DE102012018037A1 - Battery e.g. lithium-ion traction battery for e.g. electric car, has slats that are arranged in slat support of cell frame and extended transversely to stacking direction, and films whose edge region is clamped between frame portions - Google Patents

Battery e.g. lithium-ion traction battery for e.g. electric car, has slats that are arranged in slat support of cell frame and extended transversely to stacking direction, and films whose edge region is clamped between frame portions Download PDF

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Abstract

The battery has the single cells (1) that are stacked prismatically between the cell frames (4). An electrode stack of the single cells is welded in between the films. A welded edge region (2) of the films is sandwiched between two frame portions (4.1,4.2) of the cell frame. The slats (13) are arranged in a slat support (12) of the cell frame and are extended transversely to the stacking direction. The slat support is made of plastic. The cell frames and slat support are provided with the locking elements.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie aus einem Stapel von Batterieeinzelzellen nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a battery of a stack of battery cells according to the closer defined in the preamble of claim 1.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Batterien, und hier insbesondere Hochleistungs- bzw. Hochvoltbatterien bekannt, welche aus einem Stapel von Batterieeinzelzellen ausgebildet sind. Solche Batterien werden vorzugsweise als Traktionsbatterien in zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, also Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen, eingesetzt. Sie sind vorzugsweise auf Basis der Lithium-Ionen-Technologie ausgebildet.Batteries, and in particular high-performance or high-voltage batteries, which are formed from a stack of battery individual cells, are known from the general state of the art. Such batteries are preferably used as traction batteries in at least partially electrically driven vehicles, ie electric vehicles or hybrid vehicles. They are preferably formed on the basis of lithium-ion technology.

Die Batterieeinzelzellen des Stapels sind dabei im Wesentlichen flach bzw. quaderförmig ausgebildet und werden zu dem Stapel aufgestapelt und elektrisch miteinander kontaktiert. Hierdurch entsteht die Gesamtbatterie. Um den Stapel zu stabilisieren, wird dieser beispielsweise über Zuganker verspannt, sodass ein mechanisch stabiler Aufbau des Stapels entsteht. Die eingesetzten Zellen sind dabei im Wesentlichen prismatisch ausgebildet und können beispielsweise als bipolare Rahmenflachzellen innerhalb eines Zellrahmens aufgebaut sein oder sind vorzugsweise als sogenannte Coffeebag- oder Pouchzellen ausgebildet, bei denen der Elektrodenstapel zwischen Folien eingeschweißt wird, wobei dann typischerweise Zellrahmen so ausgebildet sind, dass sie die verschweißten Ränder der Folie zwischen sich einspannen und die mechanisch relativ labile Pouchzelle hierdurch stabilisieren.The individual battery cells of the stack are essentially flat or cuboid and are stacked up to the stack and electrically contacted with each other. This creates the total battery. To stabilize the stack, this is braced, for example via tie rods, so that a mechanically stable construction of the stack is formed. The cells used are essentially of prismatic design and can be constructed, for example, as bipolar frame flat cells within a cell frame or are preferably designed as so-called coffee bag or pouch cells, in which the electrode stack is welded between foils, in which case cell frames are typically designed such that they clamp the welded edges of the film between them and thereby stabilize the mechanically relatively unstable pouch cell.

Das Verspannen des Stapels der Batterieeinzelzellen über Zuganker ist beispielsweise in der DE 10 2010 013 002 A1 beschrieben. Problematisch bei einem solchen Aufbau ist der vergleichsweise hohe Aufwand bei der Herstellung und bei der Montage. Außerdem benötigen die vergleichsweise langen Zuganker eine hohe Festigkeit, welche mit einem vergleichsweise hohen Gewicht der Zuganker einhergeht. Letztlich ist es außerdem schwierig, einen Toleranzausgleich zu realisieren, auf beim Laden und Entladen der Batterieeinzelzellen auftretende Volumenänderungen, das sogenannte „Atmen”, zu reagieren und die unterschiedliche thermische Ausdehnung der sich im Betrieb erwärmenden und in den Betriebspausen abkühlenden Bauteile auszugleichen. Es sind daher elastische Elemente vorzusehen, welche Aufwand, Kosten und Gewicht weiter nach oben treiben.The clamping of the stack of battery cells via tie rods is for example in the DE 10 2010 013 002 A1 described. The problem with such a structure is the relatively high cost in the manufacture and during assembly. In addition, the comparatively long tie rods require high strength, which is associated with a comparatively high weight of the tie rods. Finally, it is also difficult to realize a tolerance compensation, to respond to the loading and unloading of the battery individual cell volume changes, the so-called "breathing", and to compensate for the different thermal expansion of the warming in operation and cooling during operation breaks components. There are therefore elastic elements to provide, which effort, cost and weight continue to drive up.

Die Verwendung von Zugankern stellt neben der Problematik, dass die Zuganker vergleichsweise schwer sind und dass ein Toleranzausgleich eher schwierig zu realisieren ist, einen weiteren Nachteil dar. Einzelzellen des Stapels können im Bedarfsfall, also beispielsweise wenn diese defekt sind, nämlich nicht einfach ausgetauscht werden. Vielmehr muss der gesamte Stapel demontiert werden, indem die Zuganker entfernt werden. Dann kann gegebenenfalls eine Einzelzelle ausgetauscht und der gesamte Stapel wieder zusammengespannt werden. Dies ist im Falle einer Wartung entsprechend aufwändig, zeitintensiv und damit teuer.The use of tie rods is in addition to the problem that the tie rods are relatively heavy and that a tolerance compensation is rather difficult to implement, another disadvantage. Single cells of the stack can, if necessary, so for example, if they are defective, namely not easily replaced. Rather, the entire stack must be dismantled by the tie rods are removed. Then optionally a single cell replaced and the entire stack can be clamped together again. In the case of maintenance, this is correspondingly expensive, time-consuming and therefore expensive.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Batterie gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 anzugeben, welche diese Nachteile vermeidet und einen einfachen, leichten und wartungsfreundlichen Aufbau gewährleistet.The object of the present invention is to provide a battery according to the preamble of claim 1, which avoids these disadvantages and ensures a simple, easy and maintenance-friendly design.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Batterie sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen beschrieben.According to the invention this object is achieved by the features in the characterizing part of claim 1. Advantageous developments of the battery according to the invention are described in the dependent claims.

Bei der erfindungsgemäß aufgebauten Batterie ist es so, dass die Batterieeinzelzellen jeweils in einem Zellrahmen eingeklemmt sind, welcher aus zwei Rahmenteilen besteht. Die beiden Rahmenteile klemmen dabei zwischen sich den verschweißten Randbereich der Folien der als Pouchzelle ausgebildeten Batterieeinzelzelle ein. Der Zellrahmen mit der zwischen seinen Teilrahmen eingeklemmten Batterieeinzelzelle wird dann in einem Lamellenständer aufgenommen, welcher quer zur Stapelrichtung verlaufende Lamellen aufweist. Zwischen diesen Lamellen sind jeweils eine oder mehrere der mit ihrem Rahmen versehenen Batterieeinzelzellen eingeklemmt, wobei vorzugsweise jeweils eine der Batterieeinzelzellen zwischen den Lamellen eingeklemmt ist. Die Lamellen beabstanden so die Batterieeinzelzellen voneinander und halten den Stapel der Batterieeinzelzellen in dem Lamellenständer sicher fest, sodass hierdurch ein sehr einfacher und effizienter Aufbau des Stapels entsteht. Da die Batterieeinzelzellen einzeln oder in kleinen Gruppen zwischen den Lamellen gehalten sind, können diese einzeln oder in kleinen Gruppen ausgebaut und im Bedarfsfall ausgetauscht werden. Da sie untereinander nicht verspannt sind, kann ein solcher Austausch erfolgen, ohne dass die anderen Batterieeinzelzellen zwischen den anderen Lamellen hierfür ebenfalls demontiert werden müssen. Der Aufbau ist entsprechend wartungsfreundlich. Außerdem kann er auf schwere Zuganker und die damit verbundenen Kosten sowie das damit verbundene Gewicht verzichten. Er ist hinsichtlich der Montage sehr freundlich, da die in ihren Rahmen vormontierten Batterieeinzelzellen einfach und effizient zwischen die Lamellen des Lamellenständers eingesteckt werden können.In the case of the battery constructed according to the invention, it is the case that the individual battery cells are respectively clamped in a cell frame, which consists of two frame parts. The two frame parts thereby clamp between them the welded edge region of the foils of the battery single cell designed as a pouch cell. The cell frame with the single cell cell clamped between its subframes is then accommodated in a lamella stand which has lamellae extending transversely to the stacking direction. One or more of the individual battery cells provided with their frame are respectively clamped between these lamellae, with preferably one of the individual battery cells being clamped between the lamellae. The fins thus space the battery cells from each other and securely hold the stack of battery cells in the lamella stand, thereby creating a very simple and efficient construction of the stack. Since the battery cells are held individually or in small groups between the slats, these can be removed individually or in small groups and replaced if necessary. Since they are not braced among themselves, such an exchange can take place without the other battery individual cells between the other fins for this also must be dismantled. The structure is correspondingly easy to maintain. In addition, he can do without heavy tie rods and the associated costs and the associated weight. He is very friendly with regard to the installation, as the individual battery cells pre-assembled in their frames can be simply and efficiently inserted between the lamellae of the lamella stand.

In einer besonders günstigen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Batterie ist es dabei vorgesehen, dass die beiden Teilrahmen gelenkig miteinander verbunden sind und beim Verschließen die verschweißten Randbereiche klemmen und miteinander verrasten. Solche gelenkig miteinander verbundenen Teilrahmen, welche beim Verschließen die verschweißten Bereiche der Pouchzellen einklemmen und miteinander verrasten, sind besonders einfach in der Montage. Sie können mit den Zellen leicht vormontiert werden, indem die Zellen einfach eingelegt und die Teilrahmen zugeklappt und miteinander verrastet werden. Dann entsteht sehr einfach und schnell ein zuverlässiger stabiler Aufbau aus Rahmen und Batterieeinzelzelle, welcher dann in den Lamellenständer eingesteckt werden kann.In a particularly favorable development of the battery according to the invention, it is provided that the two subframes are hinged are connected to each other and when closing the welded edge areas clamp and lock together. Such hingedly interconnected sub-frame, which pinch the sealed areas of the pouch cells and lock together when closing, are particularly easy to install. They can be easily preassembled with the cells by simply inserting the cells and closing the subframes and locking them together. Then, a reliable stable structure of frame and battery single cell is created very quickly and easily, which can then be plugged into the lamella stand.

In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Batterie ist es dabei vorgesehen, dass die Teilrahmen und der Lamellenständer Rastelemente aufweisen, sodass die in den Lamellenständer eingeschobenen Teilrahmen mit diesen verrasten. Auch diese Verrastung zwischen den Teilrahmen mit den Batterieeinzelzellen und den Lamellenständer ermöglicht es, die Montage noch weiter zu vereinfachen und noch schneller, effizienter und kostengünstiger zu gestalten. Sowohl die Teilrahmen als auch der Lamellenständer können dabei im Wesentlichen aus einem Kunststoffmaterial bestehen, und insbesondere einfach und effizient durch Spritzgussverfahren hergestellt sein.In a further very favorable embodiment of the battery according to the invention, it is provided that the subframe and the lamella stand have latching elements, so that the subframes inserted into the lamella stand engage with them. Also, this locking between the sub-frame with the battery cells and the lamellar stand makes it possible to simplify the assembly even further and to make even faster, more efficient and cheaper. Both the subframe and the lamella stand can essentially consist of a plastic material, and in particular can be produced simply and efficiently by injection molding.

In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Batterie ist es dabei vorgesehen, dass in dem Lamellenständer Stromschienen integriert ausgebildet sind. Diese können bei der Herstellung des Lamellenständers aus einem Spritzgussmaterial beispielsweise in den Lamellenständer eingespritzt sein. Sie dienen zur elektrischen Kontaktierung der Batterieeinzelzellen und zur Stromleitung durch die Gesamtbatterie.In a further embodiment of the battery according to the invention, it is provided that busbars are integrated in the lamella stand. These can be injected in the manufacture of the lamella stand of an injection molding material, for example in the lamella stand. They serve to make electrical contact with the individual battery cells and to conduct electricity through the entire battery.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Idee kann es ferner vorgesehen sein, dass in die Zellrahmen elektrische Kontaktelemente integriert sind. Solche elektrische Kontaktelemente in den Zellrahmen können beim gegeneinander spannen, insbesondere beim gegeneinander verrasten der Zellrahmen dann die Kontaktfahnen der Batterieeinzelzellen berühren und so den Kontakt der Batterieeinzelzelle am Zellrahmen nach außen führen. Ein anschließendes Verschweißen mit den Kontaktfahnen der Batterieeinzelzelle ist dabei zur Verbesserung der Kontaktierung denkbar und möglich.In a further advantageous embodiment of the idea according to the invention, it may further be provided that electrical contact elements are integrated into the cell frame. Such electrical contact elements in the cell frame can stretch when against each other, in particular when mutually locked the cell frame then touch the tabs of the battery cells and thus lead the contact of the battery single cell on the cell frame to the outside. A subsequent welding with the tabs of the battery single cell is conceivable and possible to improve the contact.

In einer besonders günstigen Weiterbildung sind die Kontaktelemente in den Zellrahmen dabei einseitig elastisch ausgeführt und dienen als Rastelemente zum Verrasten mit dem Lamellenständer. In einer bevorzugten Weiterbildung hiervon kann die Verrastung unmittelbar mit den in den Lamellenständer integrierten Stromschienen erfolgen, sodass einerseits die mechanische Sicherung durch die Verrastung und andererseits die elektrische Kontaktierung der Batterieeinzelzellen in einem einzigen Schritt erfolgt. Hierdurch lässt sich der Montageaufwand minimieren und die Batterie aus dem Stapel der Batterieeinzelzellen lässt sich sehr einfach, effizient und schnell herstellen.In a particularly favorable development, the contact elements in the cell frame are designed to be elastic on one side and serve as latching elements for latching with the lamella stand. In a preferred development thereof, the latching can be effected directly with the busbars integrated in the lamella stand, so that on the one hand the mechanical securing by the latching and on the other hand the electrical contacting of the battery individual cells takes place in a single step. As a result, the installation effort can be minimized and the battery from the stack of battery cells can be very easily, efficiently and quickly produced.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Batterie ergeben sich aus den restlichen abhängigen Ansprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben wird.Further advantageous embodiments of the battery according to the invention will become apparent from the remaining dependent claims and will be apparent from the embodiment, which will be described below with reference to the figures.

Dabei zeigen:Showing:

1 einen Zellrahmen in einer möglichen Ausführungsform gemäß der Erfindung im aufgeklappten Zustand sowie eine Batterieeinzelzelle; 1 a cell frame in a possible embodiment according to the invention in the unfolded state and a single battery cell;

2 einen Lamellenständer der erfindungsgemäßen Batterie; und 2 a lamella stand of the battery according to the invention; and

3 eine Schnittdarstellung einer in den Lamellenständer eingesetzten Batterieeinzelzelle mit Zellrahmen. 3 a sectional view of an inserted into the lamella stand battery cell with cell frame.

In der Darstellung der 1 ist eine Batterieeinzelzelle 1 zu erkennen, welche als Pouchzelle ausgeführt ist und einen Elektrodenstapel aufweist, welcher zwischen zwei Folien oder in einen Folienbeutel eingebracht ist. Zum Versiegeln des Innenbereichs gegenüber dem Außenbereich sind die Folien in einem Randbereich 2 um den Elektrodenstapel herum miteinander verschweißt. Durch diesen verschweißten Randbereich 2 ragen am einen Ende die elektrischen Kontaktfahnen 3 der Batterieeinzelzelle 1. Wie durch den mit a bezeichneten Pfeil angedeutet, wird die Batterieeinzelzelle 1 in einen Zellrahmen 4 eingelegt, welcher aus zwei Teilrahmen 4.1 und 4.2 besteht. Diese Teilrahmen sind über ein Filmscharnier 5 miteinander verbunden und weisen Clipse 6 auf, über welche die Teilrahmen 4.1 und 4.2 miteinander verrastet werden können. Dieses Verrasten der Teilrahmen 4.1 und 4.2 des Zellrahmens 4 erfolgt nachdem die Batterieeinzelzelle 1 in den Zellrahmen 4 eingelegt ist. Hierzu wird der Zellrahmen 4, wie durch die Pfeile b angedeutet, zusammengeklappt. Beim Verrasten der Teilrahmen 4.1 und 4.2 untereinander, wird dann der umlaufende verschweißte Randbereich 2 zwischen den Teilrahmen 4.1 und 4.2 eingeklemmt und hält die Batterieeinzelzelle 1 so sicher in dem Zellrahmen 4. Der Zellrahmen 4 kann dabei insbesondere aus einem Spritzgussmaterial hergestellt sein. Zur elektrischen Kontaktierung mit den Kontaktfahnen 3 der Batterieeinzelzelle 1 können außerdem elektrische Kontaktelemente 7 in dem Zellrahmen 4 bzw. den jeweiligen Teilrahmen 4.1, 4.2 vorgesehen sein. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese aus metallischem Material ausgeführt und werden in den über ein Spritzgussverfahren hergestellten Zellrahmen 4 eingespritzt. Beim Aufeinanderklappen der Teilrahmen 4.1 und 4.2 werden die Kontaktfahnen 3 der Batterieeinzelzelle 1 zwischen den Kontaktelementen 7 der Zellrahmen eingeklemmt und elektrisch mit diesen kontaktiert. Ein anschließendes Verschweißen ist möglich. Nun ist es so, dass die Kontaktelemente 7 an ihren nach außen gewandten Seiten Vorsprünge 8 aufweisen, welche zum Verbinden mit später noch näher beschriebenen Stromschienen 9 geeignet sind. Auf einer Seite sind die Kontaktelemente 7 dabei elastisch ausgeführt, beispielsweise zweiteilig mit einem dazwischen angeordneten Federelement 10, wie es in der Darstellung der 1 beispielhaft zu erkennen ist.In the presentation of the 1 is a single battery cell 1 to recognize which is designed as a pouch cell and having an electrode stack which is introduced between two films or in a foil bag. For sealing the inner area from the outer area, the foils are in an edge area 2 welded together around the electrode stack. Through this welded edge area 2 At one end, the electrical contact lugs protrude 3 the battery single cell 1 , As indicated by the arrow labeled a, the battery cell becomes single cell 1 in a cell frame 4 inserted, which consists of two subframes 4.1 and 4.2 consists. These subframes are about a film hinge 5 interconnected and have clips 6 on, over which the subframes 4.1 and 4.2 can be locked together. This locking the subframe 4.1 and 4.2 of the cell frame 4 done after the battery single cell 1 in the cell frame 4 is inserted. This is the cell frame 4 , as indicated by the arrows b, collapsed. When locking the subframe 4.1 and 4.2 with each other, then becomes the circumferential welded edge area 2 between the subframes 4.1 and 4.2 clamped and holds the battery single cell 1 so safe in the cell frame 4 , The cell frame 4 can be made in particular from an injection molding material. For electrical contact with the contact lugs 3 the battery single cell 1 can also electrical contact elements 7 in the cell frame 4 or the respective subframe 4.1 . 4.2 be provided. In the embodiment shown here, these are made of metallic material executed and are in the cell frame produced via an injection molding process 4 injected. When unfolding the subframe 4.1 and 4.2 become the contact flags 3 the battery single cell 1 between the contact elements 7 the cell frame clamped and electrically contacted with these. A subsequent welding is possible. Now it is so that the contact elements 7 on their outwardly facing sides projections 8th which, for connecting to later described in more detail busbars 9 are suitable. On one side are the contact elements 7 while elastically executed, for example, in two parts with a spring element arranged therebetween 10 as it is in the presentation of 1 can be seen by way of example.

Neben den bisher beschriebenen Elementen weisen die beiden Teilrahmen 4.1 und 4.2 außerdem jeweils eine Nut 11 auf, welche jeweils so ausgebildet ist, dass in zusammengeklapptem Zustand der Teilrahmen 4.1 und 4.2 durch die beiden Nuten 11 eine Öffnung entsteht. Im Bereich dieser Öffnung wird der verschweißte Randbereich 2 Batterieeinzelzelle 1 nicht zwischen den Teilrahmen eingeklemmt, sodass im Falle eines in der Batterieeinzelzelle 1 entstehenden Überdrucks der verschweißte Randbereich 2 aufreißen und die den Druck ausbildenden Gase durch die über die Nuten 11 gebildete Öffnung an die Umgebung abgeben kann. Dies dient dazu sicherzustellen, dass ein ungewollter Druckanstieg mit den entsprechenden Sicherheitsrisiken innerhalb jeder der Batterieeinzelzellen 1 sicher und zuverlässig verhindert werden kann.In addition to the elements described so far, the two subframes 4.1 and 4.2 also one groove each 11 on, which in each case is designed such that in the folded state of the subframe 4.1 and 4.2 through the two grooves 11 an opening is created. In the area of this opening becomes the welded edge area 2 Battery single cell 1 not pinched between the subframes, so in case of a battery in the single cell 1 resulting overpressure of the welded edge region 2 rupture and the pressure forming gases through the over the grooves 11 can give formed opening to the environment. This is to ensure that an unwanted pressure increase with the corresponding safety risks within each of the battery individual cells 1 safe and reliable can be prevented.

In der Darstellung der 2 ist ein Lamellenständer 12 zu erkennen, welcher vorzugsweise ebenfalls aus einem Kunststoffmaterial im Spritzguss hergestellt wird. Die wesentlichen Bestandteile sind einzelne Lamellen 13, welche quer zur späteren Stapelrichtung der Batterieeinzelzellen 1 zu dem Stapel der Batterie verlaufen. Außerdem sind die bereits angesprochenen Stromschienen 9 aus einem metallischen Material in den Lamellenständer 12 integriert, beispielsweise durch Spritzen, ausgebildet. Im Bereich zwischen den einzelnen Lamellen 13, von welchen hier nur einige exemplarisch eingezeichnet sind, müssen die metallischen Stromschienen 9 mit ihrer metallischen Oberfläche zumindest teilweise frei zugänglich sein, um mit den Kontaktelementen 7 der Zellrahmen 4 einen elektrischen Kontakt auszubilden. Dies ist in der Darstellung der 3 durch eine Schnittdarstellung durch den Lamellenständer 12 bzw. die Stromschienen 9 des Lamellenständers 12 mit einer eingesetzten Batterieeinzelzelle in ihrem Zellrahmen 4 zu erkennen.In the presentation of the 2 is a lamella stand 12 to recognize which is preferably also made of a plastic material by injection molding. The essential components are individual lamellae 13 which transverse to the later stacking direction of the battery individual cells 1 run to the stack of the battery. In addition, the already mentioned busbars 9 made of a metallic material in the lamella stand 12 integrated, for example, by spraying trained. In the area between the individual slats 13 , of which only a few are shown here by way of example, the metallic busbars 9 be at least partially freely accessible with its metallic surface to contact with the contact elements 7 the cell frame 4 to form an electrical contact. This is in the presentation of 3 through a sectional view through the lamella stand 12 or the busbars 9 of the lamella stand 12 with a single battery cell inserted in its cell frame 4 to recognize.

Die Kontaktelemente 7 insbesondere mit dem Bereich ihrer Vorsprünge 8 lassen sich mit den Stromschienen entsprechend verrasten. Hierdurch wird einerseits die elektrische Kontaktierung sicher und zuverlässig gewährleistet und andererseits werden die Batterieeinzelzellen 1 sicher und zuverlässig in dem Lamellenständer 12, zusätzlich zu einer eventuellen Klemmung durch die Lamellen 13 selbst, fixiert.The contact elements 7 especially with the area of their projections 8th can be latched with the busbars accordingly. As a result, on the one hand ensures the electrical contact safely and reliably and on the other hand, the battery individual cells 1 safe and reliable in the lamella stand 12 , in addition to a possible clamping by the slats 13 self, fixed.

Neben dem Verrasten der Kontaktelemente 7 bzw. ihrer Vorsprünge 8 mit den Stromschienen 9 zur mechanischen Befestigung und elektrischen Kontaktierung der Batterieeinzelzelle 1 mit ihren Zellrahmen 4 sind selbstverständlich auch andere Befestigungsmethoden ergänzend oder alternativ denkbar, insbesondere eine Ausbildung der Lamellen 13 so, dass die Batterieeinzelzelle 1 mit einer gewissen Vorspannung zwischen ihnen eingeklemmt ist und auch hierdurch eine mechanische Fixierung erfährt.In addition to the locking of the contact elements 7 or their projections 8th with the busbars 9 for mechanical attachment and electrical contact of the battery single cell 1 with their cell frames 4 are of course other attachment methods complementary or alternatively conceivable, in particular a design of the slats 13 so that the battery single cell 1 is clamped with a certain bias between them and also undergoes a mechanical fixation.

Je nach Bauweise der Batterie ist gegebenenfalls eine Möglichkeit zur Temperierung der Batterieeinzelzellen notwendig. Insbesondere bei der bevorzugten Ausbildung als Lithium-Ionen-Batterie ist eine aktive Kühlung der Batterieeinzelzellen 1 erforderlich. Hierfür können vorzugsweise die Stromschienen 9 aktiv gekühlt werden. Dies kann beispielsweise durch eine Ausbildung der Stromschienen in Form eines von Kühlflüssigkeit durchströmten Hohlprofils, ihre Anbindung an entsprechende Kühlelemente, einen Kühlwärmetauscher oder dergleichen erfolgen. Neben der elektrischen Kontaktierung stellt diese Kontaktierung ferner einen wärmeleitenden Kontakt zwischen den Stromschienen 9 und den Kontaktelementen 7 und damit auch den Kontaktfahnen 3 der Batterieeinzelzelle 1 sicher. Hierdurch kann eine zuverlässige und effiziente Kühlung der Batterieeinzelzellen und ihres Elektrodenstapels erfolgen.Depending on the design of the battery is possibly a way to control the temperature of the battery individual cells necessary. In particular, in the preferred embodiment as a lithium-ion battery is an active cooling of the battery individual cells 1 required. For this purpose, preferably the busbars 9 be actively cooled. This can be done, for example, by forming the conductor rails in the form of a hollow profile through which cooling liquid flows, connecting them to corresponding cooling elements, a cooling heat exchanger or the like. In addition to the electrical contact, this contacting also provides a thermally conductive contact between the busbars 9 and the contact elements 7 and thus also the contact flags 3 the battery single cell 1 for sure. This allows a reliable and efficient cooling of the battery individual cells and their electrode stack done.

Der Aufbau ist alles in allem sehr einfach, leicht und effizient in der Montage. Darüber hinaus ist er sehr wartungsfreundlich, da einzelne Batterieeinzelzellen 1 unabhängig von einer Demontage der restlichen Batterie ausgetauscht werden können, beispielsweise falls diese defekt sind. Der Aufbau eignet sich insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug, welches zumindest teilweise elektrisch angetrieben wird, also in einem Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug, in dem eine so aufgebaute Batterie als Traktionsbatterie Verwendung finden kann. Im Prinzip eignet sich der beschriebene Aufbau der Batterie für unterschiedliche Batterietechnologien, seine bevorzugte Anwendung findet er bei einer Lithium-Ionen-Batterie.All in all, the structure is very simple, light and efficient in assembly. In addition, it is very easy to maintain, as individual battery cells 1 can be replaced regardless of a disassembly of the remaining battery, for example, if they are defective. The structure is particularly suitable for use in a motor vehicle, which is at least partially electrically driven, ie in an electric vehicle or hybrid vehicle in which a battery constructed in this way can be used as a traction battery. In principle, the described construction of the battery for different battery technologies, its preferred application is in a lithium-ion battery.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (10)

Batterie aus einem Stapel von Batterieeinzelzellen (1), welche im Wesentlichen prismatisch ausgebildet und zwischen Zellrahmen (4) eingelegt sind, wobei jede Batterieeinzelzelle (1) einen Elektrodenstapel aufweist, welcher zwischen Folien eingeschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zellrahmen (4) aus zwei Rahmenteilen (4.1, 4.2) besteht, zwischen welchen ein verschweißter Randbereich (2) der Folien der Batterieeinzelzellen (1) eingeklemmt ist, wobei die Zellrahmen (4) mit den Batterieeinzelzellen (1) in einem Lamellenständer (12) zwischen quer zur Stapelrichtung verlaufenden Lamellen (13) aufgenommen sind.Battery from a stack of battery cells ( 1 ), which are essentially prismatic and formed between cell frames ( 4 ), each individual battery cell ( 1 ) has an electrode stack, which is welded between films, characterized in that each cell frame ( 4 ) of two frame parts ( 4.1 . 4.2 ), between which a welded edge region ( 2 ) of the films of the battery cells ( 1 ) is clamped, wherein the cell frame ( 4 ) with the battery cells ( 1 ) in a lamella stand ( 12 ) between transverse to the stack direction lamellae ( 13 ) are included. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Rahmenteile (4.1, 4.2) gelenkig miteinander verbunden sind, und beim Verschließen den verschweißten Randbereich (2) klemmen und miteinander verrasten.Battery according to claim 1, characterized in that the two frame parts ( 4.1 . 4.2 ) are hinged together, and when closing the welded edge area ( 2 ) and lock together. Batterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellrahmen (4) und der Lamellenständer (12) Rastelemente aufweisen, sodass die in den Lamellenständer (12) eingeschobenen Zellrahmen (4) mit diesem verrasten.Battery according to claim 1 or 2, characterized in that the cell frames ( 4 ) and the lamella stand ( 12 ) Have latching elements, so that in the lamellar stand ( 12 ) inserted cell frame ( 4 ) with this lock. Batterie nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lamellenständer (12) als Spritzgussteil aus Kunststoff hergestellt ist.Battery according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the lamella stand ( 12 ) Is manufactured as an injection molded part made of plastic. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Lamellenständer (13) Stromschienen (9) integriert ausgebildet sind.Battery according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the lamella stand ( 13 ) Busbars ( 9 ) are integrated. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenteile (4.1, 4.2) als ein Spritzgussteil ausgebildet sind, wobei die Rahmenteile (4.1, 4.2) über ein Filmscharnier (5) verbunden sind.Battery according to one of claims 1 to 5, characterized in that the frame parts ( 4.1 . 4.2 ) are formed as an injection molded part, wherein the frame parts ( 4.1 . 4.2 ) via a film hinge ( 5 ) are connected. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in die Zellrahmen (4) elektrische Kontaktelemente (7) integriert ausgebildet sind.Battery according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the cell frame ( 4 ) electrical contact elements ( 7 ) are integrated. Batterie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Kontaktelemente (7) in dem Zellrahmen (4) einseitig elastisch ausgeführt sind, und als Rastelemente zum Verrasten mit dem Lamellenständer (12) dienen.Battery according to claim 7, characterized in that the electrical contact elements ( 7 ) in the cell frame ( 4 ) are elastically designed on one side, and as latching elements for latching with the lamella stand ( 12 ) serve. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Rahmenteile (4.1, 4.2) eine Nut (11) aufweist, welche im verbundenen Zustand der Rahmenteile (4.1, 4.2) eine Öffnung in einem Bereich, in dem die Nut dem verschweißten Randbereich (2) der Batterieeinzelzelle (1) benachbart ist, ausbildet, sodass im Bereich der Öffnung der verschweißte Randbereich (2) nicht geklemmt ist.Battery according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least one of the frame parts ( 4.1 . 4.2 ) a groove ( 11 ), which in the connected state of the frame parts ( 4.1 . 4.2 ) an opening in a region in which the groove the welded edge region ( 2 ) of the single battery cell ( 1 ) is formed, so that in the region of the opening of the welded edge region ( 2 ) is not clamped. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschienen (9) aktiv gekühlt ausgebildet sind.Battery according to one of claims 1 to 9, characterized in that the busbars ( 9 ) are actively cooled.
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