DE102012020011A1

DE102012020011A1 - Vorrichtung zum Entgasen einer elektrochemischen Zelle

Info

Publication number: DE102012020011A1
Application number: DE201210020011
Authority: DE
Inventors: Stefan Tillmann; Karsten Rowold
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2014-04-17

Abstract

Um bei einer beutelförmigen elektrochemischen Zelle (20), die von einer mit einer in wenigstens einem Wandabschnitt (112, 113) dehnbar ausgestalteten Zellenwand ausgebildeten Umhüllung umgeben ist, eine zuverlässige, genau arbeitende und einfach konstruierte Vorrichtung zum Entgasen zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass diese Vorrichtung (100; 200) wenigstens eine Auftrennvorrichtung (110) zum durch eine Dehnung des wenigstens einen dehnbar ausgestalteten Wandabschnitts (112, 113) betätigten mechanischen Öffnen, insbesondere zum mechanischen Durchdringen und/oder Durchtrennen, der Zellenwand umfasst.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entgasen einer elektrochemischen Zelle.
Stand der Technik
Aus der US 7,122,276 B2 ist eine beutelartige Batterie mit einem Sicherheitsventil bekannt, welches Explosion und Brand dadurch verhindert, dass ein Versiegelungsmechanismus eines beutelförmigen Gehäuses entfernt wird, wenn die innere Temperatur, ausgelöst durch Überladung, Überentladung oder Überhitzung, ansteigt, und welche inneres Gas ableitet, bevor Explosion und Brand der Batterie eintreten, wenn der innere Gasdruck aufgrund der Überladung, Überentladung oder eines inneren Kurzschlusses übermäßig ansteigt. Die beutelartige Batterie umfasst eine Elektrodenanordnung mit positiven und negativen Elektrodenplatten und einem dazwischen angeordneten Separator, sowie positive und negative Batterieanschlüsse, die sich von den positiven bzw. negativen Elektrodenplatten erstrecken; ferner ein beutelartiges Gehäuse mit einem Raum, in dem die Elektrodenanordnung untergebracht und versiegelt ist. Ein Nahtbereich ist am Rande des genannten Raumes angeordnet, und wenigstens einer der positiven oder negativen Batterieanschlüsse ist dem Nahtbereich exponiert. Weiterhin ist wenigstens ein Öffnungselement an dem Nahtbereich angeordnet und aus einem Harzmaterial hergestellt, das einen niedrigeren Schmelzpunkt als der Nahtbereich des beutelartigen Gehäuses aufweist. Diese Schrift zeigt somit eine sogenannte Pouch-Zelle mit einer durch das Öffnungselement verschlossenen Entgasungsöffnung im Nahtbereich der Zelle. Bei einem Überdruck im Inneren der Zelle und einer damit einhergehenden Temperaturerhöhung schmilzt das Material des Öffnungselements und schwächt den Nahtbereich, Durch diese Schwächung reißt die Naht in diesem Bereich, die Entgasungsöffnung wird geöffnet und das Gas im Inneren kann gezielt abgeführt werden.
Aus der US 2010/0112436 sind eine in einem Gehäuse untergebrachte Batterie, eine zusammengesetzte Batterie und eine folienummantelte Batterie bekannt, die gefährliche Betriebszustände, ausgelöst durch ein unter hohem Druck stehendes Gas in der folienummantelten Batterie, verhindern kann und gleichzeitig eine zuverlässige Versiegelung der Batterie sicherstellt. Die in einem Gehäuse untergebrachte Batterie enthält eine folienummantelte Batterie, die ein Batterieelement und äußere Folien umfasst, die einen versiegelten Raumbereich bilden, in dem das Batterieelement untergebracht ist, sowie eine Halterung, in der die folienummantelte Batterie gehalten wird. Der versiegelte Raumbereich enthält ein Gehäuseteil, welches das Batterieelement umschließt, und eine Tasche, die mit dem Gehäuseteil in Verbindung steht und sich ausdehnt, wenn der Druck im versiegelten Raumbereich ansteigt. Die Tasche umfasst ein Sicherheitsventil, welches aktiviert wird, wenn sich die Tasche ausdehnt. Die Halterung umfasst eine Öffnung und einen Hohlraum, in den das Gehäuseteil eingesteckt ist. Wenn das Gehäuseteil in den Hohlraum eingesteckt ist, ragen wenigstens ein Teil der Tasche und das Sicherheitsventil von der Öffnung zur Außenseite der Halterung. Die in dieser Schrift dargestellte, sogenannte Pouch-Zelle enthält somit eine Druckentlastungseinrichtung zum gezielten Ableiten von Gasen. Die Druckentlastungseinrichtung weist die mit dem Sicherheitsventil ausgestattete Tasche auf. Das Sicherheitsventil wird geöffnet, wenn die Tasche sich entfaltet hat.
Die DE 10 2010 034 545 A1 zeigt eine elektrochemische Zelle, die eine Energieeinheit enthält, welche einen Elektrodenstapel, wenigstens einen mit dem Elektrodenstapel verbundenen Stromableiter und eine den Elektrodenstapel zumindest teilweise umschließende Umhüllung aufweist. Ferner sind wenigstens ein Rahmenelement, welches die Energieeinheit zumindest teilweise aufnimmt, und wenigstens eine Druckentlastungsvorrichtung vorgesehen. Die Umhüllung weist an den umlaufenden Schmalseiten der elektrochemischen Zelle mehrere Randabschnitte auf, wobei sich der wenigstens eine Stromableiter in einem ersten Randabschnitt zumindest teilweise aus der Umhüllung heraus erstreckt und dieser erste Randabschnitt der Umhüllung eine im wesentlichen fluiddichte erste Siegelnaht aufweist. Außerdem weist das wenigstens eine Rahmenelement im Bereich des ersten Randabschnitts der Umhüllung wenigstens einen ersten Auflagesteg auf, welcher maximal etwa 1 mm von der ersten Siegelnaht der Umhüllung beabstandet ist und so ein Aufreißen dieser ersten Siegel naht im Bereich des wenigstens einen Stromableiters bei einer Druck- und/oder Temperaturerhöhung im Innern der Zelle verhindert oder zumindest erschwert. Mittels dieser Druckentlastungsvorrichtung für sogenannte Pouch- oder Coffeebag-Zellen soll ein Überdruck aus dem Inneren der Zelle gezielt abgeführt werden. Die Druckentlastungseinrichtung wird durch eine Schwächung einer Siegelnaht der Zelle und eine Aussparung in einem die Zelle zumindest abschnittsweise umgebenden Rahmenelement gebildet. Der Überdruck bewirkt im Inneren der Energieeinheit Schälspannungen an den Siegelnähten, die im Bereich der Schwächung aufreißen und ein gezieltes Ableiten des Überdrucks ermöglichen sollen.
Auch aus der DE 10 2007 004 568 A1 ist eine elektrochemische Zelle mit einem Elektrodenpack und einer das Elektrodenpack umschließenden Außenhaut, insbesondere eine laminierte elektrochemische Zelle, bekannt. In dieser Druckschrift wird vorgeschlagen, dass ein Anschlusselement für eine Abluftabführung vorgesehen ist. Das Anschlusselement bei dieser Coffee-Bag-Zelle ist in die Außenhaut einlaminiert, z. B. als Abluftröhrchen ausgebildet und kann mit einem Sicherheitsventil verbunden sein. Entstehende Gase sollen gezielt abgeleitet werden können.
Es zeigt sich, dass die bekannten Einrichtungen zum Verhindern eines Überdrucks in einer elektrochemischen Zelle und zum Ableiten dabei entstehende Gase entweder aufwändig zu fertigen oder in ihrer Funktionsweise unzuverlässig sind, d. h. dass sich der Überdruck, bei dem die Ableitung der Gase durch die Einrichtungen ausgelöst wird (der sogenannte Auslösedruck), nur ungenau einstellen lässtd.
Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
Die Erfindung hat die Aufgabe, bei einer elektrochemischen Zelle der beschriebenen Art eine zuverlässige, genau arbeitende und einfach konstruierte Vorrichtung zum Entgasen zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Entgasen einer elektrochemischen Zelle, die von einer mit einer in wenigstens einem Wandabschnitt dehnbar ausgestalteten Zellenwand ausgebildeten Umhüllung umgeben ist, umfassend wenigstens eine Auftrennvorrichtung zum durch eine Dehnung des wenigstens einen dehnbar ausgestalteten Wandabschnitts betätigten mechanischen Öffnen, insbesondere zum mechanischen Durchdringen und/oder Durchtrennen, der Zellenwand.
Die Erfindung betrifft insbesondere beutelförmige elektrochemische Zellen, auch als Pouch-Zellen oder Coffee-Bag Zellen bezeichnet, die in einer mit Aluminium kaschierten Verbundfolie als Umhüllung verpackt werden, welche mit der in wenigstens einem Wandabschnitt dehnbar ausgestalteten Zellenwand ausgebildet ist. Die Zellen enthalten typischerweise wenig Elektrolyt und werden mit einem Restvakuum von vorzugsweise 200 Millibar abs. ausgeliefert. Dieses Vakuum hält die Bauteile der elektrochemischen Zelle zusammen und sorgt für eine mechanische Stabilität und Integrität der Zelle.
Im Fehlerfall, etwa bei einer Überladung, einer Überentladung oder einer zu hohen Temperatur, z. B. durch einen zellinternen Kurzschluss oder dergleichen kann es innerhalb der elektrochemischen Zelle zur Bildung von Gasen kommen, durch deren Druck und damit Volumenzunahme sich die Zelle aufbläht. Je nachdem, wie die einzelne Zelle verbaut ist, zum Beispiel in einem Zellenblock innerhalb eines so genannten Batteriemoduls, welches z. B. in einem Elektrofahrzeug Verwendung finden kann, kann sie sich in unterschiedlichen Wandabschnitten der Zellenwand ausdehnen. Die Ausdehnung der Zelle basierend auf dem entstandenen Gas führt zunächst zu einem geringen Überdruck im Vergleich zu dem Gasdruck in einer elektrochemischen Zelle mit starren Wänden bei einem ansonsten vergleichbaren Betriebszustand. Führen physikalische Gründe wie zum Beispiel eine Temperaturerhöhung oder physikalisch-chemische Gründe wie zum Beispiel eine Gasbildung zu einer weiteren Druckerhöhung, so resultiert hieraus ein schwer oder nicht handhabbares Gefahrenpotential. Durch die Erfindung werden die Gefahren ausgehend vom unerwünschten Überdruck der Zellen im Vorfeld vermieden. Die Öffnung der Zelle kann durch die Erfindung, wenn gewünscht, bei verhältnismäßig niedrigem Gasdruck erfolgen. Die Zelle stellt somit keine wesentliche Gefahr mehr dar. Durch die Ausdehnung wird also der Gasdruck in der Zelle bei deren Aufblähen im Vergleich zu dem Gasdruck in einer elektrochemischen Zelle mit starren Wänden bei einem ansonsten vergleichbaren Betriebszustand gering gehalten. Die Ausdehnung führt zu einer Öffnung der Zelle bei verhältnismäßig niedrigem Gasdruck. Dadurch verläuft der gesamte Vorgang der Gasbildung, der Öffnung der Zelle und der Entgasung glimpflich und stellt somit keine wesentliche Gefahr im Betrieb der Zelle dar.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird grundsätzlich die Dehnung des wenigstens einen dehnbaren Wandabschnitts der Zellenwand durch den Druck des sich in der elektrochemischen Zelle bildenden Gases vor der Öffnung der Zelle zur Betätigung der Auftrennvorrichtung, ausgenutzt. Dabei kann die Auftrennvorrichtung derart ausgestaltet sein, dass die Öffnung der Zellenwand in einem Wandabschnitt erfolgt, der von demjenigen Wandabschnitt, dessen Dehnung ausgenutzt wird, verschieden ist. Somit kann die Betätigung der Auftrennvorrichtung durch einen Wandabschnitt erfolgen, dessen Dehnung ein besonders genaues bzw. ein besonders gut auswertbares Maß für den Gasdruck in der Zelle darstellt. Die Öffnung, d. h. das mechanische Durchdringen und/oder Durchtrennen, der Zellenwand kann jedoch an einem davon abweichenden Wandabschnitt vorgenommen werden, der insbesondere an einer für das Ableiten des austretenden Gases günstigen Stelle angeordnet ist. Dabei kann außer der Dehnbarkeit des Wandabschnitts auch die Auftrennvorrichtung bewegbar ausgeführt sein. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, dass die Auftrennvorrichtung mit einer hebelartigen Anordnung ausgestaltet ist, bei der ein Hebel in einem seiner Abschnitte durch die Dehnung des wenigstens einen dehnbar ausgestalteten Wandabschnitts betätigt, insbesondere von der Zelle weg bewegt und mit einem weiteren seiner Abschnitte gegen einen anderen Wandabschnitt der Zellenwand, insbesondere auf diesen zu, bewegt wird und dort die Öffnung der Zelle ausführt.
Die Erfindung ermöglicht somit durch eine an die Dehnung des wenigstens einen dehnbaren Wandabschnitts der Zellenwand durch den Druck des sich in der elektrochemischen Zelle bildenden Gases angepasste Gestaltung und Positionierung der Auftrennvorrichtung eine gezielte Entgasung der elektrochemischen Zelle durch einen präzise vorgebbaren Öffnungsvorgang, der bei einem frei einstellbaren, definierten, kontrollierten und reproduzierbaren Gasdruck innerhalb der Zelle an einer frei wählbaren, definierten Stelle der Zellenwand ausgeführt werden kann. Damit wird einerseits eine größere Betriebssicherheit erzielt, andererseits kann der Entgasungvorgang auch für unterschiedliche Bauformen elektrochemischer Zellen einfach und genau kontrolliert sowie reproduzierbar erfolgen. Durch Bereitstellung einer erfindungsgemäßen Auftrennvorrichtung für die elektrochemische Zelle bzw. einer oder mehrerer erfindungsgemäßer Auftrennvorrichtungen für mehrere elektrochemische Zellen kann auf eine Ausbildung dieser Zellen mit den aus dem Stand der Technik bekannten Entgasungvorrichtungen verzichtet und können diese Zellen damit kostengünstiger und einfacher hergestellt werden. Des weiteren ermöglicht es die Erfindung, elektrochemische Zellen, die in ihrer Bauform, insbesondere ihren Abmessungen in Länge, Höhe und/oder Breite unterschiedlich ausgestaltet sind und/oder von verschiedenen Lieferanten stammen, in gleicher Weise, insbesondere mit einheitlichem Auslösedruck, zu entgasen.
Die Erfindung ermöglicht außerdem in vorteilhafter Weise eine Öffnung an einer beliebigen Stelle der Zellenwand. Die Positionierung der Öffnung ist daher nicht auf spezielle Elemente, wie z. B. Siegelnähte oder dergleichen, der elektrochemischen Zelle beschränkt und kann somit verschiedensten konstruktiven Gegebenheiten flexibel angepasst werden.
Bei der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Auftrennvorrichtung ist ferner berücksichtigt, dass auch in bestimmungsgemäßen Betrieb der elektrochemischen Zelle durch Ladezyklen, Alterung, Schwankungen der Betriebstemperatur oder des Umgebungsdrucks in zulässigen Grenzen Formänderungen der elektrochemischen Zellen, insbesondere eine Zunahme der Dicke der Zelle, auftreten können, ohne dass dies bereits als kritischer Betriebszustand gesehen werden muss, der eine Öffnung der Zelle notwendig macht. Dies wird vorteilhaft dadurch erleichtert, dass, wie vorstehend beschrieben ist, die erfindungsgemäßen Auftrennvorrichtung einen präzise vorgebbaren Öffnungsvorgang, der bei einem definierten, kontrollierten Gasdruck innerhalb der Zelle an einer wählbaren, definierten Stelle der Zellenwand ausgeführt werden kann, ermöglicht. Dadurch kann in der erforderlichen Weise in Abhängigkeit von einer jeweiligen Einbausituation der elektrochemischen Zelle eine angepasste Konfiguration der Auftrennvorrichtung gewählt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Auftrennvorrichtung mit einem Schneideelement ausgestaltet ist. Dieses Schneideelement ist zum mechanischen Öffnen, insbesondere zum mechanischen Durchdringen und/oder Durchtrennen, der Zellenwand ausgebildet und bevorzugt vor bzw. gegenüber der für die Entgasung zu öffnenden Stelle der Zellenwand positioniert. Besonders bevorzugt ist dabei das Schneideelement mit einer Spitze und/oder einer Schneidekante ausgebildet. Diese werden bevorzugt im Fall der Betätigung der Auftrennvorrichtung gegen die Zellenwand gedrückt und durchtrennen diese an der dafür vorgesehenen Stelle.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Auftrennvorrichtung ausgestaltet zum mechanischen Öffnen, insbesondere zum mechanischen Durchdringen und/oder Durchtrennen, der Zellenwand im Bereich des wenigstens einen dehnbar ausgestalteten Wandabschnitts. Bei der Betätigung der Auftrennvorrichtung durch die Dehnung eines dehnbar ausgestalteten Wandabschnitts wird die Zellenwand im Bereich eines beliebig anderen, vorzugsweise aber desselben dehnbar ausgestalteten Wandabschnitts geöffnet. Dabei kann außer der Dehnbarkeit und dadurch Bewegbarkeit des Wandabschnitts die Auftrennvorrichtung ebenfalls bewegbar, aber auch feststehend ausgeführt sein. Durch die Dehnung kann der Wandabschnitt gegen die Auftrennvorrichtung bewegt werden, oder es kann, wie bereits vorstehend beschrieben, die Auftrennvorrichtung gegen den Wandabschnitt bewegt werden, oder es können beide Bewegungen kombiniert werden.
Dabei sind gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Schneideelement und der wenigstens eine dehnbare Wandabschnitt einander gegenüberliegend angeordnet und ist der wenigstens eine dehnbare Wandabschnitt durch seine Dehnung gegen das Schneideelement bewegbar. Durch die Dehnung wird somit der Wandabschnitt gegen die Auftrennvorrichtung bewegt; das Schneideelement öffnet die Zellenwand im Bereich des dehnbaren Wandabschnitts. Die Auftrennvorrichtung ist dabei insbesondere feststehend ausgebildet. Dadurch wird die Konstruktion einfach und kompakt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Fortbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Auslösedruck eines sich in der elektrochemischen Zelle bildenden Gases zur Betätigung der Auftrennvorrichtung durch einen Abstand zwischen dem wenigstens einen dehnbaren Wandabschnitt und der Auftrennvorrichtung vorbestimmbar.
Durch den Druck des Gases in der Zelle wird die Dehnung des wenigstens einen dehnbaren Wandabschnitt hervorgerufen. Dabei steht das Ausmaß dieser Dehnung in unmittelbarem Zusammenhang mit dem Druck. Durch Vorherbestimmen, Wählen bzw. Einstellen des Abstandes zwischen dem wenigstens einen dehnbaren Wandabschnitt und der Auftrennvorrichtung kann der Druck des Gases in der Zelle, bei dem die Auftrennvorrichtung in Tätigkeit versetzt werden soll, d. h. der Auslösedruck, vorbestimmt werden. Dies lässt sich für jede Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vornehmen.
Besonders bevorzugt ist es dabei, dass, wenn der wenigstens eine dehnbare Wandabschnitt und das Schneideelement einander gegenüberliegend angeordnet sind und bei Betätigung der Auftrennvorrichtung gegeneinander, d. h. zumindest im wesentlichen aufeinander zu, bewegt werden, der Auslösedruck eines sich in der elektrochemischen Zelle bildenden Gases zur Betätigung der Auftrennvorrichtung durch einen Abstand zwischen dem wenigstens einen dehnbaren Wandabschnitt und dem Schneideelement vorbestimmbar ist. Vorteilhaft kann in dieser Anordnung das Schneideelement feststehend und somit besonders einfach ausgeführt sein. Besonders vorteilhaft ist dabei das Schneideelement als fest verbaute Spitze, fest verbauter Dorn oder fest verbautes Messer ausgebildet und drückt sich beim Aufblähen der Zelle durch den sich ausdehnenden Wandabschnitt.
Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Abführen des sich in der elektrochemischen Zelle bildenden Gases. Insbesondere ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Auftrennvorrichtung mit der Einrichtung zum Abführen des sich in der elektrochemischen Zelle bildenden Gases verbunden, vorzugsweise in einer Einheit zusammengefasst. Dies ermöglicht eine besonders einfache, kompakte und effektive Bauform.
In einer weiteren vorteilhaften Fortbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Einrichtung zum Abführen des sich in der elektrochemischen Zelle bildenden Gases eine insbesondere im wesentlichen trichterartige Auffangvorrichtung und eine insbesondere im wesentlichen röhrenartige Ableitvorrichtung.
Unter einer trichterartigen Auffangvorrichtung kann dabei bevorzugt eine trichterförmige Auffangvorrichtung verstanden werden; diese kann aber auch jede andere Formgebung bzw. Gestaltung aufweisen, die dazu eingesetzt werden kann, die entstehenden Gase aufzufangen. Dabei wird durch die Gestaltung der Auffangvorrichtung insbesondere berücksichtigt, dass die Gase in der Regel leichter als die umgebende Atmosphäre sind. Dementsprechend wird für die Auffangvorrichtung eine hauben- oder gehäuseartige Gestaltung bevorzugt.
Ferner wird unter einer röhrenartigen Ableitvorrichtung bevorzugt eine röhrenförmige Ableitvorrichtung verstanden, z. B. ein Röhrchen, ein Schlauch oder dergleichen. Die Ableitvorrichtung ist derart beschaffen, dass eine sichere Entfernung des entstehenden Gas gewährleistet ist. Dies betrifft vor allem eine einzuhaltende Gasdichtigkeit und eine Formgebung und Führung, die eine Ansammlung gefährlicher Gasmengen oder -gemische verhindert, z. B. durch eine Anordnung in einer bestimmten Steigung oder einem bestimmten Gefälle. Insbesondere bei einem Einsatz der elektrochemischen Zelle in einem Gerät, einem Fahrzeug oder dergleichen muss das Gas sicher aus dem Gerät, dem Fahrzeug oder dergleichen entfernt werden, um z. B. einer Explosionsgefahr zu begegnen.
Elektrochemische Zellen der hier beschriebenen Art können einzeln, vorzugsweise aber zu mehreren in einem Zellenblock zusammengefasst sein. Vorteilhaft ist ein derartiger Zellenblock von einem Gehäuse umschlossen, durch welches die elektrochemischen Zellen gegen Beschädigungen geschützt sind. Ein solcher Zellenblock in einem Gehäuse ist vorteilhaft als Montageeinheit gestaltet und dadurch einfach verbaubar.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhaft auch in der Weise ausgestaltet sein, dass bei einem derartigen Zellenblock mehrere, bevorzugt alle elektrochemischen Zellen entgast werden können. Dazu sind bevorzugt Schneideelemente für jede der elektrochemischen Zellen eines derartigen Zellenblocks vorzusehen, oder es kann ein gemeinsames Schneideelement für die Öffnung mehrerer oder aller elektrochemischen Zellen vorgesehen sein. Damit ist eine gezielte Entgasung auch einer größeren Anzahl elektrochemischer Zellen durch einen präzise vorgebbaren Öffnungsvorgang, der bei einem frei einstellbaren, definierten, kontrollierten und reproduzierbaren Gasdruck innerhalb jeder der Zellen erfolgt, vornehmbar.
Nach einer weiteren vorteilhaften Fortbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ferner bei einem solchen eingehäusten Zellenblock die Einrichtung zum Abführen des sich in der elektrochemischen Zelle bildenden Gases wenigstens teilweise mit einem Gehäuse zum Umschließen wenigstens eines wenigstens eine elektrochemische Zelle umfassenden Zellenblocks verbunden.
Die Verbindung der Einrichtung zum Abführen des sich in der elektrochemischen Zelle bildenden Gases mit dem Gehäuse zum Umschließen des Zellenblocks kann dann bevorzugt in der Weise vorgenommen sein, dass das Gehäuse wenigstens einen Teil der Einrichtung zum Abführen des Gases bildet, insbesondere dass wenigstens ein Teil des Gehäuses wenigstens einen Teil der trichterartigen Auffangvorrichtung und/oder wenigstens einen Teil der röhrenartigen Ableitvorrichtung bildet.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Abführen des sich in der elektrochemischen Zelle bildenden Gases mit wenigstens einem Dichtungselement ausgebildet ist zum sicheren Abführen des Gases in die Auffangvorrichtung. Dadurch wird gewährleistet, dass die nach Öffnen der elektrochemischen Zelle austretenden Gase sicher aus dieser in die Ableitvorrichtung eingeleitet werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das wenigstens eine Dichtungselement mit einer flexiblen Dichtung ausgebildet zum Abdichten eines Zwischenraums zwischen der Zellenwand und der Auffangvorrichtung. Bevorzugt bildet dabei die flexible Dichtung einen Teil der Ableitvorrichtung und dichtet einen Zwischenraum zwischen der Zellenwand und der Auffangvorrichtung ab. Insbesondere ist die flexible Dichtung derart angeordnet, dass die Funktion der Auftrennvorrichtung nicht beeinträchtigt wird. Sie kann auch Teil der Auslegungscharakteristik sein, z. B. Druck, Volumenausdehnung oder Zellenverformung.
Eine bevorzugte Fortbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Dichtungselement und die Auftrennvorrichtung mit Konstruktionselementen zum Bilden eines wenigstens eine elektrochemische Zelle umfassenden Zellenblocks, insbesondere mit einem Gehäuse zum Umschließen des wenigstens eine elektrochemische Zelle umfassenden Zellenblocks, verbunden ist. Vorteilhaft sind das wenigstens eine Dichtungselement, insbesondere die flexible Dichtung, und die Auftrennvorrichtung Teil von für den Aufbau eines Zellenblocks und besonders eines in einem Gehäuse als Montageeinheit angeordneten Zellenblocks, auch als Batteriezellenmodul bezeichnet, Teil der Komponenten bzw. Konstruktionselemente eines solchen Batteriezellenmoduls. Damit wird vorteilhaft eine Zelle, die in ein solches Batteriezellenmodul eingebaut ist, zugleich durch die Auftrennvorrichtung überwacht und im Falle einer Auslösung der Auftrennvorrichtung mit einem sicheren Entgasungsystem verbunden. Ein besonders vorteilhafter Aufbau ergibt sich, wenn durch die Komponenten bzw. Konstruktionselemente des Batteriezellenmoduls sowohl die Auftrennvorrichtung als auch die Einrichtung zum Abführen des sich in der elektrochemischen Zelle bildenden Gases, das heißt die Auffangvorrichtung und die Ableitvorrichtung, z. B. auffallend Trichter und Ableitungskanäle, sowie das wenigstens eine Dichtungselement gebildet werden.
Zusammengefasst sorgt eine insbesondere mit einem Dorn, einer Spitze oder Schneidkante ausgebildete Auftrennvorrichtung dafür, dass die elektrochemische Zelle beim Aufblähen gezielt geöffnet wird. Hierdurch kann die Zellöffnung bei einem bestimmten Gasdruck erfolgen und die Gase können gezielt durch Kanäle, Röhrchen, Schläuche oder Ansatzstücke abgeleitet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im nachfolgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 in zwei Ansichten ein Beispiel für eine elektrochemische Zelle, die mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt wird, in einem bestimmungsgemäßen Betriebszustand,
2 in zwei Ansichten das Beispiel der elektrochemischen Zelle gemäß 1, die mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt wird, in einem durch Gasentwicklung aufgeblähten Betriebszustand,
3 eine Stirnansicht einer elektrochemischen Zelle gemäß 1, die mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt wird, mit schematischer Darstellung von Beispielen möglicher Positionierungen für eine Auftrennvorrichtung,
4 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für eine elektrochemische Zelle gemäß 3 sowie
5 und 6 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für eine elektrochemische Zelle gemäß 3 in zwei unterschiedlichen Betriebszuständen.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
In 1 ist mit dem Bezugszeichen 20 eine elektrochemische Zelle bezeichnet, die mit einem Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt wird. Die elektrochemische Zelle 20 ist in der rechten Hälfte der 1 in einer Draufsicht und links davon in einer Stirnansicht, jeweils im ordnungsgemäßen Betriebszustand, dargestellt. Die elektrochemische Zelle 90 umfasst einen Zellenkörper 21, der in an sich bekannter Weise eine hier nicht im einzelnen dargestellte Elektrodenanordnung mit positiven und negativen Elektrodenplatten und einem dazwischen angeordneten Separator sowie positive und negative Batterieanschlüsse 24 umfasst, die mit den zugehörigen Elektrodenplatten verbunden sind und die elektrischen Anschlüsse der elektrochemischen Zelle 20 bilden. Der Zellenkörper 21 ist in mit Aluminium beschichteter Kunststofffolie 22 eingehüllt, die eine in wenigstens einem Wandabschnitt dehnbar ausgestaltete Zellenwand bildet. Je eine dieser Kunststofffolien 22 ist auf einer vorderen und einer hinteren Seite des Zellenkörpers 21 aufgebracht. Die Kunststofffolie 22 sind an den Schmalseiten der elektrochemischen Zelle 20 miteinander in einer Siegelnaht 23 verschweißt und bilden eine Umhüllung für die elektrochemische Zelle 20, durch die der Zellenkörper 21 hermetisch dicht abgeschlossen ist. Die Kunststofffolie 22 bildet dabei eine in wenigstens einem Wandabschnitt dehnbar ausgestaltete Zellenwand für die elektrochemische Zelle 20. Die Batterieanschlüsse 24 ragen durch die Siegelnähte 23 seitlich aus dem Zellenkörper 21 hervor.
2 zeigt die elektrochemische Zelle 20 in einem Betriebszustand nach Bildung eines Gases im Zellenkörper 21, wobei mit 1 übereinstimmende Elemente wieder mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Durch die Gasbildung bläht sich die Kunststofffolie 22 in Bereichen, die in 2 mit einer Umrandung markiert und mit dem Bezugszeichen 25 versehen sind und in denen sich das Gas sammelt, auf. Bei der dargestellten Gestaltung der elektrochemischen Zelle 20 tritt eine starke Aufblähung um die Mitte des Zellenkörpers 21 auf. In der Nachbarschaft der Siegelnaht 23 sammelt sich dagegen nur wenig Gas, so dass die Aufblähungen 25 hier geringfügiger sind.
Je nach Einbausituation der elektrochemischen Zelle 20, d. h. je nach der Form z. B. eines Gehäuses, in dem die elektrochemische Zelle 20 untergebracht ist oder je nach Form des Zellenblocks, in dem die elektrochemische Zelle 20 mit anderen, gleichartigen Zellen zusammengefasst ist, kann es nun notwendig sein, im Falle eines Gasüberdrucks im Zellenkörper 21 die Zellenwand an unterschiedlichen Stellen zu öffnen. So wird bei einer flächigen Staffelung mehrerer elektrochemischer Zellen 20, bei denen die vorderen und hinteren Seiten des Zellenkörpers 21 durch jeweils benachbarte elektrochemische Zellen 20 verdeckt werden, eine Öffnung der Zellenwand im wesentlichen nur in der Nachbarschaft der Siegelnähte 23 erfolgen können. Dies kann auch dann vorteilhaft sein, wenn die elektrochemische Zelle 20 in ihrer Einbaulage hochkant steht und sich das Gas dann im Bereich der oben befindlichen Siegelnaht 23 sammelt. Andererseits kann es gerade in diesem Fall vorteilhaft sein, für die Betätigung einer Auftrennvorrichtung, mit der die Zellenwand wie beschrieben durchtrennt werden soll, die wesentlich stärkere Aufblähung in der Mitte der vorderen oder hinteren Seite des Zellenkörpers 21 zu nutzen, weil damit eine höhere Genauigkeit bei der Justierung auf den gewünschten Auslösedruck des in der elektrochemischen Zelle 20 gebildeten Gases, bei dem das Auftrennen der Zellenwand ausgelöst werden soll, erreichbar ist.
3 zeigt in einer Stirnansicht eine Abwandlung der elektrochemischen Zelle 20 aus den 1 und 2, die sich lediglich durch die symmetrische Lage der Siegelnaht 23 von den Ausführungsformen gemäß den 1 und 2 unterscheidet. Übereinstimmende Elemente sind wieder mit denselben Bezugszeichen versehen und werden hier nicht noch einmal beschrieben.
In 3 sind mit pfeilförmigen Markierungen 26 Beispiele für eine Positionierung eines von einer Auftrennvorrichtung umfassten Schneideelements angedeutet. Dabei handelt es sich um bevorzugte Positionen in der Umgebung der Siegelnaht 23 und in der Mitte des Zellenkörpers 21. Grundsätzlich ist darüber hinaus für das Schneideelements auch jede andere Position entlang der Oberfläche der elektrochemischen Zelle 20, d. h. des Zellenkörpers 21 zum Durchtrennen der Kunststofffolie 22 möglich. Dabei können die Schneideelemente bevorzugt in einer der Darstellung der Markierungen 26 entsprechenden Weise als Dorne oder Spitzen, aber auch messerförmig ausgebildet und in der Weise wie die dargestellten Markierungen 26 angebracht sein.
4 zeigt eine elektrochemische Zelle 20 in der Ausgestaltung gemäß 3, ausgestattet mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100. Die Vorrichtung 100 umfasst eine Auftrennvorrichtung 110, die mit einem Schneideelement 111 ausgebildet ist. Im Beispiel nach 4 ist die Auftrennvorrichtung 110 mit einer ebenfalls von der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 umfassten, hier der Einfachheit halber schematisch trichterförmig dargestellten Auffangvorrichtung 120 verbunden, die Teil einer Einrichtung zum Abführen des sich in der elektrochemischen Zelle 20 bildenden Gases darstellt und die Auftrennvorrichtung 110 umschließt. Die Einrichtung zum Abführen des Gases umfasst ferner eine ebenfalls nur schematisch angedeutete, röhrenartige Ableitvorrichtung 130 an der oberen Spitze der Auffangvorrichtung 120.
Die in 4 dargestellte Auftrennvorrichtung 110 stellt ein sehr einfaches Ausführungsbeispiel dar, bei dem das Schneideelement 111 feststehend an der Auffangvorrichtung 120 gegenüber dem dehnbaren Wandabschnitt 112 der Zellenwand angeordnet und gegen diesen derart gerichtet ist, dass bei einer Gasentwicklung im Zellenkörper 21 und einem dadurch ausgelösten Aufblähen der Kunststofffolie 22 sich der dehnbare Wandabschnitt 112 gegen das Schneideelement 111 bewegt, wie dies durch das Bezugszeichen 25 in 4 angedeutet ist, wodurch das Schneideelement 111 in die Kunststofffolie 22 eindringt und diese durchtrennt. Das nun aus dem Zellenkörper 21 austretende Gas wird von der Auffangvorrichtung 120 aufgefangen und durch die Ableitvorrichtung 130 abgeführt.
In einer vorteilhaften Abwandlung der Ausführungsbeispiele nach den 3 und 4, bei der mehrere der dargestellten elektrochemischen Zellen 20 mit dem vorderen bzw. hinteren Seiten ihrer Zellenkörper 21 aneinanderliegend zu einem Zellenblock zusammengefasst sind, können zwischen den einzelnen Zellen 20 eines Zellenblocks Zwischenwände vorgesehen sein, oder die einzelnen Zellen 20 können in Halterungen verbaut sein. Vorteilhaft können dann die Schneideelemente für die einzelnen Zellen 20 mit diesen Halterungen verbunden werden oder an den Zwischenwänden derart angeordnet sein, dass sie sich beim Aufblähen der Zellen 20 durch die Kunststofffolie 22 drücken und diese damit auftrennen.
In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Entgasen der elektrochemischen Zelle 20 dargestellt, die dort mit dem Bezugszeichen 200 versehen ist. Während in diesem Ausführungsbeispiel die Ausgestaltung der Auffangvorrichtung 120 und der Ableitvorrichtung 130 gegenüber den vorgeschriebenen Figuren unverändert belassen ist, zeigt 5 eine Variante der Konstruktion der Auftrennvorrichtung, die hier das Bezugszeichen 210 trägt. Dabei ist außer der Dehnbarkeit der die Zellenwand bildenden Kunststofffolie 22 auch die Auftrennvorrichtung 210 bewegbar ausgeführt. Zu diesem Zweck ist die Auftrennvorrichtung 210 mit einer hebelartigen Anordnung ausgestaltet, bei der ein Hebel in einem seiner Abschnitte, hier mit dem Bezugszeichen 212 bezeichnet, durch die Dehnung eines dehnbar ausgestalteten, weiteren Wandabschnitts 113 betätigt, insbesondere von der Zelle 20 weg bewegt und mit einem weiteren seiner Abschnitte, hier mit dem Bezugszeichen 211 versehen, gegen den bereits im Ausführungsbeispiel nach 4 beschriebenen Wandabschnitt 112 der Zellenwand, insbesondere auf diesen zu, bewegt wird und dort die Öffnung der Zelle 20 ausführt. Der Hebel ist zur Führung dieser Bewegungen in einer gelenkigen Aufhängung 213 gelagert; in 5 ist er damit an der Auffangvorrichtung 120 angelenkt.
6 zeigt die Konfiguration nach 5 in einem Betriebszustand, in dem die Zellenwand durch Gasentwicklung aufgebläht wird. Die Aufblähung, wieder durch das Bezugszeichen 25 dargestellt, findet vornehmlich im dehnbar ausgestalteten, weiteren Wandabschnitt 113 statt. Aufgrund der damit einhergehenden Dehnung des weiteren Wandabschnitts 113 wird der an diesem weiteren Wandabschnitt 113 anliegende Abschnitt 212 des Hebels der Auftrennvorrichtung 210 vom Zellenkörper 21 wegbewegt. Dadurch führt der Hebel eine Drehbewegung um die gelenkige Aufhängung 213 aus, durch die der weitere Abschnitt 211 des Hebels mitsamt dem Schneideelement 111 gegen den Wandabschnitt 112 bewegt wird. Im gezeigten Beispiel ist auch dieser Wandabschnitt 112 dehnbar ausgeführt, so dass Wandabschnitt 112 und Schneideelement 111 aufeinander zu bewegt werden. Dabei durchtrennt das Schneideelement 111 den Wandabschnitt 112 und löst so die Entgasung aus.
Das Schneideelement 111 in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist zwar in der Art einer Spitze, einer Nadel oder eines Dorns dargestellt, doch sind selbstverständlich auch andere Ausgestaltungen des Schneideelements 111 ebenso möglich. Das Schneideelement 111 kann ferner winkelrecht oder schiefwinklig zur Tangente der Zellenwand angesetzt werden. Anstelle einer festen oder hebelartigen Anbringung kann das Schneideelement 111 auch in einer elastischen Einrichtung derart eingebaut werden, dass es erst bei Aufblähen der Zelle um ein vorgegebenes Maß in Tätigkeit tritt.
Die freie Wahl der Positionierung der Auftrennvorrichtung an der Zellenwand erlaubt es, die Zelle genau dort zu öffnen, wo dies aus konstruktiven oder betrieblichen Gründen optimal ist. Außerdem erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine genaue Einstellung des Auslösedrucks in der Zelle, so dass die Auftrennvorrichtung erst genau bei diesem Auslösedruck, jedoch nicht früher, wirksam wird.
Die Ableitvorrichtung ist bevorzugt mit einer Aufnahme oder einem Gehäuse für wenigstens eine elektrochemische Zelle der beschriebenen Art verbunden in der Weise, dass an bzw. in dieser Aufnahme oder diesem Gehäuse Kanäle, Röhren, Schläuche, Ansatzstücke oder dergleichen für die Leitung der Gase als konstruktive Bestandteile von Batteriezellenmodulen vorgesehen sind.
Obwohl im vorstehenden stets von einer einzigen elektrochemischen Zelle, die durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung entgast werden kann, die Rede ist, kann in einer einfachen Abwandlung dieser Vorrichtung auch die gemeinsame Entgasung einer größeren Anzahl elektrochemische Zellen vorgesehen werden. Beispielsweise kann eine Auffangvorrichtung mehrere der elektrochemischen Zellen umfassend und für jede dieser Zellen ein Schneideelement enthalten oder mit einem gemeinsamen Schneideelement für alle Zellen ausgestattet sein, beispielsweise einem messerförmigen, sich über alle Zellen hinweg ersteckenden Schneideelement. Batteriezellenmodule, die mit einer derart ausgestalteten Auftrennvorrichtung ausgestattet sind, ermöglichen eine gezielte Entgasung für die gesamte Batterie.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht durch ihre einfache und kostengünstige Konstruktion eine einfache und vorteilhafte Erweiterung des Anwendungsgebiets beutelförmiger elektrochemischer Zellen auch auf den Einbau im Inneren von z. B. Fahrzeugen, da dort eine Entgasung, d. h. eine sichere Ableitung entstehender Gase, vielfach gefordert ist.
Bezugszeichenliste

20: elektrochemische Zelle
21: Zellenkörper
22: Kunststofffolie
23: Siegelnaht
24: Batterieanschlüsse (positiv und negativ)
25: Aufblähung des Zellenkörpers durch Gasbildung
26: Markierungen: Beispiele für Positionierung des Schneideelements
100: Vorrichtung zum Entgasen der Zelle 20 (4)
110: Auftrennvorrichtung
111: Schneideelement
112: dehnbarer Wandabschnitt
113: weiterer dehnbarer Wandabschnitt
120: Auffangvorrichtung
130: Ableitvorrichtung
200: Vorrichtung zum Entgasung in der Zelle 20 (5 und 6)
210: Auftrennvorrichtung (5 und 6): hebelartige Anordnung mit:
211: Weiterer Abschnitt des Hebels von 210
212: Abschnitt des Hebels von 210
213: gelenkige Aufhängung des Hebels von 210 an 120

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7122276 B2 [0002]
US 2010/0112436 [0003]
DE 102010034545 A1 [0004]
DE 102007004568 A1 [0005]

Claims

Vorrichtung (100; 200) zum Entgasen einer elektrochemischen Zelle (20), die von einer mit einer in wenigstens einem Wandabschnitt (112, 113) dehnbar ausgestalteten Zellenwand ausgebildeten Umhüllung umgeben ist, umfassend wenigstens eine Auftrennvorrichtung (110) zum durch eine Dehnung des wenigstens einen dehnbar ausgestalteten Wandabschnitts (112, 113) betätigten mechanischen Öffnen, insbesondere zum mechanischen Durchdringen und/oder Durchtrennen, der Zellenwand.
Vorrichtung (100; 200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftrennvorrichtung (110) mit einem Schneideelement (111) ausgestaltet ist.
Vorrichtung (100; 200) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneideelement (111) mit einer Spitze und/oder einer Schneidekante ausgebildet ist.
Vorrichtung (100; 200) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftrennvorrichtung (110) ausgestaltet ist zum mechanischen Öffnen, insbesondere zum mechanischen Durchdringen und/oder Durchtrennen, der Zellenwand im Bereich des wenigstens einen dehnbar ausgestalteten Wandabschnitts (112).
Vorrichtung (100; 200) nach Anspruch 4 in Verbindung mit Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneideelement (111) und der wenigstens eine dehnbare Wandabschnitt (112) einander gegenüberliegend angeordnet sind und der wenigstens eine dehnbare Wandabschnitt (112) durch seine Dehnung gegen das Schneideelement (111) bewegbar ist.
Vorrichtung (100; 200) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslösedruck eines sich in der elektrochemischen Zelle (20) bildenden Gases zur Betätigung der Auftrennvorrichtung (110; 210) durch einen Abstand zwischen dem wenigstens einen dehnbaren Wandabschnitt (112; 113) und der Auftrennvorrichtung (110; 210) vorbestimmbar ist.
Vorrichtung (100; 200) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslösedruck eines sich in der elektrochemischen Zelle (20) bildenden Gases zur Betätigung der Auftrennvorrichtung (110) durch einen Abstand zwischen dem wenigstens einen dehnbaren Wandabschnitt (112) und dem Schneideelement (111) vorbestimmbar ist
Vorrichtung (100; 200) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (120, 130) zum Abführen des sich in der elektrochemischen Zelle (20) bildenden Gases.
Vorrichtung (100; 200) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (120, 130) zum Abführen des sich in der elektrochemischen Zelle bildenden Gases eine insbesondere im wesentlichen trichterartige Auffangvorrichtung (120) und eine insbesondere im wesentlichen röhrenartige Ableitvorrichtung (130) umfasst.
Vorrichtung (100; 200) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (120, 130) zum Abführen des sich in der elektrochemischen Zelle (20) bildenden Gases wenigstens teilweise mit einem Gehäuse zum Umschließen wenigstens eines wenigstens eine elektrochemische Zelle (20) umfassenden Zellenblocks verbunden ist.
Vorrichtung (100; 200) nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (120, 130) zum Abführen des sich in der elektrochemischen Zelle (20) bildenden Gases mit wenigstens einem Dichtungselement ausgebildet ist zum sicheren Abführen des Gases in die Auffangvorrichtung (120).
Vorrichtung (100; 200) nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Dichtungselement mit einer flexiblen Dichtung ausgebildet ist zum Abdichten eines Zwischenraums zwischen der Zellenwand und der Auffangvorrichtung (120).
Vorrichtung (100; 200) nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Dichtungselement und die Auftrennvorrichtung (110) mit Konstruktionselementen zum Bilden eines wenigstens eine elektrochemische Zelle (20) umfassenden Zellenblocks, insbesondere mit einem Gehäuse zum Umschließen des wenigstens eine elektrochemische Zelle (20) umfassenden Zellenblocks, verbunden ist.