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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezelle, ein Batteriezellenmodul mit der erfindungsgemäßen Batteriezelle, ein Verfahren zur Herstellung des Batteriezellenmoduls, eine Batterie mit wenigstens einem Batteriezellenmodul und ein Kraftfahrzeug, welches das Batteriezellenmodul und/oder die Batterie aufweist.
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Es besteht ein erheblicher Bedarf an Batterien für breite Anwendungsbereiche, beispielsweise für Fahrzeuge, stationäre Anlagen, wie zum Beispiel Windkraftanlagen und mobile Elektronikgeräte, wie zum Beispiel Laptops und Kommunikationsgeräte. An diese Batterien werden sehr hohe Anforderungen hinsichtlich Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Leistungsfähigkeit gestellt.
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Prädestiniert für ein breites Einsatzgebiet von Applikationen ist die Lithium-Ionen-Technologie. Sie zeichnet sich unter anderem durch hohe Energiedichte und eine äußerst geringe Selbstentladung aus.
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Derartige Lithium-Ionen-Zellen umfassen üblicherweise eine Elektrode, die Lithium-Ionen im Zuge der sogenannten Interkalation reversibel einlagern kann oder im Zuge der sogenannten Deinterkalation wieder auslagern kann. Die Interkalation erfolgt beim Ladeprozess der Batteriezelle, und die Deinterkalation erfolgt bei der Entladung der Batteriezelle zur Stromversorgung von elektrischen Aggregaten.
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Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen wie zum Beispiel bei Windkraftanlagen, in Fahrzeugen, wie zum Beispiel in Hybrid- und Elektrofahrzeugen, als auch im Verbraucher-Bereich, hier zum Beispiel in Laptops und Mobiltelefonen, neue Batteriesysteme zum Einsatz kommen werden, an die sehr hohe Anforderungen bezüglich Zuverlässigkeit, Leistungsfähigkeit und Lebensdauer gestellt werden.
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Antriebsbatterien in Hybrid, Plug-in-Hybrid und Elektrofahrzeugen werden üblicherweise modular aufgebaut. Hierbei werden aus mindestens zwei Einzel-Batteriezellen, die seriell oder parallel verschaltet werden, Module gebildet, welche wiederum zu größeren Untereinheiten zusammengefasst werden, nämlich zu sogenannten Sub-Units, die sich zum Beispiel eine gemeinsame Kühleinrichtung teilen. Aus zwei oder mehreren dieser Sub-Units wird üblicherweise letztendlich die komplette Batterie aufgebaut, wobei diese Module und Sub-Units je nach zur Verfügung stehendem Bauraum auch in mehreren Ebenen übereinander angeordnet sein können. Moderne Batteriezellen, speziell Lithium-Ionen-Batteriezellen, aber auch Lithium-Polymer-Batteriezellen oder auch Bleisäureakkus haben dabei die Anschlussterminals an einer der Seiten der Batterie, die üblicherweise als Deckel oder Oberseite bezeichnet wird.
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Bei der Verschaltung der Einzel-Batteriezellen zu Modulen wird oftmals von oben ein sogenannter Zellenverbinder angebracht. In der Serienproduktion wird dabei bevorzugt mit geschweißten (zum Beispiel Laser, Ultraschall, Reibschweißen et cetera.) oder genieteten Verbindungen gearbeitet.
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Auch die Verbindung zwischen den einzelnen Modulen erfolgt mittels eines Modulverbinders, der oftmals in ähnlicher Weise wie der Zellenverbinder ausgestaltet ist und angebracht wird.
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Eine Batteriezelle beziehungsweise ein aus mehreren Batteriezellen hergestelltes sogenanntes Akku-Pack gilt als am Lebensdauerende, wenn es nur noch eine bestimmte Leistung aufweist und/oder eine bestimmte Kapazität hat und/oder einen bestimmten Innenwiderstand überschreitet. Bei der Leistung und der Kapazität ist diese Grenze meist in etwa bei 80 % des Anfangswertes erreicht, das heißt des Wertes, welchen die Batteriezelle beziehungsweise das Akku-Pack maximal aufweisen kann. Diese Grenzwerte definieren das Lebensdauerende.
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Aus Gründen der Effizienz muss die betreffende Batteriezelle beziehungsweise das betreffende Akku-Pack dann ausgetauscht werden. Dieser Austauschprozess, verbunden mit dem Prozess der Verbindung weiterhin funktionsfähiger Batteriezellen mit neuen Batteriezellen, ist relativ aufwendig und daher kostenintensiv.
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Stand der Technik
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Aus der
KR 10 2006 018 326 A ist ein System zum Verschalten von Batteriezellen bekannt, wobei ein erstes Terminal einer Batteriezelle einen Gewindebolzen aufweist und ein zweites Terminal der Batteriezelle einen zylindrischen Bolzen aufweist. Auf den zylindrischen Bolzen kann ein Zellenverbinder gesteckt werden und mit der Zylindermantelfläche des Bolzens verschweißt werden. Ein weiterer Zellenverbinder lässt sich auf den Gewindebolzen stecken und kann dort mittels einer geeigneten Schraubverbindung, wie zum Beispiel mittels einer Mutter, fixiert werden. Mit derartigen Zellenverbindern können mehrere Batteriezellen zur Herstellung eines Batteriezellenmoduls angeschlossen werden. Bei Austausch einzelner Batteriezellen muss jedoch die Schraubverbindung und/oder die Schweißverbindung wieder gelöst werden und gegebenenfalls ein neuer Zellenverbinder zur Verbindung einer verbleibenden Batteriezelle mit einer neuen Batteriezelle zur Verfügung gestellt und installiert werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird eine Batteriezelle, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batteriezelle zur Verfügung gestellt, welche wenigstens ein Terminal zum elektrischen Anschluss der Batteriezelle aufweist, wobei das Terminal wenigstens zwei Anschlusseinrichtungen zur elektrischen Verbindung des Terminals mit jeweils einem Zellenverbinder aufweist. Das Terminal ist dabei mit einer Elektrode der Batteriezelle elektrisch leitfähig verbunden.
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Vorteile der Erfindung
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Batteriezelle liegt insbesondere darin, dass in einfacher Weise beim Austausch einer mit der erfindungsgemäßen Batteriezelle gekoppelten weiteren Batteriezelle und Verbleib eines Restes eines Zellenverbinders an einer Anschlusseinrichtung der Batteriezelle die andere Anschlusseinrichtung zum Anschluss eines neuen Zellenverbinders weiterhin zur Verfügung steht. Damit lässt sich Reparaturaufwand sowie Reparatur- und Stillstandszeit eines Batteriezellenmoduls verringern, dessen Bestandteil die erfindungsgemäße Batteriezelle ist.
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In einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass wenigstens eine Anschlusseinrichtung jeweils zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Kanten umfasst, zwischen denen ein im Wesentlichen quaderförmiger Zellenverbinder aufnehmbar ist. Vorzugsweise verlaufen die Kanten genau parallel zueinander.
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In einer anderen Ausgestaltungsvariante ist vorgesehen, dass wenigstens eine Anschlusseinrichtung einen Zapfen aufweist, wobei der Zapfen in ein in einem Zellenverbinder angeordnetes Loch steckbar ist. Das heißt, dass eine Anschlusseinrichtung wenigstens ein Formelement, nämlich die beiden Kanten oder den Zapfen aufweist, welches an einem formmäßig komplementär ausgeführten Formelement eines Zellenverbinders zur Anlage bringbar ist, nämlich durch die Anlage der Kanten des Zellenverbinders an den Kanten der Anschusseinrichtung beziehungsweise durch die Aufnahme des Zapfens der Anschlusseinrichtung in einem Loch im Zellenverbinder.
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Dabei ist eine Batteriezelle nicht von der Erfindung ausgeschlossen, bei der eine Anschlusseinrichtung mit den parallel zueinander angeordneten Kanten und die andere Anschlusseinheit mit dem Zapfen ausgestaltet ist.
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In einer dritten Ausgestaltungsvariante ist vorgesehen, dass eine erste Anschlusseinrichtung jeweils zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Kanten umfasst, zwischen denen ein im Wesentlichen quaderförmiger Zellenverbinder aufnehmbar ist, und dass zwischen den Kanten eine zweite Anschlusseinrichtung angeordnet ist, die einen Zapfen aufweist, wobei der Zapfen in ein in einem Zellenverbinder angeordnetes Loch steckbar ist.
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Vorzugsweise sind auch hier die Kanten genau parallel zueinander angeordnet. Diese Ausgestaltungsvariante vereint somit auf einer Grund- beziehungsweise Projektionsfläche beide Anschlusseinrichtungen und ist somit besonders volumen- und gewichtssparend ausgeführt.
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Erfindungsgemäß wird außerdem ein Batteriezellenmodul zur Verfügung gestellt, welches wenigstens eine erste erfindungsgemäße Batteriezelle sowie eine weitere Batteriezelle und einen Zellenverbinder umfasst, wobei die Batteriezellen mittels des Zellenverbinders, der an einer der Anschlusseinrichtungen der ersten erfindungsgemäßen Batteriezelle angeschlossen ist, elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind. Dabei kann die weitere Batteriezelle ebenfalls eine erfindungsgemäße Batteriezelle sein. Zur Verbindung der Terminals der Batteriezellen wird vorzugsweise ein Zellenverbinder genutzt, der vorzugsweise eine längliche und beispielsweise quaderförmige Form aufweist, wobei er an wenigstens einem Ende mindestens zwei in ihrer Form und/oder Lage unterschiedlich ausgebildete Anlageeinrichtungen zur Anlage an formmäßig komplementär ausgebildeten Formelementen der Anschlusseinrichtungen der Batteriezellen aufweist. Die Länge des Zellenverbinders ist dabei mindestens 1,5-mal so lang wie die Breite des Zellenverbinders, so dass dieser klar eine längliche Form aufweist. Die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den Anschlusseinrichtungen und dem Zellenverbinder ist vorzugsweise mittels Schweißung, insbesondere Laserschweißung, realisiert.
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Insbesondere wird ein Batteriezellenmodul mit einer Batteriezelle zur Verfügung gestellt, bei der die jeweils andere Anschlusseinrichtung, die nicht an den Zellenverbinder angeschlossen ist, mit den zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Kanten oder auch mit dem Zapfen ausgestaltet ist, und ein Rest eines anderen Zellenverbinders elektrisch leitfähig mit dieser Anschlusseinrichtung verbunden ist. Dies ist ein Batteriezellenmodul, bei dem bereits eine Batteriezelle ausgetauscht wurde, wobei ein Batteriezellen verbindender Zellenverbinder durchtrennt wurde und ein Rest dieses Zellenverbinders in oder an einer der Anschlusseinrichtungen verblieben ist. Der neue Zellenverbinder ist an die jeweils andere, noch zur Verfügung stehende Anschlusseinrichtung angeschlossen.
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Eine andere Alternative eines erfindungsgemäßen Batteriezellenmoduls umfasst eine erste Batteriezelle, die als erste Anschlusseinrichtung die im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Kanten umfasst und als zweite Anschlusseinrichtung den Zapfen zwischen den Kanten aufweist. An dieser ersten Batteriezelle ist zwischen den Kanten der ersten Anschlusseinrichtung der Zellenverbinder aufgenommen, wobei die elektrisch leitfähige Verbindung mit dem Zellenverbinder über diese Kanten realisiert ist. Der Zapfen der zweiten Anschlusseinrichtung steckt in einem im Zellenverbinder angeordneten Loch, wobei jedoch der Zapfen und das das Loch ausbildende Material des Zellenverbinders nicht über die Oberfläche des Zapfens elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind. Es besteht deswegen keine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Zapfen und der Lochwandung, da der Zapfen bei diesem Batteriezellenmodul eine geringere Höhe aufweist als die Dicke des Zellenverbinders. Am Umfang oder an der Stirnseite des Zapfens ist keine Schweißnaht, die eine elektrisch leitfähige Verbindung mit dem Zellenverbinder herstellt. Dies hat seine Ursache darin, dass der Zapfen zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung mit einem Zellenverbinder dieselbe Höhe hatte wie die Dicke des Zellenverbinders, so dass das Ende des Zapfens mit der Oberfläche des Zellenverbinders abschloss, als der Zapfen im Loch des Zellenverbinders steckte. Bei Auswechslung einer zuvor mit der erfindungsgemäßen Batteriezelle verbundenen Batteriezelle wurde die Verbindung zwischen dem Zapfen und dem das Loch ausbildenden Material getrennt, zum Beispiel mittels Bohren oder Fräsen. Das heißt, dass die Schweißverbindung zwischen Zapfen und Zellenverbinder zerstört wurde. Dadurch erfolgte eine zumindest teilweise Abtragung des Zapfens, so dass er nunmehr eine geringere Höhe aufweist.
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Das Batteriezellenmodul kann allerdings auch derart ausgestaltet sein, dass die erste Batteriezelle wiederum als erste Anschlusseinrichtung die zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Kanten und als zweite Anschlusseinrichtung den Zapfen zwischen den Kanten aufweist, und an dieser ersten Batteriezelle der Zapfen der zweiten Anschlusseinrichtung in einem im Zellenverbinder angeordneten Loch steckt, wobei der Zapfen und das das Loch ausbildende Material des Zellenverbinders über die Oberfläche des Zapfens elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind, und der Zellenverbinder zwischen den Kanten der ersten Anschlusseinrichtung positioniert ist, jedoch keine elektrisch leitfähige Verbindung mit dem Zellenverbinder über diese Kanten realisiert ist. Es besteht deswegen keine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den Kanten der Anschlusseinrichtung und dem Zellenverbinder, da der Abstand der Kanten zueinander größer ist als die Breite des Zellenverbinders und dort keine Schweißung erfolgte. Dies hat seine Ursache darin, dass ursprünglich der Abstand der Kanten der Anschlusseinrichtung genauso groß war wie die Breite eines Zellenverbinders, der eine andere Batteriezelle mit der erfindungsgemäßen ersten Batteriezelle verband. Dieser alte Zellenverbinder lag seitlich an den Kanten der Anschlusseinrichtung an, als der alte Zellenverbinder zwischen den Kanten angeordnet war. Bei Auswechslung dieser anderen Batteriezelle wurde die Verbindung zwischen dem Zellenverbinder und dem das die Kanten ausbildende Material getrennt, zum Beispiel mittels Fräsen. Dadurch erfolgte eine zumindest teilweise Vergrößerung des Abstandes der Kanten zueinander, so dass diese nunmehr nicht an den Seiten eines neuen Zellenverbinders anliegen können, der zur elektrischen Verbindung der ersten Batteriezelle mit einer weiteren Batteriezelle zwecks Erstellung eines Batteriezellenmoduls platziert wurde, wenn der neue Zellenverbinder dieselbe Breite wie der alte Zellenverbinder aufweist.
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Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriezellenmoduls zur Verfügung gestellt, welches an einer Anschlusseinrichtung den Rest eines anderen Zellenverbinders aufweist, bei dem wenigstens eine erste Batteriezelle mit Anschlusseinrichtungen, die die parallel zueinander angeordneten Kanten oder den Zapfen umfassen, sowie eine zweite Batteriezelle zur Verfügung gestellt wird, wobei die Batteriezellen mittels eines die erste Anschlusseinrichtung der ersten Batteriezelle elektrisch leitfähig kontaktierenden ersten Zellenverbinders miteinander verbunden sind, der erste Zellenverbinder zwischen den Batteriezellen durchtrennt wird, so dass ein Rest des ersten Zellenverbinders an der ersten Anschlusseinrichtung der ersten Batteriezelle verbleibt, die zweite Batteriezelle von der ersten Batteriezelle entfernt wird und eine dritte Batteriezelle in Bezug zur ersten Batteriezelle positioniert wird, und die erste und die dritte Batteriezelle mittels eines zweiten Zellenverbinders elektrisch leitfähig miteinander verbunden werden, wobei der zweite Zellenverbinder mit der zweiten Anschlusseinrichtung der ersten Batteriezelle elektrisch leitfähig verbunden wird.
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Zur Herstellung eines Batteriezellenmoduls, welches eine Batteriezelle umfasst, die als erste Anschlusseinrichtung die zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Kanten und als zweite Anschlusseinrichtung zwischen den Kanten einen Zapfen aufweist, ist vorgesehen, dass neben dieser ersten Batteriezelle eine zweite Batteriezelle zur Verfügung gestellt wird, wobei die Batteriezellen mittels eines die erste oder die zweite Anschlusseinrichtung der ersten Batteriezelle elektrisch leitfähig kontaktierenden ersten Zellenverbinders miteinander verbunden sind, die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Zellenverbinder und der ersten beziehungsweise zweiten Anschlusseinrichtung getrennt wird, die zweite Batteriezelle von der ersten Batteriezelle zusammen mit dem ersten Zellenverbinder entfernt wird, und eine dritte Batteriezelle in Bezug zur ersten Batteriezelle positioniert wird, und die erste und die dritte Batteriezelle mittels eines zweiten Zellenverbinders elektrisch leitfähig miteinander verbunden werden, wobei der zweite Zellenverbinder mit der zweiten beziehungsweise ersten Anschlusseinrichtung, die nicht zur Verbindung mit dem ersten Zellenverbinder genutzt wurde, der ersten Batteriezelle elektrisch leitfähig verbunden wird. Die Trennung der elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem Zellenverbinder und der ersten Anschlusseinrichtung erfolgt vorzugsweise derart, dass eine Schweißnaht zwischen den Kanten der ersten Anschlusseinrichtung und dem Zellenverbinder weggeschliffen oder weggefräst wird. Dabei ist nicht auszuschließen, dass Kanten selbst beschliffen beziehungsweise befräst werden, so dass kein dichter Abstand der Kanten zu einem neuen Zellenverbinder, der zwischen den Kanten positioniert werden würde, gewährleistet werden kann. Demzufolge ist auch eine Schweißung nicht mehr automatisiert oder in einfacher manueller Weise zwischen dem Zellenverbinder und den Kanten der ersten Aufnahmeeinrichtung ausführbar.
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Die Trennung der elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem Zellenverbinder und der zweiten Anschlusseinrichtung erfolgt vorzugsweise derart, dass die Schweißnaht zwischen dem Zapfen und dem das Loch ausbildenden Material des Zellenverbinders weggeschliffen, weggebohrt oder weggefräst wird. Dabei ist nicht auszuschließen, dass der Zapfen selbst beschliffen beziehungsweise befräst oder abgebohrt wird, so dass kein dichter Abstand der Wand des Zapfens zu der Lochwandung in einem neuen Zellenverbinder, die um den Zapfen positioniert werden würde, gewährleistet ist. Demzufolge kann auch hier keine Schweißnaht mehr automatisiert oder in einfacher manueller Weise ausgeführt werden.
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Des Weiteren wird erfindungsgemäß eine Batterie zur Verfügung gestellt, welche mehrere der erfindungsgemäßen Batteriezellenmodule umfasst.
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Ergänzend wird ein Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt, welches insbesondere ein elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug sein kann und welches wenigstens ein erfindungsgemäßes Batteriezellenmodul und/oder eine erfindungsgemäße Batterie aufweist, wobei das Batteriezellenmodul beziehungsweise die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
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Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
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1 einen Abschnitt einer erfindungsgemäßen Batteriezelle in einer ersten Ausführungsvariante,
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2 einen Abschnitt einer erfindungsgemäßen Batteriezelle in einer zweiten Ausführungsvariante,
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3 einen Abschnitt einer erfindungsgemäßen Batteriezelle in einer dritten Ausführungsvariante in Draufsicht,
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4 zwei zu einem Batteriezellenmodul zusammengeschlossene erfindungsgemäße Batteriezellen in Draufsicht,
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5 zwei zu einem anderen Batteriezellenmodul zusammengeschlossene erfindungsgemäße Batteriezellen in Draufsicht,
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6 zwei zu einem Batteriezellenmodul assemblierte erfindungsgemäße Batteriezellenabschnitte in einer zweiten Ausführungsform in Draufsicht, und
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7 zwei zu einem anderen Batteriezellenmodul assemblierte erfindungsgemäße Batteriezellenabschnitte in Draufsicht.
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Eine erfindungsgemäße Batteriezelle 1 weist an je einem Terminal 10 jeweils eine erste Anschlusseinrichtung 20 und eine zweite Anschlusseinrichtung 30 auf. In den 1 bis 3 sind dabei jeweils unterschiedliche Ausgestaltungen der Anschlusseinrichtungen 20, 30 dargestellt.
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In 1 sind am Terminal 10 eine erste Anschlusseinrichtung 20, die durch eine erste Kante 21 und eine zweite Kante 22 ausgebildet ist, sowie eine zweite Anschlusseinrichtung 30, die durch eine erste Kante 21 und durch eine zweite Kante 22 ausgebildet ist, vorgesehen. Zwischen der jeweils ersten Kante 21 und zweiten Kante 22 kann ein Zellenverbinder positioniert werden und mit den Kanten 21, 22 verschweißt werden, um das Terminal 10 der Batteriezelle 1 mit einer elektrischen Peripherie oder auch einer weiteren Batteriezelle zu verbinden.
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Die in 2 gezeigte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Batteriezelle 1 weist am Terminal 10 eine erste Anschlusseinrichtung 20 und eine zweite Anschlusseinrichtung 30 auf, wobei die erste Anschlusseinrichtung 20 durch einen vorzugsweise zylinderförmigen Zapfen 31 und auch die zweite Anschlusseinrichtung 30 durch einen vorzugsweise zylinderförmigen Zapfen 31 ausgebildet ist. Diese Zapfen können durch Löcher in Zellenverbindern gesteckt werden und mit diesen Zellenverbindern im Bereich der Umgebung des Loches verschweißt werden.
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Aus den 1 und 2 ist ersichtlich, dass die beiden Anschlusseinrichtungen 20, 30 nebeneinander angeordnet sind.
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3 zeigt eine Kombination der in den 1 und 2 dargestellten Terminals 10, wobei bei dem in 3 dargestellten Terminal 10 die erste Anschlusseinrichtung 20 durch die zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Kanten 21, 22 ausgeführt ist und zwischen der ersten Kante 21 und der zweiten Kante 22 die zweite Anschlusseinrichtung 30 in Form des Zapfens 31 angeordnet ist. Diese Ausgestaltungsvariante hat den Vorteil der sehr gewichts- und volumensparenden Bauweise.
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Aus den 4 und 5 ist ersichtlich, wie erfindungsgemäß eine erfindungsgemäße Batteriezelle 1 gemäß 1 verwendet werden kann.
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In 4 ist ein Batteriezellenmodul ersichtlich, bei dem eine erste erfindungsgemäße Batteriezelle 110 und eine zweite erfindungsgemäße Batteriezelle 120 nebeneinander positioniert sind und ein erster Zellenverbinder 130 die jeweils erste Anschlusseinrichtung 20 der ersten Batteriezelle 110 und der zweiten Batteriezelle 120 elektrisch leitfähig verbindet, nämlich über Schweißnähte 50 an den jeweiligen ersten Kanten 21 und zweiten Kanten 22. Im Fall eines notwendigen Austausches der zweiten Batteriezelle 120 durch eine funktionsfähige Batteriezelle wird erfindungsgemäß der erste Zellenverbinder 130 durchtrennt, so dass ein Rest 131 des ersten Zellenverbinders 130 in der ersten Anschlusseinrichtung 20 der ersten Batteriezelle 110 zurückbleibt, so wie es in 5 dargestellt ist. Aus 5 ist außerdem ersichtlich, dass anstelle der in 4 dargestellten zweiten Batteriezelle 120 eine funktionsfähige dritte Batteriezelle 140 der ersten Batteriezelle 110 zugeordnet wurde. Zur Realisierung der elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen diesen beiden Batteriezellen 110, 140 verbindet ein zweiter Zellenverbinder 150 die jeweiligen zweiten Anschlusseinrichtungen 30 der ersten Batteriezelle 110 und der dritten Batteriezelle 140. Die erste Anschlusseinrichtung 20 der dritten Batteriezelle 140 bleibt dabei frei.
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Somit lässt sich in einfacher und kostengünstiger Weise eine Batteriezelle eines Batteriezellenmoduls austauschen. Bei einem Austausch einer Batteriezelle aus einem Batteriezellenmodul, welches Batteriezellen gemäß 2 aufweist, wird genauso wie in Bezug auf die 4 und 5 beschrieben, vorgegangen, lediglich mit dem Unterschied, dass die Schweißung zur Realisierung der elektrisch leitfähigen Verbindung mit dem Zellenverbinder zwischen dem jeweiligen Zapfen 31 und dem das Loch ausbildenden Material 42 des jeweiligen Zellenverbinders 40 erfolgt.
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Werden im Batteriezellenmodul jedoch Batteriezellen verwendet, bei denen die erste Anschlusseinrichtung 20 und die zweite Anschlusseinrichtung 30 auf einer Grundfläche beziehungsweise einer Projektionsfläche angeordnet sind, wie es in 3 dargestellt ist, so wird, wie in 6 dargestellt, eine erste Batteriezelle 110 und eine zweite Batteriezelle 120 zur Verfügung gestellt, wobei diese ein Batteriezellenmodul 100 ausbilden. Es ist ersichtlich, dass die beiden Batteriezellen 110, 120 mit einem ersten Zellenverbinder 130 mittels der jeweils zweiten Anschlusseinrichtung 30 beziehungsweise den dazugehörigen Zapfen 31, die in den Löchern 41 des ersten Zellenverbinders 130 stecken, verbunden sind. Die elektrisch leitfähige Verbindung wird dabei zwischen den Zapfen 31 sowie dem jeweiligen, das Loch 41 ausbildenden Material 42 realisiert.
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Bei notwendigem Austausch der zweiten Batteriezelle 120 wird die Schweißnaht 50 zwischen dem Zapfen 31 der ersten Batteriezelle 110 und dem ersten Zellenverbinder 130 zum Beispiel mittels Bohren oder Fräsen zerstört. Dadurch kann der erste Zellenverbinder 130 zusammen mit der zweiten Batteriezelle 120 von der ersten Batteriezelle 110 entfernt und entsorgt werden.
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Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Batteriezellenmoduls 100 wird nun, wie in 7 dargestellt, der ersten Batteriezelle 110 eine dritte Batteriezelle 140 zugeordnet und ein zweiter Zellenverbinder 150 wird an die jeweiligen Terminals 10 der ersten Batteriezelle 110 und der dritten Batteriezelle 150 angeschlossen. Dabei erfolgt der Anschluss des zweiten Zellenverbinders 150 an der zweiten Anschlusseinrichtung 30 der dritten Batteriezelle 140 und somit an dem Zapfen 31, der wiederum mit dem das Loch 41 ausbildenden Material 42 mittels einer Schweißnaht 50 verschweißt wird.
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Dadurch, dass der Zapfen 31 der zweiten Anschlusseinrichtung 30 der ersten Batteriezelle 110 jedoch zuvor mechanisch bearbeitet wurde, kann nicht sichergestellt werden, dass der Abstand der Außenwand des Zapfens 31 ausreichend gering zu dem das Loch ausbildenden Material 42 des zweiten Zellenverbinders 150 ist, um ebenfalls eine elektrisch leitfähige Verbindung automatisiert oder in manuell einfacher Weise zwischen dem Terminal 10 der ersten Batteriezelle 110 und dem zweiten Zellenverbinder 150 herstellen zu können. Aus diesem Grund ist die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Terminal 10 der ersten Batteriezelle 110 und dem zweiten Zellenverbinder 150 mittels Schweißnähten 50 ausgeführt, die die erste Kante 21 sowie die zweite Kante 22 der ersten Anschlusseinrichtung 20 der ersten Batteriezelle 110 mit dem zweiten Zellenverbinder 150 verbinden.
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Dabei ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt, dass, wie in den 6 und 7 dargestellt, die ursprüngliche Verbindung von zwei Batteriezellen mittels Zapfen und Loch realisiert ist und nach Austausch einer Batteriezelle die elektrische Verbindung über den zweiten Zellenverbinder mittels Schweißnähten an dem Zapfen der einen Batteriezelle und den Kanten der anderen Batteriezelle ausgeführt ist, sondern es kann auch vorgesehen sein, dass die ursprünglich elektrische Verbindung lediglich über die Kanten der ersten Anschlusseinrichtung realisiert war oder auch über eine Kombination der Realisierung der elektrisch leitfähigen Verbindung über die erste Anschlusseinrichtung an der einen Batteriezelle und über die andere Anschlusseinrichtung an der anderen Batteriezelle.
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Demzufolge kann ein erfindungsgemäßes Batteriezellenmodul auch derart ausgestaltet sein, dass es zur Realisierung der elektrischen Verbindung der Batteriezelle an beiden Batteriezellen die jeweils erste oder zweite Anschlusseinrichtung nutzt oder auch umgekehrt nach Austausch der funktionsuntüchtigen Batteriezelle an der verbleibenden ersten Batteriezelle 110 den Zapfen 31 zur Herstellung der elektrischen Verbindung nutzt, und die erste Kante 21 und zweite Kante 22 der ersten Anschlusseinrichtung 20 nicht zur Herstellung der elektrischen Verbindung nutzt.
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Das anhand der 6 und 7 beschriebene Verfahren und die damit hergestellten Batteriezellenmodule 100 weisen den Vorteil auf, dass ein Terminal 10 einer im Batteriezellenmodul verbleibenden Batteriezelle trotz Anschluss einer weiteren Batteriezelle und mechanischen Bearbeitung einer der Anschlusseinrichtungen weiterhin in einfacher und kostengünstiger Weise zum Anschluss einer Austausch-Batteriezelle dienen kann, obwohl die elektrisch leitfähige Verbindung mittels Schweißnähten realisiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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