DE102013016786A1

DE102013016786A1 - Battery and method for producing such a battery

Info

Publication number: DE102013016786A1
Application number: DE201310016786
Authority: DE
Inventors: Norbert Bachmann; Jan Kroggel; Jens Meintschel; Dirk Schröter; Roland Weixler
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2015-04-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einer Anzahl von elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter, einen Zellblock (2) bildenden Einzelzellen (1), welche jeweils eine Elektrodenfolienanordnung (4) aufweisen, die von einer folienartigen Hülle (1.1) umgeben ist und die Einzelzellen (1) zumindest abschnittsweise mit einem Vergusswerkstoff (8) umhüllt sind. Erfindungsgemäß ist ein Halterahmen (5) bestehend aus zwei Halbrahmen (5.1) vorgesehen, wobei die Halbrahmen (5.1) die Einzelzelle (1) randseitig umlaufend angeordnet sind und zumindest eine in Richtung der Einzelzelle (1) durchgehende Aussparung (A) aufweisen, in welche der Vergusswerkstoff (8) in einen zwischen einer Innenfläche des jeweiligen Halbrahmens (5.1) und einem umlaufenden Randbereich der Einzelzelle (1) gebildeten Freiraum (S) einfüllbar ist.The invention relates to a battery with a number of electrically series and / or parallel interconnected, a cell block (2) forming individual cells (1), each having an electrode foil assembly (4), which is surrounded by a film-like envelope (1.1) and the Single cells (1) are enveloped at least in sections with a casting material (8). According to the invention, a holding frame (5) consisting of two half frames (5.1) is provided, wherein the half frames (5.1) the individual cell (1) are peripherally arranged circumferentially and at least one in the direction of the single cell (1) through recess (A), in which the casting material (8) can be filled into a free space (S) formed between an inner surface of the respective half frame (5.1) and a circumferential edge region of the single cell (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einer Anzahl von elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteten, einen Zellblock bildenden Einzelzellen, welche jeweils eine Elektrodenfolienanordnung aufweist, die von einer folienartigen Hülle umgeben ist und die Einzelzellen zumindest abschnittsweise mit einem Vergusswerkstoff umhüllt sind.The invention relates to a battery with a number of electrically serially and / or parallel interconnected, forming a cell block single cells, each having an electrode foil assembly which is surrounded by a foil-like shell and the individual cells are at least partially enveloped with a casting material.

Aus der DE 10 2010 038 308 A1 sind Lithium-Zellen und -Batterien und ein Verfahren zu deren Herstellung und Anwendung in mobilen und stationären elektrischen Energiespeichern bekannt. Eine solche Batterie weist eine mit Elektrolyt gefüllte Elektroden-Separator-Anordnung auf, die zumindest teilweise mit Vergussmasse umhüllt ist. Zur Herstellung einer solchen Batterie ist vorgesehen, dass zumindest eine Elektroden-Separator-Anordnung und das zumindest eine Edukt zumindest einer Vergussmasse bereitgestellt werden, wobei die Elektroden-Separator-Anordnung oder Elektroden-Separator-Anordnungen gehaltert wird bzw. werden, mit dem zumindest einen Edukt der Vergussmasse umhüllt wird bzw. werden und die Vergussmasse gehärtet und/oder polymerisiert wird.From the DE 10 2010 038 308 A1 Lithium cells and batteries and a method for their production and use in mobile and stationary electrical energy storage are known. Such a battery has an electrolyte-filled electrode-separator assembly which is at least partially covered with potting compound. To produce such a battery, it is provided that at least one electrode-separator arrangement and the at least one educt of at least one potting compound are provided, wherein the electrode-separator arrangement or electrode-separator arrangements are or are supported, with the at least one Edukt the potting compound is wrapped or become and the potting compound is cured and / or polymerized.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Batterie und ein verbessertes Verfahren zu deren Herstellung anzugeben.The invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved battery and an improved method for their preparation.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Batterie durch die in Anspruch 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die in Anspruch 5 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved with respect to the battery by the in claim 1 and in terms of the method by the features specified in claim 5.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Eine Batterie weist eine Anzahl von elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteten, einen Zellblock bildenden Einzelzellen auf, welche jeweils eine Elektrodenfolienanordnung aufweisen, die von einer folienartigen Hülle umgeben ist und die Einzelzellen zumindest abschnittsweise mit einem Vergusswerkstoff umhüllt sind. Erfindungsgemäß ist ein Halterahmen bestehend aus zwei Halbrahmen vorgesehen, wobei die Halbrahmen die Einzelzelle randseitig umlaufend angeordnet sind und zumindest eine in Richtung der Einzelzelle durchgehende Aussparung aufweisen, in welche der Vergusswerkstoff in einen zwischen einer Innenfläche des Halterahmens und einem umlaufenden Randbereich der Einzelzelle gebildeten Freiraum einfüllbar ist.A battery has a number of individual cells which are electrically connected in series and / or parallel to one another and form a cell block, which each have an electrode foil arrangement which is surrounded by a foil-like sheath and the individual cells are enveloped at least in sections with a casting material. According to the invention a holding frame is provided consisting of two half-frames, wherein the half frame the single cell peripherally arranged circumferentially and at least one in the direction of the single cell continuous recess, in which the casting material in a formed between an inner surface of the holding frame and a peripheral edge region of the single cell space can be filled is.

Mittels des in den Freiraum als Vergussraum eingefüllten Vergusswerkstoffes ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, die Einzelzelle auszurichten und somit eine Fixierung derselben in Bezug auf den Rahmen und auch den Zellblock zu verbessern. Zudem ist die Einzelzelle mittels des ausgehärteten Vergusswerkstoffes in ihrem Randbereich, in welchem sich im Allgemeinen eine Siegelnaht der Hülle befindet, insbesondere gegen ausdampfenden Elektrolyt zusätzlich abgedichtet.By means of the casting material filled into the free space as a potting space, it is possible in a particularly advantageous manner to align the individual cell and thus to improve its fixation with respect to the frame and also the cell block. In addition, the single cell is additionally sealed by means of the cured casting material in its edge region, in which there is generally a sealed seam of the shell, in particular against evaporating electrolyte.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Batterie.Furthermore, the invention relates to a method for producing such a battery.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 schematisch in perspektivischer Ansicht eine Einzelzelle für eine Batterie, 1 schematically a perspective view of a single cell for a battery,

2 schematisch in perspektivischer Ansicht eine teilweise Explosionsdarstellung eines Zellblockes zur Bildung der Batterie, 2 2 is a schematic exploded perspective view of a cell block for forming the battery;

3 schematisch den Zellblock im zusammengesetzten Zustand, 3 schematically the cell block in the assembled state,

4 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Explosionsdarstellung einer zwischen zwei Halbrahmen angeordneten Einzelzelle, 4 1 is a schematic perspective view of an exploded view of a single cell arranged between two half frames;

5 schematisch eine Schnittdarstellung der zwischen den beiden Halbrahmen angeordneten Einzelzelle, 5 schematically a sectional view of the arranged between the two half-frame single cell,

6 schematisch in perspektivischer Ansicht eine teilweise Explosionsdarstellung eines Zellblockes mit zwischen Einzelzellen angeordneter Dichtmatte, 6 schematically in perspective view a partially exploded view of a cell block with arranged between individual cells sealing mat,

7 schematisch eine Schnittdarstellung des Zellblockes im zusammengesetzten Zustand mit ausgefüllten Vergussräumen, 7 schematically a sectional view of the cell block in the assembled state with filled Vergussräumen,

8 schematisch einen vergrößerten Ausschnitt einer Oberseite des Zellblockes, 8th schematically an enlarged section of an upper side of the cell block,

9 schematisch einen vergrößerten Ausschnitt einer Unterseite des Zellblockes, 9 schematically an enlarged section of an underside of the cell block,

10 schematisch den vergrößerten Ausschnitt der Oberseite des Zellblockes mit ausgefüllten Vergussräumen, 10 schematically the enlarged section of the top of the cell block with filled Vergussräumen,

11 schematisch den vergrößerten Ausschnitt der Unterseite des Zellblockes mit ausgefüllten Vergussräumen, 11 schematically the enlarged section of the bottom of the cell block with filled Vergussräumen,

12 schematisch in perspektivischer Ansicht eine teilweise Explosionsdarstellung eines Zellblockes mit zwischen Einzelzellen angeordneten rahmenartigen Dichtelement, 12 schematically in perspective view a partially exploded view of a Cell block with arranged between individual cells frame-like sealing element,

13 schematisch den vergrößerten Ausschnitt der Oberseite des Zellblockes mit ausgefüllten Vergussräumen und rahmenartigen Dichtelementen, 13 schematically the enlarged section of the top of the cell block with filled Vergussräumen and frame-like sealing elements,

14 schematisch den vergrößerten Ausschnitt der Unterseite des Zellblockes mit ausgefüllten Vergussräumen und rahmenartigen Dichtelementen und 14 schematically the enlarged section of the underside of the cell block with filled Vergussräumen and frame-like sealing elements and

15 schematisch in perspektivischer Ansicht die Unterseite des Zellblockes mit Aussparungen als Einfülllöcher in den Halbrahmen. 15 schematically in perspective view the underside of the cell block with recesses as filling holes in the half frame.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Einzelzelle 1, einer sogenannten Pouch- oder Coffee-Bag-Zelle für einen zumindest in 2 und 3 dargestellten Zellblock 2 für eine Batterie. Zur Bildung der Batterie ist eine Anzahl solcher Einzelzellen 1 elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschaltet, wobei die Verschaltung über blechförmige Ableiter 3 als elektrische Anschlüsse der Einzelzelle 1 erfolgt. 1 shows a perspective view of a single cell 1 , a so-called pouch or coffee bag cell for at least one 2 and 3 displayed cell block 2 for a battery. To form the battery is a number of such single cells 1 electrically connected in series and / or parallel with each other, wherein the interconnection via sheet-shaped arrester 3 as electrical connections of the single cell 1 he follows.

Insbesondere ist die Batterie, deren Bestandteil eine solche Einzelzelle 1 ist, eine Fahrzeugbatterie für ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug.In particular, the battery whose component is such a single cell 1 is a vehicle battery for an electric vehicle, a hybrid vehicle or a fuel cell-powered vehicle.

Bei einer solchen Einzelzelle 1 handelt es sich um ein flaches weitestgehend rechteckförmiges Speicherelement für Elektroenergie, welches eine u. a. in 5 näher dargestellte Elektrodenfolienanordnung 4 in Form eines Elektrodenfolienstapels umfasst, der von einer folienartigen Hülle 1.1, insbesondere einer Kunststofffolie, umgeben ist. Aus der folienartigen Hülle 1.1 sind die blechförmigen Ableiter 3 als elektrische Anschlüsse der Einzelzelle 1 herausgeführt. Dabei ist die Hülle 1.1 aus zwei übereinander angeordneten Folienabschnitten gebildet.In such a single cell 1 it is a flat largely rectangular storage element for electrical energy, which includes a. In 5 Electrode foil arrangement shown in more detail 4 in the form of an electrode foil stack, that of a foil-like shell 1.1 , in particular a plastic film, is surrounded. From the foil-like shell 1.1 are the sheet-shaped arresters 3 as electrical connections of the single cell 1 led out. Here is the shell 1.1 formed from two superimposed film sections.

Die Elektrodenfolienanordnung 4, die die Form des Stapels oder alternativ eines Wickels oder eine andere geeignete Form aufweist, umfasst Lagen aus Kathodenfolien und Anodenfolien, bei denen es sich um beschichtete Aluminium- und Kupferfolien handelt. Diese Kathodenfolien und Anodenfolien sind jeweils mittels eines sogenannten Separators räumlich getrennt und somit voneinander elektrisch isoliert.The electrode foil arrangement 4 , which has the shape of the stack or alternatively a coil or other suitable form, comprises layers of cathode foils and anode foils, which are coated aluminum and copper foils. These cathode foils and anode foils are each spatially separated by means of a so-called separator and thus electrically insulated from one another.

Beispielsweise kann die Elektrodenfolienanordnung 4 gebildet werden, indem die einzelnen Kathodenfolien und Anodenfolien sowie die Separatoren, die ebenfalls folienartig ausgebildet sind, in einer vorgegebenen Reihenfolge aufeinander gestapelt werden, Bänder aus den einzelnen Folien flach gewickelt werden oder ein bandförmiger Separator in Z-Form gefaltet wird und die Kathodenfolien und Anodenfolien jeweils seitlich in die somit gebildeten Taschen eingeschoben werden.For example, the electrode foil arrangement 4 are formed by stacking the individual cathode foils and anode foils and the separators, which are likewise film-like, in a predetermined order, flatly winding tapes from the individual foils or folding a belt-shaped separator in Z-shape and the cathode foils and anode foils each be pushed laterally into the pockets thus formed.

Zumindest in einem Randbereich sind die Kathodenfolien und Anodenfolien unbeschichtet und aus der Elektrodenfolienanordnung 4 herausgeführt, wobei diese unbeschichteten Bereiche von Folien einer Polarität miteinander verbunden werden. Diese miteinander verbundenen Bereiche werden als Stromableiterfahnen mit den blechförmigen Ableitern 3 verbunden. D. h. über die Ableiter 3 als elektrische Anschlüsse wird Strom in die Einzelzelle 1 ein- und ausgeleitet.At least in one edge region, the cathode foils and anode foils are uncoated and made of the electrode foil arrangement 4 led out, wherein these uncoated areas of films of one polarity are interconnected. These interconnected areas are called Stromableiterfahnen with the sheet-shaped arresters 3 connected. Ie. over the arresters 3 As electrical connections, electricity is injected into the single cell 1 in and out.

Die Elektrodenfolienanordnung 4 ist von den Folienabschnitten als Hülle 1.1 umgeben und es wird ein Elektrolyt eingefüllt. Anschließend werden die Folienabschnitte zur Bildung der Hülle 1.1 über eine an einem Rand der Innenseiten der Folienabschnitte angeordnete Schicht eines Thermoplast bei wirkendem Unterdruck, insbesondere in einem Heißpressverfahren, welches als Siegelung bezeichnet wird, verschlossen, wodurch eine Siegelnaht gebildet ist.The electrode foil arrangement 4 is from the film sections as a shell 1.1 surrounded and it is filled with an electrolyte. Subsequently, the film sections to form the shell 1.1 via a arranged at an edge of the inner sides of the film sections layer of a thermoplastic under the action of negative pressure, in particular in a hot pressing process, which is referred to as a seal, sealed, whereby a sealed seam is formed.

Eine mechanische Fixierung der wenig formstabilen und dadurch vergleichsweise empfindlichen Einzelzellen 1 zur Bildung des Zellblockes 2 erfolgt im Allgemeinen mittels eines Halterahmens 5, der aus zwei Halbrahmen 5.1 gebildet ist, die die Einzelzelle 1 randseitig umschließen. Dabei ist ein aus den zwei Halbrahmen 5.1 gebildeter Halterahmen 5 in 2 und insbesondere in 4 näher gezeigt.A mechanical fixation of the less dimensionally stable and thus relatively sensitive individual cells 1 to form the cell block 2 generally takes place by means of a holding frame 5 made of two half-frames 5.1 is formed, which is the single cell 1 enclose at the edge. It is one of the two half-frames 5.1 formed support frame 5 in 2 and in particular in 4 shown closer.

Die Halterahmen 5 mit den Einzelzellen 1 als Bestandteile des Zellblockes 2 werden anschließend durch axial angeordnete Spannmittel in Form von Zugankern 6 verpresst, wobei die Einleitung von Spannkräften in den Zellblock 2 durch endseitig angeordnete Druckbrillen 7 erfolgt. Die Halbrahmen 5.1 üben dabei auf den umlaufenden Randbereich der Einzelzelle 1, in welchem sich die Siegelnaht befindet, Druck aus, wobei dadurch, dass die Fixierung der jeweiligen Einzelzelle 1 im Wesentlichen kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig erfolgt, Reibungskräfte zwischen der Einzelzelle 1 und den Halbrahmen 5.1 auftreten können.The support frame 5 with the single cells 1 as constituents of the cell block 2 be subsequently by axially arranged clamping means in the form of tie rods 6 Pressed, with the introduction of clamping forces in the cell block 2 by end-mounted pressure goggles 7 he follows. The half frames 5.1 practice doing on the peripheral edge region of the single cell 1 , in which the sealing seam is located, pressure, whereby the fact that the fixation of the respective single cell 1 essentially non-positively and / or cohesively, friction forces between the individual cell 1 and the half frame 5.1 may occur.

Da die Einzelzellen 1 im Zellblock 2 mittels der Halterahmen 5 weitestgehend nur über ihren Randbereich gehalten werden, erfolgt eine Fixierung der im Zellinneren angeordneten Elektrodenfolienanordnung 4 kraft- und formschlüssig durch die unter Wirkung des Luftdruckes anliegende folienartige Hülle 1.1, wobei wie oben beschrieben, im Zellinneren ein Unterdruck wirkt.Because the single cells 1 in the cell block 2 by means of the holding frame 5 largely held only over its edge region, there is a fixation of the arranged inside the cell electrode foil assembly 4 non-positively and positively by the voltage applied under the effect of air pressure foil-like shell 1.1 , wherein as described above, a negative pressure acts inside the cell.

Verringert sich die Wirkung des Unterdruckes in der Einzelzelle 1, beispielsweise aufgrund von gasendem Inhalt, ausdampfendem Elektrolyt und/oder geringfügigen Undichtigkeiten, dann besteht die Gefahr, dass sich bei mechanischer Schwinglast die einzelnen Lagen der Elektrodenfolienanordnung 4 gegeneinander und/oder die Elektrodenfolienanordnung 4 gegenüber der Hülle 1.1 bewegen bzw. bewegt. Dadurch kann die Einzelzelle 1 beschädigt und sogar zerstört werden. Reduces the effect of negative pressure in the single cell 1 , For example, due to gassing content, evaporating electrolyte and / or minor leaks, then there is a risk that under mechanical swing load, the individual layers of the electrode foil assembly 4 against each other and / or the electrode foil arrangement 4 opposite the shell 1.1 move or move. This allows the single cell 1 damaged and even destroyed.

Eine starre umlaufende Stützung der Elektrodenfolienanordnung 4 mittels der Halbrahmen 5.1 als Halterahmen 5 ist nicht realisierbar, da sich bei der Fertigung der Halbrahmen 5.1 und der Einzelzelle 1 meist unvermeidlich Toleranzen einstellen können. Da die Elektrodenfolienanordnung 4 zur Aufrechterhaltung ihrer elektrischen Funktion keinen partiellen Druckkräften ausgesetzt werden sollte, da u. a. die Gefahr von Dendritenwachstum besteht, ist auch eine seitliche Verklemmung der Einzelzelle 1 durch einen im Untermaß befindlichen Halterahmen 5 nicht möglich.A rigid circumferential support of the electrode foil assembly 4 by means of half-frames 5.1 as a holding frame 5 is not feasible, since in the production of the half-frame 5.1 and the single cell 1 usually inevitable to set tolerances. Since the electrode foil arrangement 4 To maintain their electrical function should not be exposed to partial compressive forces, since there is the risk of dendrite growth, among other things, is a lateral jamming of the single cell 1 by an undersized frame 5 not possible.

Aus den oben beschriebenen Gründen ist zwischen den Halbrahmen 5.1 und dem Randbereich einer jeweiligen Einzelzelle 1 des Zellblockes 2 ein mehr oder weniger großer Freiraum S ausgebildet, welcher u. a. in 5 näher dargestellt ist.For the reasons described above is between the half frame 5.1 and the edge region of a respective single cell 1 of the cell block 2 a more or less large space S is formed, which inter alia in 5 is shown in more detail.

In den 2 und 3 ist ein Zellblock 2 aus einer vorgegebenen Anzahl von Einzelzellen 1, die jeweils von zwei Halbrahmen 5.1 randseitig umgeben sind, dargestellt. Dabei ist der Zellblock 2 in 2 in einer teilweisen Explosionsdarstellung und in 3 im zusammengesetzten Zustand gezeigt.In the 2 and 3 is a cell block 2 from a given number of single cells 1 , each of two half-frames 5.1 are surrounded on the edge, shown. Here is the cell block 2 in 2 in a partial exploded view and in 3 shown in the assembled state.

Wie oben beschrieben, wird der Zellblock 2 mittel Zugankern 6 und Druckbrillen 7 axial verpresst, so dass der Zellblock 2 eine kompakte Baueinheit bildet und zur Herstellung der Batterie in einem Gehäuse anordbar ist.As described above, the cell block becomes 2 medium tie rods 6 and pressure goggles 7 compressed axially, leaving the cell block 2 forms a compact unit and can be arranged in a housing for the preparation of the battery.

4 zeigt eine zwischen zwei Halbrahmen 5.1 angeordnete Einzelzelle 1 in einer Explosionsdarstellung. 4 shows one between two half frames 5.1 arranged single cell 1 in an exploded view.

Um die in 1 beschriebenen Probleme hinsichtlich der Anordnung einer solchen Einzelzelle 1 mit den Halterahmen 5 in einem Zellblock 2 weitestgehend zu vermeiden, ist vorgesehen, die zwischen Innenflächen der Halbrahmen 5.1 und Randbereichen der Einzelzelle 1 mehr oder weniger stark ausgeprägten Freiräume S als Vergussraum zu nutzen und mit einem Vergusswerkstoff 8 auszufüllen.To the in 1 described problems with regard to the arrangement of such a single cell 1 with the support frame 5 in a cell block 2 As far as possible to avoid, is provided between the inner surfaces of the half-frame 5.1 and peripheral areas of the single cell 1 to use more or less pronounced free spaces S as a potting room and with a potting material 8th fill.

Hierzu werden die einen Zellblock 2 bildenden Einzelzellen 1, insbesondere deren Randbereiche, zwischen zwei Halbrahmen 5.1 angeordnet. Dabei weisen die Halbrahmen 5.1 an beiden Seiten, welche in Richtung der Längsausdehnung des Zellblockes 2 angeordnet sind, jeweils ein umlaufendes Elastomerelement 9 auf, wie in 4 und der Schnittdarstellung in 5 dargestellt ist. Das Elastomerelement 9 dient als Dichtung, mittels derer der Freiraum S als Vergussraum nach außerhalb des Zellblockes 2 abgedichtet ist.These are the one cell block 2 forming single cells 1 , in particular their edge areas, between two half-frames 5.1 arranged. This is shown by the half frames 5.1 on both sides, pointing in the direction of the longitudinal extent of the cell block 2 are arranged, in each case a circumferential elastomer element 9 on, like in 4 and the sectional view in 5 is shown. The elastomer element 9 serves as a seal, by means of which the space S as Vergussraum outside the cell block 2 is sealed.

In der Schnittdarstellung in 5 ist eine Einzelzelle 1 mit zwei dieselbe randseitig umlaufenden Halbrahmen 5.1 dargestellt, wobei an den Halbrahmen 5.1 an jeweils einer Seite ein umlaufendes Elastomerelement 9 angeordnet ist. Insbesondere ist das jeweilige Elastomerelement 9 stoffschlüssig an der jeweiligen Seite befestigt oder das Elastomerelement 9 wurde bei Herstellung der Halbrahmen 5.1 in einem Spritzgussverfahren eingegossen und ist somit in den jeweiligen Halbrahmen 5.1 integriert, um den Freiraum S als Vergussraum nach außen abzudichten. Dabei ist das umlaufende Elastomerelement 9 im Bereich der Siegelnaht der Hülle 1.1 der Einzelzelle 1 angeordnet, wodurch eine zusätzliche Verpresskraft zur Abdichtung wirkt.In the sectional view in 5 is a single cell 1 with two same peripheral frames surrounding the peripheral frame 5.1 shown, with the half frame 5.1 on each side a circumferential elastomer element 9 is arranged. In particular, the respective elastomeric element 9 cohesively attached to the respective side or the elastomeric element 9 was at the production of the half frame 5.1 cast in an injection molding process and is thus in the respective half-frame 5.1 integrated to seal the space S as Vergussraum to the outside. Here is the circumferential elastomer element 9 in the area of the sealed seam of the shell 1.1 the single cell 1 arranged, whereby an additional pressing force acts to seal.

Bevorzugt ist das Elastomerelement 9 derart ausgebildet, dass sich eine Länge des Zellblockes 2 bei angeordnetem Elastomerelement 9 nicht ändert, also nicht zunimmt. Zudem vergrößert sich das Gewicht des Zellblockes 2 bei angeordneten Elastomerelementen 9 nicht wesentlich.The elastomer element is preferred 9 formed such that a length of the cell block 2 with arranged elastomeric element 9 does not change, so does not increase. In addition, the weight of the cell block increases 2 with arranged elastomeric elements 9 not essential.

Zudem wird ein Dickenwachstum bzw. eine Dickenänderung der Einzelzelle 1 im Betrieb derselben mittels der Anordnung der Elastomerelemente 9 an den Halbrahmen 5.1 nicht eingeschränkt.In addition, a thickness growth or a change in thickness of the single cell 1 in the operation of the same by means of the arrangement of the elastomeric elements 9 on the half frame 5.1 not limited.

Die 6 und 7 zeigen jeweils den Zellblock 2, wobei in 6 eine teilweise Explosionsdarstellung und in 7 eine Schnittdarstellung des zusammengesetzten Zellblockes 2 in einer weiteren Ausführungsform dargestellt ist, wobei die Freiräume S in 7 mit dem Vergusswerkstoff 8 ausgefüllt sind.The 6 and 7 each show the cell block 2 , where in 6 a partial exploded view and in 7 a sectional view of the assembled cell block 2 is shown in a further embodiment, wherein the free spaces S in 7 with the casting material 8th are filled.

In der weiteren Ausführungsform ist zusätzlich zu den umlaufenden Elastomerelementen 9 zwischen benachbarten Einzelzellen 1 jeweils eine flächige Dichtmatte 10 angeordnet, die eine Rechteckform aufweist. Mittels der jeweiligen Dichtmatte 10 wird ein jeweiliger Zellzwischenraum zwischen benachbarten Einzelzellen 1 für den Vergussprozess abgedichtet, so dass der Vergusswerkstoff bei Einfüllen nicht zwischen die Einzelzellen 1 gelangen kann. Bevorzugt sind die Dichtmatten 10 zumindest an einer Flachseite einer Einzelzelle 1 stoffschlüssig befestigt, insbesondere geklebt.In the further embodiment, in addition to the encircling elastomeric elements 9 between adjacent single cells 1 each a flat sealing mat 10 arranged, which has a rectangular shape. By means of the respective sealing mat 10 becomes a respective cell gap between adjacent single cells 1 sealed for the potting process, so that the potting material is not between the individual cells when filling 1 can get. The sealing mats are preferred 10 at least on a flat side of a single cell 1 firmly bonded, in particular glued.

In 8 ist ein vergrößerter Ausschnitt einer Oberseite des Zellblockes 2 vor dem Verguss gezeigt, wobei zwischen den Halbrahmen 5.1 jeweils ein umlaufendes Elastomerelement 9 und zwischen benachbarten Einzelzellen 1 jeweils eine Dichtmatte 10 angeordnet ist.In 8th is an enlarged section of a top of the cell block 2 shown before potting, being between the half frames 5.1 each a circumferential elastomeric element 9 and between adjacent single cells 1 one sealing mat each 10 is arranged.

9 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt einer Unterseite des Zellblockes 2 nach dem Verguss mit dem Vergusswerkstoff 8, wobei sowohl die Elastomerelemente 9 als auch die Dichtmatten 10 angeordnet sind. 9 shows an enlarged section of a bottom of the cell block 2 after casting with the casting material 8th where both the elastomeric elements 9 as well as the sealing mats 10 are arranged.

An einer Unterseite des jeweiligen Halbrahmens 5.1 ist eine in Richtung der jeweiligen Einzelzelle 1 durchgehende Aussparung A eingebracht, die als Einfüllöffnung zum Einfüllen des flüssigen Vergusswerkstoffes 8 vorgesehen ist. Bevorzugt ist die Aussparung A als Bohrung in den jeweiligen Halbrahmen 5.1 eingebracht.On an underside of the respective half frame 5.1 is one in the direction of each individual cell 1 through recess A introduced as the filling opening for filling the liquid casting material 8th is provided. Preferably, the recess A as a hole in the respective half-frame 5.1 brought in.

Zusätzlich zeigen die 8 und 9 die zwischen den Innenflächen der Halbrahmen 5.1 und den Randbereichen der Einzelzellen 1 gebildeten Freiräume S, welche über die Aussparungen A mit dem Vergusswerkstoff 8 auszufüllen sind. Ebenfalls ist die Begrenzung und Abdichtung der Freiräume S als Vergussräume mittels der Elastomerelemente 9 und den Dichtmatten 10 dargestellt.In addition, the show 8th and 9 the between the inner surfaces of the half frame 5.1 and the peripheral areas of the single cells 1 formed free spaces S, which via the recesses A with the casting material 8th are to be completed. Also, the limitation and sealing of the free spaces S as Vergussräume means of the elastomeric elements 9 and the sealing mats 10 shown.

Die 10 und 11 zeigen den jeweiligen Ausschnitt aus den 8 und 9, wobei die die Vergussräume bildenden Freiräume S zwischen benachbarten Einzelzellen 1 mit dem Vergusswerkstoff 8 ausgefüllt sind.The 10 and 11 show the respective section of the 8th and 9 , wherein the potting spaces forming free spaces S between adjacent single cells 1 with the casting material 8th are filled.

Als Vergusswerkstoff 8 können elastische Kunststoffe, insbesondere Elastomere, wie z. B. Silikone und/oder Epoxydharze verwendet werden, die über die Aussparung A als Einfüllöffnung den jeweiligen Freiraum S eingefüllt werden. Besonders sind gießfähige Schäume als Vergusswerkstoff 8 geeignet.As casting material 8th can elastic plastics, in particular elastomers, such as. As silicones and / or epoxy resins are used, which are filled via the recess A as a filling opening the respective space S. Especially pourable foams are used as potting material 8th suitable.

Um die Freiräume S als Vergussräume zwischen den Randbereichen benachbarter Einzelzellen 1 und den Halbrahmen 5.1 mit dem Vergusswerkstoff 8 zu befüllen, kann vorgesehen sein, den Vergussprozess über die eine Aussparung A in dem jeweiligen Halbrahmen 5.1 schrittweise durchzuführen. Dazu wird der Zellblock 2, wie in 15 gezeigt ist, auf seine Oberseite gestellt, so dass die Unterseite des Zellblockes 2 mit den Aussparungen A der Halbrahmen 5.1 nach oben zeigt. Der Vergusswerkstoff 8 wird über die Einfüllöffnungen in Form der Aussparungen A unter Wirkung der Schwerkraft bis zu einer vorgegebenen Höhe vorzugsweise für den gesamten Zellblock 2 eingefüllt. Nach Aushärten des Vergusswerkstoffes 8 wird der Zellblock 2 in Querrichtung um 90° gedreht und der Vergussprozess wird für jede Seite des Zellblockes 2 wiederholt, bis alle Freiräume S mit dem Vergusswerkstoff 8 ausgefüllt sind.To the free spaces S as Vergussräume between the edge regions of adjacent single cells 1 and the half frame 5.1 with the casting material 8th can be provided, the potting process on the one recess A in the respective half-frame 5.1 gradually. This will be the cell block 2 , as in 15 shown is placed on its top, leaving the bottom of the cell block 2 with the recesses A of the half frame 5.1 pointing upwards. The casting material 8th is via the filling openings in the form of the recesses A under the action of gravity up to a predetermined height, preferably for the entire cell block 2 filled. After hardening of the casting material 8th becomes the cell block 2 rotated in the transverse direction by 90 ° and the potting process is for each side of the cell block 2 repeated until all clearances S with the potting material 8th are filled.

Alternativ dazu, dass der jeweilige Halbrahmen 5.1 nur eine Aussparung A als Einfüllöffnung aufweist, können mehrere Aussparungen A zum Einfüllen des Vergusswerkstoffes 8 in den jeweiligen Halbrahmen 5.1 eingebracht sein. Beispielsweise kann in jeweils eine Seite eine Aussparung A eingebracht sein, wobei die Aussparungen A an Außenflächen der Halbrahmen 5.1 angeordnet sind. Mittels mehrerer Aussparungen A kann der Vergussprozess beschleunigt werden, wobei dadurch auch eine sich in den Freiräumen S befindende Luft besser verdrängt werden kann.Alternatively, that the respective half frame 5.1 has only one recess A as a filling opening, a plurality of recesses A for filling the Vergusswerkstoffes 8th in the respective half-frames 5.1 be introduced. For example, a recess A may be introduced into one side in each case, wherein the recesses A are on outer surfaces of the half frames 5.1 are arranged. By means of a plurality of recesses A, the potting process can be accelerated, thereby also a located in the free spaces S air can be better displaced.

Denkbar ist ebenfalls, die Halbrahmen 5.1 mit Querbohrungen zu versehen, so dass der Vergusswerkstoff 8 auch in Längsrichtung des Zellblockes 2 fließen kann und dadurch eine vergleichsweise geringe Anzahl von Aussparungen A als Einfüllöffnungen erforderlich ist. Mittels des Vergusswerkstoffes 8, der die variablen und von Einzelzelle 1 zu Einzelzelle 1 unterschiedlich ausgeformten Freiräume S als Vergussräume zwischen Innenflächen der Halbrahmen 5.1 und Randbereichen der Einzelzellen 1 spielfrei ausfüllt, ist die in der Hülle 1.1 der jeweiligen Einzelzelle 1 angeordnete Elektrodenfolienanordnung 4 im Betrieb der Batterie optimal abgestützt.It is also conceivable, the half-frame 5.1 provided with transverse bores, so that the casting material 8th also in the longitudinal direction of the cell block 2 can flow and thereby a comparatively small number of recesses A is required as filling openings. By means of the casting material 8th , the variable and single cell 1 to single cell 1 differently shaped free spaces S as Vergussräume between inner surfaces of the half frame 5.1 and peripheral areas of the single cells 1 is filled in without clearance, which is in the shell 1.1 the respective single cell 1 arranged electrode foil assembly 4 optimally supported during operation of the battery.

12 zeigt eine teilweise Explosionsdarstellung eines Zellblockes 2 mit einer alternativen Ausführungsform zur Abdichtung der Zellzwischenräume. Dabei ist anstelle der Dichtmatte 10 ein rahmenartiges Dichtelement 11 zwischen benachbarten Einzelzellen 1 angeordnet. Ein solches rahmenartiges Dichtelement 11 erfordert bei annähernd gleicher Wirkung weniger Materialeinsatz, so dass ein Kostenaufwand hinsichtlich der inneren Abdichtung des jeweiligen Freiraumes S als Verguss geringer ausfallen kann. 12 shows a partial exploded view of a cell block 2 with an alternative embodiment for sealing the intercellular spaces. It is instead of the sealing mat 10 a frame-like sealing element 11 between adjacent single cells 1 arranged. Such a frame-like sealing element 11 requires less material use at approximately the same effect, so that a cost in terms of the inner seal of the respective free space S can be lower than potting.

Die 13 und 14 zeigen jeweils einen vergrößerten Ausschnitt des Zellblockes 2 mit zwischen benachbarten Einzelzellen 1 angeordneten rahmenartigen Dichtelementen 11, wobei in 13 eine Oberseite und in 14 eine Unterseite des Zellblockes 2 mit ausgefüllten Freiräumen S gezeigt ist.The 13 and 14 each show an enlarged section of the cell block 2 with between adjacent single cells 1 arranged frame-like sealing elements 11 , where in 13 a top and in 14 a bottom of the cell block 2 with filled free spaces S is shown.

In 15 ist, wie oben beschrieben, der auf der Oberseite angeordnete Zellblock 2 dargestellt, so dass die an der Unterseite des jeweiligen Halbrahmens 5.1 eingebrachte als Einfüllöffnung fungierende Aussparung A gezeigt ist.In 15 is, as described above, the cell block arranged on the upper side 2 shown so that at the bottom of each half frame 5.1 introduced acting as a filler opening recess A is shown.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Einzelzellesingle cell
1.11.1: Hülleshell
22: Zellblockcell block
33: Ableiterarrester
44: ElektrodenfolienanordnungElectrode foil arrangement
5 5: Halterahmenholding frame
5.15.1: Halbrahmenhalf frame
66: Zugankertie rods
77: Druckbrillepressure glasses
88th: Vergusswerkstoffcasting material
99: Elastomerelementelastomer element
1010: Dichtmattesealing mat
1111: rahmenartiges Dichtelementframe-like sealing element
AA: Aussparungrecess
SS: Freiraumfree space

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010038308 A1 [0002]

Claims

Battery having a number of electrically connected in series and / or parallel, a cell block ( 2 ) forming individual cells ( 1 ), each of which has an electrode foil arrangement ( 4 ) formed by a film-like envelope ( 1.1 ), wherein at least two arresters ( 3 ) as electrical connections from the shell ( 1.1 ) and the single cells ( 1 ) at least in sections with a casting material ( 8th ), characterized in that a holding frame ( 5 ) consisting of two half frames ( 5.1 ), the half-frames ( 5.1 ) the single cell ( 1 ) are peripherally arranged circumferentially and at least one in the direction of the single cell ( 1 ) have continuous recess (A) into which the casting material ( 8th ) in one between an inner surface of the respective half-frame ( 5.1 ) and a peripheral edge region of the single cell ( 1 ) formed free space (S) can be filled.

Battery according to claim 1, characterized in that between adjacent individual cells ( 1 ) is arranged at least one elastic element for sealing a cell gap.

Battery according to claim 1 or 2, characterized in that the elastic element as a sealing mat ( 10 ) and / or frame-like sealing element ( 11 ) is trained.

Battery according to one of the preceding claims, characterized in that between adjacent the holding frame ( 5 ) forming half-frames ( 5.1 ) at least one circumferential elastomer element ( 9 ) is arranged.

Method for producing a battery according to one of Claims 1 to 4, characterized in that in each case a single cell ( 1 ) within one of two half frames ( 5.1 ) formed holding frame ( 5 ), the half-frames ( 5.1 ) at least one in the direction of the single cell ( 1 ) have continuous recess (A) into which the casting material ( 8th ) in one between an inner surface of the respective half-frame ( 5.1 ) and a peripheral edge region of the single cell ( 1 ) is filled.

Method according to claim 5, characterized in that the half frames ( 5.1 ) are formed circumferentially and at least one recess (A) in one side of the respective half-frame ( 5.1 ), wherein the casting material ( 8th ) in the free space (S) between each individual cell ( 1 ) and half frames ( 5.1 ) of the cell block ( 2 ) is filled at the lower edge to a predetermined height and the cell block ( 2 ) for further filling of the casting material ( 8th ) after curing of the already filled casting material ( 8th ) is rotated by 90 °.