DE102013005421A1 - Electrochemical energy converter and method for its production - Google Patents
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Abstract
Ein erfindungsgemäßer elektrochemischer Energiewandler weist eine Mehrzahl von Elektroden und wenigstens einen Stromableiter (1, 2) auf, der sich im Wesentlichen in einer Längsrichtung erstreckt und der somit eine Längserstreckungsrichtung (LR) aufweist, und der elektrisch leitend mit mehreren dieser Elektroden verbunden ist. An bzw. auf diesem Stromableiter ist eine Mehrzahl von Verbindungsstellen, insbesondere Schweißstellen (4, 5, 6, 7) in der Längserstreckungsrichtung im Abstand zueinander angeordnet. Der Stromableiter weist an diesen Verbindungsstellen senkrecht zu dieser Längserstreckungsrichtung angeordnete erste Querschnittsflächen (QF1) auf. Der Stromableiter weist in der Längserstreckungsrichtung zwischen diesen Verbindungsstellen zweite Querschnittsflächen (QF2) auf. Diese ersten Querschnittsflächen (QF1) sind zumindest bei einer Anzahl benachbart zueinander angeordneten Verbindungsstellen größer und insbesondere erheblich größer als diese zweiten Querschnittsflächen (QF2).An electrochemical energy converter according to the invention has a plurality of electrodes and at least one current conductor (1, 2) which extends essentially in a longitudinal direction and which thus has a longitudinal direction (LR) and which is electrically conductively connected to several of these electrodes. A plurality of connection points, in particular weld points (4, 5, 6, 7) are arranged at a distance from one another in the direction of longitudinal extent on or on this current conductor. At these connection points, the current conductor has first cross-sectional areas (QF1) arranged perpendicular to this direction of longitudinal extent. The current conductor has second cross-sectional areas (QF2) in the direction of longitudinal extent between these connection points. These first cross-sectional areas (QF1) are larger and in particular considerably larger than these second cross-sectional areas (QF2), at least if there are a number of connection points arranged adjacent to one another.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrochemischen Energiewandler, nachfolgend auch Wandler genannt und ein Verfahren zum Herstellen eines elektrochemischen Energiewandlers. Die Erfindung wird vorzugsweise im Zusammenhang mit Lithium-Ionen-Batterien zur Versorgung von KFZ-Antrieben beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch unabhängig von der Chemie des Wandlers und unabhängig von der Art des versorgten Antriebs Verwendung finden kann.The present invention relates to an electrochemical energy converter, hereinafter also referred to as converter and a method for producing an electrochemical energy converter. The invention is preferably described in the context of lithium-ion batteries for the supply of motor vehicle drives. It should be noted that the invention can also be used independently of the chemistry of the transducer and regardless of the type of powered drive.
Unter einem elektrochemischen Energiewandler im Sinne der vorliegenden Erfindung, nachfolgend auch Wandler genannt, soll jede Einrichtung zur Umwandlung von Energie verstanden werden, die chemische Energie in elektrische Energie und bzw. oder elektrische Energie in chemische Energie umwandeln kann. Wichtige Beispiele für elektrochemische Energiewandler im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere elektrochemische Energiespeicher und sogenannte Brennstoffzellen. Letztere wandeln chemische Energie in elektrische Energie um, wobei die Reaktionsteilnehmer der elektrochemischen Reaktion fortlaufend zugeführt und die Reaktionsprodukte entsprechend abgeführt werden. Bei den elektrochemischen Energiespeichern unterscheidet man primäre von sekundären elektrochemischen Energiespeichern. Primäre elektrochemische Energiespeicher wandeln die in einem gespeicherten Vorrat an Reaktionsteilnehmern vorhandene chemische Energie in elektrische Energie um. Sekundäre elektrochemische Energiespeicher können elektrische Energie auch in chemische Energie umwandeln und den chemischen Energiespeicher auf diese Weise wieder aufladen.Under an electrochemical energy converter in the context of the present invention, hereinafter also referred to as converter, each means for the conversion of energy to be understood, which can convert chemical energy into electrical energy and / or electrical energy into chemical energy. Important examples of electrochemical energy converters in the context of the present invention are, in particular, electrochemical energy stores and so-called fuel cells. The latter convert chemical energy into electrical energy, wherein the reactants are continuously fed to the electrochemical reaction and the reaction products are discharged accordingly. In electrochemical energy storage, a distinction is made between primary and secondary electrochemical energy storage. Primary electrochemical energy stores convert the chemical energy present in a stored supply of reactants into electrical energy. Secondary electrochemical energy storage can convert electrical energy into chemical energy and recharge the chemical energy storage in this way.
Eine Brennstoffzelle ist eine galvanische Zelle, die die chemische Reaktionsenergie eines kontinuierlich zugeführten Brennstoffes und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie wandelt. Eine Brennstoffzelle ist kein Energiespeicher, sondern nur ein Wandler. Die Energie zur Stromproduktion wird einer Brennstoffzelle in chemisch gebundener Form mit den Brennstoffen zugeführt. Wie ein elektrochemischer Energiespeicher weist auch eine Brennstoffzelle Elektroden auf, die durch eine semipermeable für (bestimmte) Ionen durchlässige Membran und bzw. oder einen Elektrolyt voneinander getrennt sind. Die Elektrodenplatten von Brennstoffzellen bestehen meist aus Metall oder Kohlenstoffnanoröhren. Sie sind mit einem Katalysator beschichtet, zum Beispiel mit Platin oder mit Palladium. Die Energie liefert eine Reaktion von Sauerstoff mit einem Brennstoff, wie beispielsweise Wasserstoff oder organischen Verbindungen wie z. B. Methan oder Methanol bestehen kann. Beide Reaktionspartner werden über die Elektroden kontinuierlich zugeführt.A fuel cell is a galvanic cell that converts the chemical reaction energy of a continuously supplied fuel and an oxidant into electrical energy. A fuel cell is not an energy storage but only a converter. The energy for power production is supplied to a fuel cell in chemically bound form with the fuels. Like an electrochemical energy store, a fuel cell also has electrodes which are separated from one another by a semipermeable membrane permeable to (certain) ions and / or an electrolyte. The electrode plates of fuel cells usually consist of metal or carbon nanotubes. They are coated with a catalyst, for example platinum or palladium. The energy provides a reaction of oxygen with a fuel, such as hydrogen or organic compounds such. As methane or methanol may exist. Both reactants are fed continuously via the electrodes.
Ein elektrochemischer Energiespeicher weist eine oder mehrere galvanische Zellen auf. Neben den Brennstoffzellen, die auch als Tertiärzellen bezeichnet werden, unterscheidet man bei elektrochemischen Energiespeichern zwischen Primärzellen und Sekundärzellen. Primärzellen werden umgangssprachlich oft auch als ”Batterie” bezeichnet. Ihre Entladung ist irreversibel und die Primärzelle kann elektrisch nicht mehr aufgeladen werden. Sekundärzellen werden umgangssprachlich auch als Akkumulator oder kurz Akku bezeichnet. Nach einer Entladung können Sekundärzellen durch eine gegenüber der Entladung gegenläufigen Stromrichtung wieder neu aufgeladen werden. Die chemischen Prozesse in der Zelle laufen, limitiert durch die Zahl der Speicherzyklen, reversibel ab. Die Energiedichte von Sekundärzellen ist im Vergleich zu Primärzellen bei identischer Temperatur geringer.An electrochemical energy store has one or more galvanic cells. In addition to the fuel cells, which are also referred to as tertiary cells, a distinction between primary cells and secondary cells in electrochemical energy storage. Primary cells are colloquially often referred to as "battery". Their discharge is irreversible and the primary cell can no longer be charged electrically. Secondary cells are colloquially referred to as an accumulator or short battery. After a discharge secondary cells can be recharged by a opposite direction opposite to the discharge current direction again. The chemical processes in the cell are reversible, limited by the number of storage cycles. The energy density of secondary cells is lower compared to primary cells at identical temperature.
Aus dem Stand der Technik elektrochemische Energiewandler, insbesondere zur Versorgung von KFZ-Antrieben bekannt. Übliche Wandler weisen eine Elektrodenbaugruppe mit zumindest zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität und einem Separator auf. Der Separator trennt bzw. beanstandet die Elektroden unterschiedlicher Polarität. Weiter weisen übliche Wandler zumindest zwei Stromableiter auf, welche mit je einer Elektrode der Elektrodenbaugruppe elektrisch verbunden sind.From the prior art electrochemical energy converter, in particular for the supply of motor vehicle drives known. Conventional transducers have an electrode assembly with at least two electrodes of different polarity and a separator. The separator separates or complains the electrodes of different polarity. Further, conventional transducers have at least two current conductors, which are electrically connected to one electrode of the electrode assembly.
Die
Die
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Wandler zur Verfügung zu stellen, der möglichst einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.It is an object of the invention to provide an improved transducer which can be produced as simply and inexpensively.
Die Aufgabe wird durch ein Erzeugnis bzw. durch ein Verfahren nach einem der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved by a product or by a method according to one of the independent claims. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Ein erfindungsgemäßer elektrochemischer Energiewandler weist eine Mehrzahl von Elektroden und wenigstens einen Stromableiter auf, der sich im Wesentlichen in einer Längsrichtung erstreckt und der somit eine Längserstreckungsrichtung aufweist, und der elektrisch leitend mit mehreren dieser Elektroden verbunden ist. An bzw. auf diesem Stromableiter ist eine Mehrzahl von Verbindungsstellen, insbesondere Schweißstellen in der Längserstreckungsrichtung im Abstand zueinander angeordnet. Der Stromableiter weist an diesen Verbindungsstellen senkrecht zu dieser Längserstreckungsrichtung angeordnete erste Querschnittsflächen auf. Der Stromableiter weist in der Längserstreckungsrichtung zwischen diesen Verbindungsstellen zweite Querschnittsflächen auf. Diese ersten Querschnittsflächen sind zumindest bei einer Anzahl benachbart zueinander angeordneten Verbindungsstellen größer und insbesondere erheblich größer als diese zweiten Querschnittsflächen.An inventive electrochemical energy converter has a plurality of electrodes and at least one current conductor, which extends substantially in a longitudinal direction and thus has a longitudinal direction, and which is electrically conductively connected to a plurality of these electrodes. At or on this current collector, a plurality of connection points, in particular welds in the longitudinal direction are arranged at a distance from each other. The current collector has at these connection points perpendicular to this longitudinal direction arranged first cross-sectional areas. The current collector has second cross-sectional areas in the longitudinal direction between these connection points. These first cross-sectional areas are larger, and in particular significantly larger than these second cross-sectional areas, at least in the case of a number of connection points arranged adjacent to one another.
Ein mit dieser erfindungsgemäßen Lösung verbundener Vorteil kann darin gesehen werden, dass bei geeigneter Gestaltung oder Wahl der Größen oder Größenverhältnisse der ersten und der zweiten Querschnittsflächen elektrische, mechanische und bzw. oder thermische Einflüsse zwischen unterschiedlichen Schweißstellen und bzw. oder zwischen mit diesen Schweißstellen verbundenen Bauteilen des Energiewandlers bei der Erzeugung zumindest einer dieser Schweißstellen vermieden oder vermindert werden können.An advantage associated with this inventive solution can be seen in the fact that, with a suitable design or choice of sizes or proportions of the first and second cross-sectional areas electrical, mechanical and / or thermal influences between different welds and / or between associated with these welds components the energy converter can be avoided or reduced in the generation of at least one of these welds.
Gemäß einiger bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung weist ein erfindungsgemäßer elektrochemischer Energiewandler eine Mehrzahl von Elektroden und wenigstens einen Stromableiter auf, der elektrisch leitend mit mehreren dieser Elektroden verbunden ist. Dieser Stromableiter weist eine Mehrzahl von Schweißstellen auf, wobei wenigstens einige dieser Schweißstellen durch wenigstens eine Ausnehmung in das Material des Stromableiters bei Erhalt wenigstens einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen diesen Verbindungsstellen teilweise voneinander getrennt sind. Stromableiter werden in dieser Beschreibung gelegentlich auch einfach als Ableiter bezeichnet. Vorzugsweise sind die Stromableiter als metallische Bleche, besonders vorzugsweise aus elektrisch sehr gut leitenden Metallen wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium oder als Verbundmaterialien oder Legierungen solcher Metalle ausgestaltet.According to some preferred embodiments of the invention, an electrochemical energy converter according to the invention has a plurality of electrodes and at least one current conductor, which is electrically conductively connected to a plurality of these electrodes. This current collector has a plurality of welds, wherein at least some of these welds are partially separated from each other by at least one recess in the material of the current conductor on receipt of at least one electrically conductive connection between these connection points. Current arresters are sometimes referred to simply as arresters in this specification. Preferably, the current conductors are designed as metallic sheets, particularly preferably of highly electrically conductive metals such as copper or aluminum, or as composite materials or alloys of such metals.
Ein mit diesen bevorzugten Ausführungsformen verbundener Vorteil kann darin gesehen werden, dass bei geeigneter Gestaltung der erfindungsgemäßen Ausnehmung oder der Ausnehmungen elektrische, mechanische und bzw. oder thermische Einflüsse zwischen unterschiedlichen Schweißstellen und bzw. oder zwischen mit diesen Schweißstellen verbundenen Bauteilen des Energiewandlers bei der Erzeugung zumindest einer dieser Schweißstellen durch diese wenigstens eine Ausnehmung vermieden oder vermindert werden können.An advantage associated with these preferred embodiments can be seen in the fact that with a suitable design of the recess or recesses according to the invention electrical, mechanical and / or thermal influences between different welds and / or between connected to these welds components of the energy converter in the generation at least one of these welds can be avoided or reduced by these at least one recess.
Unter einer Schweißstelle im Sinne der der vorliegenden Erfindung soll jeder Ort auf der Oberfläche eines Bauelements verstanden werden, an dem dieses Bauelement stoffschlüssig mit einem anderen Bauelement verbunden oder gefügt wird oder wurde. Wichtige Beispiele für solche Schweißstellen sind Fügestellen wie insbesondere Lötstellen, Klebestellen und Schweißstellen im engeren Sinne. Stoffschlüssige Verbindungen werden alle Verbindungen genannt, bei denen die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. Sie sind durchweg nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel trennen lassen. Wichtige Beispiele für solche Verbindungen sind insbesondere Verbindungen, die durch Löten, Kleben oder Schweißen zustande kommen.A welding point in the sense of the present invention is intended to be understood to mean any location on the surface of a component to which this component is or is connected in a materially bonded manner to another component. Important examples of such welds are joints such as in particular solder joints, splices and welds in the strict sense. Cohesive connections are all compounds in which the connection partners are held together by atomic or molecular forces. They are consistently non-releasable compounds that can be separated only by destruction of the connecting means. Important examples of such compounds are in particular compounds that come about by soldering, gluing or welding.
Unter einem Schweißverfahren im Sinne der der vorliegenden Erfindung soll jedes Verfahren zur stoffschlüssigen Verbindung oder Fügung zweier Bauteile verstanden werden, also insbesondere das Löten, Kleben oder Schweißen.A welding process in the sense of the present invention is to be understood as meaning any process for the cohesive connection or joining of two components, that is to say in particular brazing, gluing or welding.
Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass der wenigstens eine Stromableiter über eine Mehrzahl von Schweißstellen mit einer Mehrzahl von Ableiterfahnen elektrisch leitend verbunden ist, von denen jede mit einer Elektrode elektrisch leitend verbunden ist. Diese bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind mit dem Vorteil verbunden, dass elektrische, mechanische und bzw. oder thermische Einflüsse zwischen unterschiedlichen Elektroden noch wirksamer vermieden oder vermindert werden können, wenn Stromableiter über eine Mehrzahl von Schweißstellen mit einer Mehrzahl von Ableiterfahnen elektrisch leitend verbunden ist, von denen jede mit einer Elektrode elektrisch leitend verbunden ist. Es hat sich nämlich gezeigt, dass unerwünschte elektrische, mechanische und bzw. oder thermische Einflüsse zwischen unterschiedlichen Elektroden umso geringer sind, je länger die Verbindungswege zwischen den Elektroden ausgestaltet sind.Some preferred embodiments of the invention provide that the at least one current conductor is electrically conductively connected via a plurality of welds to a plurality of collector lugs, each of which is electrically connected to an electrode. These preferred embodiments of the invention have the advantage that electrical, mechanical and / or thermal influences between different electrodes can be more effectively avoided or reduced if the current conductor is electrically conductively connected to a plurality of discharge lugs via a plurality of welds each of which is electrically connected to an electrode. It has been shown that undesired electrical, mechanical and / or thermal influences between different electrodes are the lower the longer the connection paths between the electrodes are configured.
Einige solcher oder weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass jede Ableiterfahne mit dem Stromableiter über eine eigene Schweißstelle verbunden ist, die von anderen Schweißstellen dieses Stromableiters durch wenigstens eine Ausnehmung in das Material des Stromableiters bei Erhalt wenigstens einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen diesen Verbindungsstellen teilweise voneinander getrennt sind. Diese bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind mit dem Vorteil verbunden, dass elektrische, mechanische und bzw. oder thermische Einflüsse zwischen unterschiedlichen Elektroden noch wirksamer vermieden oder vermindert werden können, wenn jede Ableiterfahne mit dem Stromableiter über eine eigene Schweißstelle verbunden ist, die von anderen Schweißstellen dieses Stromableiters durch wenigstens eine Ausnehmung in das Material des Stromableiters bei Erhalt wenigstens einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen diesen Verbindungsstellen teilweise voneinander getrennt sind. Es hat sich nämlich gezeigt, dass unerwünschte elektrische, mechanische und bzw. oder thermische Einflüsse zwischen unterschiedlichen Elektroden umso geringer sind, je länger die Verbindungswege zwischen einer Schweißstelle und solchen Elektroden ausgestaltet sind, die über andere Schweißstellen mit einem Stromableiter verbunden sind. Some such or further preferred embodiments of the invention provide that each arrester lug is connected to the current collector via its own welding point, which is partially separated from other welds of this conductor by at least one recess in the material of the arrester, upon receipt of at least one electrically conductive connection between these connection points are separated from each other. These preferred embodiments of the invention have the advantage that electrical, mechanical and / or thermal influences between different electrodes can be avoided or reduced even more effectively if each arrester lug is connected to the current collector via its own welding point, that of other welds Stromableiters are partially separated from each other by at least one recess in the material of the Stromableiters upon receipt of at least one electrically conductive connection between these connection points. It has been shown that unwanted electrical, mechanical and / or thermal influences between different electrodes are the lower, the longer the connection paths between a weld and such electrodes are configured, which are connected via other welds with a current conductor.
Einige solcher oder weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass der wenigstens eine Stromableiter als metallisches Blech mit einer Mehrzahl von parallel verlaufenden Ausnehmungen ausgestaltet ist. Diese bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind mit dem Vorteil verbunden, dass eine platzsparende Anordnung der Ausnehmungen möglich ist, welche möglichst geringe elektrische Widerstände zwischen Elektroden und Stromableitern mit möglichst langen Verbindungswegen zwischen verschiedenen Elektroden vereinen kann.Some such or further preferred embodiments of the invention provide that the at least one current conductor is designed as a metallic sheet having a plurality of parallel recesses. These preferred embodiments of the invention are associated with the advantage that a space-saving arrangement of the recesses is possible, which can combine the lowest possible electrical resistance between electrodes and current conductors with the longest possible connecting paths between different electrodes.
Einige dieser bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass, die Länge wenigstens einer dieser Ausnehmungen größer ist als der doppelte Abstand, vorzugsweise als der dreifache Abstand und besonders vorzugsweise als der vierfache Abstand zwischen zwei dieser Ausnehmungen. Diese bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind mit dem Vorteil verbunden, dass möglichst lange Verbindungswege zwischen verschiedenen Elektroden realisiert werden können, wobei dieses Ziel umso besser erreicht wird, je größer das Verhältnis zwischen der Länge einer Ausnehmung und dem Abstand der Ausnehmungen untereinander ist.Some of these preferred embodiments of the invention provide that the length of at least one of these recesses is greater than twice the distance, preferably three times the distance, and more preferably four times the distance between two of these recesses. These preferred embodiments of the invention have the advantage that as long as possible connecting paths between different electrodes can be realized, this goal being achieved the better, the greater the ratio between the length of a recess and the distance of the recesses from each other.
Einige dieser bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass wenigstens zwei dieser Ausnehmungen eine unterschiedliche Länge aufweisen. Diese bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind mit dem Vorteil verbunden, dass besondere Anforderungen an die mechanische Stabilität, insbesondere an die Biegesteifigkeit eines Stromableiters im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lösung leichter erfüllt werden können.Some of these preferred embodiments of the invention provide that at least two of these recesses have a different length. These preferred embodiments of the invention have the advantage that special requirements for mechanical stability, in particular for the bending stiffness of a current conductor in connection with the solution according to the invention, can be fulfilled more easily.
Einige solcher oder weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass wenigstens eine Ausnehmung als eine linienförmige Materialaussparung ausgestaltet ist, deren Breite klein gegen ihre Länge ist. Diese bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind mit dem Vorteil verbunden, dass der elektrische Widerstand der Verbindung einer Verbindung zwischen einer Elektrode mit einem Stromableiter klein gehalten werden kann bei gleichzeitig sehr wirksamer Vermeidung oder Verminderung elektrischer, mechanischer und bzw. oder thermischer Einflüsse zwischen unterschiedlichen Elektroden.Some such or further preferred embodiments of the invention provide that at least one recess is designed as a linear material recess whose width is small compared to its length. These preferred embodiments of the invention have the advantage that the electrical resistance of the connection of a connection between an electrode with a current conductor can be kept small while at the same time very effectively avoiding or reducing electrical, mechanical and / or thermal influences between different electrodes.
Einige dieser bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass wenigstens eine Ausnehmung eine Schweißstelle ringförmig umgibt, wobei dieser Ring durch wenigstens eine elektrisch leitfähige Brücke unterbrochen ist. Diese bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind mit dem Vorteil verbunden, dass eine noch wirksamere Vermeidung oder Verminderung elektrischer, mechanischer und bzw. oder thermischer Einflüsse zwischen unterschiedlichen Elektroden oder zwischen benachbarten Schweißstellen auf einem Stromableiter möglich wird.Some of these preferred embodiments of the invention provide that at least one recess surrounds a weld annularly, this ring being interrupted by at least one electrically conductive bridge. These preferred embodiments of the invention have the advantage that even more effective prevention or reduction of electrical, mechanical and / or thermal influences between different electrodes or between adjacent welds on a current conductor is possible.
Einige dieser bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass wenigstens eine Ausnehmung (
Einige dieser bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass der Abstand einer Verbindungsstelle von einer Randlinie des Stromableiters gegeben ist durch den Abstand (
Einige dieser bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass der Stromableiter im wesentlichen plattenförmig und mit wenigstens einer im wesentlichen rechteckigen ersten Mantelfläche ausgebildet ist. Die erste Mantelfläche ist durch eine erste Randlinie und eine zweite Randlinie begrenzt, wobei die Randlinien zueinander im wesentlichen parallel angeordnet sind. Eine gedachte Mittellinie M verläuft zwischen der ersten und der zweiten Randlinie, weist zu diesen Randlinien jeweils im wesentlichen denselben Abstand auf und teilt die erste Mantelfläche und zwei im wesentlichen gleich große Abschnitte, nachfolgend erster Mantelflächenabschnitt und zweiter Mantelflächenabschnitt genannt. Der erste Mantelflächenabschnitt ist durch die erste Randlinie und diese Mittellinie begrenzt. Diese Verbindungsstellen, insbesondere Schweißstellen, sind im ersten Mantelflächenabschnitt angeordnet. Diese eine oder mehrere Ausnehmungen erstrecken sich ausgehend von der ersten Randlinie im wesentlichen senkrecht zu dieser Mittellinie über den größten Teil der Breite des ersten Mantelflächenabschnitts, vorzugsweise ausgehend von der ersten Randlinie über die Mittellinie hinweg bis in den zweiten Mantelflächenabschnitt. Diese bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind mit dem Vorteil verbunden, dass einem Wärmestrom und/oder einem elektrischen Strom zwischen einer ersten dieser Verbindungsstelle und einer benachbarten zweiten dieser Verbindungsstellen verringert ist.Some of these preferred embodiments of the invention provide that the current collector is substantially plate-shaped and with at least a substantially rectangular first lateral surface is formed. The first lateral surface is delimited by a first edge line and a second edge line, the edge lines being arranged substantially parallel to one another. An imaginary center line M extends between the first and the second edge line, has in each case at substantially the same distance to these edge lines and divides the first lateral surface and two substantially equal sections, hereinafter called the first lateral surface portion and second lateral surface portion. The first lateral surface portion is bounded by the first edge line and this center line. These connection points, in particular welds, are arranged in the first lateral surface section. These one or more recesses extending from the first edge line substantially perpendicular to this center line over most of the width of the first lateral surface portion, preferably starting from the first edge line across the center line away into the second lateral surface portion. These preferred embodiments of the invention are associated with the advantage that a heat flow and / or an electric current between a first of these connection point and an adjacent second of these connection points is reduced.
Einige bevorzugte Weiterbildungen der vorgenannten bevorzugten Ausführungsformen sehen vor, dass das Verhältnis q aus der Länge wenigstens einer dieser Ausnehmungen, gemessen senkrecht zur Mittellinie, geteilt durch den Abstand zwischen der ersten Randlinie und der zweiten Randlinie mehr als 0,6 beträgt, weiter bevorzugt mehr als 0,75, weiter bevorzugt weniger als 0,9. Diese bevorzugten Weiterbildungen sind mit dem Vorteil verbunden, dass einem Wärmestrom und/oder einem elektrischen Strom zwischen einer ersten dieser Verbindungsstelle und einer benachbarten zweiten dieser Verbindungsstellen verringert ist.Some preferred developments of the aforementioned preferred embodiments provide that the ratio q of the length of at least one of these recesses measured perpendicular to the center line divided by the distance between the first edge line and the second edge line is more than 0.6, more preferably more than 0.75, more preferably less than 0.9. These preferred developments are associated with the advantage that a heat flow and / or an electric current between a first of these connection point and an adjacent second of these connection points is reduced.
Einige bevorzugte Weiterbildungen der vorgenannten bevorzugten Ausführungsformen sehen vor, dass das Verhältnis r aus der Breite einer dieser Ausnehmungen, gemessen parallel zur Mittellinie, geteilt durch die Breite eines Abschnitts des Stromableiters zwischen zwei dieser Ausnehmungen weniger als 1/3 beträgt, weiter bevorzugt weniger als 0,2, weiter bevorzugt weniger als 0,1, weiter bevorzugt mehr als 0,01. Diese bevorzugten Weiterbildungen sind mit dem Vorteil verbunden, dass der für Verbindungsstellen verfügbare Teil bzw. Flächeninhalt des ersten Mantelflächenabschnitts durch die Ausnehmungen möglichst wenig verringert ist. Diese bevorzugten Weiterbildungen sind mit den vorgenannten bevorzugten Weiterbildungen vorteilhaft kombinierbar.Some preferred developments of the aforementioned preferred embodiments provide that the ratio r of the width of one of these recesses measured parallel to the center line divided by the width of a portion of the current collector between two of these recesses is less than 1/3, more preferably less than 0 , 2, more preferably less than 0.1, more preferably more than 0.01. These preferred developments are associated with the advantage that the part or surface area of the first lateral surface section available for connection points is reduced as little as possible by the recesses. These preferred developments can be advantageously combined with the aforementioned preferred developments.
Einige solcher oder weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass wenigstens eine Ausnehmung zwei Gruppen von Schweißstellen voneinander trennt. Diese bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind mit dem Vorteil verbunden, dass der elektrische Widerstand zwischen Elektroden und einem Stromableiter noch wirksamer vermindert werden kann, wenn benachbarte Schweißstellen auf einem Stromableiter zu Gruppen zusammengefasst werden, die durch eine Ausnehmung bei Erhalt wenigstens einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen diesen Verbindungsstellen teilweise voneinander getrennt sind, wobei die Schweißstellen innerhalb einer Gruppe vorzugsweise nicht durch Ausnehmungen voneinander getrennt sind.Some such or further preferred embodiments of the invention provide that at least one recess separates two groups of welds. These preferred embodiments of the invention have the advantage that the electrical resistance between electrodes and a current conductor can be reduced even more effectively when adjacent welds on a current collector are grouped together by a recess upon receipt of at least one electrically conductive connection between them Connecting points are partially separated, wherein the welds within a group are preferably not separated by recesses.
Einige solcher oder weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass wenigstens eine Schweißstelle durch ein Reibschweißverfahren erzeugt worden ist. Diese bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind mit dem Vorteil verbunden, dass der Aufwand zu ihrer Herstellung bei gleichzeitig hoher Qualität gering gehalten werden kann. Durch die weitgehende Vermeidung oder Verminderung elektrischer, mechanischer und bzw. oder thermischer Einflüsse zwischen unterschiedlichen Elektroden oder zwischen benachbarten Schweißstellen auf einem Stromableiter können Reibschweißverfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer Erzeugnisse eingesetzt werden, ohne dass Einbußen bei der Qualität der hergestellten Erzeugnisse zu befürchten sind.Some such or further preferred embodiments of the invention provide that at least one weld has been produced by a friction welding process. These preferred embodiments of the invention have the advantage that the cost of their production can be kept low while maintaining high quality. By largely avoiding or reducing electrical, mechanical and / or thermal influences between different electrodes or between adjacent welds on a current collector Reibschweißverfahren can be used for the production of inventive products, without any loss of quality of the manufactured products are to be feared.
Einige solcher oder weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass wenigstens eine Schweißstelle durch ein Ultraschallschweißverfahren erzeugt worden ist. Diese bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind mit dem Vorteil verbunden, dass der Aufwand zu ihrer Herstellung bei gleichzeitig hoher Qualität besonders gering gehalten werden kann. Durch die weitgehende Vermeidung oder Verminderung elektrischer, mechanischer und bzw. oder thermischer Einflüsse zwischen unterschiedlichen Elektroden oder zwischen benachbarten Schweißstellen auf einem Stromableiter können Ultraschallschweißverfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer Erzeugnisse eingesetzt werden, ohne dass Einbußen bei der Qualität der hergestellten Erzeugnisse zu befürchten sind.Some such or further preferred embodiments of the invention provide that at least one weld has been produced by an ultrasonic welding process. These preferred embodiments of the invention have the advantage that the cost of their production can be kept very low while maintaining high quality. By largely avoiding or reducing electrical, mechanical and / or thermal influences between different electrodes or between adjacent welds on a current conductor, ultrasonic welding processes can be used to produce products according to the invention without any fear of sacrificing the quality of the manufactured products.
Einige solcher oder weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass wenigstens einige Schweißstellen durch wenigstens eine Ausnehmung in das Material des Stromableiters voneinander derart getrennt sind, dass elektrische, mechanische und bzw. oder thermische Einflüsse zwischen unterschiedlichen Schweißstellen und bzw. oder zwischen mit diesen Schweißstellen verbundenen Bauteilen des Energiewandlers bei der Erzeugung zumindest einer dieser Schweißstellen durch diese wenigstens eine Ausnehmung vermieden oder vermindert werden.Some such or further preferred embodiments of the invention provide that at least some welds are separated from each other by at least one recess in the material of the current collector such that electrical, mechanical and / or thermal influences between different welds and / or between these welds connected components of the energy converter in the Generation of at least one of these welds are avoided or reduced by these at least one recess.
Vorzugsweise ist die zumindest eine Elektrodenbaugruppe vorgesehen, zumindest zeitweise chemische Energie in elektrische Energie zu wandeln. Vorzugsweise ist die zumindest eine Elektrodenbaugruppe vorgesehen, zumindest zeitweise zugeführte elektrische Energie in chemische Energie zu wandeln. Elektroden einer Elektrodenbaugruppe sind vorzugsweise durch einen Separator getrennt, der vorzugsweise nicht oder nur schlecht elektronenleitend ist und aus einen zumindest teilweise stoffdurchlässigen Träger aufweist. Der Träger ist vorzugsweise auf mindestens einer Seite mit einem anorganischen Material beschichtet. Als wenigstens teilweise stoffdurchlässiger Träger wird vorzugsweise ein organisches Material verwendet, welches vorzugsweise als nicht verwebtes Vlies ausgestaltet ist. Das organische Material, welches vorzugsweise ein Polymer und besonders bevorzugt ein Polyethylenterephthalat (PET) enthält, ist mit einem anorganischen, vorzugsweise ionenleitenden Material beschichtet, welches weiter vorzugsweise in einem Temperaturbereich von –40°C bis 200°C ionenleitend ist. Das anorganische Material enthält bevorzugt wenigstens eine Verbindung aus der Gruppe der Oxide, Phosphate, Sulfate, Titanate, Silikate, Aluminosilikate mit wenigstens einem der Elemente Zr, Al, Li, besonders bevorzugt Zirkonoxid. Insbesondere Zirkonoxid dient der Stoffintegrität, Nanoporösität und Flexibilität des Separators. Bevorzugt weist das anorganische, ionenleitende Material Partikel mit einem größten Durchmesser unter 100 nm auf. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass Beständigkeit der Elektrodenbaugruppe bei Temperaturen oberhalb 100°C verbessert ist.Preferably, the at least one electrode assembly is provided to convert at least temporarily chemical energy into electrical energy. Preferably, the at least one electrode assembly is provided to convert at least temporarily supplied electrical energy into chemical energy. Electrodes of an electrode assembly are preferably separated by a separator, which is preferably not or only poorly electron-conducting and has an at least partially material-permeable carrier. The support is preferably coated on at least one side with an inorganic material. As at least partially permeable carrier, an organic material is preferably used, which is preferably designed as a non-woven fabric. The organic material, which preferably contains a polymer, and more preferably a polyethylene terephthalate (PET), is coated with an inorganic, preferably ion-conducting material, which is more preferably ion-conducting in a temperature range of -40 ° C to 200 ° C. The inorganic material preferably contains at least one compound from the group of oxides, phosphates, sulfates, titanates, silicates, aluminosilicates with at least one of the elements Zr, Al, Li, particularly preferably zirconium oxide. In particular zirconium oxide serves the material integrity, nanoporosity and flexibility of the separator. The inorganic, ion-conducting material preferably has particles with a largest diameter below 100 nm. This embodiment offers the advantage that durability of the electrode assembly is improved at temperatures above 100 ° C.
Unter einer Ausnehmung in das Material eines Stromableiters ist im Sinne der vorliegenden Erfindung jede Formgestaltung dieses Stromableiters zu verstehen, die geeignet ist, wenigstens einige Schweißstellen des Stromableiters voneinander derart zu trennen, dass elektrische, mechanische und bzw. oder thermische Einflüsse zwischen unterschiedlichen Schweißstellen und bzw. oder zwischen mit diesen Schweißstellen verbundenen Bauteilen des Energiewandlers bei der Erzeugung zumindest einer dieser Schweißstellen vermieden oder vermindert werden. Vorzugsweise sind diese Ausnehmungen Aussparungen im Material des Stromableiters, besonders vorzugsweise linienförmige Einschnitte in das vorzugsweise blechförmige Material des Stromableiters.For the purposes of the present invention, a recess in the material of a current conductor is understood to mean any shape design of this current conductor which is suitable for separating at least some welds of the current conductor such that electrical, mechanical and / or thermal influences between different welds and / or or between connected to these welds components of the energy converter in the generation of at least one of these welds avoided or reduced. Preferably, these recesses are recesses in the material of the current conductor, particularly preferably linear incisions in the preferably sheet-like material of the current conductor.
Unter einem Stromableiter (oder Ableiter) im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung eines Wandlers zu verstehen, welche insbesondere der Leitung von Elektronen zwischen einer der Elektroden der Elektrodenbaugruppe und der Umgebung des Wandlers, insbesondere einem Verbraucher, oder zwischen einer der Elektroden und einem benachbarten Wandler dient. Vorzugsweise ist der Stromableiter mittelbar oder unmittelbar mit einer der Elektroden der Elektrodenbaugruppe elektrisch, vorzugsweise stoffschlüssig verbunden. Vorzugsweise ist der Stromableiter zumindest mittelbar mit einem zu versorgenden Verbraucher verbunden. Eine Gesamtheit der Bestandteile einer Einrichtung zur Ableitung eines Stromes von einer Elektrode oder zur Verbindung einer Elektrode mit einem Verbraucher wird im Sinne dieser Erfindung im Folgenden gelegentlich auch als Stromleiteinrichtung bezeichnet.A current conductor (or arrester) in the sense of the invention is to be understood as a device of a converter which, in particular, conducts electrons between one of the electrodes of the electrode assembly and the surroundings of the transducer, in particular a consumer, or between one of the electrodes and an adjacent transducer serves. Preferably, the current conductor is indirectly or directly electrically connected to one of the electrodes of the electrode assembly, preferably materially connected. Preferably, the current conductor is at least indirectly connected to a consumer to be supplied. An entirety of the components of a device for discharging a current from an electrode or for connecting an electrode to a consumer is hereinafter referred to as current-conducting device for the purposes of this invention.
Vorzugsweise weist der Stromableiter einen ersten Bereich auf, welcher sich in die Umgebung des Wandlers erstreckt und der elektrischen Verbindung des Wandlers mit der Umgebung des Wandlers dient. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der erste Bereich als Metallplatte oder als Platte mit einer metallischen Beschichtung, vorzugsweise aus Kupfer und/oder Aluminium ausgebildet. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass eine mechanisch stabile, im Wesentlichen ebene Fläche zur einfachen und/oder möglichst dauerhaften elektrischen Verbindung mit einer Anschlusseinrichtung vorliegt. Der Stromableiter weist vorzugsweise einen zweiten Bereich auf, welcher vorzugsweise innerhalb des Wandlers angeordnet ist. Der zweite Bereich ist elektrisch mit zumindest einer Elektrode der Elektrodenbaugruppe vorzugsweise stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise mit sämtlichen Elektroden gleicher Polarität.Preferably, the current conductor has a first region which extends into the environment of the transducer and serves to electrically connect the transducer to the environment of the transducer. According to a preferred embodiment, the first region is formed as a metal plate or as a plate with a metallic coating, preferably of copper and / or aluminum. This embodiment has the advantage that a mechanically stable, substantially flat surface is present for easy and / or as long as possible electrical connection to a connection device. The current conductor preferably has a second region, which is preferably arranged inside the transducer. The second region is electrically connected to at least one electrode of the electrode assembly, preferably with a material fit, preferably with all electrodes of the same polarity.
Unter einem Ableiterfähnchen (oder unter einer Ableiterfahne) im Sinne der Erfindung ist jede Einrichtung zu verstehen, die geeignet ist, einen Stromableiter mit wenigstens einer Elektrode elektrisch leitfähig zu verbinden. Diese Verbindung erfolgt vorzugsweise stoffschlüssig, besonders vorzugsweise mittels Reibschweißung oder Ultraschallschweißung. Ableiterfähnchen sind vorzugsweise metallische Bleche.Under a Ableitfähnchen (or under a Ableiterfahne) in the context of the invention, any device is to be understood, which is adapted to electrically connect a current conductor with at least one electrode. This connection is preferably cohesive, particularly preferably by friction welding or ultrasonic welding. Ableitfähnchen are preferably metallic sheets.
Unter einer Schweißstelle im Sinne der Erfindung ist ein Bereich auf einem Stromableiter, einer Ableiterfahne, einer Elektrode oder einem anderen Bauelement eines erfindungsgemäßen Wandlers zu verstehen, in dem eine Verbindung wenigstens zweier Bauelemente des Wandlers durch ein Schweißverfahren, vorzugsweise durch ein Reibschweißverfahren, besonders vorzugsweise durch ein Ultraschallschweißverfahren erfolgt ist.Under a weld in the context of the invention is an area on a current collector, a Ableitvahne, an electrode or another device of a converter according to the invention to understand in which a connection of at least two components of the transducer by a welding method, preferably by a friction welding method, particularly preferably by An ultrasonic welding process is done.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Stromableiter als Metallplatte, Stanzteil und/oder Blechpressteil ausgebildet. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil geringer Herstellkosten. Diese Ausgestaltung bietet den weiteren Vorteil, dass das der Stromableiter im ersten Bereich mechanisch ausreichend stabil zur Verbindung mit einer nicht dem Wandler zugehörigen Anschlusseinrichtung, beispielsweise Stromschiene, Stromband oder Stromkabel, ausgebildet ist.According to a preferred embodiment, a current collector is designed as a metal plate, stamped part and / or sheet metal pressed part. This embodiment offers the advantage of lower manufacturing costs. This embodiment offers the further advantage that the current conductor in the first area mechanically sufficiently stable for connection to a non-converter associated connection device, such as power rail, power band or power cable is formed.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Stromableiter ist der Stromableiter mit einer Kontaktfläche ausgebildet. Diese Kontaktfläche ist vorzugswese im Wesentlichen in einer Mantelfläche eines der Gehäuseteile eines Zellgehäuses angeordnet oder erstreckt sich in die Umgebung des Wandlers. Vorzugsweise ist die Kontaktfläche zur elektrischen Verbindung mit einer vorzugsweise federbelasteten Anschlusseinrichtung vorgesehen. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Kontaktfläche für Transport oder Lagerung des Wandlers mit einem isolierenden Klebestreifen abdeckbar ist.According to a further preferred embodiment, the current conductor is the current conductor with a contact surface formed. This contact surface is vorzugswese arranged substantially in a lateral surface of one of the housing parts of a cell housing or extends into the environment of the transducer. Preferably, the contact surface is provided for electrical connection to a preferably spring-loaded connection device. This embodiment has the advantage that the contact surface for transport or storage of the transducer can be covered with an insulating adhesive strip.
Unter einem Zellgehäuse im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche vorzugsweise
- • der Begrenzung der Elektrodenbaugruppe gegenüber der Umgebung dient,
- • dem Schutz der Elektrodenbaugruppe gegenüber schädlichen Einflüssen aus der Umgebung dient, insbesondere zum Schutz vor Wasser aus der Umgebung,
- • dem Austritt von Substanzen aus der Elektrodengruppe in die Umgebung entgegenwirkt,
- • vorzugsweise die Elektrodenbaugruppe im Wesentlichen gasdicht umschließt.
- • serves to limit the electrode assembly to the environment,
- • protects the electrode assembly against harmful environmental influences, in particular to protect it from water in the environment,
- Counteracts the escape of substances from the electrode group into the environment,
- Preferably encloses the electrode assembly substantially gas-tight.
Das Zellgehäuse umgibt die Elektrodenbaugruppe zumindest bereichsweise, bevorzugt vollständig oder im Wesentlichen vollständig. Vorzugsweise ist das Zellgehäuse, ebenso wie die Elektrodenbaugruppe, im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet. Das Zellgehäuse umgibt die Elektrodenbaugruppe vorzugsweise derart, dass zumindest eine Wandung des Zellgehäuses eine Kraft auf die Elektrodenbaugruppe ausübt, wobei die Kraft einer unerwünschten Relativbewegung der Elektrodenbaugruppe bezüglich des Zellgehäuses entgegenwirkt.The cell housing surrounds the electrode assembly at least in regions, preferably completely or substantially completely. Preferably, the cell housing, as well as the electrode assembly, formed substantially cuboid. The cell housing preferably surrounds the electrode assembly such that at least one wall of the cell housing exerts a force on the electrode assembly, the force counteracting undesirable relative movement of the electrode assembly with respect to the cell housing.
Besonders bevorzugt nimmt das Zellgehäuse die Elektrodenbaugruppe formschlüssig und/oder kraftschlüssig auf. Vorzugsweise ist das Zellgehäuse gegenüber der Umgebung elektrisch isoliert. Vorzugsweise ist das Zellgehäuse gegenüber der Elektrodenbaugruppe elektrisch isoliert.Particularly preferably, the cell housing receives the electrode assembly in a form-fitting and / or non-positive manner. Preferably, the cell housing is electrically isolated from the environment. Preferably, the cell housing is electrically insulated from the electrode assembly.
Vorzugsweise weist zumindest ein Stromableiter zumindest einen Kontaktierungsbereich auf. Vorzugsweise weist zumindest einer dieser Kontaktierungsbereiche ein Metall, besonders bevorzugt Aluminium und/oder Kupfer auf. Vorzugsweise ist der Kontaktierungsbereich in einem Randbereich des ersten Gehäuseteils angeordnet.Preferably, at least one current conductor has at least one contacting region. Preferably, at least one of these contacting areas comprises a metal, more preferably aluminum and / or copper. Preferably, the contacting region is arranged in an edge region of the first housing part.
Vorzugsweise ist die Verbindung zwischen Kontaktierungsbereich und Elektrodenverbindungsbereich stoffschlüssig ausgebildet, besonders bevorzugt mittels eines Reibschweiß- oder Ultraschallschweißverfahrens. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Verbindung zwischen Stromleiteinrichtung und Elektroden gut automatisierbar ist.Preferably, the connection between the contacting region and the electrode connection region is formed cohesively, particularly preferably by means of a friction welding or ultrasonic welding process. This embodiment has the advantage that the connection between the current-conducting device and the electrodes can be easily automated.
Vorzugsweise weist zumindest ein Stromableiter insbesondere in ihrem zweiten Bereich mehrere Ableiterfahnen auf. Diese mehreren Ableiterfahnen sind vorzugsweise entweder mit derselben Elektrode einer als Elektrodenwickel ausgebildeten Elektrodenbaugruppe, oder mit mehreren Elektroden gleicher Polarität einer als Elektrodenstapel ausgebildeten Elektrodenbaugruppe vorzugsweise stoffschlüssig verbunden. Die Ableiterfahnen gleicher Polarität sind im Innenraum des Zellgehäuses vorzugsweise stoffschlüssig mit dem Stromableiter verbunden. Dieser Stromableiter erstreckt sich vorzugsweise auch in den ersten Bereich außerhalb des Zellgehäuses.Preferably, at least one current conductor, in particular in its second region on a plurality of Ableiterfahnen. These multiple collector lugs are preferably connected to the electrode of an electrode assembly formed as an electrode winding, or preferably with a plurality of electrodes of the same polarity of an electrode assembly formed as an electrode stack preferably cohesively. The Ableiterfahnen same polarity are preferably cohesively connected to the current conductor in the interior of the cell housing. This current conductor preferably also extends into the first area outside the cell housing.
Vorzugsweise ist der Stromableiter mit dem ersten Gehäuseteil vorzugsweise in dessen Randbereich vorzugsweise stoffschlüssig verbunden. Besonders bevorzugt erstreckt sich der Stromableiter durch das zweite Polymermaterial im Randbereich des ersten Gehäuseteils. So können in einem ersten Fertigungsschritt der Stromableiter stoffschlüssig und vorzugsweise gasdicht mit dem ersten Gehäuseteil verbunden werden und in einem anschließenden Fertigungsschritt die Ableiterfahnen mit dem Stromableiter vorzugsweise stoffschlüssig verbunden, besonders vorzugsweise verschweißt werden.Preferably, the current conductor is connected to the first housing part, preferably in the edge region preferably cohesively. Particularly preferably, the current conductor extends through the second polymer material in the edge region of the first housing part. Thus, in a first manufacturing step, the current conductor can be connected to the first housing part in a materially bonded and preferably gas-tight manner, and in a subsequent manufacturing step, the arrester lugs are connected to the current conductor preferably by material engagement, particularly preferably by welding.
Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass ein Wärmeenergieeintrag während des ersten Fertigungsschrittes bei Abwesenheit der Elektrodenbaugruppe nicht zu deren Erwärmung bzw. beschleunigter Alterung beiträgt.This embodiment has the advantage that a heat energy input during the first manufacturing step in the absence of the electrode assembly does not contribute to their heating or accelerated aging.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Wandler zum Einbau in ein Fahrzeug mit zumindest einem Elektromotor vorgesehen. Vorzugsweise ist der Wandler zur Versorgung dieses Elektromotors vorgesehen. Besonders bevorzugt ist der Wandler vorgesehen, zumindest zeitweise einen Elektromotor eines Antriebsstrangs eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs zu versorgen. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten Versorgung des Elektromotors.According to a preferred embodiment, the converter is provided for installation in a vehicle with at least one electric motor. Preferably, the converter is provided for supplying this electric motor. Particularly preferably, the converter is provided to supply at least temporarily an electric motor of a drive train of a hybrid or electric vehicle. This embodiment offers the advantage of improved supply of the electric motor.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Wandler zum Einsatz in einer stationären Batterie vorgesehen, insbesondere in einem Pufferspeicher, als Gerätebatterie, Industriebatterie oder Starterbatterie. Vorzugsweise beträgt die Nennladekapazität des Wandlers für diese Anwendungen mindestens 50 Ah. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten Versorgung eines stationären Verbrauchers, insbesondere eines stationär montierten Elektromotors.According to a further preferred embodiment, the converter is intended for use in a stationary battery, in particular in a buffer memory, as a device battery, industrial battery or starter battery. Preferably, the rated charge capacity of the converter for these applications is at least 50 Ah. This embodiment offers the advantage of improved supply of a stationary consumer, in particular a stationary mounted electric motor.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform besteht der zumindest eine Separator, welcher nicht oder nur schlecht elektronenleitend, für Ionen aber leitfähig ist, zumindest überwiegend bzw. vollständig aus einer Keramik, vorzugsweise aus einer Oxidkeramik. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass Beständigkeit der Elektrodenbaugruppe bei Temperaturen oberhalb 100°C verbessert ist.According to a second preferred embodiment, the at least one separator, which is not or only poorly electron-conducting, but is conductive for ions, consists at least predominantly or completely of a ceramic, preferably of an oxide ceramic. This embodiment offers the advantage that durability of the electrode assembly is improved at temperatures above 100 ° C.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und mit Hilfe von Figuren näher beschrieben.The invention will be described in more detail below on the basis of preferred exemplary embodiments and with the aid of figures.
Es zeigtIt shows
Die in
Die in
Das in
Bei dem in
Bei dem in
Diese Ausführungsformen der Erfindung sind mit dem Vorteil verbunden, dass elektrische, mechanische und bzw. oder thermische Einflüsse zwischen unterschiedlichen Schweißstellen (
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- StromableiterCurrent conductor
- 22
- StromableiterCurrent conductor
- 33
- Gehäusecasing
- 44
- Schweißstelleweld
- 55
- Schweißstelleweld
- 6, 6a6, 6a
- Schweißstelleweld
- 7, 7a7, 7a
- Schweißstelleweld
- 88th
- Schweißstelleweld
- 99
- Separatorseparator
- 1010
- Elektrode, StromkollektorElectrode, current collector
- 1111
- Elektrode, StromkollektorElectrode, current collector
- 1212
- Ausnehmungrecess
- 1313
- Elektrode, StromkollektorElectrode, current collector
- 1414
- Ableiterfahneconductor lug
- 1515
- Ableiterfahneconductor lug
- 16, 17, 1816, 17, 18
- Ausnehmungrecess
- 19, 2019, 20
- Ausnehmungrecess
- 2121
- Brückebridge
- 2222
- Ausnehmungrecess
- 23, 2423, 24
- Abständedistances
- 2525
- Randlinieboundary line
- 2626
- Länge der AusnehmungLength of the recess
- 2727
- Abstanddistance
- 2828
- Punkt auf einer VerbindungsstellePoint on a junction
- MM
- Mittelliniecenter line
- QF1QF1
- erste Querschnittsflächenfirst cross-sectional areas
- QF2QF2
- zweite Querschnittsflächensecond cross-sectional areas
- LRLR
- LängserstreckungsrichtungLongitudinal extension
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102009010147 [0007] DE 102009010147 [0007]
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