DE102012016022A1 - Wandlerzelle mit einem Zellgehäuse, Batterie mit wenigstens zwei dieser Wandlerzellen und Verfahren zum Herstellen einer Wandlerzelle - Google Patents

Wandlerzelle mit einem Zellgehäuse, Batterie mit wenigstens zwei dieser Wandlerzellen und Verfahren zum Herstellen einer Wandlerzelle Download PDF

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Abstract

Wandlerzelle (1) mit wenigstens einer insbesondere wiederaufladbaren Elektrodenbaugruppe (2), welche vorgesehen ist, wenigstens zeitweise elektrische Energie insbesondere einem Verbraucher zur Verfügung zu stellen, welche wenigstens zwei Elektroden (3, 3a) unterschiedlicher Polarität aufweist, mit wenigstens einer Stromleiteinrichtung (4, 4a), welche vorgesehen ist, mit einer der Elektroden (3, 3a) der Elektrodenbaugruppe (2) elektrisch, vorzugsweise stoffschlüssig verbunden zu sein, mit einem Zellgehäuse (5) mit einem ersten Gehäuseteil (6), wobei das erste Gehäuseteil (6) vorgesehen ist, die Elektrodenbaugruppe (2) wenigstens bereichsweise zu umschließen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wandlerzelle, insbesondere ausgebildet als elektrochemische Energiewandlereinrichtung, mit einem Zellgehäuse, eine Batterie mit wenigstens zwei dieser elektrochemischen Energiewandlereinrichtungen und ein Verfahren zum Herstellen einer elektrochemischen Energiewandlereinrichtung. Die Erfindung wird im Zusammenhang mit Lithium-Ionen-Batterien zur Versorgung von KFZ-Antrieben beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch unabhängig von der Chemie der Wandlerzelle oder von der Bauart der Batterie oder unabhängig von der Art des versorgten Antriebs Verwendung finden kann.
  • Aus dem Stand der Technik sind Batterien mit mehreren Wandlerzellen zur Versorgung von KFZ-Antrieben bekannt. Übliche Wandlerzellen weisen eine Elektrodenbaugruppe mit wenigstens zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität und einem Separator auf. Der Separator trennt bzw. beanstandet die Elektroden unterschiedlicher Polarität. Weiter weisen übliche Wandlerzellen ein Zellgehäuse auf, welche die Elektrodenbaugruppe wenigstens bereichsweise umschließt. Weiter weisen übliche Wandlerzelle wenigstens zwei Stromleiteinrichtungen auf, welche mit je einer Elektrode der Elektrodenbaugruppe elektrisch verbunden sind.
  • Der hohe Aufwand zur Herstellung einiger Bauarten von Wandlerzellen wird mitunter als problematisch empfunden.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Wandlerzelle zur Verfügung zu stellen, welche mit geringerem Aufwand bzw. Kosten hergestellt werden kann.
  • Die Aufgabe wird durch eine Wandlerzelle gemäß Anspruch 1 gelöst. Anspruch 10 beschreibt eine Batterie mit wenigstens zwei erfindungsgemäßen Wandlerzellen. Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Herstellverfahren für eine Wandlerzelle gemäß Anspruch 11. Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Eine erfindungsgemäße Wandlerzelle, insbesondere ausgebildet als elektrochemische Energiewandlereinrichtung, weist wenigstens eine, insbesondere wiederaufladbare, Elektrodenbaugruppe auf. Die wenigstens eine Elektrodenbaugruppe ist vorgesehen, wenigstens zeitweise elektrische Energie insbesondere einem Verbraucher zur Verfügung zu stellen. Die Elektrodenbaugruppe weist wenigstens zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität auf. Die Wandlerzelle weist eine, zwei oder mehrere Stromleiteinrichtungen auf, wobei wenigstens eine oder mehrere dieser Stromleiteinrichtungen vorgesehen sind, mit einer der Elektroden der Elektrodenbaugruppe elektrisch, vorzugsweise stoffschlüssig verbunden zu sein. Die Wandlerzelle weist ein Zellgehäuse mit wenigstens einem insbesondere ersten Gehäuseteil auf, wobei das Zellgehäuse vorgesehen ist, die Elektrodenbaugruppe wenigstens bereichsweise zu umschließen. Das erste Gehäuseteil weist wenigstens eine Funktionseinrichtung auf, welche vorgesehen ist, die Abgabe von Energie aus der Elektrodenbaugruppe insbesondere an einen Verbraucher zu unterstützen. Die Funktionseinrichtung ist mit der Elektrodenbaugruppe wirkverbunden, insbesondere zur Aufnahme von Energie. Das erste Gehäuseteil weist wenigstens ein erstes Tragelement auf, welches vorgesehen ist, die wenigstens eine Funktionseinrichtung gegenüber der Umgebung der Wandlerzelle abzugrenzen. Das erste Tragelement dient insbesondere dazu, die wenigstens eine Funktionseinrichtung abzustützen, d. h. insbesondere einer unerwünschten relativen Verlagerung der wenigstens einen Funktionseinrichtung bezüglich der Wandlerzelle zu begegnen. Das erste Tragelement dient insbesondere dazu, die wenigstens eine Funktionseinrichtung gegen schädigende Einflüsse aus der Umgebung zu schützen. Das erste Tragelement ist mit einem Metallblech ausgebildet.
  • Vorzugsweise ist die wenigstens eine Elektrodenbaugruppe ausgestaltet, wenigstens zeitweise chemische Energie in elektrische Energie zu wandeln. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Elektrodenbaugruppe vorgesehen, wenigstens zeitweise insbesondere zugeführte elektrische Energie in chemische Energie zu wandeln.
  • Vorzugsweise ist das erste Tragelement gegenüber wenigstens einer der Funktionseinrichtungen und/oder wenigstens einer der Stromleiteinrichtungen elektrisch isolierbar, insbesondere mittels eines ersten Polymermaterials.
  • Wirkweise
  • Bei erfindungsgemäßer Ausbildung des ersten Gehäuseteils übernimmt die Funktionseinrichtung mehrere Funktionen insbesondere betreffend den Betrieb der Wandlerzelle bzw. der Elektrodenbaugruppe, welche bei bekannten Bauarten von Wandlerzellen durch diskrete Bauteile erfüllt werden. Mehrere diskrete Bauteile bzw. Funktionselemente sind in der wenigstens einen Funktionseinrichtung insbesondere als eigene Funktionsbaugruppe zusammengefasst. So sind zur Herstellung der erfindungsgemäßen Wandlerzelle weniger Baugruppen erfordert, wodurch der Aufwand bei der Herstellung bzw. Montage verringert ist. So wird die zugrunde liegende Aufgabe gelöst.
  • Weiter bietet die erfindungsgemäße Wandlerzelle den Vorteil erhöhter Haltbarkeit, indem das erste Tragelement die darunter liegende Funktionseinrichtung gegen mechanische Beschädigung insbesondere durch einen auf das Zellgehäuse einwirkenden Fremdkörper schützt. Weiter bietet die erfindungsgemäße Wandlerzelle den Vorteil erhöhter Haltbarkeit, indem das erste Tragelement den Zusammenhalt der Funktionseinrichtung insbesondere bei Beschleunigungen oder Vibrationen während des Betriebs der Wandlerzelle verbessert.
  • Definitionen und bevorzugte Ausgestaltungen
  • Unter einer Elektrodenbaugruppe im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere der Bereitstellung elektrischer Energie dient. Die Elektrodenbaugruppe weist wenigstens zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität auf. Diese Elektroden unterschiedlicher Polarität sind durch einen Separator beabstandet, wobei der Separator für Ionen leitfähig ist, nicht aber für Elektronen. Vorzugsweise ist die Elektrodenbaugruppe im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet. Vorzugsweise ist die Elektrodenbaugruppe mit zwei dieser Stromleiteinrichtungen unterschiedlicher Polarität insbesondere stoffschlüssig verbunden, welche zur wenigstens mittelbaren elektrischen Verbindung mit wenigstens einer benachbarten Elektrodenbaugruppe und/oder wenigstens mittelbar der elektrischen Verbindung mit dem Verbraucher dienen.
  • Vorzugsweise weist wenigstens eine dieser Elektroden eine insbesondere metallische Kollektorfolie sowie eine Aktivmasse auf. Die Aktivmasse ist auf die Kollektorfolie wenigstens einseitig aufgetragen. Beim Laden oder Entladen der Elektrodenbaugruppe werden Elektronen zwischen der Kollektorfolie und Aktivmasse ausgetauscht. Vorzugsweise ist mit der Kollektorfolie wenigstens eine Ableiterfahne insbesondere stoffschlüssig verbunden. Besonders bevorzugt sind mehrere Ableiterfahnen mit der Kollektorfolie insbesondere stoffschlüssig verbunden. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Strom je Ableiterfahne verringert ist.
  • Vorzugsweise weist wenigstens eine dieser Elektroden eine insbesondere metallische Kollektorfolie sowie zwei Aktivmassen unterschiedlicher Polarität auf, welche auf verschiedenen Flächen der Kollektorfolie angeordnet und durch die Kollektorfolie beabstandet sind. Für diese Anordnung von Aktivmassen ist auch der Begriff „Bizelle” üblich. Beim Laden oder Entladen der Elektrodenbaugruppe werden Elektronen zwischen der Kollektorfolie und Aktivmasse ausgetauscht. Vorzugsweise ist mit der Kollektorfolie wenigstens eine Ableiterfahne insbesondere stoffschlüssig verbunden. Besonders bevorzugt sind mit der Kollektorfolie mehrerer Ableiterfahnen insbesondere stoffschlüssig verbunden. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Zahl der Elektronen, welche je Zeiteinheit durch eine Ableiterfahne fließen, verringert ist.
  • Zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität sind in der Elektrodenbaugruppe durch einen Separator beabstandet. Der Separator ist für Ionen durchlässig, nicht aber für Elektronen. Vorzugsweise enthält der Separator wenigstens einen Teil des Elektrolyts bzw. des Leitsalzes. Vorzugsweise ist der Elektrolyt insbesondere nach dem Verschließen der Wandlerzelle im Wesentlichen ohne flüssigen Anteil ausgebildet. Vorzugsweise weist das Leitsalz Lithium auf. Besonders bevorzugt werden Lithiumionen beim Laden in die negative Elektrode eingelagert bzw. interkaliert und beim Entladen wieder ausgelagert.
  • Die Elektrodenbaugruppe ist vorzugsweise ausgestaltet, zugeführte elektrische Energie in chemische Energie zu wandeln und als chemische Energie zu speichern. Die Elektrodenbaugruppe ist vorzugsweise ausgestaltet, insbesondere gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie zu wandeln, bevor die Elektrodenbaugruppe diese elektrische Energie einem Verbraucher zur Verfügung stellt. Man spricht dann auch von einer wiederaufladbaren Elektrodenbaugruppe. Besonders bevorzugt werden Lithiumionen beim Laden in die negative Elektrode eingelagert bzw. interkaliert und beim Entladen wieder ausgelagert.
  • Gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung ist die Elektrodenbaugruppe als Elektrodenwickel ausgebildet, insbesondere als im Wesentlichen zylindrischer Elektrodenwickel. Vorzugsweise ist diese Elektrodenbaugruppe wiederaufladbar. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einfacherer Herstellbarkeit insbesondere dadurch, dass bandförmige Elektroden verarbeitet werden können. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Ladekapazität, beispielsweise in Amperestunden [Ah] oder Wattstunden [Wh], seltener in Coulomb [C] angegeben, auf einfache Weise durch weitere Wicklungen erhöht werden kann. Vorzugsweise ist die Elektrodenbaugruppe als Elektrodenflachwickel ausgebildet. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass dieser raumsparend neben einem weiteren Elektrodenflachwickel insbesondere innerhalb einer Batterie angeordnet werden kann.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Elektrodenbaugruppe als im Wesentlichen quaderförmiger Elektrodenstapel ausgebildet. Vorzugsweise ist diese Elektrodenbaugruppe wiederaufladbar. Der Elektrodenstapel weist eine vorbestimmte Abfolge von Stapelblättern auf, wobei je zwei Elektrodenblätter unterschiedlicher Polarität von einem Separatorblatt getrennt sind. Vorzugsweise ist jedes Elektrodenblatt mit einer Stromleiteinrichtung insbesondere stoffschlüssig verbunden, besonders bevorzugt einstückig mit der Stromleiteinrichtung ausgebildet. Vorzugsweise sind Elektrodenblätter gleicher Polarität insbesondere über eine gemeinsame Stromleiteinrichtung miteinander elektrisch verbunden. Diese Ausgestaltung der Elektrodenbaugruppe bietet den Vorteil, dass die Ladekapazität, beispielsweise in Amperestunden [Ah] oder Wattstunden [Wh], seltener in Coulomb [C] angegeben, auf einfache Weise durch Hinzufügen weiterer Elektrodenblätter erhöht werden kann. Besonders bevorzugt sind wenigstens zwei Separatorblätter miteinander verbunden und umschließen eine begrenzende Kante eines Elektrodenblattes. Eine derartige Elektrodenbaugruppe mit einem einzelnen, insbesondere mäanderförmigen Separator ist in der WO 2011/020545 beschrieben. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass einem parasitären Strom, ausgehend von dieser begrenzenden Kante zu einem Elektrodenblatt anderer Polarität, begegnet ist.
  • Gemäß einer dritten bevorzugten Ausgestaltung ist die Elektrodenbaugruppe ausgebildet, elektrische Energie unter Aufnahme wenigstens eines kontinuierlich zugeführten Brennstoffs und eines Oxidationsmittels, nachfolgend Prozessfluide genannt, deren chemische Reaktion zu einem Edukt, insbesondere unterstützt durch wenigstens einen Katalysator, und Abgabe des Eduktes bereitzustellen. Nachfolgend wird die Elektrodenbaugruppe gemäß dieser bevorzugten Ausgestaltung auch Wandlerbaugruppe genannt.
  • Die Wandlerbaugruppe ist als im Wesentlichen quaderförmiger Elektrodenstapel ausgebildet und weist wenigstens zwei insbesondere blattförmige Elektroden unterschiedlicher Polarität auf. Vorzugsweise ist wenigstens die erste Elektrode wenigstens bereichsweise mit einem Katalysator beschichtet. Die Elektroden sind beabstandet, vorzugsweise durch einen Separator bzw. eine Membran, welcher für Ionen durchlässig ist, nicht aber für Elektronen. Weiter weist der Energiewandler zwei Fluidführungseinrichtungen auf, welche jeweils benachbart zu den Elektroden unterschiedlicher Polarität angeordnet sind und vorgesehen sind, den Elektroden die Prozessfluide zuzuführen. Vorzugsweise ist wenigstens eine der Fluidführungseinrichtungen vorgesehen, das Edukt abzuführen. Die Wandlerbaugruppe weist wenigstens eine der Abfolgen auf:
    Fluidführungseinrichtung für den Brennstoff – Elektrode erster Polarität – Membran – Elektrode zweiter Polarität – Fluidführungseinrichtung für das Oxidationsmittel, insbesondere auch für das Edukt. Vorzugsweise sind mehrere dieser Abfolgen für erhöhte elektrische Spannung elektrisch in Reihe geschaltet.
  • Während des Betriebs des Energiewandlers wird der Brennstoff der ersten Elektrode zugeführt, insbesondere als Fluidstrom durch Kanäle der ersten Fluidführungseinrichtung. An der ersten Elektrode wird der Brennstoff unter Abgabe von Elektronen ionisiert. Die Elektronen werden über die erste Elektrode abgeführt, insbesondere über eine der Stromleiteinrichtungen, insbesondere in Richtung eines elektrischen Verbrauchers oder einer benachbarten Wandlerzelle. Der ionisierte Brennstoff wandert durch die für Ionen durchlässige Membran zur zweiten Elektrode. Das Oxidationsmittel wird der zweiten Elektrode zugeführt, insbesondere als Fluidstrom durch Kanäle der zweiten Fluidführungseinrichtung. An der zweiten Elektrode treffen zusammen: das Oxidationsmittel, der ionisierte Brennstoff sowie Elektronen von dem elektrischen Verbraucher oder einer benachbarten Wandlerzelle. An der zweiten Elektrode erfolgt die chemische Reaktion zum Edukt, welches vorzugsweise durch Kanäle der zweiten Fluidführungseinrichtung abgeführt wird.
  • Unter einer Stromleiteinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere der Leitung von Elektronen zwischen einer der Elektroden der Elektrodenbaugruppe und einem Verbraucher oder zwischen einer der Elektroden und einer benachbarten Wandlerzelle dient. Dazu ist die Stromleiteinrichtung mit einer der Elektroden der Elektrodenbaugruppe elektrisch, vorzugsweise stoffschlüssig verbunden. Vorzugsweise ist die Stromleiteinrichtung wenigstens mittelbar mit einem zu versorgenden Verbraucher verbunden.
  • Die Stromleiteinrichtung weist einen elektrisch leitfähigen Bereich mit einem metallischen Werkstoff auf, vorzugsweise Aluminium und/oder Kupfer, besonders bevorzugt bereichsweise eine Beschichtung mit Nickel. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil eines verringerten Kontaktwiderstands. Vorzugsweise ist die Stromleiteinrichtung massiv mit einem metallischen Werkstoff ausgebildet. Vorzugsweise entspricht der Werkstoff der Stromleiteinrichtung dem Werkstoff der Kollektorfolie der Elektrode, mit welcher die Stromleiteinrichtung insbesondere stoffschlüssig verbunden ist. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verringerten Kontaktkorrosion zwischen Stromleiteinrichtung und Kollektorfolie.
  • Die Stromleiteinrichtung weist einen zweiten Bereich auf, welcher innerhalb der Wandlerzelle angeordnet ist. Der zweite Bereich ist elektrisch mit wenigstens einer Elektrode der Elektrodenbaugruppe vorzugsweise stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise mit sämtlichen Elektroden gleicher Polarität.
  • Vorzugsweise weist der zweite Bereich wenigstens eine Ableiterfahne auf. Die Ableiterfahne ist mit einer der Elektroden der Elektrodenbaugruppe, insbesondere mit deren Kollektorfolie insbesondere stoffschlüssig verbunden. Die Ableiterfahne ist als elektrisch leitfähiges Band bzw. Folie, vorzugsweise als Metallfolie ausgebildet. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass ein Versatz zwischen einer Symmetrieebene durch den Bereich der Stromleiteinrichtung, welcher sich in die Umgebung der Wandlerzelle erstreckt, und einer Ebene durch dieser Elektrode bzw. Kollektorfolie ausgeglichen werden kann. Besonders bevorzugt weist der zweite Bereich mehrere Ableiterfahnen auf. Die Ableiterfahnen bieten mehrere Strompfade zu derselben Elektrode, wodurch die Stromdichte die Strompfad vorteilhaft verringert ist, oder zu verschiedenen Elektroden gleicher Polarität des Elektrodenstapels, wodurch eine Parallelschaltung der Elektroden gleicher Polarität gebildet ist.
  • Vorzugsweise weist die Stromleiteinrichtung auch einen ersten Bereich auf, welcher sich in die Umgebung der Wandlerzelle erstreckt. Der erste Bereich ist elektrisch wenigstens mittelbar mit einem zu versorgenden Verbraucher oder einer zweiten, insbesondere benachbarten Wandlerzelle verbunden, vorzugsweise über eine nicht der Wandlerzelle zugehörigen Anschlusseinrichtung, wobei im Sinne der Erfindung auch eine Stromschiene, ein Stromband oder ein Anschlusskabel als Anschlusseinrichtung gelten. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der erste Bereich als Metallplatte oder als Platte mit einer metallischen Beschichtung ausgebildet. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass eine mechanisch stabile, im Wesentlichen ebene Fläche zur einfachen und/oder möglichst dauerhaften elektrischen Verbindung mit einer Anschlusseinrichtung vorliegt.
  • Vorzugsweise weist die Stromleiteinrichtung einen im Wesentlichen plattenförmigen, metallischen oder metallbeschichteten Stromableiter auf. Im zweiten Bereich der Stromleiteinrichtung ist der Stromableiter insbesondere stoffschlüssig mit insbesondere sämtlichen Ableiterfahnen gleicher Polarität verbunden. Vorzugsweise entspricht der Werkstoff des Stromableiters dem Werkstoff der Ableiterfahne. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Stromableiter zur Verbindung mit einer Anschlusseinrichtung und/oder einem der Gehäuseteile mechanisch stabiler ausgebildet werden kann, als eine folienartiger Ableiterfahne ausgebildet werden könnte. Damit ist die Haltbarkeit der Wandlerzelle verbessert. Weiter bietet diese Ausgestaltung den Vorteil, dass der Stromableiter mit dem Zellgehäuse verbunden sein kann, bevor die Elektrodenbaugruppe mit daran befestigten Ableiterfahnen dem Zellgehäuse zugeführt wird.
  • Unter einem Zellgehäuse im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere
    • • der Begrenzung der Elektrodenbaugruppe gegenüber der Umgebung dient,
    • • dem Schutz der Elektrodenbaugruppe gegenüber schädlichen Einflüssen aus der Umgebung dient, insbesondere zum Schutz vor Wasser aus der Umgebung,
    • • dem Austritt von Substanzen aus der Elektrodengruppe in die Umgebung entgegenwirkt,
    • • vorzugsweise die Elektrodenbaugruppe im Wesentlichen gasdicht umschließt.
  • Das Zellgehäuse umgibt die Elektrodenbaugruppe wenigstens bereichsweise, bevorzugt im Wesentlichen vollständig. Dabei ist das Zellgehäuse an die Gestalt der Elektrodenbaugruppe angepasst. Vorzugsweise ist das Zellgehäuse, ebenso wie die Elektrodenbaugruppe, im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet. Das Zellgehäuse umgibt die Elektrodenbaugruppe vorzugsweise derart, dass wenigstens eine Wandung des Zellgehäuses eine Kraft auf die Elektrodenbaugruppe ausübt, wobei die Kraft einer unerwünschten Relativbewegung der Elektrodenbaugruppe bezüglich des Zellgehäuses entgegenwirkt. Besonders bevorzugt nimmt das Zellgehäuse die Elektrodenbaugruppe formschlüssig und/oder kraftschlüssig auf. Vorzugsweise ist das Zellgehäuse gegenüber der Umgebung elektrisch isoliert. Vorzugsweise ist das Zellgehäuse gegenüber der Elektrodenbaugruppe elektrisch isoliert.
  • Das Zellgehäuse ist mit wenigstens einem im Wesentlichen biegesteifen ersten Gehäuseteil ausgebildet. Das erste Gehäuseteil weist wenigstens eine Funktionseinrichtung auf, welche die Abgabe von Energie aus der Elektrodenbaugruppe insbesondere an einen Verbraucher unterstützt. Das erste Gehäuseteil weist ein erstes Tragelement auf, welche die wenigstens eine Funktionseinrichtung gegenüber der Umgebung der Wandlerzelle abstützt. Insbesondere dient das erste Gehäuseteil zur Begrenzung der Elektrodenbaugruppe gegenüber der Umgebung der Wandlerzelle sowie zum Schutz der Elektrodenbaugruppe. Insbesondere dient das erste Gehäuseteil dem Schutz der Elektrodenbaugruppe. Vorzugsweise weist das erste Gehäuseteil eine Wandstärke von mindestens 0,3 mm auf. Vorzugsweise sind das Material und die Geometrie des ersten Gehäuseteils so gewählt, dass dessen Biegesteifigkeit den Beanspruchungen des Betriebs standhält.
  • Unter einer Funktionseinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere dazu dient, einen einwandfreien Betrieb der Elektrodenbaugruppe zu unterstützen. Die Funktionseinrichtung ist mit der Elektrodenbaugruppe wirkverbunden. Unter wirkverbundener Funktionseinrichtung und Elektrodenbaugruppe im Sinne der Erfindung ist insbesondere zu verstehen, dass Energie, ein elektrisches Potential, Stoffe und/oder Informationen insbesondere betreffend Betriebsparameter der Elektrodenbaugruppe zwischen Funktionseinrichtung und Elektrodenbaugruppe ausgetauscht werden können. Vorzugsweise weist die wenigstens eine Funktionseinrichtung wenigstens einen elektrisch leitfähigen Bereich auf. Vorzugsweise weist die wenigstens eine Funktionseinrichtung wenigstens einen elektrisch isolierenden Bereich auf, welcher besonders bevorzugt als Träger für Funktionselemente dient. Die Funktionseinrichtung ist vorzugsweise mit dem ersten Tragelement insbesondere stoffschlüssig verbunden. Gegenüber der Umgebung ist die Funktionseinrichtung von dem ersten Tragelement im Wesentlichen vollständig bedeckt, sofern das erste Tragelement keine Polkontaktausnehmung aufweist.
  • Vorzugsweise ist die Funktionseinrichtung mit wenigstens einer der Elektroden elektrisch verbunden, besonders bevorzugt mit wenigstens zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Funktionseinrichtung das elektrische Potential der verbundenen Elektrode aufweist, insbesondere von der Elektrodenbaugruppe mit Energie versorgt werden kann.
  • Vorzugsweise ist die Funktionseinrichtung als Diffusionssperre ausgebildet, womit einem Austausch eines Gases zwischen der Umgebung der Wandlerzelle und dem Innenraum des Zellgehäuses begegnet ist.
  • Vorzugsweise ist die Funktionseinrichtung mit einem Schaltungsträger, besonders bevorzugt mit einer bestückten und/oder bedruckten, insbesondere flexiblen, Leiterplatte ausgebildet. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Leiterplatte durch das erste Tragelement geschützt ist. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Funktionseinrichtung bei Entnahme der Wandlerzelle aus einer Batterie an der Wandlerzelle verbleibt.
  • Unter einem ersten Tragelement im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche vorgesehen ist, die wenigstens eine Funktionseinrichtung wenigstens bereichsweise abzustützen. Das erste Tragelement ist der Umgebung der Wandlerzelle zugewandt. Unter „abzustützen” im Sinne der Erfindung ist zu verstehen, dass einer unerwünschten Relativbewegung von der wenigstens einen Funktionseinrichtung bezüglich der ersten Tragelement bzw. der Wandlerzelle begegnet ist. Das erste Tragelement dient insbesondere dazu, einer unerwünschten relativen Verlagerung der wenigstens einen Funktionseinrichtung bezüglich der ersten Tragelement bzw. der Wandlerzelle zu begegnen. Das erste Tragelement dient insbesondere dazu, die wenigstens eine Funktionseinrichtung insbesondere gegen schädigende Einflüsse aus der Umgebung der Wandlerzelle zu schützen. So bietet diese Ausbildung den Vorteil eines Schutzes der Elektrodenbaugruppe gegen einen auf das Zellgehäuse einwirkenden oder gar eindringenden Fremdkörper, insbesondere ohne dass separate Schutzeinrichtungen erfordert wären.
  • Das erste Tragelement ist mit einem Metall ausgebildet, vorzugsweise mit Aluminium, Kupfer, Eisen oder einer Legierung mit wenigstens einem dieser Metalle ausgebildet (bitte um bevorzugte Metalle). Vorzugsweise ist das erste Tragelement als Metallblech ausgebildet.
  • Vorzugsweise ist die wenigstens eine Funktionseinrichtung vorzugsweise mit dem ersten Tragelement insbesondere stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt.
  • Vorzugsweise ist das erste Tragelement als flächige, erste Tragschicht ausgebildet. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die wenigstens eine Funktionseinrichtung entlang einer größeren Fläche von dem ersten Tragelement abgestützt werden kann, wodurch insbesondere die Integrität der wenigstens einen Funktionseinrichtung verbessert ist. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Schutz auch der Elektrodenbaugruppe verbessert ist.
  • Vorzugsweise weist das erste Tragelement eine oder zwei Polkontaktausnehmungen auf, welche je einen Bereich der benachbarten Funktionseinrichtung aus der Umgebung der Wandlerzelle insbesondere elektrisch zugänglich machen.
  • Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen und bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Wandlerzelle sowie deren Vorteile beschrieben.
  • Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Wandlerzelle wenigstens zwei Elektrodenbaugruppen gemäß deren erster oder zweiter bevorzugter Ausgestaltung auf, welche im Zellgehäuse in Reihe geschaltet sind. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die von der Wandlerzelle bereitstellbare elektrische Spannung, insbesondere die Klemmenspannung der Wanderzelle, erhöht ist.
  • A3 Vorzugsweise weist die wenigstens eine Funktionseinrichtung wenigstens eines oder mehrere Funktionselemente auf.
  • Unter einem Funktionselement im Sinne der Erfindung ist ein Element zu verstehen, welche insbesondere dazu dient, einen einwandfreien Betrieb der Elektrodenbaugruppe zu unterstützen. Das Funktionselement dient insbesondere
    • • der elektrischen Verbindung der Elektrodenbaugruppe mit der Umgebung der Wandlerzelle, und/oder
    • • der insbesondere elektrischen Verbindung der wenigstens einer oder mehrerer dieser Funktionseinrichtungen mit der Elektrodenbaugruppe, und/oder
    • • zum Zuführen von Energie insbesondere aus der Elektrodenbaugruppe zu wenigstens einer oder mehrerer dieser Funktionseinrichtungen, und/oder
    • • der Beeinflussung bzw. Begrenzung des elektrischen Stroms, welche in die Elektrodenbaugruppe fließt oder der Elektrodenbaugruppe entnommen wird, und/oder
    • • der Steuerung der Wandlerzelle bzw. Elektrodenbaugruppe, und/oder
    • • der Erfassung von Betriebsparametern der Wandlerzelle, insbesondere von Betriebsparametern der Elektrodenbaugruppe, und/oder
    • • dem Austausch von Wärmeenergie mit der Elektrodenbaugruppe, vorzugsweise der Wärmeabfuhr aus der Elektrodenbaugruppe, und/oder
    • • der Zufuhr oder Abfuhr eines Fluidstroms einer chemischen Substanz, und/oder
    • • der Erfassung des Sicherheitszustands der Wandlerzelle, der Defektanalyse, der Zustandserfassung bzw. -mitteilung, und/oder
    • • der Kommunikation mit der Umgebung, insbesondere mit einer Batteriesteuerung oder mit einer unabhängigen Steuerung.
  • Vorzugsweise ist wenigstens eines oder mehrere dieser Funktionselemente ausgebildet als
    • • Polkontaktbereich, welcher aus der Umgebung der Wandlerzelle insbesondere durch eine Polkontaktausnehmung des ersten Tragelements zugänglich ist, welcher insbesondere auf einer Außenfläche des Zellgehäuses angeordnet ist, wobei der Polkontaktbereich das elektrische Potential einer der Elektroden der Elektrodenbaugruppe aufweist, wobei diese Ausgestaltung den Vorteil bietet, dass wenigstens eine dieser Stromleiteinrichtungen ohne ersten Bereich ausgebildet werden kann,
    • • Elektrodenverbindungsbereich, welcher der elektrischen Verbindung der Funktionseinrichtung mit der Elektrodenbaugruppe, welcher insbesondere der Versorgung der Funktionseinrichtung dient, welcher insbesondere der elektrischen Verbindung mit einer der Stromleiteinrichtungen der Wandlerzelle dient,
    • • Sensor, Messfühler, Spannungsfühler, Stromfühler, Temperaturfühler bzw. Thermoelement, Drucksensor, Sensor für einen chemischen Stoff, nachfolgend „Stoffsensor” genannt, Gassensor, Flüssigkeitssensor, Lagesensor oder Beschleunigungssensor, wobei die Sensoren bzw. Fühler insbesondere der Erfassung von Betriebsparametern der Wandlerzelle, insbesondere der Elektrodenbaugruppe dienen,
    • • Steuereinrichtung, insbesondere Zellsteuereinrichtung, anwendungsspezifische integrierte Schaltung, Mikroprozessor oder Datenspeichereinrichtung, welche insbesondere der Steuerung der Wandlerzelle bzw. deren Elektrodenbaugruppe dienen,
    • • Stelleinrichtung, Druckentlastungseinrichtung Aktor, Schalteinrichtung, Halbleiterschalter, Entladewiderstand, Strombegrenzer oder Stromunterbrecher, welche insbesondere zur Durchführung von Abstellmaßnahmen auf erkannte, insbesondere unerwünschte Betriebszustände der Wandlerzelle dienen, welche insbesondere der Beeinflussung bzw. Begrenzung des elektrischen Stroms in die Elektrodenbaugruppe bzw. aus der Elektrodenbaugruppe dienen,
    • • Leiterbahn, welcher der elektrischen Verbindung von wenigstens zwei oder mehreren dieser Funktionselemente untereinander dient,
    • • Ausnehmung, welche eine Verbindung von Körpern ermöglicht, die durch die Funktionseinrichtung beabstandet sind, oder welche ermöglicht, dass sich ein Körper durch die Funktionseinrichtung erstreckt,
    • • Wärmeaustauschbereich, welcher dem Austausch von Wärmeenergie mit der Elektrodenbaugruppe dient,
    • • Fluiddurchlass, welcher einem Austausch einer chemischen Substanz mit der Elektrodenbaugruppe dient, oder als
    • • Kommunikationseinrichtung, Piepser, lichtemittierende Diode, Infrarotschnittstelle, GPS-Einrichtung, GSM-Baugruppe, erste Nahfunkeinrichtung oder Transponder, welche der Kommunikation insbesondere mit einer Batteriesteuerung oder einer unabhängigen Steuerung dienen, welche zur Übermittlung von Daten insbesondere an eine Batteriesteuerung oder einer unabhängigen Steuerung dienen, welche insbesondere der Anzeige eines insbesondere vorbestimmten Betriebszustands der Wandlerzelle bzw. der Elektrodenbaugruppe dienen.
  • Vorzugsweise ist die erste Nahfunkeinrichtung vorgesehen, zeitweise ein vorbestimmtes zweites Signal zu senden, insbesondere auf Anforderung bzw. auf ein vorbestimmtes erstes Signal von einer zweiten Nahfunkeinrichtung, wobei die zweite Nahfunkeinrichtung mit einer Batteriesteuerung signalverbunden ist. Besonders bevorzugt ist die erste Nahfunkeinrichtung vorgesehen, zeitgleich mit dem vorbestimmten zweiten Signal eine Kennung für die Wandlerzelle zu senden.
  • Vorzugsweise wirken mehrere Funktionselemente gemeinsam für einen einwandfreien Betrieb der Elektrodenbaugruppe. Besonders bevorzugt sind diese Funktionselemente miteinander elektrisch verbunden.
  • Eine erste bevorzugte Ausgestaltung der Funktionseinrichtung weist als Funktionselemente wenigstens auf:
    • • einen dieser Stromfühler für die Erfassung des elektrischen Stroms, welcher der Elektrodenbaugruppe zugeführt oder der Elektrodenbaugruppe entnommen wird, nachfolgend auch Zellstrom genannt,
    • • einen dieser Spannungsfühler für die Erfassung der elektrischen Spannung, insbesondere der Klemmenspannung, der Elektrodenbaugruppe,
    • • eines dieser Thermoelemente für die Erfassung der Temperatur der Elektrodenbaugruppe oder einer dieser Stromleiteinrichtungen,
    • • eine dieser Zellsteuereinrichtungen für die Verarbeitung von Signalen der insbesondere zuvor genannten Messfühler,
    • • einen, vorzugsweise zwei dieser Elektrodenverbindungsbereiche, welche mit einer, vorzugsweise zwei dieser Elektroden insbesondere unterschiedlicher Polarität elektrisch verbunden sind, welche vorzugsweise der Versorgung der Zellsteuereinrichtung und/oder wenigstens eines dieser Messfühler mit elektrischer Energie dienen,
    • • wenigstens zwei oder mehrere dieser Leiterbahnen zur elektrischen Verbindung der übrigen Funktionselemente dieser Funktionseinrichtung,
    • • vorzugsweise wenigstens eine oder mehrere dieser Schalteinrichtungen, dieser Stromunterbrecher und/oder dieser Strombegrenzer,
    • • vorzugsweise diese Datenspeichereinrichtung, welche zum Abspeichern und/oder Bereitstellen von Daten und/oder Rechenvorschriften dient,
    • • vorzugsweise diese erste Nahfunkeinrichtung, welche zum Austausch von Daten mit einer Batteriesteuerung bzw. deren zweiter Nahfunkeinrichtung dient,
    • • vorzugsweise zwei Zellsteueranschlüsse, welche zur Verbindung mit einem Datenbus einer übergeordneten Batterie dienen, welche zum Austausch von Daten mit einer Batteriesteuerung dienen,
    • • vorzugsweise zwei Wärmeaustauschbereiche, welche dem Austausch von Wärmeenergie mit der Elektrodenbaugruppe und einem nicht der Wandlerzelle zugehörigen Wärmetauscher dienen.
  • Diese bevorzugte Ausgestaltung der Funktionseinrichtung bietet den Vorteil, dass die Funktionseinrichtung zur Steuerung bzw. Überwachung der Elektrodenbaugruppe dienen kann. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Funktionseinrichtung bei Entnahme der Wandlerzelle aus einer Batterie an der Wandlerzelle verbleibt.
  • Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung dieser bevorzugten Ausgestaltung ist die Funktionseinrichtung mit einer Leiterplatte ausgebildet, welche mit diesen Funktionselementen bestückt ist, welche Leiterbahnen zur Verbindung der übrigen Funktionselemente aufweist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass bei der Anfertigung des ersten Gehäuseteil die Leiterplatte mit wenig Aufwand zugeführt bzw. auf dieses erste Tragelement aufgelegt werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Leiterplatte bei Entnahme der Wandlerzelle aus einer Batterie an der Wandlerzelle verbleibt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung dieser bevorzugten Ausgestaltung ist die Funktionseinrichtung mit einer flexiblen Folie insbesondere aus Polyimid bzw. Kapton® ausgebildet, welche mit diesen Funktionselementen bestückt ist, welche Leiterbahnen zur Verbindung der übrigen Funktionselemente aufweist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass bei der Anfertigung des ersten Gehäuseteils die Funktionseinrichtung mit wenig Aufwand zugeführt bzw. auf dieses erste Tragelement aufgelegt werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Funktionseinrichtung bei Entnahme der Wandlerzelle aus einer Batterie an der Wandlerzelle verbleibt.
  • A4 Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Wandlerzelle bzw. deren Zellgehäuse ein zweites Gehäuseteil auf.
  • Unter einem zweiten Gehäuseteil im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere vorgesehen ist, wenigstens bereichsweise mit dem ersten Gehäuseteil, insbesondere wenigstens mittelbar, insbesondere stoffschlüssig verbunden zu sein oder zu werden. Das zweite Gehäuseteil ist vorgesehen, mit dem ersten Gehäuseteil das Zellgehäuse der Wandlerzelle zu bilden. Vorzugsweise umgeben das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil gemeinsam die Elektrodenbaugruppe im Wesentlichen vollständig und wirken insbesondere einem Austausch von Substanzen zwischen der Elektrodenbaugruppe und der Umgebung der Wandlerzelle entgegen. Das zweite Gehäuseteil weist vorzugsweise wenigstens ein erstes Tragelement auf, welches besonders bevorzugt im Wesentlichen dem ersten Tragelement des ersten Gehäuseteils entspricht. Vorzugsweise weist das zweite Gehäuseteil wenigstens eine dieser Funktionseinrichtungen auf. Besonders bevorzugt ist das zweite Gehäuseteil im Wesentlichen identisch zum ersten Gehäuseteil ausgebildet. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass Fertigungskosten und Lagerhaltung verringert sind.
  • Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Zellgehäuses sind das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil über einen Scharnierbereich miteinander verbunden. Der Scharnierbereich erstreckt sich entlang je einer Kante des ersten Gehäuseteils und des zweiten Gehäuseteils. Vorzugsweise weist der Scharnierbereich eine geringere Wandstärke auf, als die Bereiche der Gehäuseteile, welche die Elektrodenbaugruppe begrenzen. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Länge der abzudichtenden Kanten des insbesondere quaderförmigen Zellgehäuses verringert ist.
  • Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des Zellgehäuses sind das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil durch einen Rahmen beanstandet. Die Gehäuseteile sind mit dem Rahmen insbesondere stoffschlüssig verbunden. Der Rahmen weist im Wesentlichen vier Rahmenelemente auf, welche zueinander entsprechend einem Rechteck angeordnet sind. Der Rahmen begrenzt einen Raum, in welchem die Elektrodenbaugruppe wenigstens teilweise aufgenommen werden kann. Auch ist eine Wandlerzelle ohne Funktionseinrichtungen mit einem mit Rahmen ausgebildeten Zellgehäuse als Rahmenflachzelle bezeichnet worden. Vorzugsweise ist der Rahmen mit dem zweiten Polymermaterial, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig aus dem zweiten Polymermaterial ausgebildet. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Gehäuseteile je ohne Aufnahmeraum ausgebildet werden können. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erstrecken sich zwei dieser Stromleiteinrichtungen durch den Rahmen wenigstens teilweise in die Umgebung. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist wenigstens eines dieser Gehäuseteile einen oder zwei dieser Polkontaktbereiche auf.
  • A5 Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weisen das erste Gehäuseteil und/oder das zweite Gehäuseteil einen Aufnahmeraum auf, welcher die Elektrodenbaugruppe wenigstens teilweise aufnehmen kann.
  • Vorzugsweise ist dieser Aufnahmeraum so bemessen, dass nach dem Schließen der Gehäuseteile um die Elektrodenbaugruppe zu einem Zellgehäuse eine Reibkraft zwischen wenigstens einer Innenfläche des Zellgehäuses und einer Mantelfläche der Elektrodenbaugruppe vorliegt. Diese Reibkraft kann einer unerwünschten Relativbewegung von Zellgehäuse und Elektrodenbaugruppe entgegenwirken.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Aufnahmeräume des ersten Gehäuseteils und des zweiten Gehäuseteils identisch ausgebildet. Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung ist im Wesentlichen die Hälfte der Elektrodenbaugruppe von je einem Gehäuseteil aufgenommen. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass Fertigungskosten und Lagerhaltung verringert sind.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung nimmt das erste oder das zweite Gehäuseteil die Elektrodenbaugruppe im Wesentlichen vollständig auf. Vorzugsweise ist das erste oder zweite Gehäuseteil als Becher ausgebildet. Die Elektrodenbaugruppe ist im Innenraum des Bechers angeordnet, wobei der Innenraum dem Aufnahmeraum entspricht. In der mehrschichtigen Wandung des Bechers ist wenigstens eine Funktionseinrichtung angeordnet. Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung ist das andere Gehäuseteil im Wesentlichen als flacher Deckel ohne Aufnahmeraum und/oder ohne Funktionseinrichtung ausgebildet zum Verschließen des ersten Gehäuseteils. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass das zweite Gehäuseteil kostengünstiger ausgebildet werden kann. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erstrecken sich zwei dieser Stromleiteinrichtungen durch die Wandung des Bechers oder durch die Wandung des Deckels wenigstens teilweise in die Umgebung. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weisen der Deckel und oder der Becher zwei dieser Polkontaktbereiche auf.
  • Vorzugsweise weisen das erste und/oder das zweite Gehäuseteil ein Trennelement auf, welches zwischen wenigstens einer dieser Funktionseinrichtungen und der Elektrodenbaugruppe angeordnet ist.
  • Unter einem Trennelement im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche vorgesehen ist, einer insbesondere unerwünschten chemischen Wechselwirkung zwischen der Funktionseinrichtung und der Elektrodenbaugruppe entgegenzuwirken. Vorzugsweise ist das zweite Trennelement als zweite Trennschicht ausgebildet. Das Trennelement weist ein, insbesondere faserdurchsetztes erstes Polymermaterial auf, vorzugsweise ein Thermoplast. Vorzugsweise liegt diese Erweichungstemperatur oberhalb des Betriebstemperaturbereichs der Wandlerzelle, besonders bevorzugt um wenigstens 10 K. Weiter weist das Trennelement ein Fasermaterial auf, vorzugsweise Glasfasern, Kohlefasern, Basaltfasern und/oder Aramidfasern, welches insbesondere der Versteifung des Trennelements dient. Vorzugsweise ist das Fasermaterial insbesondere textilförmig als Gelege oder Gewebe ausgebildet und besonders bevorzugt von dem ersten Polymermaterial im Wesentlichen vollständig umgeben. Diese Ausgestaltung bietet den weiteren Vorteil, dass das Trennelement die wenigstens eine Funktionseinrichtung von den Substanzen der Elektrodenbaugruppe trennen kann.
  • Besonders bevorzugt ist das Trennelement mit der wenigstens einen Funktionseinrichtung insbesondere stoffschlüssig verbunden. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass einer unerwünschten Relativbewegung von Trennelement und Funktionseinrichtung begegnet werden kann.
  • Besonders bevorzugt weist das Trennelement wenigstens eine Ausnehmung auf, welche einem Sensor der Funktionseinrichtung einen unmittelbaren Kontakt mit der Elektrodenbaugruppe zur Erfassung einer Substanz ermöglicht. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass das Vorliegen von Fluorwasserstoff, nachfolgend auch HF genannt, mit geringerer Zeitkonstante möglich ist.
  • Besonders bevorzugt weist das Trennelement insbesondere in einem Randbereich des Gehäuseteils wenigstens eine Kontaktierungsausnehmung auf, welche insbesondere der elektrischen Verbindung der zum Trennelement benachbarten Funktionseinrichtung mit einer der Stromleiteinrichtungen der Wandlerzelle dient. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Funktionseinrichtung das elektrische Potential einer der Elektroden der Elektrodenbaugruppe aufweist. Diese Ausgestaltung bietet den weiteren Vorteil, dass die Funktionseinrichtung von der Elektrodenbaugruppe mit Energie versorgt werden kann.
  • Vorzugsweise weisen das erste und/oder zweite Gehäuseteil in einem Randbereich ein zweites Polymermaterial auf. Das zweite Polymermaterial dient insbesondere der stoffschlüssigen Verbindung mit einem der anderen Gehäuseteile, besonders bevorzugt der stoffschlüssigen Verbindung des ersten Gehäuseteils mit dem zweiten Gehäuseteil. Vorzugsweise liegt diese Erweichungstemperatur des zweiten Polymermaterials oberhalb des Betriebstemperaturbereichs der Wandlerzelle, besonders bevorzugt um wenigstens 10 K. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die dauerhafte Abdichtung des Innenraums des Zellgehäuses verbessert ist.
  • Vorzugsweise ist das zweite Polymermaterial als Thermoplast insbesondere mit einer Erweichungstemperatur oberhalb des Betriebstemperaturbereichs der Wandlerzelle ausgebildet. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer vereinfachten Zufuhr des zweiten Polymermaterials in eine Bearbeitungseinrichtung, insbesondere in ein Formgebungswerkzeug. Diese Ausgestaltung bietet den weiteren Vorteil einer innigen, insbesondere gasdichten Verbindung des zweiten Polymermaterials mit dem jeweiligen Gehäuseteil.
  • Vorzugsweise entspricht das zweite Polymermaterial dem ersten Polymermaterial. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer innigen, insbesondere gasdichten Verbindung des zweiten Polymermaterials mit dem ersten Polymermaterial.
  • Gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung umschließt das zweite Polymermaterial einen Randbereich des ersten und/oder zweiten Gehäuseteils. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil einer innigen, insbesondere gasdichten Verbindung des zweiten Polymermaterials mit dem jeweiligen Gehäuseteil.
  • Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung ist das zweite Polymermaterial zu einem Rahmen ausgebildet. Die Gehäuseteile sind mit dem Rahmen insbesondere stoffschlüssig verbunden. Der Rahmen weist im Wesentlichen vier Rahmenelemente auf, welche zueinander entsprechend einem Rechteck angeordnet sind. Der Rahmen begrenzt einen Raum, in welchem die Elektrodenbaugruppe wenigstens teilweise aufgenommen werden kann. Auch ist eine Wandlerzelle ohne Funktionseinrichtungen mit einem mit Rahmen ausgebildeten Zellgehäuse als Rahmenflachzelle bezeichnet worden. Vorzugsweise ist der Rahmen mit dem zweiten Polymermaterial, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig aus dem zweiten Polymermaterial ausgebildet. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Gehäuseteile je ohne Aufnahmeraum ausgebildet werden können. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erstrecken sich zwei dieser Stromleiteinrichtungen durch den Rahmen wenigstens teilweise in die Umgebung. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist wenigstens eines dieser Gehäuseteile einen oder zwei dieser Polkontaktbereiche auf.
  • Vorzugsweise weisen das erste und/oder zweite Gehäuseteil einen ersten Wärmeübertragungsbereich auf, welcher vorgesehen ist, Wärmeenergie mit der Elektrodenbaugruppe auszutauschen. Vorzugsweise berührt der erste Wärmeübertragungsbereich die Elektrodenbaugruppe, insbesondere einer Ihrer Mantelflächen im Wesentlichen flächig. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Elektrodenbaugruppe Wärmeenergie entnommen oder zugeführt werden kann.
  • Vorzugsweise weisen das erste und/oder das zweite Gehäuseteil einen zweiten Wärmeübertragungsbereich auf, welcher vorgesehen ist, Wärmeenergie mit einer der Wandlerzelle nicht zugehörigen Temperiereinrichtung auszutauschen. Vorzugsweise berührt der zweite Wärmeübertragungsbereich diese Temperiereinrichtung im Wesentlichen flächig. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass das Gehäuseteil mit der Temperiereinrichtung Wärmeenergie, insbesondere von oder in Richtung der Elektrodenbaugruppe, austauschen kann.
  • A6 Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weisen wenigstens eine oder zwei dieser Stromleiteinrichtungen je wenigstens einen Kontaktierungsbereich auf. Der Kontaktierungsbereich dient insbesondere der elektrischen Verbindung mit wenigstens einer oder mehrerer dieser Funktionseinrichtungen, vorzugsweise der elektrischen Versorgung wenigstens einer oder mehrerer dieser Funktionseinrichtungen. Vorzugsweise weist wenigstens einer dieser Kontaktierungsbereiche ein Metall, besonders bevorzugt Aluminium und/oder Kupfer auf.
  • Vorzugsweise ist der Kontaktierungsbereich in einem Randbereich des ersten Gehäuseteils angeordnet, insbesondere im Bereich des zweiten Polymermaterials. Vorzugsweise lässt das zweite Polymermaterial den Kontaktierungsbereich gegenüber wenigstens einem dieser Elektrodenverbindungsbereiche frei. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Kontaktierungsbereich vom zweiten Polymermaterial im Wesentlichen unverrückbar bezüglich des ersten Gehäuseteil gehalten ist. Diese Ausgestaltung bietet den weiteren Vorteil, dass das zweite Polymermaterial die elektrische Verbindung des Kontaktierungsbereichs mit dem Elektrodenverbindungsbereich der Funktionseinrichtung vor chemischer Beanspruchung aus der Umgebung der Wandlerzelle schützt.
  • Vorzugsweise erstreckt sich der Kontaktierungsbereich in Richtung der Funktionseinrichtung, insbesondere durch eine dieser Kontaktierungsausnehmungen. Vorzugsweise ist der Kontaktierungsbereich als Kontaktierungsvorsprung ausgebildet. Vorzugsweise ist der Kontaktierungsbereich bzw. Kontaktierungsvorsprung als Buckel ausgebildet. Vorzugsweise ist der Kontaktierungsbereich bzw. Kontaktierungsvorsprung mit einem Umformverfahren herstellbar. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Verbindung zwischen Stromleiteinrichtung und Funktionseinrichtung gut automatisierbar ist. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Ausbildung des Kontaktierungsbereichs vereinfacht ist. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Herstellung der elektrischen Wirkverbindung zwischen Elektrodenbaugruppe und der Funktionseinrichtung vereinfacht ist.
  • Vorzugsweise ist die Verbindung zwischen Kontaktierungsbereich und Elektrodenverbindungsbereich stoffschlüssig ausgebildet, besonders bevorzugt mittels eines Reibschweiß- oder Ultraschallschweißverfahrens. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Verbindung zwischen Stromleiteinrichtung und Funktionseinrichtung gut automatisierbar ist.
  • Vorzugsweise weisen eine oder zwei dieser Stromleiteinrichtungen, insbesondere in ihrem zweiten Bereich, insbesondere im Innenraum des Zellgehäuses, je eine oder mehrere dieser Ableiterfahnen auf. Diese mehreren Ableiterfahnen sind zur elektrischen, insbesondere stoffschlüssigen, Verbindung mit derselben Elektrode der als Elektrodenwickel ausgebildeten Elektrodenbaugruppe oder mit mehreren Elektroden gleicher Polarität der als Elektrodenstapel ausgebildeten Elektrodenbaugruppe ausgestaltet. Vorzugsweise sind diese mehreren Ableiterfahnen elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, mit derselben Elektrode der als Elektrodenwickel ausgebildeten Elektrodenbaugruppe oder mit mehreren Elektroden gleicher Polarität der als Elektrodenstapel ausgebildeten Elektrodenbaugruppe verbunden.
  • A2 Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Stromleiteinrichtung weiter auf:
    • 1. einen im Wesentlichen plattenförmigen, metallischen oder metallbeschichteten Stromableiter, welcher zur elektrischen, insbesondere stoffschlüssigen, Verbindung mit wenigstens einer oder mehrerer dieser Ableiterfahnen ausgestaltet ist, welcher sich in das Innere des Zellgehäuse erstreckt, welcher besonders bevorzugt sich wenigstens teilweise aus dem Zellgehäuse in die Umgebung der Wandlerzelle erstreckt, insbesondere zur elektrischen Verbindung mit einer nicht der Wandlerzelle zugehörigen Anschlusseinrichtung, welcher gegenüber dem ersten Tragelement elektrisch isolierbar ist, oder
    • 2. einen im Wesentlichen plattenförmigen, metallischen oder metallbeschichteten Stromableiter, welcher zur elektrischen, insbesondere stoffschlüssigen, Verbindung mit einer dieser Funktionseinrichtung ausgestaltet ist, welcher sich wenigstens teilweise aus dem Zellgehäuse in die Umgebung der Wandlerzelle erstreckt, insbesondere zur elektrischen Verbindung mit einer nicht der Wandlerzelle zugehörigen Anschlusseinrichtung, welcher gegenüber dem ersten Tragelement elektrisch isolierbar ist, wobei die wenigstens eine Ableiterfahne mit derselben Funktionseinrichtung elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbindbar ist, oder
    • 3. einen im Wesentlichen plattenförmigen, metallischen oder metallbeschichteten Stromableiter, mit einem Fahnenverbindungsabschnitt und einem Anschlussverbindungsabschnitt, wobei der Fahnenverbindungsabschnitt sich wenigstens teilweise in das Innere des Zellgehäuse erstreckt und zur elektrischen, insbesondere stoffschlüssigen Verbindung mit der wenigstens einen Ableiterfahne ausgestaltet ist, wobei der Anschlussverbindungsabschnitt sich wenigstens teilweise aus dem Zellgehäuse in die Umgebung der Wandlerzelle erstreckt und zur elektrischen, insbesondere kraftschlüssigen, Verbindung mit einer nicht der Wandlerzelle zugehörigen Anschlusseinrichtung ausgestaltet ist, wobei der Anschlussverbindungsabschnitt gegenüber dem ersten Tragelement elektrisch isolierbar ist, wobei der Fahnenverbindungsabschnitt und der Anschlussverbindungsabschnitt mit derselben dieser Funktionseinrichtung elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbindbar sind, wobei der Fahnenverbindungsabschnitt und der Anschlussverbindungsabschnitt umkehrbar durch diese Funktionseinrichtung elektrisch miteinander verschaltet werden können.
  • Die Stromleiteinrichtung gemäß Nr. 1 bietet den Vorteil einer verbesserten mechanischen Stabilität, indem die Ableiterfahnen eine Übertragung von mechanischen Schwingungen auf den Betrieb der Wandlerzelle auf die Elektrodenbaugruppe dämpfen.
  • Die Stromleiteinrichtung gemäß Nr. 2 bietet den Vorteil einer verbesserten mechanischen Stabilität, indem die Ableiterfahnen eine Übertragung von mechanischen Schwingungen auf den Betrieb der Wandlerzelle auf die Elektrodenbaugruppe dämpfen. Die Stromleiteinrichtung gemäß Nr. 2 bietet den Vorteil, eines vereinfachten Aufbaus.
  • Die Stromleiteinrichtung gemäß Nr. 3 bietet den Vorteil einer verbesserten mechanischen Stabilität, indem die Ableiterfahnen eine Übertragung von mechanischen Schwingungen auf den Betrieb der Wandlerzelle auf die Elektrodenbaugruppe dämpfen. Die Stromleiteinrichtung gemäß Nr. 3 bietet den Vorteil, dass dieser Zellstrom mittels der Funktionseinrichtung unterbrochen werden kann.
  • Vorzugsweise sind die mehreren Ableiterfahnen gleicher Polarität mittels eines Reibschweißverfahrens mit dem Stromableiter bzw. dessen Fahnenverbindungsabschnitt stoffschlüssig und elektrisch verbunden. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verlangsamten Alterung dieser Verbindung.
  • Vorzugsweise ist der Stromableiter mit dem ersten Gehäuseteil, insbesondere in dessen Randbereich, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Vorzugsweise ist der Stromableiter gegenüber dem ersten Gehäuseteil bzw. dessen erstem Tragelement elektrisch isolierbar. Besonders bevorzugt erstreckt sich der Stromableiter durch das zweite Polymermaterial im Randbereich des ersten Gehäuseteils. So können in einem ersten Fertigungsschritt der Stromableiter stoffschlüssig und insbesondere gasdicht mit dem ersten Gehäuseteil verbunden werden und in einem anschließenden Fertigungsschritt die Ableiterfahnen mit dem Stromableiter stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt, werden.
  • Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Stromleiteinrichtung erstreckt sich der Stromableiter auch aus dem Zellgehäuse auch in die Umgebung der Wandlerzelle. Innerhalb des Zellgehäuses sind vorzugsweise eine oder mehrere dieser Ableiterfahnen derselben Polarität mit dem Stromableiter elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbindbar. Vorzugsweise ist der Stromableiter als Metallplatte, Stanzteil und/oder Blechpressteil ausgebildet. Vorzugsweise ist der Stromableiter elektrisch gegenüber dem ersten Gehäuseteil bzw. dessen erstem Tragelement isolierbar. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil geringer Herstellkosten. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den weiteren Vorteil, dass die Stromleiteinrichtung im ersten Bereich bzw. außerhalb des Zellgehäuses mechanisch ausreichend stabil ausgebildet ist, insbesondere zur Verbindung mit einer nicht der Wandlerzelle zugehörigen Anschlusseinrichtung, beispielsweise einer Stromschiene, einem Stromband oder einem Stromkabel,.
  • Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Stromleiteinrichtung ist der Stromableiter mit einer Kontaktfläche ausgebildet. Innerhalb des Zellgehäuses sind eine oder mehrere dieser Ableiterfahnen derselben Polarität mit dem Stromableiter elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbindbar. Diese Kontaktfläche ist im Wesentlichen in einer Mantelfläche eines dieser Gehäuseteile angeordnet oder erstreckt sich nur unwesentlich in die Umgebung. Vorzugsweise ist die Kontaktfläche zur elektrischen Verbindung mit einer federbelasteten Anschlusseinrichtung vorgesehen. Vorzugsweise ist der Stromableiter elektrisch gegenüber dem ersten Gehäuseteil bzw. dessen erstem Tragelement isolierbar. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Kontaktfläche für Transport oder Lagerung der Wandlerzelle mit einem isolierenden Klebestreifen abdeckbar ist.
  • Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Stromleiteinrichtung ist der Stromableiter zweiteilig ausgebildet und weist einen im Wesentlichen plattenförmigen, metallischen oder metallbeschichteten Fahnenverbindungsabschnitt und einen ebensolchen Anschlussverbindungsabschnitt auf. Wenigstens eine oder mehrere dieser Ableiterfahnen derselben Polarität sind mit dem Fahnenverbindungsabschnitt innerhalb des Zellgehäuses elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Der Anschlussverbindungsabschnitt erstreckt sich aus dem Zellgehäuse, insbesondere durch das zweite Polymermaterial, in die Umgebung, insbesondere zur Verbindung mit einer dieser Anschlusseinrichtungen. Sowohl der Fahnenverbindungsabschnitt als auch der Anschlussverbindungsabschnitt sind mit derselben dieser Funktionseinrichtungen elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbindbar. Vorzugsweise weisen der Fahnenverbindungsabschnitt und/oder der Anschlussverbindungsabschnitt je einen Vorsprung auf, welche elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, mit derselben dieser Funktionseinrichtungen verbindbar sind. Der Fahnenverbindungsabschnitt und der Anschlussverbindungsabschnitt sind elektrisch nicht unmittelbar miteinander verbunden. Der Fahnenverbindungsabschnitt und der Anschlussverbindungsabschnitt sind miteinander durch diese Funktionseinrichtung elektrisch verschaltbar, vorzugsweise durch ein als Halbleiterschalter ausgebildetes Funktionselement. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass dieser Zellstrom, insbesondere zum Beenden eines Lade- bzw. Entladevorgangs, mit Isolieren des Fahnenverbindungsabschnitts vom Anschlussverbindungsabschnitt unterbunden werden kann.
  • Gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Stromleiteinrichtung ist der Stromableiter nur mit diesem Anschlussverbindungsabschnitt entsprechend der dritten bevorzugten Ausführungsform ohne diesen Fahnenverbindungsabschnitt ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform sind wenigstens eine oder mehrere dieser Ableiterfahnen derselben Polarität mit einer dieser Funktionseinrichtungen innerhalb des Zellgehäuses elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Der Anschlussverbindungsabschnitt erstreckt sich aus dem Zellgehäuse, insbesondere durch das zweite Polymermaterial, in die Umgebung, insbesondere zur Verbindung mit einer dieser Anschlusseinrichtungen. Der Anschlussverbindungsabschnitt ist mit derselben dieser Funktionseinrichtungen elektrisch leitend verbunden, wie die wenigstens eine oder mehrere dieser Ableiterfahnen. Der Anschlussverbindungsabschnitt und die Ableiterfahnen derselben Polarität sind elektrisch nicht unmittelbar miteinander verbunden. Der Anschlussverbindungsabschnitt und die Ableiterfahnen derselben Polarität sind miteinander durch die Funktionseinrichtung elektrisch verschaltbar, vorzugsweise durch ein als Halbleiterschalter ausgebildetes Funktionselement. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass mit Isolieren des Anschlussverbindungsabschnitts von diesen Ableiterfahnen derselben Polarität dieser Zellstrom, insbesondere zum Beenden eines Lade- bzw. Entladevorgangs, unterbunden werden kann. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil eines vereinfachten Aufbaus der Stromleiteinrichtung.
  • Gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der Stromleiteinrichtung sind wenigstens eine oder mehrere dieser Ableiterfahnen derselben Polarität mit einer dieser Funktionseinrichtungen innerhalb des Zellgehäuses elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Diese Funktionseinrichtung weist einen dieser Polkontaktbereiche auf. Der Polkontaktbereich und die Ableiterfahnen derselben Polarität sind elektrisch nicht unmittelbar miteinander verbunden. Dieser Polkontaktbereich und diese Ableiterfahnen derselben Polarität sind miteinander durch die Funktionseinrichtung elektrisch verschaltbar, vorzugsweise durch ein als Halbleiterschalter ausgebildetes Funktionselement. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass dieser Zellstrom, insbesondere zum Beenden eines Lade- bzw. Entladevorgangs, mit Isolieren des Anschlussverbindungsabschnitts von diesen Ableiterfahnen derselben Polarität, unterbunden werden kann. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil eines vereinfachten Aufbaus der Stromleiteinrichtung. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Polkontaktbereich für Transport oder Lagerung der Wandlerzelle mit einem isolierenden Klebestreifen abdeckbar ist.
  • A7 Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das erste Tragelement wenigstens eine oder zwei dieser Polkontaktausnehmungen auf, welche eine oder zwei dieser Polkontaktbereiche der Funktionseinrichtung aus der Umgebung, insbesondere elektrisch, zugänglich machen.
  • Vorzugsweise weist wenigstens eine der Funktionseinrichtungen, insbesondere im Bereich der wenigstens einen Polkontaktausnehmung, wenigstens einen dieser Polkontaktbereiche auf, welcher das elektrische Potential einer der Elektroden der Elektrodenbaugruppe aufweist, welcher vorzugsweise der elektrischen Verbindung dieser Elektrode mit einer anderen Wandlerzelle oder mit einem Verbraucher dient. Vorzugsweise weist die Funktionseinrichtung einen dieser Elektroden Verbindungsbereich auf, welche insbesondere der Stromleiteinrichtung, vorzugsweise deren Kontaktierungsbereich, zugewandt ist.
  • Vorzugsweise ist eine elektrische Verbindung zwischen der Stromleiteinrichtung, insbesondere deren Kontaktierungsbereich, und der Funktionseinrichtung ausgebildet zur elektrischen Versorgung der Funktionseinrichtung bzw. wenigstens eines ihrer Funktionselemente durch die Elektrodenbaugruppe.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des ersten Gehäuseteils weist das erste Tragelement zwei Polkontaktausnehmungen, die Funktionseinrichtung zwei Polkontaktbereiche unterschiedlicher Polarität und die Funktionseinrichtung zwei Elektrodenverbindungsbereiche unterschiedlicher Polarität auf. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, dass das zweite Gehäuseteil ohne Polkontaktbereich ausgebildet werden kann, wodurch insbesondere die zugehörigen Herstellkosten verringert sind.
  • Vorzugsweise ist in den zweiten Bereich der Stromleiteinrichtung, insbesondere in deren Stromableiter, ein Temperaturfühler bzw. Thermoelement integriert. Die Zuleitungen zum Temperaturfühler bzw. Thermoelement enden im Randbereich des ersten Gehäuseteils. Im Bereich dieser Ausnehmung sind auch zwei Anschlüsse zur Funktionseinrichtung angeordnet und mit den Kontaktflächen elektrisch verbunden. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass eine Temperaturmessung in der Stromleiteinrichtung ermöglicht ist.
  • A8 Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Wandlerzelle eine Gehäusebaugruppe mit dem ersten Gehäuseteil und mit wenigstens einer oder zwei dieser Stromleiteinrichtungen unterschiedlicher Polarität auf. Diese Gehäusebaugruppe dient insbesondere der vereinfachten Fertigung der Wandlerzelle. Das erste Gehäuseteil weist einen insbesondere stoffschlüssigen Schichtverbund mit dem ersten Tragelement und der wenigstens einen Funktionseinrichtung auf. Weiter weist das erste Gehäuseteil insbesondere im Randbereich das zweite Polymermaterial auf. Vorzugsweise ist ein Randbereich des ersten Gehäuseteils von dem zweiten Polymermaterial wenigstens bereichsweise umschlossen. Weiter weist das erste Gehäuseteil den Aufnahmeraum auf, welcher vorgesehen ist, die Elektrodenbaugruppe wenigstens teilweise aufzunehmen. Die wenigstens eine dieser Stromleiteinrichtungen, insbesondere deren Stromableiter, weist diesen Kontaktierungsbereich auf, welcher in dem Randbereich des ersten Gehäuseteils, vorzugsweise im zweiten Polymermaterial angeordnet ist. Der Kontaktierungsbereich ist mit der Funktionseinrichtung, insbesondere mit deren Elektrodenverbindungsbereich insbesondere elektrisch verbunden. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Gehäusebaugruppe für sich vorbereitet werden kann.
  • Die Elektrodenbaugruppe wird erst nach Fertigstellung dieser Gehäusebaugruppe in deren Aufnahmeraum eingelegt. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den weiteren Vorteil, dass Wärmeenergieeinträge bei der Ausbildung des Aufnahmeraums, bei der Anordnung des zweiten Polymermaterials an dem ersten Gehäuseteil und/oder bei der, insbesondere stoffschlüssigen Verbindung, von Stromleiteinrichtung und erstem Gehäuseteil während der Herstellung dieser Gehäusebaugruppe nicht zur Erwärmung bzw. zu beschleunigter Alterung der Elektrodenbaugruppe führen können.
  • A9 Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist wenigstens eine dieser Funktionseinrichtungen, insbesondere des ersten Gehäuseteils, diese Zellsteuereinrichtung, wenigstens einen oder zwei dieser Elektrodenverbindungsbereiche und wenigstens einen oder mehrere dieser Messfühler auf. Der wenigstens eine Messfühler ist vorgesehen, einen Betriebsparameter der Wandlerzelle, insbesondere von deren Elektrodenbaugruppe zu erfassen und der Zellsteuereinrichtung zur Verfügung zu stellen.
  • Unter einem Betriebsparameter im Sinne der Erfindung ist ein Parameter, insbesondere der Wandlerzelle, zu verstehen, welcher insbesondere
    • • einen Rückschluss auf das Vorliegen eines erwünschten bzw. vorbestimmten Betriebszustands der Wandlerzelle bzw. deren Elektrodenbaugruppe gestattet, und/oder
    • • einen Rückschluss auf das Vorliegen eines ungeplanten bzw. unerwünschten Betriebszustands der Wandlerzelle bzw. deren Elektrodenbaugruppe gestattet, und/oder
    • • durch einen Messfühler bzw. Sensor feststellbar ist, wobei der Messfühler wenigstens zeitweise ein Signal zur Verfügung stellt, welcher proportional zum erfassten Parameter ist, vorzugsweise eine elektrische Spannung oder einen elektrischen Strom, und/oder
    • • von einer Steuereinrichtung, insbesondere einer Zellsteuereinrichtung, verarbeitbar ist, insbesondere mit einem Zielwert vergleichbar ist, insbesondere mit einem anderen erfassten Parameter verknüpfbar ist, und/oder
    • • Aufschluss über die Zellspannung, den Zellstrom, d. h. die Stromstärke des elektrischen Stroms in die Elektrodenbaugruppe oder aus der Elektrodenbaugruppe, die Zelltemperatur, den Innendruck der Wandlerzelle, die Integrität der Wandlerzelle, das Freiwerden einer Substanz aus der Elektrodenbaugruppe, das Vorliegen einer Fremdsubstanz insbesondere aus der Umgebung der Wandlerzelle und/oder den Ladezustand ermöglicht, und/oder
    • • eine Überführung der Wandlerzelle in einen anderen Betriebszustand nahelegt.
  • Die Zellsteuereinrichtung ist vorgesehen, wenigstens ein Betriebsverfahren der Wandlerzelle, insbesondere das Laden und/oder Entladen der Elektrodenbaugruppe zu steuern. Vorzugsweise überwacht die Zellsteuereinrichtung einen Betriebszustand der Wandlerzelle. Vorzugsweise leitet die Zellsteuereinrichtung die Überführung der Wandlerzelle in einen vorbestimmten Betriebszustand ein. Vorzugsweise zeigt die Zellsteuereinrichtung über eine Anzeigeeinrichtung, insbesondere über wenigstens eine LED den Zustand der Wandlerzelle an. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Zellsteuereinrichtung im ersten Gehäuseteil geschützt angeordnet ist. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den weiteren Vorteil, dass die Wandlerzelle eine eigene Zellsteuereinrichtung zum Betrieb bzw. zur Überwachung der Elektrodenbaugruppe aufweist, welche auch an der Wandlerzelle verbleibt, wenn die Wandlerzelle aus einer Batterie entfernt wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Zellsteuereinrichtung vorgesehen, die Überführung der Wandlerzelle in einen ”gesicherten” Zustand einzuleiten, wobei die Ladung der Wandlerzelle im gesicherten Zustand maximal die Hälfte der Ladekapazität beträgt, wobei insbesondere im gesicherten Zustand die Zellspannung maximal 3 V beträgt. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Wandlerzelle auch außerhalb eines Batterieverbunds in den gesicherte Zustand der Wandlerzelle überführbar ist.
  • Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung weist die Funktionseinrichtung eine erste Nahfunkeinrichtung auf, welche mit der Zellsteuereinrichtung signalverbunden ist. Diese erste Nahfunkeinrichtung dient insbesondere der drahtlosen Kommunikation mit einer übergeordneten Batteriesteuerung, insbesondere mit deren zweiter Nahfunkeinrichtung. Vorzugsweise ist die erste Nahfunkeinrichtung ausgestaltet, insbesondere periodisch ein vorbestimmtes Signal an eine übergeordnete Batteriesteuerung zu übermitteln. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Batteriesteuerung die zugefügte Wandlerzelle auf das vorbestimmte Signal zur Versorgung eines Verbrauchers einbeziehen kann. Diese Weiterbildung bietet den weiteren Vorteil, dass die Batteriesteuerung einer Wandlerzelle nach Ausbleiben des vorbestimmten Signals isolieren kann.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Funktionseinrichtung zwei Zellsteueranschlüsse und das erste Tragelement zwei Ausnehmungen im Bereich dieser Zellsteueranschlüsse auf. Über die Zellsteueranschlüsse ist die Wandlerzelle an eine Datenleitung bzw. einen Datenbus anschließbar. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Zellsteuerung über die beiden Zellsteueranschlüsse mit der übergeordneten Batteriesteuerung kommunizieren kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Wandlerzelle zur Aufnahme und/oder Abgabe einer Ladung von mindestens 3 Amperestunden [Ah], weiter bevorzugt von mindestens 5 Ah, weiter bevorzugt von mindestens 10 Ah, weiter bevorzugt von mindestens 20 Ah, weiter bevorzugt von mindestens 50 Ah, weiter bevorzugt von mindestens 100 Ah, weiter bevorzugt von mindestens 200 Ah, weiter bevorzugt von höchstens 500 Ah ausgestaltet. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten Betriebsdauer des von der Wandlerzelle versorgten Verbrauchers.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Wandlerzelle zur Bereitstellung eines Stroms von mindestens 50 A ausgestaltet, weiter bevorzugt von mindestens 100 A, weiter bevorzugt von mindestens 200 A, weiter bevorzugt von mindestens 500 A, weiter bevorzugt von höchstens 1000 A, insbesondere während wenigstens einer Stunde. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten Leistungsfähigkeit des von der Wandlerzelle versorgten Verbrauchers.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Wandlerzelle zur Bereitstellung einer elektrischen Spannung, insbesondere Klemmenspannung, von mindestens 1,2 V ausgestaltet, weiter bevorzugt von mindestens 1,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 2 V, weiter bevorzugt von mindestens 2,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 3 V, weiter bevorzugt von mindestens 3,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 4 V, weiter bevorzugt von mindestens 4,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 5 V, weiter bevorzugt von mindestens 5,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 6 V, weiter bevorzugt von mindestens 6,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 7 V, weiter bevorzugt von höchstens 7,5 V, insbesondere während wenigstens einer Stunde. Vorzugsweise weist die Elektrodenbaugruppe Lithiumionen auf. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten Energiedichte der Wandlerzelle.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Wandlerzelle innerhalb eines Temperaturbereichs zwischen –40°C und 100°C betreibbar, weiter bevorzugt zwischen –20°C und 80°C, weiter bevorzugt zwischen –10°C und 60°C, weiter bevorzugt zwischen 0°C und 40°C, insbesondere während wenigstens einer Stunde. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer möglichst uneingeschränkten Aufstellung bzw. Verwendung der Wandlerzelle zur Versorgung eines Verbrauchers, insbesondere eines Kraftfahrzeugs oder einer stationären Anlage bzw. Maschine.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Wandlerzelle eine gravimetrische Energiedichte von mindestens 50 Wh/kg, weiter bevorzugt von mindestens 100 Wh/kg, weiter bevorzugt von mindestens 200 Wh/kg, weiter bevorzugt von weniger als 500 Wh/kg auf. Vorzugsweise weist die Elektrodenbaugruppe Lithium-Ionen auf. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten Energiedichte der Wandlerzelle.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Wandlerzelle zum Einbau in ein Fahrzeug mit wenigstens einem Elektromotor vorgesehen. Vorzugsweise ist die Wandlerzelle zur Versorgung dieses Elektromotors vorgesehen. Besonders bevorzugt ist die Wandlerzelle vorgesehen, wenigstens zeitweise einen Elektromotor eines Antriebsstrangs eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs zu versorgen. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil einer verbesserten Versorgung des Elektromotors.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Wandlerzelle zum Einsatz in einer stationären Batterie vorgesehen, insbesondere in einem Pufferspeicher, als Gerätebatterie, Industriebatterie oder Starterbatterie. Vorzugsweise beträgt die Ladekapazität der Wandlerzelle für diese Anwendungen mindestens 50 Ah. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil einer verbesserten Versorgung eines stationären Verbrauchers, insbesondere eines stationär montierten Elektromotors.
  • Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform besteht der wenigstens eine Separator, welcher nicht oder nur schlecht elektronenleitend ist, aus einem wenigstens teilweise stoffdurchlässigen Träger. Der Träger ist vorzugsweise auf mindestens einer Seite mit einem anorganischen Material beschichtet. Als wenigstens teilweise stoffdurchlässiger Träger wird vorzugsweise ein organisches Material verwendet, welches vorzugsweise als nicht verwebtes Vlies ausgestaltet ist. Das organische Material, welches vorzugsweise ein Polymer und besonders bevorzugt ein Polyethylenterephthalat (PET) enthält, ist mit einem anorganischen, vorzugsweise ionenleitenden Material beschichtet, welches weiter vorzugsweise in einem Temperaturbereich von –40°C bis 200°C ionenleitend ist. Das anorganische Material enthält bevorzugt wenigstens eine Verbindung aus der Gruppe der Oxide, Phosphate, Sulfate, Titanate, Silikate, Aluminosilikate mit wenigstens einem der Elemente Zr, Al, Li, besonders bevorzugt Zirkonoxid. Insbesondere Zirkonoxid dient der Stoffintegrität, Nanoporösität und Flexibilität des Separators. Bevorzugt weist das anorganische, ionenleitende Material Partikel mit einem größten Durchmesser unter 100 nm auf. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass Beständigkeit der Elektrodenbaugruppe bei Temperaturen oberhalb 100°C verbessert ist. Ein solcher Separator wird beispielsweise unter dem Handelsnamen ”Separion” von der Evonik AG in Deutschland vertrieben.
  • Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform besteht der wenigstens eine Separator, welcher nicht oder nur schlecht elektronenleitend, für Ionen aber leitfähig ist, wenigstens überwiegend bzw. vollständig aus einer Keramik, vorzugsweise aus einer Oxidkeramik. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass Beständigkeit der Elektrodenbaugruppe bei Temperaturen oberhalb 100°C verbessert ist.
  • A10 Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist eine Batterie mindestens zwei erfindungsgemäße Wandlerzellen oder deren bevorzugte Ausführungsformen auf. Weiter weist die Batterie eine Batteriesteuerung und vorzugsweise eine zweite Nahfunkeinrichtung auf. Vorzugsweise ist die zweite Nahfunkeinrichtung mit einer dieser ersten Nahfunkeinrichtungen einer dieser Wandlerzellen signalverbunden.
  • Besonders bevorzugt ist die zweite Nahfunkeinrichtung vorgesehen, zeitweise ein vorbestimmtes erstes Signal zu senden, worauf eine erste dieser Nahfunkeinrichtungen mit einem vorbestimmten Signal antwortet. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Funktionsfähigkeit von Wandlerzellen der Batterie mit der zweiten Nahfunkeinrichtung abgefragt werden kann.
  • Besonders bevorzugt ist die Batteriesteuerung vorgesehen, nach Empfang eines vorbestimmten zweiten Signals von einer dieser ersten Nahfunkeinrichtungen einer der Wandlerzellen durch die zweite Nahfunkeinrichtung, diese Wandlerzelle in die Versorgung eines angeschlossenen Verbrauchers einzubinden. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Austausch einer Wandlerzelle vereinfacht ist.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Wandlerzelle
  • Eine erste bevorzugte Ausführungsform der Wandlerzelle weist auf diese Elektrodenbaugruppe, eine erste und eine zweite dieser Stromleiteinrichtungen unterschiedlicher Polarität und dieses Zellgehäuse. Die Elektrodenbaugruppe ist als, insbesondere wiederaufladbarer, Elektrodenflachwickel, insbesondere wiederaufladbarer, Elektrodenstapel oder Wandlerbaugruppe mit wenigstens je einer Elektrode erster und zweiter Polarität ausgebildet.
  • Die Stromleiteinrichtungen weisen wenigstens eine oder mehrere dieser Ableiterfahnen auf, wobei je Stromleiteinrichtung die wenigstens eine Ableiterfahne mit dem Stromableiter im Zellgehäuse elektrisch verbunden ist. Die erste Stromleiteinrichtung, insbesondere deren Ableiterfahne, ist mit der Elektrode erster Polarität elektrisch verbunden. Die zweite Stromleiteinrichtung, insbesondere deren Ableiterfahne, ist mit der Elektrode zweiter Polarität elektrisch verbunden. Weiter weisen diese Stromleiteinrichtungen je einen dieser Stromableiter auf, welche sich vorzugsweise in die Umgebung der Wandlerzelle erstrecken, insbesondere für vereinfachte elektrische Verbindung mit einer Anschlusseinrichtung. Die Ableiterfahnen und der Stromableiter wenigstens einer dieser Stromleiteinrichtung sind, insbesondere stoffschlüssig, verbunden.
  • Das Zellgehäuse weist das erste Gehäuseteil auf. Das erste Gehäuseteil weist das erste Tragelement und wenigstens eine oder mehrere dieser Funktionseinrichtungen jeweils mit wenigstens einem oder mehreren dieser Funktionselemente auf. Das erste Tragelement ist mit einem Metallblech ausgebildet. Das erste Tragelement begrenzt die wenigstens eine dieser Funktionseinrichtungen gegenüber der Umgebung der Wandlerzelle. Die wenigstens eine Funktionseinrichtung ist zwischen dem ersten Tragelement und der Elektrodenbaugruppe angeordnet. Das erste Tragelement ist mit wenigstens einer dieser Funktionseinrichtungen wenigstens bereichsweise, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. In seinem Randbereich weist das erste Gehäuseteil das zweite Polymermaterial auf, welches vorzugsweise den Randbereich des ersten Gehäuseteils umschließt. Der Stromableiter wenigstens der ersten Stromleiteinrichtung ist durch das zweite Polymermaterial geführt, vorzugsweise gegenüber dem ersten Tragelement elektrisch isoliert. Vorzugsweise ist der Stromableiter der zweiten Stromleiteinrichtung durch das zweite Polymermaterial geführt, vorzugsweise gegenüber dem ersten Tragelement elektrisch isoliert. Vorzugsweise verbindet das zweite Polymermaterial den Randbereich des ersten Gehäuseteils und den Stromableiter der ersten Stromleiteinrichtung, vorzugsweise auch den Stromableiter der zweiten Stromleiteinrichtung, stoffschlüssig und/oder gasdicht. Vorzugsweise weist das erste Gehäuseteil einen Aufnahmeraum auf, welcher die Elektrodenbaugruppe wenigstens teilweise aufnimmt.
  • Vorzugsweise weist das erste Gehäuseteil eines dieser Trennelemente auf. Dieses Trennelement ist flächig ausgebildet und zwischen der Funktionseinrichtung und der Elektrodenbaugruppe angeordnet. Das Trennelement ist mit der Funktionseinrichtung, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Das Trennelement dient der elektrischen Isolierung der Elektrodenbaugruppe von der Funktionseinrichtung und ist insbesondere mit einem Polymermaterial ausgebildet.
  • Die wenigstens eine Funktionseinrichtung ist mit der Elektrodenbaugruppe wirkverbunden, insbesondere elektrisch verbunden. Die wenigstens eine Funktionseinrichtung weist einen, vorzugsweise zwei dieser Elektrodenverbindungsbereiche auf, welche der elektrischen Verbindung mit der Elektrodenbaugruppe dienen. Beide Stromleiteinrichtungen weisen je einen dieser Kontaktierungsbereiche auf, wobei die Kontaktierungsbereiche der elektrischen Verbindung mit der wenigstens einen Funktionseinrichtung insbesondere über deren Elektrodenverbindungsbereiche dienen. Der erste Elektrodenverbindungsbereich der wenigstens einen Funktionseinrichtung und der Kontaktierungsbereich der ersten Stromleiteinrichtung sind miteinander elektrisch verbunden, vorzugsweise stoffschlüssig. Vorzugsweise ist der zweite Elektrodenverbindungsbereich der wenigstens einen Funktionseinrichtung mit dem Kontaktierungsbereich der zweiten Stromleiteinrichtung elektrisch verbunden, vorzugsweise stoffschlüssig. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Funktionseinrichtung mit einem Schaltungsträger ausgebildet, wobei der Schaltungsträger insbesondere als bestückte, insbesondere flexible, Leiterplatte ausgebildet ist. Besonders bevorzugt weist die Funktionseinrichtung diese Zellsteuereinrichtung auf.
  • Weiter weist das Zellgehäuse ein zweites Gehäuseteil auf. Das zweite Gehäuseteil weist wenigstens das erste Tragelement auf wobei das erste Tragelement des zweiten Gehäuseteils mit einem, insbesondere faserdurchsetzten, ersten Polymermaterial und/oder mit einem Metallblech ausgebildet ist. Gemeinsam mit dem ersten Gehäuseteil bildet das zweite Gehäuseteil das Zellgehäuse um die Elektrodenbaugruppe. Vorzugsweise weist das zweite Gehäuseteil in einem Randbereich das zweite Polymermaterial auf, welches besonders bevorzugt den Randbereich des zweiten Gehäuseteils umschließt. Vorzugsweise ist der Stromableiter der zweiten Stromleiteinrichtung durch das zweite Polymermaterial geführt. Vorzugsweise verbindet das zweite Polymermaterial den Randbereich des zweiten Gehäuseteils und den Stromableiter der zweiten Stromleiteinrichtung stoffschlüssig und/oder gasdicht. Vorzugsweise weist das zweite Gehäuseteil einen Aufnahmeraum auf, welcher die Elektrodenbaugruppe wenigstens teilweise aufnimmt.
  • Vorzugsweise weist eines dieser ersten oder zweiten Gehäuseteile einen dieser ersten und/oder zweiten Wärmeübertragungsbereiche auf. So ist das Gehäuseteil zum Austausch von Wärmeenergie mit der Elektrodenbaugruppe, insbesondere zur Wärmeabfuhr aus der Elektrodenbaugruppe in der Lage.
  • Vorzugsweise umgibt das Zellgehäuse die Elektrodenbaugruppe derart, dass eine Reibkraft zwischen Zellgehäuse und Elektrodenbaugruppe deren unerwünschter Relativbewegung entgegenwirkt.
  • Diese bevorzugte Ausführungsform bietet die Vorteile, dass
    • • dass die Funktionseinrichtung durch das erste Tragelement gegen schädliche Einflüsse aus der Umgebung der Wandlerzelle geschützt ist,
    • • schädlichen Folgen von Vibrationen aus dem Betrieb auf die Funktionseinrichtung begegnet ist,
    • • die Funktionseinrichtung im Zellgehäuse im Wesentlichen unverrückbar gehalten ist,
    • • die Funktionseinrichtung insbesondere bei einem Unfall an der Wandlerzelle verbleibt,
    • • die Zellsteuereinrichtung die Funktionen der Wandlerzelle, insbesondere von deren Elektrodenbaugruppe auch unabhängig von einer Batteriesteuerung steuert bzw. überwacht, insbesondere wenn die Wandlerzelle nicht Teil einer Batterie ist,
    • • einer beschleunigten Alterung der Elektrodenbaugruppe vorgebeugt werden kann, indem Wärmeenergie mittels einem dieser Gehäuseteile aus der Elektrodenbaugruppe abgeführt werden kann.
  • Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Stromableiter der ersten Stromleiteinrichtung durch das zweite Polymermaterial des ersten Gehäuseteil geführt und der Stromableiter der zweiten Stromleiteinrichtung durch das zweite Polymermaterial des zweiten Gehäuseteil geführt. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Herstellung des ersten und des zweiten Gehäuseteils mit einigen identischen Fertigungsschritten erfolgen kann, wodurch der Aufwand in der Fertigung reduziert ist.
  • Gemäß einer zweiten bevorzugten Weiterbildung dieser bevorzugten Ausführungsform sind beide Stromableiter durch das zweite Polymermaterial des ersten Gehäuseteils geführt. Weiter ist der Aufnahmeraum des ersten Gehäuseteils so bemessen, dass die Elektrodenbaugruppe im Wesentlichen vollständig darin Platz findet. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, dass das zweite Gehäuseteil im Wesentlichen ohne Aufnahmeraum bleiben kann, wodurch der zugehörige Fertigungsaufwand reduziert ist. Diese Weiterbildung bietet den weiteren Vorteil, dass nach dem Einlegen der Elektrodenbaugruppe in den Aufnahmeraum die elektrische Verbindungen von Ableiterfahnen und Stromableitern vereinfacht hergestellt werden können, insbesondere infolge verbesserter Zugänglichkeit.
  • Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform sind, abweichend von der ersten bevorzugten Ausführungsform, das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil über einen Scharnierbereich miteinander verbunden. Der Scharnierbereich erstreckt sich entlang je einer begrenzenden Kante des ersten Gehäuseteils und des zweiten Gehäuseteils. Vorzugsweise weist der Scharnierbereich eine geringere Wandstärke auf, als die Bereiche der Gehäuseteile, welche die Elektrodenbaugruppe begrenzen. Besonders bevorzugt ist der Scharnierbereich als Filmscharnier ausgebildet. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Länge der abzudichtenden Kanten des Zellgehäuses verringert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung ist mit der ersten oder zweiten bevorzugten Weiterbildung kombinierbar.
  • Bei einer dritten bevorzugten Ausführungsform sind, abweichend von der ersten bevorzugten Ausführungsform, das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil durch einen Rahmen beanstandet. Die Gehäuseteile sind mit dem Rahmen, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Der Rahmen weist im Wesentlichen vier Rahmenelemente auf, welche zueinander entsprechend einem Rechteck angeordnet sind. Der Rahmen begrenzt einen Raum, welcher zur Aufnahme der Elektrodenbaugruppe vorgesehen ist. Vorzugsweise ist der Rahmen mit dem zweiten Polymermaterial ausgebildet, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig aus dem zweiten Polymermaterial ausgebildet. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass wenigstens eines der Gehäuseteile ohne diesen Aufnahmeraum ausgebildet werden kann. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erstrecken sich zwei dieser Stromleiteinrichtungen durch den Rahmen wenigstens teilweise in die Umgebung. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist wenigstens eines dieser Gehäuseteile einen oder zwei dieser Polkontaktbereiche auf.
  • Vorzugsweise weist das erste Gehäuseteil eines dieser Trennelemente auf. Dieses Trennelement ist flächig ausgebildet und zwischen der Funktionseinrichtung und der Elektrodenbaugruppe angeordnet. Das Trennelement ist mit der Funktionseinrichtung, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Das Trennelement dient der elektrischen Isolierung der Elektrodenbaugruppe von der Funktionseinrichtung und ist insbesondere mit einem Polymermaterial ausgebildet.
  • Diese bevorzugte Ausführungsform bietet die Vorteile, dass
    • • die Funktionseinrichtung durch das erste Tragelement gegen schädliche Einflüsse aus der Umgebung der Wandlerzelle geschützt ist,
    • • schädlichen Folgen von Vibrationen aus dem Betrieb auf die Funktionseinrichtung begegnet ist,
    • • die Funktionseinrichtung im Zellgehäuse im Wesentlichen unverrückbar gehalten ist,
    • • die Funktionseinrichtung insbesondere bei einem Unfall an der Wandlerzelle verbleibt,
    • • die Zellsteuereinrichtung die Funktionen der Wandlerzelle, insbesondere von deren Elektrodenbaugruppe auch unabhängig von einer Batteriesteuerung steuert bzw. überwacht, insbesondere wenn die Wandlerzelle nicht Teil einer Batterie ist,
    • • einer beschleunigten Alterung der Elektrodenbaugruppe vorgebeugt werden kann, indem Wärmeenergie mittels einem dieser Gehäuseteile aus der Elektrodenbaugruppe abgeführt werden kann.
  • Bei einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Wandlerzelle ist, abweichend von einer ersten, zweiten oder dritten bevorzugten Ausführungsform, die Elektrodenbaugruppe als Wandlerbaugruppe ausgebildet. Wenigstens eine dieser Funktionseinrichtungen dieser bevorzugten Ausführungsform weist wenigstens einen, vorzugsweise zwei oder drei dieser Fluiddurchlässe auf. Mit diesem Fluiddurchlass verbunden ist eine nicht der Wandlerzelle zugehörige Fluidzuleitung, welche insbesondere zur Zufuhr oder Abfuhr eines dieser Prozessfluide dient. Vorzugsweise ist dieser Fluiddurchlass im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet und stoffschlüssig bzw. gasdicht mit der ersten Tragschicht verbunden. Besonders bevorzugt erstreckt sich dieser Fluiddurchlass aus dem Zellgehäuse in die Umgebung der Wandlerzelle.
  • Vorzugsweise weist das erste Gehäuseteil eines dieser Trennelemente auf. Dieses Trennelement ist flächig ausgebildet und zwischen der Funktionseinrichtung und der Wandlerbaugruppe angeordnet. Das Trennelement ist mit der Funktionseinrichtung, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Das Trennelement dient der elektrischen Isolierung der Wandlerbaugruppe von der Funktionseinrichtung und ist insbesondere mit einem Polymermaterial ausgebildet.
  • Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Wandlerbaugruppe ausgebildet als Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle. Die Membran ist protonenleitend. H2 dient als Brennstoff und wird der negativen Elektrode, versehen mit einem Edelmetall als Katalysator, insbesondere mit Pt zugeführt. Nach Ionisation wandern die Protonen durch die Membran zur positiven Elektrode und kommen dort mit dem Oxidationsmittel zusammen. Als Edukt entsteht Wasser.
  • Gemäß einer zweiten bevorzugten Weiterbildung dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Wandlerbaugruppe gekennzeichnet durch die Integration von Wasserstoffspeicher und miniaturisierter Brennstoffzelle zu einer Einheit. Dabei werden keine Peripherie-Komponenten wie Druckminderer, Druckregler und Wasserstoffzuleitungen benötigt. Der Wasserstoff wird der Brennstoffzelle direkt aus dem integrierten Speicher zugeführt. Die Menge des der Brennstoffzelle zugeführten Wasserstoffs wird über die Materialeigenschaften der Oberfläche des Wasserstoffspeichers sowie über die Kontaktfläche zwischen Wasserstoffspeicher und Brennstoffzelle gesteuert. Um die Brennstoffzelle vollständig ohne aktive Komponenten zu realisieren, wird sie als selbst atmendes System ausgelegt. Diese bevorzugten Weiterbildung bietet ein großes Potential für Miniaturisierung.
  • Gemäß einer dritten bevorzugten Weiterbildung dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Wandlerbaugruppe ausgebildet mit einer Luftkathode aus hochporösem Al2O3, ZnO oder SiC. Die Anode ist aus verpresstem Zn-Pulver, Metallschaum mit eingelagertem Zn oder Keramik, insbesondere SiC, mit Zn-Anteilen. Elektrolyt und Separator sind als Vlies oder poröse Keramik mit 30%-iger KOH ausgebildet. Diese bevorzugte Weiterbildung ist besonders für hohe Betriebstemperaturen geeignet.
  • Bei einer fünften bevorzugten Ausführungsform der Wandlerzelle ist, abweichend von der ersten, zweiten oder dritten bevorzugten Ausführungsform, eines der Gehäuseteile im Wesentlichen becherförmig mit einem Aufnahmeraum und einer Zugangsöffnung zu diesem Aufnahmeraum ausgebildet. Das andere der Gehäuseteile ist im Wesentlichen als Deckel für diese Zugangsöffnung ausgebildet, insbesondere als Deckelbaugruppe zum Verschließen dieser Zugangsöffnung. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Funktionseinrichtung, insbesondere stoffschlüssig, mit dem becherförmigen Gehäuseteil verbunden. Alternative ist die wenigstens eine Funktionseinrichtung, insbesondere stoffschlüssig, mit dem Deckel bzw. Deckelbaugruppe verbunden. Vorzugsweise nimmt das becherförmige Gehäuseteil die Elektrodenbaugruppe derart auf, dass das erste Tragelement eine Normalkraft auch auf eine Mantelfläche der Elektrodenbaugruppe ausübt.
  • Vorzugsweise weist das erste Gehäuseteil eines dieser Trennelemente auf. Dieses Trennelement ist flächig ausgebildet und zwischen der Funktionseinrichtung und der Elektrodenbaugruppe angeordnet. Das Trennelement ist mit der Funktionseinrichtung, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Das Trennelement dient der elektrischen Isolierung der Elektrodenbaugruppe von der Funktionseinrichtung und ist insbesondere mit einem Polymermaterial ausgebildet.
  • Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Zusammenhalt der Elektrodenbaugruppe verbessert ist. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der thermische Kontakt zwischen einem Temperaturfühler der Funktionseinrichtung und einer der Mantelflächen der Elektrodenbaugruppe verbessert ist.
  • Eine sechste bevorzugte Ausführungsform der Wandlerzelle entspricht im Wesentlichen der ersten oder zweiten bevorzugten Ausführungsform, wobei aber eine oder zwei dieser Stromleiteinrichtungen entsprechend Nr. 2, wobei eine oder mehrere dieser Ableiterfahnen mit einer dieser Funktionseinrichtung elektrisch verbunden ist, oder entsprechend Nr. 3 ausgebildet sind, wobei der Stromableiter zweiteilig mit diesem Fahnenverbindungsabschnitt und diesem Anschlussverbindungsabschnitt ausgebildet ist.
  • Vorzugsweise weist das erste Gehäuseteil eines dieser Trennelemente auf. Dieses Trennelement ist flächig ausgebildet und zwischen der Funktionseinrichtung und der Elektrodenbaugruppe angeordnet. Das Trennelement ist mit der Funktionseinrichtung, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Das Trennelement dient der elektrischen Isolierung der Elektrodenbaugruppe von der Funktionseinrichtung und ist insbesondere mit einem Polymermaterial ausgebildet.
  • Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Zellstrom mittels der Funktionseinrichtung unterbrochen werden kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung dieser bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens ein Halbleiterschalter dieser Funktionseinrichtung, vorzugsweise ein Feldeffekttransistor, zwischen den Fahnenverbindungsabschnitt und den Anschlussverbindungsabschnitt geschaltet. Diese Halbleiterschalter ist durch die Zellsteuereinrichtung steuerbar. Der Fahnenverbindungsabschnitt und der Anschlussverbindungsabschnitt sind als Metallplatte ausgebildet. Vorzugsweise ist die Funktionseinrichtung bereichsweise elektrisch isolierend ausgebildet und zwischen den Fahnenverbindungsabschnitt und dem Anschlussverbindungsabschnitt angeordnet. Vorzugsweise weist der Fahnenverbindungsabschnitt und/oder der Anschlussverbindungsabschnitt eine Vertiefung für den wenigstens Halbleiterschalter auf. Vorzugsweise berührt der Halbleiterschalter den Fahnenverbindungsabschnitt und/oder den Anschlussverbindungsabschnitt flächig für verbesserte Wärmeleitung. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass dieser Zellstrom mittels der Funktionseinrichtung und gebunden werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Aufwand zur Kühlung des Halbleiterschalters verringert ist.
  • Verfahren zur Herstellung einer Wandlerzelle oder von deren Baugruppen
  • Ein erstes Herstellverfahren, insbesondere zum Herstellen eines dieser ersten oder zweiten Gehäuseteile, ist gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
    • S1 Zusammenführen mehrerer dieser Funktionselemente, insbesondere Funktionselemente gemäß der ersten bevorzugten Ausgestaltung der Funktionseinrichtung, wodurch eine Funktionsbaugruppe gebildet wird, vorzugsweise mit einem, insbesondere flexiblen, Schaltungsträger,
    • S2 Bereitstellen, vorzugsweise aus einer zweiten Bevorratung, des ersten Tragelements, welches vorzugsweise einen dieser Aufnahmeraum aufweist, welches vorzugsweise eine oder zwei dieser Polkontaktausnehmungen aufweist,
    • S3 Auflegen wenigstens einer dieser Funktionseinrichtungen bzw. Funktionsbaugruppen insbesondere gemäß Schritt S1, vorzugsweise von der ersten Bevorratung, auf das erste Tragelement, insbesondere in dessen Aufnahmeraum, insbesondere nach Schritt S2,
    • S4 Verbinden, insbesondere stoffschlüssig, des ersten Tragelements mit wenigstens einer dieser Funktionseinrichtungen bzw. Funktionsbaugruppen insbesondere gemäß Schritt S1, vorzugsweise unter Wärmeeinfluss, vorzugsweise mit einem ersten Polymermaterial, vorzugsweise mittels einer dieser isotaktischen oder kontinuierlichen Presse, worauf das erste oder zweite Gehäuseteil gebildet ist, insbesondere nach Schritt S3,
    vorzugsweise mit
    • S5 Ausbilden eines dieser Aufnahmeräume für die Elektrodenbaugruppe ihm ersten Tragelement, insbesondere vor Schritt S2, insbesondere nach Schritt S4, insbesondere in einem Formgebungswerkzeug, insbesondere durch Verformen mit einem Körper, welcher an den Aufnahmeraum angepasst ist, welcher vorzugsweise im Wesentlichen der Gestalt der Elektrodenbaugruppe entspricht, wobei besonders bevorzugt der Aufnahmeraum durch Schließen des Formgebungswerkzeugs erzeugt wird, und/oder
    • S6 Aufbringen eines dieser Trennelemente auf die Funktionseinrichtung bzw. Funktionsbaugruppe, insbesondere stoffschlüssiges Verbinden des Trennelements mit der Funktionseinrichtung bzw. Funktionsbaugruppe, insbesondere nach Schritt S3 oder S4.
  • Dieses Herstellverfahren bietet den Vorteil, dass
    • • das Zellgehäuse bzw. dessen erstes Gehäuseteil mit einer vorbestimmten Biegesteifigkeit und/oder einer vorbestimmten Fähigkeit zur Energieaufnahme bezüglich eines aus der Umgebung auf die Wandlerzelle einwirkenden Fremdkörpers herstellbar ist, wodurch insbesondere die mechanische Widerstandsfähigkeit der Wandlerzelle verbessert ist, und/oder
    • • das erste Tragelement den Zusammenhalt der Funktionseinrichtung verbessert, wodurch die Widerstandsfähigkeit der Wandlerzelle gegenüber Vibrationen bzw. die Funktionsfähigkeit der Wandlerzelle bei Vibrationen verbessert ist, und/oder
    • • insbesondere im Gegensatz zu Wandlerzellen mit folienartigem Zellgehäuse auf separate, versteifende Bauteile verzichtet werden kann, und/oder
    • • nach Ausbildung der Funktionseinrichtung und/oder des ersten Gehäuseteils die späteren Fertigungsschritte vereinfacht sind, wobei Herstellkosten gespart werden, und/oder
    • • Ausbeute und Qualität der Herstellung verbessert sind, und/oder
    • • mit der Verbindung von Funktionseinrichtung bzw. Funktionsbaugruppe und dem ersten Tragelement zum Gehäuseteil einen unbeabsichtigten Verlust der Funktionseinrichtung entgegengewirkt wird, und/oder
    • • durch das metallische erste Tragelement der Schutz der Funktionseinrichtung verbessert ist, und/oder
    • • bei unterschiedlicher Ausprägung des Aufnahmeraums, insbesondere mit unterschiedlicher Tiefe, das jeweilige Gehäuseteil an die Abmessungen der Elektrodenbaugruppe angepasst werden kann.
  • Ein zweites Herstellverfahren, insbesondere zum Herstellen einer vorgenannten Gehäusebaugruppe, ist gekennzeichnet durch die Schritte:
    • S11 Bereitstellen eines dieser ersten Gehäuseteil, insbesondere hergestellt gemäß dem ersten Herstellverfahren, insbesondere in einer Bearbeitungseinrichtung, insbesondere in einem Formgebungswerkzeug,
    • S12 Einlegen wenigstens einer oder mehrerer dieser Stromableiter oder Anschlussverbindungsabschnitte in die Bearbeitungseinrichtung, insbesondere in das Formgebungswerkzeug, insbesondere zu dem ersten Gehäuseteil, insbesondere nach Schritt S11,
    • S13 Verbinden, insbesondere stoffschlüssig, des wenigstens einen Stromableiters oder des wenigstens einen Anschlussverbindungsabschnitts mit dem ersten Gehäuseteil, insbesondere nach Schritt S12, dabei vorzugsweise elektrisches Isolieren des wenigstens einen Stromableiters oder des wenigstens einen Anschlussverbindungsabschnitts gegenüber dem ersten Gehäuseteil,
    vorzugsweise
    • S14 Zuführen eines insbesondere fließfähigen zweiten Polymermaterials, wobei das zweite Polymermaterial im Randbereich des ersten Gehäuseteils angeordnet wird, insbesondere bei einer Arbeitstemperatur, welche wenigstens der Erweichungstemperatur des zweiten Polymermaterials entspricht, vorzugsweise unter Wärmeeinfluss und vorzugsweise mit einem Differenzdruck zum umgebenden Luftdruck zu dem ersten Gehäuseteil in die Bearbeitungseinrichtung, wobei vorzugsweise je einer dieser Kontaktierungsbereiche wenigstens einer oder zwei dieser Stromleiteinrichtungen frei bleibt, wobei vorzugsweise S14 zeitgleich mit S12 oder mit S13 erfolgt.
  • Unter einem Differenzdruck bezüglich der Umgebung der Bearbeitungseinrichtung in Schritt S14 im Sinne der Erfindung ist zu verstehen, dass das zweite Polymermaterial beim Zuführen in die Bearbeitungseinrichtung einen höheren statischen Druck aufweist, als der statische Druck in der Bearbeitungseinrichtung.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Schritts S14 ist das zweite Polymermaterial mit einem Überdruck bezüglich der Umgebung der Bearbeitungseinrichtung beaufschlagt. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Schritt S14 liegt im Bereich der in die Bearbeitungseinrichtung eingelegten Gehäuseteile ein Unterdruck bezüglich der Umgebung der Bearbeitungseinrichtung vor. Beide Druckdifferenzen dienen der verbesserten Zufuhr des zweiten Polymermaterial in die Bearbeitungseinrichtung. Beide Ausgestaltungen bieten den Vorteil, dass die Füllung von für das zweite Polymermaterial vorgesehene Bereiche der Bearbeitungseinrichtung beim Verbinden der eingelegten Gehäuseteile verbessert ist.
  • Vorzugsweise werden während Schritt S14 einer oder zwei dieser Stromableiter oder Anschlussverbindungsabschnitte durch das zweite Polymermaterial stoffschlüssig, insbesondere gasdicht mit dem ersten Gehäuseteil verbunden.
  • Dieses Herstellverfahren bietet den Vorteil, dass
    • • mit der Gehäusebaugruppe die weitere Herstellung der Wandlerzelle vereinfacht ist, und/oder
    • • die Haltbarkeit der Wandlerzelle, insbesondere infolge Schritt 14, verbessert ist.
  • Ein drittes Herstellverfahren, insbesondere zum Herstellen einer vorgenannten Gehäusebaugruppe, ist gekennzeichnet durch die Schritte:
    • S17 Bereitstellen eines dieser ersten Gehäuseteile, insbesondere hergestellt gemäß dem ersten Herstellverfahren, oder der Gehäusebaugruppe, insbesondere hergestellt gemäß dem zweiten Herstellverfahren, vorzugsweise in einer Bearbeitungseinrichtung, welche insbesondere zum Ausbilden des Zellgehäuses um die Elektrodenbaugruppe dient,
    • S19 Zuführen der Elektrodenbaugruppe, welche wenigstens eine oder mehrere dieser Ableiterfahnen aufweist, zu dem ersten Gehäuseteil oder der Gehäusebaugruppe, insbesondere in die Bearbeitungseinrichtung, vorzugsweise Einlegen der Elektrodenbaugruppe in den Aufnahmeraum des ersten Gehäuseteils oder der Gehäusebaugruppe, insbesondere nach Schritt S17,
    • S20 elektrisches, insbesondere stoffschlüssiges, Verbinden wenigstens einer oder mehrerer dieser Ableiterfahnen mit wenigstens einem dieser Stromableiter oder mit einer dieser Funktionseinrichtungen oder mit einem dieser Fahnenverbindungsabschnitte, insbesondere mittels eines Fügeverfahrens, vorzugsweise mittels eines Reibschweißverfahrens, besonders bevorzugt mittels Ultraschallschweißen, insbesondere nach Schritt S17 oder S19,
    • S23 Zuführen des zweiten Gehäuseteils zu dem ersten Gehäuseteil oder zu der Gehäusebaugruppe, insbesondere in die Bearbeitungseinrichtung, wobei vorzugsweise das zweite Gehäuseteil in einem Randbereich das zweite Polymermaterial aufweist, insbesondere nach Schritt S20,
    • S26 Verbinden, insbesondere stoffschlüssig, des zweiten Gehäuseteils mit dem ersten Gehäuseteil oder mit der Gehäusebaugruppe, insbesondere bei einer Arbeitstemperatur, welche wenigstens der Erweichungstemperatur des zweiten Polymermaterials entspricht, wobei vorzugsweise ein Randbereich des ersten Gehäuseteils oder der Gehäusebaugruppe mit dem zweiten Gehäuseteil verbunden wird, wobei vorzugsweise das zweite Polymermaterial als Kleb- oder Dichtstoff ausgebildet ist, insbesondere nach Schritt S23,
    vorzugsweise mit
    • S21 Zuführen eines Formstücks, insbesondere ausgebildet als Rahmen, ausgebildet mit dem zweiten Polymermaterial und mit wenigstens einem dieser Stromableiter bzw. wenigstens einem dieser Anschlussverbindungsabschnitte, insbesondere vor Schritt S23, und/oder
    • S25 Erwärmen des Randbereichs des ersten Gehäuseteils, des zweiten Gehäuseteils und/oder der Gehäusebaugruppe auf eine Arbeitstemperatur, welche wenigstens der Erweichungstemperatur des zweiten Polymermaterials entspricht, vorzugsweise zeitgleich mit Schritt S26.
  • Dieses Herstellverfahren bietet den Vorteil, dass
    • • das Zellgehäuse bzw. dessen erstes Gehäuseteil mit einer vorbestimmten Biegesteifigkeit und/oder einer vorbestimmten Fähigkeit zur Energieaufnahme bezüglich eines aus der Umgebung auf die Wandlerzelle einwirkenden Fremdkörpers herstellbar ist, wodurch insbesondere die mechanische Widerstandsfähigkeit der Wandlerzelle verbessert ist, und/oder
    • • das erste Tragelement den Zusammenhalt der Funktionseinrichtung verbessert, wodurch die Widerstandsfähigkeit der Wandlerzelle gegenüber Vibrationen bzw. die Funktionsfähigkeit der Wandlerzelle bei Vibrationen verbessert ist, und/oder
    • • insbesondere im Gegensatz zu Wandlerzellen mit folienartigem Zellgehäuse auf separate, versteifende Bauteile verzichtet werden kann, und/oder
    • • nach Ausbildung der Funktionseinrichtung und/oder des ersten Gehäuseteils die späteren Fertigungsschritte vereinfacht sind, wobei Herstellkosten gespart werden, und/oder
    • • Ausbeute und Qualität der Herstellung verbessert sind, und/oder
    • • mit der Verbindung von Funktionseinrichtung bzw. Funktionsbaugruppe und dem ersten Tragelement zum Gehäuseteil einen unbeabsichtigten Verlust der Funktionseinrichtung entgegengewirkt wird, und/oder
    • • durch das metallische erste Tragelement der Schutz der Funktionseinrichtung verbessert ist.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt:
  • 1 schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerzelle,
  • 2 schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerzelle,
  • 3 schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerzelle, auch zerlegt in verschiedene Baugruppen,
  • 4 schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerzelle,
  • 5 schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerzelle, auch zerlegt in verschiedene Baugruppen,
  • 6 schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerzelle, auch zerlegt in verschiedene Baugruppen,
  • 7 schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerzelle,
  • 8 schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerzelle, auch zerlegt in verschiedene Baugruppen,
  • 9 schematisch verschiedene Baugruppen für bevorzugte Ausgestaltungen der Wandlerzelle,
  • 10 schematisch Einzelheiten einer bevorzugten Ausgestaltung der Wandlerzelle,
  • 11 schematisch weitere Einzelheiten einer bevorzugten Ausgestaltung der Wandlerzelle,
  • 12 schematisch eine Abfolge von Schritten zur Herstellung einer sog. Gehäusebaugruppe,
  • 13 schematisch Einzelheiten einer bevorzugten Ausgestaltung der Wandlerzelle.
  • 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung einer Wandlerzelle 1 mit einem ersten Gehäuseteil 6, mit einem zweiten Gehäuseteil 6a, welche gemeinsam das Zellgehäuse 5 bilden, mit einer Elektrodenbaugruppe 2, mit einer Stromleiteinrichtung 4. Nicht dargestellt ist die zweite Stromleiteinrichtung.
  • Das erste Gehäuseteil 6 weist ein erstes Tragelement 7 und eine Funktionseinrichtung 8, ausgestaltet als Funktionsbaugruppe mit einem Schaltungsträger, auf. Die Funktionseinrichtung 8 ist mit dem ersten Tragelement 7 stoffschlüssig verbunden, vorliegend verklebt. Die Funktionseinrichtung 8 ist gegenüber dem ersten Tragelement 7 elektrisch isoliert. Das erste Gehäuseteil 6 weist einen Aufnahmeraum 11 für die Elektrodenbaugruppe 2 auf.
  • Die Stromleiteinrichtung 4 weist Ableiterfahnen 13 auf, wobei nur eine Ableiterfahne dargestellt ist. Weiter weist die Stromleiteinrichtung 4 einen Stromableiter 14 auf, welcher sich in die Umgebung der Wandlerzelle 1 erstreckt. Die Stromleiteinrichtung 4, insbesondere deren Stromableiter 14, weist einen Kontaktierungsbereich 12 auf, hier ausgebildet als Kontaktierungsvorsprung. Über diesen Kontaktierungvorsprung 12 ist die Elektrodenbaugruppe 2 elektrisch mit der Funktionseinrichtung 8, insbesondere zur elektrischen Versorgung der Funktionseinrichtung 8, verbunden.
  • Mittels dieser elektrischen Verbindungen zwischen den Stromleiteinrichtungen und der Funktionseinrichtung ist die Funktionseinrichtung in der Lage, die Klemmenspannung sowie den Zellstrom des Elektrodenstapels zu erfassen.
  • Zwischen dem ersten Gehäuseteil 6 und dem zweiten Gehäuseteil 6a ist zweites Polymermaterial 21 angeordnet. Das zweite Polymermaterial 21 verbindet stoffschlüssig, insbesondere gasdicht, den Stromableiter 14, den Kontaktierungvorsprung 12 und einen Abschnitt der Funktionseinrichtung 8. Weiter verbindet das zweite Polymermaterial 21 das erste Gehäuseteil 6 mit dem zweiten Gehäuseteil 6a abschnittsweise.
  • 2 zeigt schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerzelle 1. Gegenüber der bevorzugten Ausgestaltung gemäß der 1 ist hier die Stromleiteinrichtung 4 abweichend ausgebildet. Nachfolgend sind die Unterschiede zur Ausgestaltung gemäß 1 dargelegt.
  • Die Stromleiteinrichtung 4 weist auch auf: Ableiterfahnen 13, einen Fahnenverbindungsabschnitt 25, zwei Kontaktierungsvorsprünge 12, 12a, einen Anschlussverbindungsabschnitt 26.
  • Abschnittsweise ist die Stromleiteinrichtung 4 einstückig mit der Funktionseinrichtung 8 ausgebildet, wobei dieser Abschnitt der Funktionseinrichtung 8 dazu dient, den Fahnenverbindungsabschnitts 25 mit dem Anschlussverbindungsabschnitt 26 trennbar elektrisch zu verbinden, insbesondere mittels des Funktionselements 9, hier ausgebildet als angesteuerte Schalteinrichtung.
  • Die Ableiterfahnen 13, wobei nur eine Ableiterfahne dargestellt ist, sind mit dem Fahnenverbindungsabschnitt 25 elektrisch, insbesondere stoffschlüssig verbunden. Der Fahnenverbindungsabschnitt 25 weist den Kontaktierungsvorsprung 12 auf. Der Kontaktierungsvorsprung 12 ist elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, mit der Funktionseinrichtung 8 verbunden.
  • Der Anschlussverbindungsabschnitt 26 weist diesen Kontaktierungsvorsprung 12a auf. Der Kontaktierungsvorsprung 12a ist mit der Funktionseinrichtung 8 elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Ein Abschnitt der Funktionseinrichtung 8, der Kontaktierungsvorsprung 12a und ein Abschnitt des Anschlussverbindungsabschnitts 26 sind vom zweiten Polymermaterial 21 stoffschlüssig verbunden, insbesondere gasdicht umgeben.
  • Im Übrigen gilt auch hier die Beschreibung zu 1.
  • 3 zeigt schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerzelle 1, auch zerlegt in verschiedene Baugruppen. Gegenüber der bevorzugten Ausgestaltung gemäß der 2 sind hier die Stromleiteinrichtung 4 sowie das zweite Polymermaterial 21 abweichend ausgebildet. Nachfolgend sind die Unterschiede zur Ausgestaltung gemäß 2 dargelegt.
  • Das zweite Polymermaterial 21 ist als Rahmen ausgebildet und mit Rändern des ersten Gehäuseteils 6 und des zweiten Gehäuseteils 6a stoffschlüssig verbindbar. Durch das zweite Polymermaterial 21 erstreckt sich der Anschlussverbindungsabschnitt 26. Der Anschlussverbindungsabschnitt 26 ist gasdicht vom zweiten Polymermaterial 21 umgeben.
  • Die Stromleiteinrichtung 4 weist auch auf: Ableiterfahnen 13, einen Fahnenverbindungsabschnitt 25, einen Kontaktierungsvorsprung 12, einen Anschlussverbindungsabschnitt 26.
  • Abschnittsweise ist die Stromleiteinrichtung 4 einstückig mit der Funktionseinrichtung 8 ausgebildet, wobei dieser Abschnitt der Funktionseinrichtung 8 dazu dient, den Fahnenverbindungsabschnitts 25 mit dem Anschlussverbindungsabschnitt 26 trennbar elektrisch zu verbinden, insbesondere mittels des Funktionselements 9, hier ausgebildet als angesteuerte Schalteinrichtung.
  • Im Übrigen gilt auch hier die Beschreibung zu 1.
  • 4 zeigt schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerzelle 1. Gegenüber der bevorzugten Ausgestaltung gemäß der 2 ist hier die Stromleiteinrichtung 4 abweichend ausgebildet. Nachfolgend sind die Unterschiede zur Ausgestaltung gemäß 2 dargelegt.
  • Die Stromleiteinrichtung 4 weist auch auf: Ableiterfahnen 13, einen Kontaktierungsvorsprung 12, einen Stromableiter 14. Die Ableiterfahnen 13 sind elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, mit der Funktionseinrichtung 8 verbunden.
  • Abschnittsweise ist die Stromleiteinrichtung 4 einstückig mit der Funktionseinrichtung 8 ausgebildet, wobei dieser Abschnitt der Funktionseinrichtung 8 dazu dient, die Ableiterfahnen 13 elektrisch mit dem Stromableiter 14 zu verbinden, insbesondere mittels des Funktionselements 9, hier ausgebildet als angesteuerte Schalteinrichtung.
  • Im Übrigen gilt auch hier die Beschreibung zu 1.
  • 5 zeigt schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerzelle 1, auch zerlegt in verschiedene Baugruppen. Das Zellgehäuse zutreffend gebildet aus einem ersten Gehäuseteil 6 und einem zweiten Gehäuseteil 6a. Weiter weist die Wandlerzelle 1 eine Elektrodenbaugruppe 2 und eine Stromleiteinrichtung 4 auf. Nicht dargestellt ist die zweite Stromleiteinrichtung.
  • Das erste Gehäuseteil 6 weist das erste Tragelement 7 und die Funktionseinrichtung 8 auf. Die Funktionseinrichtung 8 weist ein Thermoelement 9 auf. Das erste Tragelement 7 und die Funktionseinrichtung 8 sind stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt. Die Funktionseinrichtung 8 ist gegenüber dem ersten Tragelement 7 elektrisch isoliert. Das erste Gehäuseteil 6 ist als Deckel ausgebildet und dient zum Verschließen des zweiten Gehäuseteils 6a, insbesondere zum Verschließen des Aufnahmeraums 11.
  • Das zweite Gehäuseteil 6a ist becherförmig ausgebildet und weist den Aufnahmeraum 11 auf. Die Elektrodenbaugruppe 2 ist im Aufnahmeraum 11 angeordnet.
  • Das Thermoelement 9 erstreckt sich zwischen die Elektrodenbaugruppe 2 und das zweite Gehäuseteil 6a. Bei eingesetzter Elektrodenbaugruppe 2 übt das zweite Gehäuseteil 6a eine Kraft auf das Thermoelement 9 und die Elektrodenbaugruppe 2 aus. Diese Kraft dient insbesondere dazu, einer unerwünschten Relativbewegung zwischen der Elektrodenbaugruppe 2 und dem zweiten Gehäuseteil 6a entgegenzuwirken. Diese Kraft dient insbesondere dazu, in thermischen Kontakt zwischen dem Thermoelement 2 und der Elektrodenbaugruppe 2 zu verbessern.
  • Die Stromleiteinrichtung 4 weist Ableiterfahnen 13 auf, wobei nur eine Ableiterfahne dargestellt ist. Weiter weist die Stromleiteinrichtung 4 einen Stromableiter 14 auf, welcher sich in die Umgebung der Wandlerzelle 1 erstreckt. Die Stromleiteinrichtung 4, insbesondere deren Stromableiter 14, weist einen Kontaktierungsbereich 12 auf, hier ausgebildet als Kontaktierungsvorsprung. Über diesen Kontaktierungvorsprung 12 ist die Elektrodenbaugruppe 2 elektrisch mit der Funktionseinrichtung 8 verbunden, insbesondere zur elektrischen Versorgung der Funktionseinrichtung 8.
  • Mittels dieser elektrischen Verbindungen zwischen den Stromleiteinrichtungen und der Funktionseinrichtung ist die Funktionseinrichtung in der Lage, die Klemmenspannung sowie den Zellstrom des Elektrodenstapels zu erfassen.
  • In einem Randbereich weist das erste Gehäuseteil 6 zweites Polymermaterial 21 auf. Das zweite Polymermaterial 21 verbindet, insbesondere stoffschlüssig, das erste Gehäuseteil 6 mit dem Stromableiter 14. Das zweite Polymermaterial 21 umgibt den Stromableiter 14 insbesondere gasdicht.
  • 6 zeigt schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerzelle 1, auch zerlegt in verschiedene Baugruppen. Gegenüber der bevorzugten Ausgestaltung gemäß der 5 ist hier die Stromleiteinrichtung 4 abweichend ausgebildet. Nachfolgend sind die Unterschiede zur Ausgestaltung gemäß 5 dargelegt.
  • Die Stromleiteinrichtung 4 weist auch auf: Ableiterfahnen 13, einen Fahnenverbindungsabschnitt 25, einen Kontaktierungsvorsprung 12, einen Anschlussverbindungsabschnitt 26.
  • Abschnittsweise ist die Stromleiteinrichtung 4 einstückig mit der Funktionseinrichtung 8 ausgebildet, wobei dieser Abschnitt der Funktionseinrichtung 8 dazu dient, den Fahnenverbindungsabschnitts 25 mit dem Anschlussverbindungsabschnitt 26 trennbar elektrisch zu verbinden, insbesondere mittels des Funktionselements 9, hier ausgebildet als angesteuerte Schalteinrichtung.
  • Die Ableiterfahnen 13, wobei nur eine Ableiterfahne dargestellt ist, sind mit dem Fahnenverbindungsabschnitt 25 elektrisch, insbesondere stoffschlüssig verbunden. Der Fahnenverbindungsabschnitt 25 weist den Kontaktierungsvorsprung 12 auf. Der Kontaktierungsvorsprung 12 ist elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, mit der Funktionseinrichtung 8 verbunden.
  • Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung ist die Funktionseinrichtung 8 stoffschlüssig mit dem becherförmigen ersten Gehäuseteil 6 verbunden. Das zweite Gehäuseteil 6a ist hier als Deckel ausgebildet.
  • In einem Randbereich weist das zweite Gehäuseteil 6a zweites Polymermaterial 21 auf. Das zweite Polymermaterial 21 verbindet, insbesondere stoffschlüssig, das erste Gehäuseteil 6 mit dem Anschlussverbindungsabschnitt 26. Das zweite Polymermaterial 21 umgibt den Anschlussverbindungsabschnitt 26 insbesondere gasdicht.
  • Im Übrigen gilt auch hier die Beschreibung zu 5.
  • 7 zeigt schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerzelle 1. Gegenüber der bevorzugten Ausgestaltung gemäß der 5 ist hier die Stromleiteinrichtung 4 abweichend ausgebildet. Nachfolgend sind die Unterschiede zur Ausgestaltung gemäß 5 dargelegt.
  • Die Stromleiteinrichtung 4 weist auch auf: Ableiterfahnen 13, wobei nur eine dieser Ableiterfahnen dargestellt ist, und einen Stromableiter 14. Die Ableiterfahnen 13 sind elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, mit der Funktionseinrichtung 8 verbunden. Der Stromableiter 14 erstreckt sich auch in die Umgebung der Wandlerzelle 1.
  • Abschnittsweise ist die Stromleiteinrichtung 4 einstückig mit der Funktionseinrichtung 8 ausgebildet, wobei dieser Abschnitt der Funktionseinrichtung 8 dazu dient, die Ableiterfahnen 13 mit dem Stromableiter 14 trennbar elektrisch zu verbinden, insbesondere mittels des Funktionselements 9, hier ausgebildet als angesteuerte Schalteinrichtung.
  • Das zweite Polymermaterial 21 verbindet den Stromableiter 14 stoffschlüssig mit dem zweiten Gehäuseteil 6a.
  • Im Übrigen gilt auch hier die Beschreibung zu 5.
  • 8 zeigt schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerzelle 1, mit einem ersten Gehäuseteil 6, mit einem zweiten Gehäuseteil 6a, welche gemeinsam das Zellgehäuse 5 bilden, mit einer Elektrodenbaugruppe 2, mit einer Stromleiteinrichtung 4. Nicht dargestellt ist die zweite Stromleiteinrichtung.
  • Das erste Gehäuseteil 6 weist ein erstes Tragelement 7 und eine Funktionseinrichtung 8, ausgestaltet als Funktionsbaugruppe mit einem Schaltungsträger, auf. Die Funktionseinrichtung 8 ist mit dem ersten Tragelement 7 stoffschlüssig verbunden, vorliegend verklebt. Das erste Gehäuseteil 6 weist einen Aufnahmeraum 11 für die Elektrodenbaugruppe 2 auf.
  • Die Stromleiteinrichtung 4 weist Ableiterfahnen 13 auf, wobei nur eine Ableiterfahne dargestellt ist. Die Ableiterfahnen 13 sind elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, mit der Funktionseinrichtung 8 verbunden. So ist die Elektrodenbaugruppe 2 elektrisch mit der Funktionseinrichtung 8, insbesondere zur elektrischen Versorgung der Funktionseinrichtung 8, verbunden.
  • Mittels dieser elektrischen Verbindungen zwischen den Stromleiteinrichtungen und der Funktionseinrichtung ist die Funktionseinrichtung in der Lage, die Klemmenspannung sowie den Zellstrom des Elektrodenstapels zu erfassen.
  • Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung weist das erste Gehäuseteil 6 eine Polkontaktausnehmung 15 und die Funktionseinrichtung 8 einen Polkontaktbereich 16 auf. Durch die Polkontaktausnehmung 15 ist der Polkontaktbereich 16 aus der Umgebung der Wandlerzelle 1 elektrisch zugänglich bzw. kontaktierbar.
  • Mittels des zweiten Polymermaterials 21 ist die Funktionseinrichtung 8 im Bereich der Polkontaktausnehmung 15 stoffschlüssig, insbesondere gasdicht, mit dem ersten Gehäuseteil 6 verbunden.
  • 9 zeigt schematisch verschiedene Gehäusebaugruppen für bevorzugte Ausführungsformen der Wandlerzelle.
  • Diesen Gehäusebaugruppen ist gemein: das erste Gehäuseteil 6 mit erstem Tragelement 7 und Funktionseinrichtung 8. Die Funktionseinrichtung 8 ist mit dem ersten Tragelement 7 stoffschlüssig verbunden. Die Funktionseinrichtung 8 ist elektrisch gegenüber dem ersten Tragelement 7 isoliert. In einem Randbereich des ersten Gehäuseteils ist zweites Polymermaterial 21 angeordnet.
  • Bei den Gehäusebaugruppen gemäß den 9a, 9b weist das erste Gehäuseteil 6 den Aufnahmeraum 11 auf.
  • Bei 9a ist ein Stromableiter 14, welcher einen Kontaktierungsvorsprung 12 aufweist, innerhalb des zweiten Polymermaterial 21 mit der Funktionseinrichtung 8 elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Diese Gehäusebaugruppe kann so ausgestaltet sein, dass nicht dargestellte Ableiterfahnen mit dem Stromableiter 14 oder mit der Funktionseinrichtung 8 elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbindbar sind.
  • Bei 9b weist das erste Tragelement 7 eine Polkontaktausnehmung 15 auf. Im Bereich dieser Polkontaktausnehmung 15 weist die Funktionseinrichtung 8 einen Polkontaktbereich 16 zur elektrischen Kontaktierung der nicht dargestellten Elektrodenbaugruppe auf. Der Polkontaktbereich 16 ist durch das zweite Polymermaterial 21 im Bereich dieser Polkontaktausnehmung 15 gehalten.
  • Bei 9c weist das erste Gehäuseteil 6 eine Ausnehmung zur Durchführung des Stromableiters 14 auf. Im Bereich dieser Ausnehmung ist der Stromableiter 14 durch das zweite Polymermaterial 21 gehalten. Der Stromableiter 14 weist einen Kontaktierungsvorsprung 12 auf. Das erste Gehäuseteil 6 ist als Deckel und ohne Aufnahmeraum ausgebildet. Die Funktionseinrichtung 8 weist ein Thermoelement 9 auf. Die Funktionseinrichtung 8 ist stoffschlüssig mit dem ersten Tragelement 7 verbunden. Die Funktionseinrichtung 8 ist gegenüber dem ersten Tragelement 7 elektrisch isoliert. Diese Gehäusebaugruppe kann so ausgestaltet sein, dass nicht dargestellte Ableiterfahnen mit dem Stromableiter 14 oder mit der Funktionseinrichtung 8 elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbindbar sind.
  • 10 zeigt schematisch Einzelheiten einer bevorzugten Ausgestaltung der Wandlerzelle.
  • 10a zeigt, dass das erste Gehäuseteil 6 in einem Randbereich mit einem zweiten Polymermaterial 21 umspritzt ist. Ein Stromableiter 14 ist von dem zweiten Polymermaterial 21 insbesondere gasdicht umspritzt und insbesondere im Wesentlichen unverrückbar mit dem ersten Gehäuseteil 6 verbunden. Das erste Gehäuseteil 6 weist das erste Tragelement 7 und eine Funktionseinrichtung 8 auf, wobei die Funktionseinrichtung 8 mit dem ersten Tragelemente 7, insbesondere stoffschlüssig, verbunden ist.
  • 10b zeigt, dass Ableiterfahnen 13 mit dem Stromableiter 14 verbunden, insbesondere verschweißt, sind. Die Ableiterfahnen 13 sind auch mit Elektroden erster Polarität einer nicht dargestellten Elektrodenbaugruppe elektrisch, insbesondere stoffschlüssig verbunden. Diese elektrische Verbindung ist erzeugt worden, nachdem die nicht dargestellte Elektrodenbaugruppe in das erste Gehäuseteil 6 eingelegt worden ist und bevor das Zellgehäuse geschlossen wird.
  • 11 zeigt schematisch weitere Einzelheiten einer bevorzugten Ausführungsform der Wandlerzelle.
  • Eine Elektrodenbaugruppe 2 ist in ein erstes Gehäuseteil bzw. dessen Aufnahmeraum eingelegt und mit Stromableitern 14, 14a elektrisch verbunden. Nicht dargestellt sind Ableiterfahnen, welche der elektrischen Verbindung zwischen einem Stromableiter 14, 14a und je einer Elektrode der Elektrodenbaugruppe 2 dienen. Beide Stromableiter 14, 14a weisen Kontaktierungsbereiche 12, 12a auf. Von dem ersten Gehäuseteil ist lediglich das zweite Polymermaterial 21 dargestellt. Tragelemente und Funktionseinrichtungen sind nicht dargestellt, damit die Kontaktierungsbereiche 12, 12a besser erkennbar sind. Die Kontaktierungsbereiche 12, 12a erstrecken sich aus dem zweiten Polymermaterial 21 in Richtung der nicht dargestellten Funktionseinrichtung. Die Kontaktierungsbereiche 12, 12a dienen der elektrischen Verbindung, insbesondere der elektrischen Versorgung, der nicht dargestellten Funktionseinrichtung.
  • 12 zeigt schematisch eine Abfolge von Schritten zur Herstellung einer so genannten Gehäusebaugruppe. Nicht dargestellt ist die Funktionseinrichtung.
  • 12a zeigt einen Gehäuseteilrohling 23 sowie die Stromableiter 14, 14a, welche in die Bearbeitungseinrichtung, hier ausgebildet als Formgebungswerkzeug 20, eingelegt sind. Das zweiteilige Formgebungswerkzeug ist noch nicht geschlossen. Ein Teil des Formgebungswerkzeugs 20 ist mit einer Vertiefung, der andere Teil des Formgebungswerkzeugs 20 mit einer Erhebung ausgebildet. Vertiefung und Erhebung dienen zur Ausbildung eines Aufnahmeraums im Gehäuseteilrohling 23 bzw. ersten Gehäuseteil für die nicht dargestellte Elektrodenbaugruppe.
  • 12b zeigt das Formgebungswerkzeug 20 während des Schießvorgangs, wobei mittels der Vertiefung und der Erhebung der Aufnahmeraum 11 im Gehäuseteilrohling 23 ausgebildet wird.
  • 12c zeigt das geschlossene Formgebungswerkzeug 20. Der eingelegte Gehäuseteilrohling 23 weist nach plastischer Verformung den Aufnahmeraum 11 auf. Die Stromableiter 14, 14a werden im Formgebungswerkzeug 20 in vorbestimmten Positionen bezüglich des Gehäuseteilrohlings 23 gehalten, insbesondere im Randbereich des Gehäuseteilrohlings 23. Vorzugsweise weist der Gehäuseteilrohling 23 eine Arbeitstemperatur auf, welche wenigstens der Erweichungstemperatur des zweiten Polymermaterials entspricht, insbesondere damit der Gehäuseteilrohling 23 eine innige stoffliche Verbindung mit dem nicht dargestellten zweiten Polymermaterial eingehen kann.
  • 12d zeigt das geschlossene Formgebungswerkzeug 20 sowie den eingelegten Gehäuseteilrohling 23 gemäß 10c zu einem späteren Zeitpunkt. Durch zwei Kanäle wird erwärmtes zweites Polymermaterial 21 dem Formgebungswerkzeug 20 zugeführt. Das zweite Polymermaterial 21 füllt im Formgebungswerkzeug 20 vorgesehene Hohlräume, welche in Randbereichen des Gehäuseteilrohlings 23 angeordnet sind. Durch die Hohlräume erstrecken sich auch die Stromableiter 14, 14a. Mit Zuführung des zweiten Polymermaterials 21 werden die Randbereiche des Gehäuseteilrohlings 23 sowie die Stromableiter 14, 14a umspritzt. Vorzugsweise weist der Gehäuseteilrohling 23 eine Arbeitstemperatur auf, welche wenigstens der Erweichungstemperatur des ersten Polymermaterials entspricht, insbesondere damit der Gehäuseteilrohling 23 innige stoffliche Verbindungen mit dem zweiten Polymermaterial 21 eingehen kann.
  • Nach Zuführung des zweiten Polymermaterials 21 werden dessen Temperatur, insbesondere auch die Temperatur des Gehäuseteilrohlings 23 gesenkt, so dass die Erweichungstemperatur auch des ersten Polymermaterials unterschritten wird. So ist die Gehäusebaugruppe gebildet und bereit zur Entnahme.
  • 12e zeigt das geöffnete Formgebungswerkzeug 20 sowie das entformte erste Gehäuseteil 6. Die Gehäusebaugruppe weist das erste Tragelement, wenigstens eine dieser Funktionseinrichtungen, im Randbereich zweites Polymermaterial 21, den Aufnahmeraum 11, sowie die Stromableiter 14, 14a auf. Nach dem Entnehmen der Gehäusebaugruppe ist das Formgebungswerkzeug 20 zur Herstellung der nächsten Gehäusebaugruppe bereit.
  • 13 zeigt schematisch Einzelheiten einer bevorzugten Ausführungsform der Wandlerzelle. Dargestellt ist ein Schnitt durch ein erstes Gehäuseteil 6 mit einem zweiteiligen Stromableiter 14 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Wandlerzelle.
  • Der zweiteilige Stromableiter 14 weist den Fahnenverbindungsabschnitt 25 auf zur elektrischen Verbindung mit nicht dargestellten Ableiterfahnen. Weiter weist der zweiteilige Stromableiter 14 den Anschlussverbindungsabschnitt 26 auf zur elektrischen Verbindung mit einer nicht dargestellten und der Wandlerzelle nicht zugehörigen Anschlusseinrichtung, beispielsweise Stromkabel oder Stromschiene. Im Randbereich des ersten Gehäuseteils 6 ist zweites Polymermaterial 21 angeordnet. Das zweite Polymermaterial 21 umschließt den zweiteiligen Stromableiter 14, das erste Tragelement 7, die Funktionseinrichtung 8 gasdicht und/oder stoffschlüssig.
  • Die Funktionseinrichtung 8 weist einen Elektrodenverbindungsbereich 9 sowie einen Anschlusskontaktbereich 9a auf. Je ein Vorsprung des Fahnenverbindungsabschnitts 25 bzw. des Anschlussverbindungsabschnitts 26 erstreckt sich zum Elektrodenverbindungsbereich 9 bzw. Anschlusskontaktbereich 9a.
  • Nicht dargestellte Teile der Funktionseinrichtung 8 sind: ein Strombegrenzer, ein Stromfühler, eine Zellsteuereinrichtung, mehrere Leiterbahnen, ein Thermoelement und vorzugsweise eine erste Nahfunkeinrichtung. Die Zellsteuereinrichtung ist vorgesehen, mittels des Stromfühlers, des Strombegrenzers, des Thermoelements und vorzugsweise der ersten Nahfunkeinrichtung den Zellstrom beim Laden und/oder Entladen der Wandlerzelle bzw. der Elektrodenbaugruppe zu begrenzen, zu steuern oder vorzugsweise zur Vermeidung einer unerwünscht hohen Temperatur der Elektrodenbaugruppe zu regeln.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Wandlerzelle
    2
    Elektrodenbaugruppe, Wandlerbaugruppe
    3, 3a
    Elektrode
    4, 4a
    Stromleiteinrichtung
    5
    Zellgehäuse
    6, 6a, 6b
    Gehäuseteil
    7, 7a
    Tragelement
    8, 8a, 8b
    Funktionseinrichtung
    9, 9a
    Funktionselement
    11, 11a
    Aufnahmeraum
    12, 12a
    Kontaktierungsbereich, Kontaktierungsvorsprung
    13
    Ableiterfahne
    14, 14a
    Stromableiter
    15, 15a
    Polkontaktausnehmung
    16, 16a
    Polkontaktbereich
    17, 17a
    Kontaktierungsausnehmung
    19
    Bevorratung
    20
    Bearbeitungseinrichtung, Formgebungswerkzeug
    21
    zweites Polymermaterial, Rahmen aus zweitem Polymermaterial
    23
    Gehäuseteilrohling
    25
    Fahnenverbindungsabschnitt des Stromableiters
    26
    Anschlussverbindungsabschnitt des Stromableiters
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2011/020545 [0017]

Claims (13)

  1. Wandlerzelle (1), insbesondere ausgebildet als elektrochemische Energiewandlereinrichtung, mit wenigstens • einer, insbesondere wiederaufladbaren, Elektrodenbaugruppe (2), welche vorgesehen ist, wenigstens zeitweise elektrische Energie zur Verfügung zu stellen, welche wenigstens zwei Elektroden (3, 3a) unterschiedlicher Polarität aufweist, welche vorzugsweise vorgesehen ist, wenigstens zeitweise chemische Energie, insbesondere umkehrbar, in elektrische Energie zu wandeln, • einer Stromleiteinrichtung (4, 4a), welche vorgesehen ist, mit einer der Elektroden (3, 3a) der Elektrodenbaugruppe (2) elektrisch, vorzugsweise stoffschlüssig, verbunden zu sein, • einem Zellgehäuse (5) mit einem ersten Gehäuseteil (6), wobei das Zellgehäuse (5) vorgesehen ist, die Elektrodenbaugruppe (2) wenigstens bereichsweise zu umschließen, wobei das erste Gehäuseteil (6) wenigstens aufweist • eine Funktionseinrichtung (8, 8a, 8b), welche vorgesehen ist, die Abgabe von Energie aus der Elektrodenbaugruppe (2) insbesondere an einen Verbraucher zu unterstützen, welche mit der Elektrodenbaugruppe (2) wirkverbunden ist, insbesondere zur Aufnahme von Energie, • ein erstes Tragelement (7), welches vorgesehen ist, die wenigstens eine Funktionseinrichtung (8, 8a, 8b) abzustützen, wobei das erste Tragelement (7) mit einem Metallblech ausgebildet ist, wobei vorzugsweise das erste Tragelement (7) gegenüber wenigstens einer der Funktionseinrichtungen (8, 8a, 8b) und/oder wenigstens einer der Stromleiteinrichtungen (4, 4a) elektrisch isolierbar ist, insbesondere mittels eines ersten Polymermaterials.
  2. Wandlerzelle (1) gemäß Anspruch 1, wobei wenigstens eine dieser Stromleiteinrichtungen (4, 4a) wenigstens eine Ableiterfahne (13, 13a) aufweist, welche zur, insbesondere stoffschlüssigen, Verbindung mit einer der Elektroden (3, 3a) der Elektrodenbaugruppe (2), insbesondere im Zellgehäuse (5), ausgestaltet ist, wobei vorzugsweise diese Stromleiteinrichtung (4, 4a) wenigstens aufweist: • einen im Wesentlichen plattenförmigen, metallischen oder metallbeschichteten Stromableiter (14, 14a), welcher zur elektrischen, insbesondere stoffschlüssigen, Verbindung mit der wenigstens einen Ableiterfahne (13, 13a) ausgestaltet ist, welcher sich in das Innere des Zellgehäuses (5) erstreckt, welcher sich besonders bevorzugt wenigstens teilweise aus dem Zellgehäuse (5) in die Umgebung der Wandlerzelle (1) erstreckt, welcher gegenüber dem ersten Tragelement (7) elektrisch isolierbar ist, welcher elektrisch einer dieser Funktionseinrichtungen (8) verbindbar ist, oder • einen im Wesentlichen plattenförmigen, metallischen oder metallbeschichteten Stromableiter (14, 14a), welcher zur elektrischen, insbesondere stoffschlüssigen, Verbindung mit einer dieser Funktionseinrichtungen (8, 8a, 8b) ausgestaltet ist, welcher sich wenigstens teilweise aus dem Zellgehäuse (5) in die Umgebung der Wandlerzelle (1) erstreckt, welcher gegenüber dem ersten Tragelement (7) elektrisch isolierbar ist, wobei die wenigstens eine Ableiterfahne (13, 13a) mit derselben Funktionseinrichtung (8, 8a, 8b) elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbindbar ist, wobei der Stromableiter (14, 14a) und die Ableiterfahne (13, 13a) durch diese Funktionseinrichtung (8, 8a, 8b) trennbar elektrisch miteinander verschaltbar sind, oder • einen zweiteiligen, im Wesentlichen plattenförmigen, metallischen oder metallbeschichteten Stromableiter (14, 14a), mit einem Fahnenverbindungsabschnitt (25) und einem Anschlussverbindungsabschnitt (26), wobei der Fahnenverbindungsabschnitt (25) sich wenigstens teilweise in das Innere des Zellgehäuses (5) erstreckt und zur elektrischen, insbesondere stoffschlüssigen, Verbindung mit der wenigstens einen Ableiterfahne (13, 13a) ausgestaltet ist, wobei der Anschlussverbindungsabschnitt (26) sich wenigstens teilweise aus dem Zellgehäuse (5) in die Umgebung der Wandlerzelle (1) erstreckt und zur elektrischen, insbesondere kraftschlüssigen, Verbindung mit einer nicht der Wandlerzelle zugehörigen Anschlusseinrichtung ausgestaltet ist, wobei der Anschlussverbindungsabschnitt (26) gegenüber dem ersten Tragelement (7) elektrisch isolierbar ist, wobei der Fahnenverbindungsabschnitt (25) und der Anschlussverbindungsabschnitt (26) mit derselben dieser Funktionseinrichtungen (8, 8a, 8b) elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbindbar sind, wobei der Fahnenverbindungsabschnitt (25) und der Anschlussverbindungsabschnitt (26) durch diese Funktionseinrichtung (8, 8a, 8b) trennbar elektrisch miteinander verschaltbar sind.
  3. Wandlerzelle (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Funktionseinrichtung (8, 8a, 8b) wenigstens ein Funktionselement (9, 9a) aufweist, wobei das wenigstens eine Funktionselement (9, 9a) mit der Elektrodenbaugruppe (2) wirkverbunden ist, insbesondere elektrisch verbunden ist, wobei vorzugsweise das wenigstens eine Funktionselement (9, 9a) ausgebildet ist als: Polkontaktbereich (16, 16a), Elektrodenverbindungsbereich, Leiterbahn, Ausnehmung (14, 14a), Messfühler, insbesondere ausgestaltet als Spannungsfühler, Stromfühler, Temperaturfühler, Drucksensor, Stoffsensor, Gassensor, Flüssigkeitssensor, Lagesensor oder Beschleunigungssensor, Steuereinrichtung, insbesondere ausgestaltet als anwendungsspezifische integrierte Schaltung oder Mikroprozessor, Schalteinrichtung, Halbleiterschalter, Stromunterbrecher, Strombegrenzer, Entladewiderstand, Druckentlastungseinrichtung, Fluiddurchlass, Stelleinrichtung, Aktor, Datenspeichereinrichtung, Kommunikationseinrichtung, insbesondere ausgestaltet als Piepser, lichtemittierende Diode, Infrarotschnittstelle, GSM-Baugruppe, erste Nahfunkeinrichtung oder Transponder.
  4. Wandlerzelle (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, deren Zellgehäuse (5) ein zweites Gehäuseteil (6a) aufweist, wobei das zweite Gehäuseteil (6a) • ausgestaltet ist, wenigstens bereichsweise mit dem ersten Gehäuseteil (6) insbesondere stoffschlüssig verbunden zu sein, • ausgestaltet ist, mit dem ersten Gehäuseteil (6) das Zellgehäuse (5) der Wandlerzelle (1) zu bilden, • vorzugsweise im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet ist, • vorzugsweise wenigstens bereichsweise mit einem, insbesondere faserdurchsetzten, ersten Polymermaterial und/oder mit einem Metallblech ausgebildet ist, • vorzugsweise eines dieser ersten Tragelemente (7) aufweist, welches vorgesehen ist, die Elektrodenbaugruppe (2) gegenüber der Umgebung der Wandlerzelle (1) abzugrenzen, • vorzugsweise wenigstens eine dieser Funktionseinrichtungen (8, 8a, 8b) aufweist, welche vorgesehen ist, die Abgabe von Energie insbesondere an einen Verbraucher zu unterstützen, welche mit der Elektrodenbaugruppe (2) wirkverbunden ist, insbesondere zur Aufnahme von Energie.
  5. Wandlerzelle (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (6) und/oder das zweite Gehäuseteil (6a) • einen Aufnahmeraum (11) aufweist, welcher vorgesehen ist, die Elektrodenbaugruppe (2) wenigstens teilweise aufzunehmen, und/oder • in einem Randbereich ein zweites Polymermaterial (21) aufweist, wobei das zweite Polymermaterial (21) der insbesondere stoffschlüssigen Verbindung mit einem anderen der Gehäuseteile (6a, 6b) dient, wobei vorzugsweise das zweite Polymermaterial (21) als Thermoplast ausgebildet ist, und/oder • einen ersten Wärmeübertragungsbereich aufweist, welcher vorgesehen ist, Wärmeenergie mit der Elektrodenbaugruppe (2) auszutauschen, und/oder • einen zweiten Wärmeübertragungsbereich aufweist, welcher vorgesehen ist, Wärmeenergie mit einer der Wandlerzelle (1) nicht zugehörigen Temperiereinrichtung auszutauschen.
  6. Wandlerzelle (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Stromleiteinrichtung (4, 4a) einen Kontaktierungsbereich (12, 12a) aufweist, wobei der Kontaktierungsbereich (12, 12a) • der elektrischen Kontaktierung, vorzugsweise der elektrischen Versorgung, der Funktionseinrichtung (8) dient, und/oder • in einem Randbereich des ersten Gehäuseteils (6) oder zweiten Gehäuseteils (6a) angeordnet ist, und/oder • sich in Richtung der Funktionseinrichtung (8) erstreckt, insbesondere als Kontaktierungsvorsprung ausgebildet ist, und/oder • vorzugsweise mittels eines Umformverfahrens, besonders bevorzugt als Buckel, ausgebildet ist.
  7. Wandlerzelle (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei • eines dieser ersten Tragelemente (7) wenigstens eine Polkontaktausnehmung (15, 15a) aufweist, welches insbesondere einen Bereich der benachbarten Funktionseinrichtung (8) aus der Umgebung der Wandlerzelle (1) zugänglich, insbesondere elektrisch kontaktierbar, macht, • wenigstens eine dieser Funktionseinrichtungen (8, 8a, 8b), insbesondere im Bereich der wenigstens einen Polkontaktausnehmung (15, 15a), wenigstens einen dieser Polkontaktbereiche (16, 16a) aufweist, welcher das Potential einer der Elektroden (3, 3a) der Elektrodenbaugruppe (2) aufweist, welcher vorzugsweise der elektrischen Verbindung dieser Elektrode (3, 3a) mit einer anderen Wandlerzelle (1) oder mit einem Verbraucher dient, • die Funktionseinrichtung (8, 8a, 8b) einen dieser Elektrodenverbindungsbereiche aufweist, welcher insbesondere der Stromleiteinrichtung (4, 4a), vorzugsweise deren Kontaktierungsbereich (12, 12a) zugewandt ist, • eine elektrische Verbindung zwischen der Stromleiteinrichtung (4, 4a), insbesondere deren Kontaktierungsbereich (12, 12a), und der Funktionseinrichtung (8), zur elektrischen Versorgung der Funktionseinrichtung (8) bzw. wenigstens eines Funktionselementes (9, 9a) durch die Elektrodenbaugruppe (2), ausgebildet ist.
  8. Wandlerzelle (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Gehäusebaugruppe mit dem ersten Gehäuseteil (6) und wenigstens einer, vorzugsweise zwei, dieser Stromleiteinrichtungen (4, 4a), welche mit diesen Elektroden (3, 3a), insbesondere unterschiedlicher Polarität, verbindbar sind, wobei • das erste Tragelement (7) gegenüber der wenigstens einen Funktionseinrichtung (8) und dieser wenigstens einen Stromleiteinrichtung (4, 4a) elektrisch isoliert ist, • das erste Gehäuseteil (6) im Randbereich ein zweites Polymermaterial (21) aufweist, wobei vorzugsweise der Randbereich von dem zweiten Polymermaterial (21) wenigstens bereichsweise umschlossen ist, • sich die wenigstens eine Funktionseinrichtung (8) bis in den Randbereich, vorzugsweise bis in das zweite Polymermaterial (21) erstreckt, • das erste Gehäuseteil (6) einen Aufnahmeraum (11) aufweist, wobei der Aufnahmeraum (11) vorgesehen ist, die Elektrodenbaugruppe (2) wenigstens teilweise aufzunehmen, • wenigstens einen dieser Stromableiter (14, 14a), welcher einen dieser Kontaktierungsbereiche (12, 12a) aufweist, wobei der Kontaktierungsbereich (12, 12a) im Randbereich des ersten Gehäuseteils (6), vorzugsweise im zweiten Polymermaterial (21), angeordnet ist, • der Kontaktierungsbereich (12, 12a) mit der Funktionseinrichtung (8, 8a, 8b), insbesondere mit deren Elektrodenverbindungsbereich (9, 9a), vorzugsweise innerhalb des zweiten Polymermaterials (21), elektrisch verbunden ist.
  9. Wandlerzelle (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit wenigstens • dieser Zellsteuereinrichtung (9b), welche ausgestaltet ist, wenigstens ein Betriebsverfahren der Wandlerzelle (1), insbesondere das Laden und/oder Entladen der Elektrodenbaugruppe (2), zu steuern, vorzugsweise wenigstens einen Betriebszustand der Wandlerzelle (1) zu überwachen, • einem dieser Messfühler (9c), welcher ausgestaltet ist, einen Betriebsparameter der Wandlerzelle (1), insbesondere der Elektrodenbaugruppe (2), zu erfassen und der Zellsteuereinrichtung (9b) zur Verfügung zu stellen.
  10. Sekundärbatterie mit wenigstens zwei Wandlerzellen (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Batteriesteuerung und vorzugsweise mit einer zweiten Nahfunkeinrichtung.
  11. Verfahren zum Herstellen eines dieser ersten oder zweiten Gehäuseteile (6, 6a), mit den Schritten: S1 Zusammenführen mehrerer dieser Funktionselemente (9, 9a), insbesondere der Funktionselemente (9, 9a) gemäß der ersten bevorzugten Ausgestaltung der Funktionseinrichtung (8, 8a, 8b), wodurch eine Funktionsbaugruppe gebildet wird, vorzugsweise mit einem, insbesondere flexiblen, Schaltungsträger, S2 Bereitstellen, vorzugsweise aus einer zweiten Bevorratung, des ersten Tragelements (7), welches vorzugsweise einen dieser Aufnahmeräume (11) aufweist, welches vorzugsweise eine oder zwei dieser Polkontaktausnehmungen (15, 15a) aufweist, S3 Auflegen wenigstens einer dieser Funktionseinrichtungen (8, 8a, 8b) bzw. Funktionsbaugruppen, insbesondere gemäß Schritt S1, vorzugsweise von der ersten Bevorratung, auf das erste Tragelement (7), insbesondere in dessen Aufnahmeraum (11), insbesondere nach Schritt S2, S4 Verbinden, insbesondere stoffschlüssig, des ersten Tragelements (7) mit wenigstens einer dieser Funktionseinrichtungen (8, 8a, 8b) bzw. Funktionsbaugruppen, insbesondere gemäß Schritt S1, vorzugsweise unter Wärmeeinfluss, vorzugsweise mit einem ersten Polymermaterial, vorzugsweise mittels einer isotaktischen oder kontinuierlichen Presse (20), worauf das erste oder zweite Gehäuseteil (6, 6a) gebildet ist, insbesondere nach Schritt S3, vorzugsweise mit Schritt S5 Ausbilden eines dieser Aufnahmeräume (11) für die Elektrodenbaugruppe (2) im ersten Tragelement (7), insbesondere vor Schritt S2, insbesondere nach Schritt S4, insbesondere in einem Formgebungswerkzeug, insbesondere mittels Verformen mit einem Körper, welcher an den Aufnahmeraum (11) angepasst ist, welcher vorzugsweise im Wesentlichen der Gestalt der Elektrodenbaugruppe (2) entspricht, wobei besonders bevorzugt der Aufnahmeraum (11) durch Schließen des Formgebungswerkzeugs erzeugt wird.
  12. Verfahren zum Herstellen einer Gehäusebaugruppe gemäß Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Schritte: S11 Bereitstellen eines dieser ersten Gehäuseteile (6), insbesondere hergestellt gemäß Anspruch 11, insbesondere in einer Bearbeitungseinrichtung (20), insbesondere in einem Formgebungswerkzeug, S12 Einlegen wenigstens eines oder mehrerer dieser Stromableiter (14, 14a) oder Anschlussverbindungsabschnitte (26), in die Bearbeitungseinrichtung (20), insbesondere in das Formgebungswerkzeug, insbesondere zu dem ersten Gehäuseteil (6), insbesondere nach Schritt S11, S13 Verbinden, insbesondere stoffschlüssig, des wenigstens einen Stromableiters (14, 14a) oder des wenigstens einen Anschlussverbindungsabschnitts (26), mit dem ersten Gehäuseteil (6), insbesondere nach Schritt S12, dabei vorzugsweise elektrisches Isolieren des wenigstens einen Stromableiters (14, 14a) oder des wenigstens einen Anschlussverbindungsabschnitts (26) gegenüber dem ersten Gehäuseteil, vorzugsweise S14 Zuführen eines, insbesondere fließfähigen, zweiten Polymermaterials (21), wobei das zweite Polymermaterial (21) im Randbereich des ersten Gehäuseteils (6) angeordnet wird, insbesondere bei einer Arbeitstemperatur, welche wenigstens der Erweichungstemperatur des zweiten Polymermaterials (21) entspricht, vorzugsweise unter Wärmeeinfluss und vorzugsweise bei einem Differenzdruck zum umgebenden Luftdruck zu dem ersten Gehäuseteil (6) in die Bearbeitungseinrichtung (20), wobei vorzugsweise je einer dieser Kontaktierungsbereiche wenigstens einer oder zwei dieser Stromleiteinrichtungen (4) frei bleibt, wobei S14 vorzugsweise zeitgleich mit S12 oder mit S13 erfolgt.
  13. Verfahren zur Herstellung einer Wandlerzelle (1) mit den Schritten: S17 Bereitstellen eines dieser ersten Gehäuseteile (6), insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, insbesondere hergestellt gemäß Anspruch 11, oder der Gehäusebaugruppe insbesondere gemäß Anspruch 8, insbesondere hergestellt gemäß Anspruch 12, vorzugsweise in einer Bearbeitungseinrichtung (20), welche insbesondere zum Ausbilden des Zellgehäuses (6) um die Elektrodenbaugruppe (2) dient, S19 Zuführen der Elektrodenbaugruppe (2), welche wenigstens eine oder mehrere dieser Ableiterfahnen (13, 13a) aufweist, zu dem ersten Gehäuseteil (6) oder der Gehäusebaugruppe, insbesondere in die Bearbeitungseinrichtung (20), vorzugsweise Einlegen der Elektrodenbaugruppe (2) in den Aufnahmeraum (11) des ersten Gehäuseteils (6) oder der Gehäusebaugruppe, insbesondere nach Schritt S17, S20 elektrisches, insbesondere stoffschlüssiges, Verbinden wenigstens einer oder mehrerer dieser Ableiterfahnen (13, 13a), mit wenigstens einem dieser Stromableiter (14, 14a) oder mit einer dieser Funktionseinrichtungen (8) oder einem dieser Fahnenverbindungsabschnitte (25), insbesondere mittels eines Fügeverfahrens, vorzugsweise mittels eines Reibschweißverfahrens, besonders bevorzugt mittels Ultraschallschweißen, insbesondere nach Schritt S17 oder S19, S23 Zuführen des zweiten Gehäuseteils (6a) zu dem ersten Gehäuseteil (6) oder zu der Gehäusebaugruppe, insbesondere in die Bearbeitungseinrichtung (20), wobei vorzugsweise das zweite Gehäuseteil (6a) in einem Randbereich das zweite Polymermaterial (21) aufweist, insbesondere nach Schritt S20, S26 Verbinden, insbesondere stoffschlüssig, des zweiten Gehäuseteils (6a) mit dem ersten Gehäuseteil (6) oder mit der Gehäusebaugruppe, insbesondere bei einer Arbeitstemperatur, welche wenigstens der Erweichungstemperatur des zweiten Polymermaterial (21) entspricht, wobei vorzugsweise ein Randbereich des ersten Gehäuseteils (6) oder der Gehäusebaugruppe mit dem zweiten Gehäuseteil (6a) verbunden wird, wobei vorzugsweise das zweite Polymermaterial (21) als Kleb- oder Dichtstoff ausgebildet ist, insbesondere nach Schritt S23, vorzugsweise mit S21 Zuführen eines Formstücks, insbesondere ausgebildet als Rahmen, ausgebildet mit dem zweiten Polymermaterial (21) und mit wenigstens einem dieser Stromableiter (14, 14a) bzw. wenigstens einem dieser Anschlussverbindungsabschnitte (26), insbesondere vor Schritt S23, und/oder S25 Erwärmen des Randbereichs des ersten Gehäuseteils (6), des zweiten Gehäuseteils (6a) und/oder der Gehäusebaugruppe auf eine Arbeitstemperatur, welche wenigstens der Erweichungstemperatur des zweiten Polymermaterials (21) entspricht, vorzugsweise zeitgleich mit Schritt S26.
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