Verbindungsabschnitte in die Mittelbereiche übergehen, im Wesentlichen parallel zu einer Querrichtung des Zellverbinders verläuft.
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Der erfindungsgemäße Zellverbinder umfasst vorzugsweise einen einstückig ausgebildeten Grundkörper, welcher den ersten Kontaktbereich, den zweiten Kontaktbereich und den Kompensationsbereich mit den mindestens zwei voneinander getrennten Kompensationsabschnitten umfasst.
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Die elektrochemische Vorrichtung, in welcher der Zellverbinder eingesetzt wird, kann insbesondere als ein Akkumulator, beispielsweise als ein Lithium-Ionen-Akkumulator, ausgebildet sein.
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Wenn die erfindungsgemäße elektrochemische Vorrichtung als ein Akkumulator ausgebildet ist, eignet sie sich insbesondere als eine hochbelastbare Energiequelle, beispielsweise für den Antrieb von Kraftfahrzeugen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Zellverbinders, der einen ersten Kontaktbereich zum Verbinden mit einem ersten Zellterminal einer ersten elektrochemischen Zelle, einen zweiten Kontaktbereich zum Verbinden mit einem zweiten Zellterminal einer zweiten elektrochemischen Zelle und einen elastisch und/oder plastisch verformbaren Kompensationsbereich, der den ersten Kontaktbereich und den zweiten Kontaktbereich miteinander verbindet und eine Bewegung dieser Kontaktbereiche relativ zueinander ermöglicht, umfasst.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zu schaffen, durch welches ein Zellverbinder hergestellt wird, der bei einer Relativbewegung zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich nur reduzierte Kräfte und Momente überträgt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen eines Zellverbinders gelöst, welches folgenden Verfahrensschritt umfasst:
- – Trennen von mindestens zwei Kompensationsabschnitten des Kompensationsbereichs derart, dass die Kompensationsabschnitte sich in einer Verbindungsrichtung von dem ersten Kontaktbereich zu dem zweiten Kontaktbereich erstrecken und quer zu der Verbindungsrichtung voneinander getrennt sind.
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Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass mindestens zwei Kompensationsabschnitte durch Einschneiden (beispielsweise durch Laserschneiden) oder Ausstanzen voneinander getrennt werden.
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Ferner ist es günstig, wenn mindestens ein Kompensationsabschnitt aus einer Hauptebene des Zellverbinders, in welcher der erste Kontaktbereich und/oder der zweite Kontaktbereich des Zellverbinders liegen, heraus verformt wird.
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Dabei ist es besonders günstig, wenn mindestens zwei Kompensationsabschnitte des Kompensationsbereichs zu unterschiedlichen Seiten hin aus der Hauptebene des Zellverbinders heraus verformt werden.
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Die Kompensationsabschnitte des Kompensationsbereichs können insbesondere lamellenförmig oder stegförmig ausgebildet sein.
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Die Verbindungsrichtung des Zellverbinders verbindet vorzugsweise ein Zentrum des ersten Kontaktbereichs und ein Zentrum des zweiten Kontaktbereichs miteinander.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Zellverbinder und jeweils einen Teil der elektrochemischen Zellen, die mittels des Zellverbinders miteinander verbunden sind, wobei der Zellverbinder einen Kompensationsbereich mit mehreren lamellenförmigen Kompensationsabschnitten umfasst;
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2 einen schematischen Schnitt durch einen Grundkörper des Zellverbinders aus 1, ohne die durch den Zellverbinder miteinander verbundenen elektrochemischen Zellen;
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3 eine schematische perspektivische Darstellung des Zellverbinders aus den 1 und 2; und
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4 eine schematische Draufsicht von oben auf den Zellverbinder aus den 1 bis 3.
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Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Eine als Ganzes mit 100 bezeichnete elektrochemische Vorrichtung umfasst beispielsweise mehrere (nicht dargestellte) elektrochemische Module, von denen jedes mehrere, beispielsweise jeweils acht oder zwölf, elektrochemische Zellen 102 umfasst, welche jeweils in einer Aufnahme einer (nicht dargestellten) Aufnahmevorrichtung des Moduls aufgenommen sind.
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Eine solche Aufnahmevorrichtung kann insbesondere als ein Kühlkörper ausgebildet sein, der mit den darin aufgenommenen elektrochemischen Zellen in wärmeleitendem Kontakt steht, um während des Betriebs der elektrochemischen Vorrichtung 100 Wärme von den elektrochemischen Zellen 102 abzuführen.
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Die elektrochemischen Zellen 102 sind in der sie umgebenden Aufnahmevorrichtung so angeordnet und ausgerichtet, dass Axialrichtungen 104 der elektrochemischen Zellen 102, welche parallel zu den mittigen Längsachsen 106 der elektrochemischen Zellen 102 verlaufen, im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
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Jede der elektrochemischen Zellen 102 erstreckt sich dabei von einem vorderen Zellterminal 108 in der jeweiligen Axialrichtung 104 bis zu einem (nicht dargestellten) hinteren Zellterminal, wobei jedes Zellterminal jeweils einen positiven Pol oder einen negativen Pol der elektrochemischen Zelle 102 bildet.
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Die mittigen Längsachsen 106 der elektrochemischen Zellen 102 sind dabei zugleich mittige Längsachsen der Zellterminals 108 der jeweiligen elektrochemischen Zellen 102.
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In einem Modul sind einander benachbarte elektrochemische Zellen 102 jeweils so ausgerichtet, dass die auf derselben Seite des Moduls angeordneten Zellterminals zweier benachbarter Zellen 102a, 102b einander entgegengesetzte Polarität aufweisen.
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So bildet beispielsweise in der in 1 dargestellten Zellanordnung das vordere Zellterminal 108a der elektrochemischen Zelle 102a einen negativen Pol der betreffenden elektrochemische Zelle 102a, währen das vordere Zellterminal 108b der in einer Verbindungsrichtung 110 der elektrochemischen Zelle 102a benachbarten elektrochemischen Zelle 102b einen positiven Pol der elektrochemischen Zelle 102b bildet.
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Die elektrochemische Vorrichtung 100 kann insbesondere als ein Akkumulator, insbesondere als ein Lithium-Ionen-Akkumulator, beispielsweise des Typs LiFePO4, ausgebildet sein.
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Die elektrochemischen Zellen 102 der elektrochemischen Module können entsprechend als Akkumulatorzellen, insbesondere als Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen, beispielsweise vom Typ LiFePO4, ausgebildet sein.
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Jedes elektrochemische Modul umfasst ferner mehrere Zellverbinder 112, mittels welcher die Zellterminals 108 einander benachbarter elektrochemischer Zellen 102 mit unterschiedlicher Polarität elektrisch leitend miteinander verbunden sind, um auf diese Weise alle elektrochemischen Zellen 102 eines elektrochemischen Moduls elektrisch in Reihe zu schalten.
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Dabei verbindet jeder Zellverbinder 112 ein erstes Zellterminal 108a negativer Polarität mit einem zweiten Zellterminal 108b positiver Polarität einer benachbarten elektrochemischen Zelle 102.
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Um alle elektrochemischen Zellen 102 eines Moduls elektrisch in Reihe zu schalten, sind außer den vorderen Zellterminals 108 einander benachbarter elektrochemischer Zellen auch die hinteren Zellterminals einander benachbarter elektrochemischer Zellen eines Moduls durch (nicht dargestellte) Zellverbinder miteinander verbunden.
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Jeder der Zellverbinder 112, welche jeweils ein erstes Zellterminal 108a und ein zweites Zellterminal 108b elektrisch leitend miteinander verbinden, umfasst einen Grundkörper 114 mit einem ersten Kontaktbereich 116, der im montierten Zustand des Zellverbinders 112 mit einem (beispielsweise negativen) ersten Zellterminal 108a einer elektrochemischen Zelle 102a verbunden ist, und einem zweiten Kontaktbereich 118, der im montierten Zustand des Zellverbinders 112 mit einem (beispielsweise positiven) zweiten Zellterminal 108b einer anderen elektrochemischen Zelle 102b verbunden ist.
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Der Grundkörper 114 des Zellverbinders 112 ist vorzugsweise als ein Stanzbiegeteil hergestellt.
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Der Grundkörper 114 des Zellverbinders 112 kann insbesondere aus Aluminium, Kupfer, Zinn, Zink, Eisen, Gold oder Silber oder aus einer Legierung eines oder mehrerer der vorstehend genannten Metalle gebildet sein.
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Ferner kann der Grundkörper 114 des Zellverbinders 112 auch aus einem anderen Metall oder aus einer anderen metallischen Legierung gebildet sein.
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Außerdem kann der Grundkörper 114 des Zellverbinders 112 grundsätzlich auch aus einem leitfähigen Kunststoffmaterial und/oder aus einem leitfähigen Kohlenstoffmaterial gebildet sein.
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Der erste Kontaktbereich 116 und der zweite Kontaktbereich 118 des Zellverbinders 112 sind vorzugsweise stoffschlüssig mit dem jeweils zugeordneten Zellterminal 108a bzw. 108b verbunden.
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Eine solche stoffschlüssige Verbindung kann insbesondere durch Verschweißung, insbesondere Laserverschweißung, oder durch Verlötung hergestellt werden.
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Je nach dem Material, aus welchem die Zellterminals 108a und 108b gebildet sind, kann zur Erleichterung der Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung mit dem Zellverbinder 112 vorgesehen sein, dass in dem jeweiligen Kontaktbereich 116, 118 des Zellverbinders 112 und/oder an dem jeweiligen Zellterminal 108a bzw. 108b eine oder mehrere Beschichtungen, insbesondere aus einem metallischen Material, angeordnet sind.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass zur Erleichterung der Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Zellverbinder 112 und den Zellterminals 108a, 108b eines oder mehrere (nicht dargestellte) Zwischenelemente zwischen dem jeweiligen Kontaktbereich 116, 118 des Zellverbinders 112 einerseits und dem jeweils zugeordneten Zellterminal 108a bzw. 108b andererseits angeordnet sind.
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Um auch nach dem stoffschlüssigen Verbinden des Zellverbinders 112 mit den Zellterminals 108a und 108b einen direkten Zugang, beispielsweise für Messzwecke, zu den Zellterminals 108a und 108b zu ermöglichen, kann der erste Kontaktbereich 116 des Zellverbinders 112 mit einer, beispielsweise im Wesentlichen kreisförmigen, Durchtrittsöffnung 120 und der zweite Kontaktbereich 118 des Grundkörpers 114 mit einer, beispielsweise ebenfalls im Wesentlichen kreisförmigen, Durchtrittsöffnung 122 versehen sein (siehe 3).
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Im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung 100 kann es aufgrund unterschiedlicher Temperaturen und/oder aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten der Zellverbinder 112 einerseits und der Aufnahmevorrichtung für die elektrochemischen Zellen 102 andererseits zu einer Differenz zwischen einer Längsdehnung der Zellverbinder 112 einerseits und einer Änderung des Abstands zwischen den Längsachsen 106 der durch die Zellverbinder 112 miteinander verbundenen Zellterminals 108a, 108b andererseits kommen. Durch eine Temperaturänderung werden die Relativpositionen der durch einen Zellverbinder 112 miteinander verbundenen Zellterminals 108a, 108b in der senkrecht zur Axialrichtung 104 der elektrochemischen Zellen 102 ausgerichteten Verbindungsrichtung 110 und/oder in einer senkrecht zur Axialrichtung 104 der elektrochemischen Zellen 102 und senkrecht zur Verbindungsrichtung 110 ausgerichteten Querrichtung 128 verändert.
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Die Verbindungsrichtung 110 liegt in einer Ebene 123, welche die Längsachsen 106 der elektrochemischen Zellen 102a und 102b enthält (siehe 4), und verläuft parallel zu einer Längsrichtung 126 des Zellverbinders 112.
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Insbesondere verläuft die Verbindungsrichtung 110 durch ein Zentrum 158 der Durchtrittsöffnung 120 im ersten Kontaktbereich 116 und durch ein Zentrum 160 der Durchtrittsöffnung 122 im zweiten Kontaktbereich 118 des Zellverbinders 112.
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Ferner kann es aufgrund unterschiedlicher Längsdehnungen der miteinander durch einen Zellverbinder 112 verbundenen elektrochemischen Zellen 102 zu einer Veränderung der Relativpositionen zwischen den miteinander verbundenen Zellterminals 108a, 108b längs der Axialrichtung 104 der miteinander verbundenen elektrochemischen Zellen 102 kommen.
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Um solche Relativbewegungen zwischen den miteinander verbundenen Zellterminals 108a, b und damit zwischen dem ersten Kontaktbereich 116 und dem zweiten Kontaktbereich 118 des Zellverbinders 112 in der Längsrichtung 126 des Zellverbinders 112, in der Querrichtung 128 des Zellverbinders 112 und/oder in einer senkrecht zur Längsrichtung 126 und senkrecht zur Querrichtung 128 ausgerichteten Kontaktrichtung 134 des Zellverbinders 112 kompensieren zu können, umfasst der Zellverbinder 112 einen elastisch und/oder plastisch verformbaren Kompensationsbereich 124, welcher zwischen dem ersten Kontaktbereich 116 und dem zweiten Kontaktbereich 118 des Zellverbinders 112 angeordnet ist und die beiden Kontaktbereiche 116 und 118 miteinander verbindet.
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Vorzugsweise ist der Grundkörper 114 des Zellverbinders 112 mit einem solchen Kompensationsbereich 124 versehen.
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Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform eines Zellverbinders 112 umfasst der verformbare Kompensationsbereich 124 mehrere, beispielsweise dreiunddreißig, Kompensationsabschnitte 136, welche den ersten Kontaktbereich 116 und den zweiten Kontaktbereich 118 des Zellverbinders 112 verbinden.
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Die mehreren Kompensationsabschnitte 136 sind vorzugsweise im Wesentlichen lamellenförmig oder stegförmig ausgebildet.
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Die Kompensationsabschnitte 136 erstrecken sich längs der Verbindungsrichtung 110 von dem ersten Kontaktbereich 116 zu dem zweiten Kontaktbereich 118 und sind in der Querrichtung 128 des Zellverbinders 112 voneinander getrennt.
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Die in der Querrichtung 128 aufeinanderfolgenden Kompensationsabschnitte 136 stehen von einer Hauptebene 138 des Zellverbinders 112, in welcher der erste Kontaktbereich 116 und der zweite Kontaktbereich 118 liegen und welche parallel zur Verbindungsrichtung 110 und parallel zur Querrichtung 128 des Zellverbinders 112 ausgerichtet ist, abwechselnd zu unterschiedlichen Zeiten des Zellverbinders 112 hin vor.
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So bilden die Kompensationsabschnitte 136 eine erste Gruppe von mehreren, beispielsweise siebzehn, ersten Kompensationsabschnitten 136a, welche zu der den mittels des Zellverbinders 112 miteinander zu verbindenden Zellterminals 108a, 108b abgewandten Seite des Zellverbinders 112 hin vorstehen, und eine zweite Gruppe von mehreren, beispielsweise sechzehn, zweiten Kompensationsabschnitten 136b, die zu der den mittels des Zellverbinders 112 miteinander zu verbindenden Zellterminals 108a, 108b zugewandten Seite des Zellverbinders 112 hin vorstehen.
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Vorzugsweise sind alle ersten Kompensationsabschnitte 136a der ersten Gruppe von Kompensationsabschnitten im Wesentlichen parallel zueinander ausgebildet und angeordnet.
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Ebenso sind vorzugsweise alle zweiten Kompensationsabschnitte 136b der zweiten Gruppe von Kompensationsabschnitten im Wesentlichen parallel zueinander ausgebildet und angeordnet.
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Ferner weisen vorzugsweise die ersten Kompensationsabschnitte 136a einander im Wesentlichen gleiche Biegewiderstandsmomente bezüglich einer Biegung um die Kontaktrichtung 134 des Zellverbinders 112 auf.
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Ferner weisen vorzugsweise die zweiten Kompensationsabschnitte 136b einander im Wesentlichen gleiche Biegewiderstandsmomente bezüglich einer Biegung um die Kontaktrichtung 134 des Zellverbinders 112 auf.
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Außerdem ist vorzugsweise vorgesehen, dass die ersten Kompensationsabschnitte 136a und die zweiten Kompensationsabschnitte 136b einander im Wesentlichen gleiche Biegewiderstandsmomente bezüglich einer Biegung um die Kontaktrichtung 134 des Zellverbinders 112 aufweisen.
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Jeder der Kompensationsabschnitte 136 umfasst jeweils einen Mittelbereich 140, der über einen ersten Verbindungsabschnitt 142 mit dem ersten Kontaktbereich 116 und über einen zweiten Verbindungsabschnitt 144 mit dem zweiten Kontaktbereich 118 des Zellverbinders 112 verbunden ist.
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Der Mittelbereich 140 jedes Kompensationsabschnitts 136 ist vorzugsweise im Wesentlichen mittig zwischen dem ersten Kontaktbereich 116 und dem zweiten Kontaktbereich 118 angeordnet.
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Im Mittelbereich 140 verläuft der Kontaktabschnitt 136 vorzugsweise im Wesentlich geradlinig und vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Verbindungsrichtung 110 des Zellverbinders 112.
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Insbesondere verläuft der Kontaktabschnitt 136 im Mittelbereich vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Hauptebene 138 des Zellverbinders 112 und im Wesentlichen parallel zu einer Oberseite 146 des ersten Kontaktbereichs 116 und/oder im Wesentlichen parallel zu einer Oberseite 148 des zweiten Kontaktbereichs 118.
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In dem ersten Verbindungsabschnitt 142 und in dem zweiten Verbindungsabschnitt 144 ist jeder Kompensationsabschnitt 136 vorzugsweise gekrümmt ausgebildet, und zwar insbesondere um die Querrichtung 128 des Zellverbinders 112 gekrümmt.
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Wie am Besten aus den 1 und 2 zu ersehen ist, umfasst jeder erste Verbindungsabschnitt 142 vorzugsweise einen ersten gekrümmten Abschnitt 150, der längs einer ersten Übergangslinie 152 in den ersten Kontaktbereich 116 übergeht und, ausgehend von der ersten Übergangslinie 152, von der Hauptebene 138 des Zellverbinders 112 weg gekrümmt ist, und einen zweiten gekrümmten Abschnitt 154, der längs einer zweiten Übergangslinie 156 an den Mittelbereich 140 des Kompensationsabschnitts 136 angrenzt und, ausgehend von der zweiten Übergangslinie 156, zu der Hauptebene 138 des Zellverbinders 112 hin gekrümmt ist.
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Die der ersten Übergangslinie 152 bzw. der zweiten Übergangslinie 156 abgewandten Enden des ersten gekrümmten Abschnitts 150 bzw. des zweiten gekrümmten Abschnitts 154 des ersten Verbindungsabschnitts 142 können unmittelbar aneinander angrenzen oder aber durch einen geradlinigen Zwischenabschnitt miteinander verbunden sein.
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Ebenso umfasst jeder zweite Verbindungsabschnitt 144 vorzugsweise einen ersten gekrümmten Abschnitt 150, der längs einer ersten Übergangslinie 152 an den zweiten Kontaktbereich 118 des Zellverbinders 112 angrenzt und, ausgehend von dieser ersten Übergangslinie 152, von der Hauptebene 138 des Zellverbinders 112 weg gekrümmt ist, und einen zweiten gekrümmten Abschnitt 154, der längs einer zweiten Übergangslinie 156 an den Mittelbereich 140 des jeweiligen Kompensationsabschnitts 136 angrenzt und, ausgehend von dieser zweiten Übergangslinie 156, zu der Hauptebene 138 des Zellverbinders 112 hin gekrümmt ist.
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Wie am besten aus 4 zu ersehen ist, verlaufen die ersten Übergangslinien 152 und die zweiten Übergangslinien 156 der ersten Verbindungsabschnitte 142 sowie die ersten Übergangslinien 152 und die zweiten Übergangslinien 156 der zweiten Verbindungsabschnitte 144 der Kompensationsabschnitte 136 vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu der Querrichtung 128 des Zellverbinders 112.
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Die Verbindungsabschnitte 142, 144 und die Mittelbereiche 140 der Kompensationsabschnitte 136 bilden zusammen eine gewellte Struktur der Kompensationsabschnitte 136, durch welche erreicht wird, dass der Kompensationsbereich 124 in einfacher Weise derart elastisch und/oder plastisch verformbar ist, dass der zweite Kontaktbereich 118 relativ zu dem ersten Kontaktbereich 116 in der Längsrichtung 126 des Zellverbinders 112 verschoben werden kann, um die vorstehend beschriebenen Differenzen in den Relativpositionen der durch den Zellverbinder 112 miteinander zu verbindenden Zellterminals 108a und 108b auszugleichen.
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Ferner wird dadurch, dass die Kompensationsabschnitte 136 in der Querrichtung 128 des Zellverbinders 112 voneinander getrennt sind, erreicht, dass der Kompensationsbereich 124 in einfacher Weise um die Kontaktrichtung 134 und/oder um die Verbindungsrichtung 110 und/oder um die Querrichtung 128 elastisch und/oder plastisch derart biegbar ist, dass der zweite Kontaktbereich 118 relativ zu dem ersten Kontaktbereich 116 sowohl in der Querrichtung 128 als auch in der Kontaktrichtung 134 des Zellverbinders 112 verschoben werden kann, um die vorstehend beschriebenen Differenzen in den Relativpositionen der durch den Zellverbinder 112 miteinander zu verbindenden Zellterminals 108a und 108b in diesen Richtungen auszugleichen.
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Hierdurch kann das Auftreten übermäßiger mechanischer Spannungen an den Verbindungsstellen zwischen dem Zellverbinder 112 einerseits und dem ersten Zellterminal 108a sowie dem zweiten Zellterminal 108b andererseits vermieden werden.
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Der Grundkörper 114 des Zellverbinders 112, welcher den ersten Kontaktbereich 116, den zweiten Kontaktbereich 118 und den Kompensationsbereich 124 des Zellverbinders 112 umfasst, ist vorzugsweise einstückig ausgebildet.
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Zur Herstellung des Grundkörpers 114 des Zellverbinders 112, wie er in den 2 bis 4 dargestellt ist, wird wie folgt vorgegangen:
Zunächst wird eine Grundkörper-Vorform aus einem Ausgangsmaterial, beispielsweise aus einem blechförmigen Ausgangsmaterial, herausgetrennt, beispielsweise ausgestanzt oder (zum Beispiel mittels eines Lasers) herausgeschnitten.
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Anschließend wird eine Mehrzahl von nebeneinander liegenden, lamellenförmigen oder stegförmigen Kompensationsabschnitten 136 dadurch erzeugt, dass (im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung 126 des Zellverbinders 112 verlaufende) Einschnitte in dem Kompensationsbereich 124 des Grundkörpers 114 erzeugt werden und/oder Material aus dem Kompensationsbereich 124 herausgetrennt wird, so dass im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung 126 des Zellverbinders 112 verlaufende Ausnehmungen in dem Kompensationsbereich 124 gebildet werden.
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Hierdurch werden die Kompensationsabschnitte 136 derart voneinander getrennt, dass die Kompensationsabschnitte 136 sich in der Verbindungsrichtung 110 von dem ersten Kontaktbereich 116 zu dem zweiten Kontaktbereich 118 erstrecken und quer zur der Verbindungsrichtung 110 voneinander getrennt sind.
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Einander benachbarte Kompensationsabschnitte 136 können dabei insbesondere durch Einschneiden, vorzugsweise durch Laserschneiden, oder durch Ausstanzen voneinander getrennt werden.
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Nach der Trennung der Kompensationsabschnitte 136 voneinander werden die Kompensationsabschnitte 136 durch geeignete Umformvorgänge, insbesondere Präge- oder Tiefziehvorgänge, aus der Hauptebene 138 des Zellverbinders 112 heraus verformt, und zwar derart, dass in der Querrichtung 128 des Zellverbinders 112 aufeinanderfolgende Kompensationsabschnitte 136 abwechselnd zu unterschiedlichen Seiten hin aus der Hauptebene 138 des Zellverbinders 112 heraus verformt werden, um so die erste Gruppe der ersten Kompensationsabschnitte 136a und die zweite Gruppe der zweiten Kompensationsabschnitte 136b zu bilden.
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Der so hergestellte Zellverbinder 112 wird in den Kontaktbereichen 116 und 118, vorzugsweise stoffschlüssig, mit jeweils einem Zellterminal 108 einer elektrochemischen Zelle 102 verbunden.
