DE102014019000A1

DE102014019000A1 - Zellblock für eine Kraftfahrzeugbatterie

Info

Publication number: DE102014019000A1
Application number: DE102014019000.5A
Authority: DE
Inventors: Jens Meintschel; Dirk Schröter; Knut Welke
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2016-06-23

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zellblock (30a–g) für eine Kraftfahrzeugbatterie (40a), mit einer Mehrzahl von seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Batteriezellen (10a–g) und mit einer Zellhalterung zur Aufnahme der Batteriezellen (10a–g), wobei die Zellhalterung zumindest ein Spannmittel (31a–g, 32a–g) aufweist, das dazu vorgesehen ist, ein Dickenwachstum der Batteriezellen (10a–g) zumindest teilweise zu verhindern, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Zellblocks.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zellblock für eine Kraftfahrzeugbatterie sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Zellblocks für eine Kraftfahrzeugbatterie.
Aus der DE 10 2008 059 966 B4 ist bereits ein Zellblock für eine Kraftfahrzeugbatterie bekannt, der eine Mehrzahl von seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Batteriezellen und eine Zellhalterung zur Aufnahme der Batteriezellen aufweist. Der Zellblock weist eine Mehrzahl von Spannmittel auf, die dazu vorgesehen sind, ein Dickenwachstum der Batteriezellen auszugleichen.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Zellblock sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Zellblocks bereitzustellen. Sie wird durch einen erfindungsgemäßen Zellblock entsprechend dem Anspruch 1 und ein erfindungsgemäßes Verfahren entsprechend dem Anspruch 11 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung geht aus von einem Zellblock für eine Kraftfahrzeugbatterie, mit einer Mehrzahl von seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Batteriezellen und mit einer Zellhalterung zur Aufnahme der Batteriezellen.
Es wird vorgeschlagen, dass die Zellhalterung zumindest ein Spannmittel aufweist, das dazu vorgesehen ist, ein Dickenwachstum der Batteriezellen zumindest teilweise zu verhindern. Indem das Dickenwachstum verhindert wird, kann erreicht werden, dass eine Einbaulage der Batteriezellen während einer Herstellung des Zellblocks, während eines Betriebs der Kraftfahrzeugbatterie und/oder während eines Lebenszyklus des Zellblocks unverändert bleibt. Durch die unveränderte Anordnung wiederum kann erreicht werden, dass eine Anbindung der Batteriezellen an eine Temperiereinrichtung und/oder ein Abgriff einer Zellspannung der einzelnen Batteriezellen vereinfacht werden kann. Beispielsweise kann für die Temperiereinrichtung eine starre Kühlplatte vorgesehen werden, ohne dass Relativbewegungen zwischen den Batteriezellen und der Kühlplatte ausgeglichen werden müssen. Für den Abgriff der Zellspannung kann ein starres Leiterelement, wie beispielsweise eine Platine, vorgesehen werden, wodurch der Abgriff der Zellspannung vereinfacht werden kann. Zudem können die Alterungsprozesse, die durch Gasbildung ein Dickenwachstum hervorrufen würden, zumindest verlangsamt werden. Durch eine Ausgestaltung der Zellhalterung mit einem Spannmittel kann somit ein verbesserter Zellblock bereitgestellt werden. Unter einer „Zellhalterung” soll insbesondere ein Rahmen oder ein Gehäuse verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, die einzelnen Batteriezellen in einer vorgesehenen Einbaulage form- und/oder kraftschlüssig zu fixieren. Unter einem „Spannmittel, das dazu vorgesehen ist, ein Dickenwachstum der Batteriezellen zumindest teilweise zu verhindern”, soll insbesondere ein Spannmittel verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, während der Herstellung des Zellblocks, während des Betriebs der Kraftfahrzeugbatterie und/oder während des Lebenszyklus des Zellblocks auftretende Kräfte, die von dem Dickwachstum abhängen, aufzunehmen und abzustützen, ohne dass sich die Einbaulage der Batteriezellen verändert. Das Spannmittel kann beispielsweise in Form eines Zugankers, in Form von Schrauben, in Form eines Spannbügels oder in Form eines Spannbandes ausgebildet sein. Unter einer „Einbaulage” soll dabei insbesondere eine Position und/oder ein Abstand der Batteriezellen entlang einer Stapelrichtung des Zellblocks verstanden werden. Unter einem „Dickenwachstum” soll insbesondere eine Volumenänderung der Batteriezellen verstanden werden, die während der Herstellung des Zellblocks, des Betriebs der Kraftfahrzeugbatterie und/oder dem Lebenszyklus des Zellblocks zu erwarten ist, wenn auf das zumindest eine Spannmittel verzichtet wird. Ursachen für das Dickenwachstum sind insbesondere Volumenänderungen eines elektrochemisch aktiven Teils der Batteriezellen. Beispielsweise ändert sich ein Volumen des elektrochemisch aktiven Teils während des Betriebs um bis zu 2%, wenn sich ein Ladezustand der Batterie ändert. Zudem vergrößert sich das Volumen des elektrochemisch aktiven Teils um bis zu 5% während des Lebenszyklus des Zellblocks aufgrund von Alterungsprozessen, insbesondere aufgrund von Abscheidungen in dem elektrochemisch aktiven Teil. Die Volumenänderungen hängen dabei insbesondere von einer verwendeten Zellchemie ab. Vorzugsweise weisen die Batteriezellen eine Zellchemie auf Lithium-Ionen-Technologie auf. Unter „zumindest teilweise verhindern” soll insbesondere verstanden werden, dass die Volumenänderung durch das Spannmittel zumindest teilweise unterdrückt wird. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Zellhalterung zumindest zwei Druckmittel aufweist, zwischen denen die Batteriezellen angeordnet sind. Indem zwei Druckmittel vorgesehen werden, können die Batteriezellen besonders gut gegeneinander verspannt werden. Insbesondere ist es durch eine solche Ausgestaltung möglich, die Batteriezellen bereits während einer Herstellung miteinander zu verspannen, wodurch die Batteriezellen bereits während der Herstellung form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden werden können. Ist zudem vorgesehen, die Batteriezellen erst dann mit einem Elektrolyt zu befüllen, nachdem die Batteriezellen miteinander verspannt wurden, kann das Dickenwachstum, das während der Herstellung zu erwarten ist, verhindert werden. Zudem kann ein Eindringen des Elektrolyts in ein Elektrodenpaket der Batteriezelle verbessert werden, da sich eine Kapillarwirkung einstellen kann.
Vorzugsweise verbindet das zumindest eine Spannmittel die zumindest zwei Druckmittel starr miteinander. Durch eine starre Verbindung der Druckmittel kann besonders gut sichergestellt werden, dass der Bauraum, den der Zellblock aufweist, konstant bleibt. Unter „starr” soll insbesondere verstanden werden, dass das zumindest eine Spannmittel eine feste Einspannlänge zwischen den beiden Druckmitteln vorgibt, insbesondere eine Einspannlänge, die unabhängig von einem Mittenabstand zweier Batteriezellen ist. Unter einer „Einspannlänge” soll dabei insbesondere ein Abstand der zumindest zwei Druckmittel verstanden werden, d. h. eine Länge eines Bauraums, der zwischen den zumindest zwei Druckmitteln für eine Aufnahme der Batteriezellen vorgesehen ist. Unter einem „Mittenabstand” soll insbesondere ein Abstand zwischen Mittelpunkten benachbarter Batteriezellen verstanden werden, unabhängig davon, ob sich die Batteriezellen berühren oder ein Freiraum zwischen den Batteriezellen vorgesehen ist. Sind sämtliche Batteriezellen äquidistant zueinander angeordnet, entspricht der Mittenabstand der Einspannlänge geteilt durch eine Anzahl der Batteriezellen.
Durch eine Ausbildung der Batteriezellen als Rahmenflachzellen, die durch das zumindest eine Spannmittel gegeneinander verspannt sind, kann ein besonders vorteilhafter Zellblock realisiert werden. Insbesondere können als Rahmenflachzellen ausgebildete Batteriezellen besonders gut gestapelt und gegeneinander verspannt werden, und es kann ein Zellblock geschaffen werden, bei dem durch eine Verspannung der Batteriezellen untereinander das Dickenwachstum besonders gut verhindert werden kann. Unter einer „Rahmenflachzelle” soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Batteriezelle verstanden werden, die ein mehrteiliges Batteriegehäuse mit zumindest zwei Hüllelementen und einem Rahmen aufweist, wobei die Hüllelemente jeweils eine Gehäusehälfte ausbilden und der Rahmen die Hüllelemente miteinander verbindet. Alternativ ist es auch denkbar, die Batteriezellen als Pouchzellen auszubilden.
Indem zumindest eine der Batteriezellen zumindest ein Hüllelement aufweist, das für eine Verformung vorgesehen ist, kann das Dickenwachstum teilweise verhindert werden, ohne dass in den Batteriezellen ein Innendruck entsteht, welcher zu einer Zerstörung der Batteriezellen und/oder des Zellblocks führt. Indem das Hüllelement in dem definierten Bereich für eine Verformung vorgesehen wird, kann vorgegeben werden, wie sich die Batteriezelle ausdehnen kann, ohne dass sich dadurch der Bauraum des Zellblocks vergrößert. Beispielsweise können zwischen den Batteriezellen Freiräume vorgesehen werden, wobei die Hüllelemente dazu vorgesehen sind, bei einer Verformung diese Freiräume auszufüllen.
Vorzugsweise weist das zumindest eine Hüllelement einen Schalenrand und einen gegenüber dem Schalenrand verformbaren Boden auf. Wird zwischen den Böden benachbarter Zellen ein Freiraum vorgesehen, kann durch eine solche Ausgestaltung vorgesehen werden, dass sich lediglich der Boden der Batteriezelle verformt und diesen Freiraum ausfüllt. Insbesondere Abmessungen der Batteriezelle senkrecht zu einer Stapelrichtung können dadurch konstant gehalten werden, wodurch sich in Verbindung mit der konstanten Stapellänge ein fester Bauraum für den Zellblock ergibt. Unter einer „Stapelrichtung” soll dabei insbesondere eine Richtung verstanden werden, entlang der die Batteriezellen hintereinander gestapelt sind. Vorzugsweise weisen die Böden der Batteriezelle und die Druckmittel Oberflächennormalen auf, welche parallel zu der Stapelrichtung orientiert sind.
Besonders vorteilhaft weisen Batteriezellen eine Randdicke auf, die kleiner ist als ein Mittenabstand benachbarter Batteriezellen. Dadurch kann zwischen den Batteriezellen gezielt ein Freiraum geschaffen werden, der für ein begrenztes Dickenwachstum der Batteriezellen vorgesehen werden kann. Unter einer „Randdicke” soll dabei insbesondere eine Abmessung der Batteriezelle parallel zu der Stapelrichtung im Bereich des Schalenrands verstanden werden. Unter einem „Schalenrand” soll insbesondere ein Teil des Zellgehäuses verstanden werden, der bezogen auf den Boden um zumindest 80 Grad umgekantet ist. Vorzugsweise ist zumindest eines der Hüllelemente in Form einer Schale ausgebildet und weist einen Boden und einen Schalenrand auf. Das zweite Hüllelement kann ebenfalls in Form einer Schale ausgebildet sein. Alternativ kann das zweite Hüllelement auch in Form eines ebenen Blechs ausgebildet sein.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Zellblock zumindest ein zwischen zwei benachbarten Batteriezellen angeordnetes Distanzelement aufweist. Dadurch kann der Zellblock, unabhängig von den später eingesetzten Batteriezellen, mit einer festen Stapellänge hergestellt werden. Ist der Mittenabstand benachbarter Batteriezellen dann größer als eine Dicke der Batteriezellen, werden die Distanzelemente zwischen den Batteriezellen angeordnet. Durch die Distanzelemente können die Batteriezellen in der Zellhalterung entlang der Stapelrichtung verspannt werden, ohne dass zwischen den Batteriezellen ein Freiraum verbleibt.
Weiter wird eine Kraftfahrzeug-Hochvoltbatterie mit zumindest einem erfindungsgemäßen Zellblock vorgeschlagen.
Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung eines Zellblocks für eine Kraftfahrzeugbatterie vorgeschlagen, bei dem eine Mehrzahl von Batteriezellen seriell und/oder parallel miteinander verschaltet werden, wobei ein Spannmittel einer Zellhalterung zur Aufnahme der Batteriezellen ein Dickenwachstum der Batteriezellen zumindest teilweise verhindert. Wird ein Elektrodenpaket der Batteriezellen mit einem Elektrolyt getränkt, nachdem die Batteriezellen durch das zumindest eine Spannmittel gegeneinander verspannt wurden, kann insbesondere ein Dickenwachstum während der Herstellung verhindert werden, wodurch der Bauraum des Zellblocks kompakt gehalten werden kann. Zudem kann eine Aufnahme des Elektrolyts in das Elektrodenpaket verbessert werden, da durch die Verspannung der Batteriezellen ein Kapillareffekt verstärkt werden kann.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind sieben Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
1 einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer Kraftfahrzeugbatterie, die zumindest einen Zellblock mit einer Mehrzahl von Batteriezellen in gestapelter Bauweise aufweist,
2 den Zellblock schematisiert in einem Schnitt vor einer vollständigen Montage einer Zellhalterung,
3 den Zellblock aus 2 nach einem Verspannen der Batteriezellen,
4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Zellblocks mit einer Zellhalterung, die verschweißt ist,
5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Zellblocks mit einer Zellhalterung, die verschweißt ist,
6 einen Schnitt durch den Zellblock aus 5,
7 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Zellblocks, der Distanzelemente aufweist, welche zwischen benachbarten Batteriezellen angeordnet sind,
8 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Zellblocks mit Batteriezellen, welche Hüllelemente in Form von ebenen Blechen aufweisen,
9 ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Zellblocks mit Batteriezellen, die Hüllelemente mit einem Schalenrand und einem gegenüber dem Schalenrand verformbaren Boden aufweisen,
10 ein siebtes Ausführungsbeispiel eines Zellblocks mit Batteriezellen, die eine Randdicke aufweisen, die kleiner ist als ein Mittenabstand der Batteriezellen, und
11 der Zellblock aus 10, nachdem ein Elektrolyt in die Batteriezellen eingebracht wurde.
Die 1 bis 3 zeigen schematisiert einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer Kraftfahrzeugbatterie 40a sowie eine Verbindung von Batteriezellen 10a der Kraftfahrzeugbatterie 40a im Detail. Der Kraftfahrzeugantriebsstrang umfasst einen Verbrennungsmotor 42a und einen Elektromotor 43a, die zum Antrieb von Antriebsrädern 44a vorgesehen sind. Die Kraftfahrzeugbatterie 40a ist insbesondere zur Abgabe von elektrischer Leistung an den Elektromotor 43a und zur Aufnahme von elektrischer Leistung, die der Elektromotor 43a in einem Generatorbetrieb erzeugt, vorgesehen. Die Kraftfahrzeugbatterie 40a ist als ein eine Hochvolt-Kraftfahrzeugbatterie ausgebildet.
Die Kraftfahrzeugbatterie 40a umfasst einen oder mehrere Zellblöcke 30a. Die Zellblöcke 30a umfassen eine Mehrzahl von Batteriezellen 10a, die zur Speicherung und Abgabe von elektrischen Leistung vorgesehen sind. Die Zellblöcke 30a sowie die Batteriezellen 10a in den Zellblöcken 30a sind elektrisch parallel und/oder seriell geschaltet, um eine für den Kraftfahrzeugantriebsstrang erforderliche Spannung und Leistung bereitstellen zu können. Die Batteriezellen 10a weisen jeweils eine Zellspannung im Niedervoltbereich auf, wobei die Zellspannung von einer verwendeten Zellchemie abhängt. Bei einer Ausbildung der Batteriezellen 10a als Lithium-Ionen-Batterien beträgt die Zellspannung beispielsweise 3,6 Volt. Grundsätzlich kann die Zellspannung aber auch andere Werte aufweisen. Die Kraftfahrzeugbatterie 40a weist je nach Verschaltung der Batteriezellen 10a eine Batteriespannung auf, die in Abhängigkeit von einer vorgesehenen Verwendung im Niedervoltbereich oder im Hochvoltbereich liegen kann. Ist die Kraftfahrzeugbatterie 40a als Starterbatterie ausgebildet, kann die Batteriespannung beispielsweise bei 12 Volt liegen. Insbesondere für eine Anwendung in einem Hybridantriebsstrang oder Elektroantriebsstrang kann die Kraftfahrzeugbatterie 40a auch für eine Batteriespannung von 120 Volt oder mehr vorgesehen sein.
Die Kraftfahrzeugbatterie 40a weist ein Batteriegehäuse 41a auf, das die Zellblöcke 30a mit den Batteriezellen 10a aufnimmt. Weiter umfasst die Kraftfahrzeugbatterie 40a eine Elektronik 39a, die insbesondere zur Überwachung der Batteriezellen 10a sowie zur Einstellung einer elektrischen Leistung, die den Batteriezellen 10a zugeführt oder den Batteriezellen 10a entnommen wird, vorgesehen ist. Außerdem umfasst die Kraftfahrzeugbatterie 40a eine Temperiereinrichtung 38a für die Batteriezellen 10a und/oder für die Elektronik 39a, welche insbesondere zur Kühlung und/oder Heizung der Batteriezellen 10a vorgesehen ist. Die Zellblöcke 30a mit den Batteriezellen 10a, die Elektronik 39a und die Temperiereinrichtung 38a sind in dem gemeinsamen Batteriegehäuse 41a angeordnet (vgl. 1). Sämtliche Batteriezellen 10a sind analog ausgebildet. Eine nachfolgende Beschreibung der einzelnen Batteriezellen 10a ist auf sämtliche Batteriezellen 10a übertragbar.
Die Batteriezelle 10a ist als bipolare Rahmenflachzelle ausgebildet. Die Batteriezelle 10a weist zwei Hüllelemente 11a, 12a und einen Rahmen 13a auf, der die Hüllelemente 11a, 12a miteinander verbindet. Die Hüllelemente 11a, 12a und der Rahmen 13a bilden ein Zellgehäuse der Batteriezelle 10a aus. Die Hüllelemente 11a, 12a, die jeweils eine Zellgehäusehälfte ausbilden, sind aus einem elektrisch leitenden Material. Der Rahmen 13a, der die Hüllelemente 11a, 12a verbindet, ist elektrisch isolierend. Die Hüllelemente 11a, 12a bilden Pole der Batteriezelle 10a aus und sind zum Einleiten und/oder Entnehmen von elektrischen Leistung vorgesehen.
Die Batteriezelle 10a weist einen elektrochemisch aktiven Teil zur Speicherung elektrischer Energie auf, der ein Elektrodenpaket 18a und ein Elektrolyt umfasst. Die Hüllelemente 11a, 12a und der Rahmen 13a begrenzen einen Elektrolytraum 19a, der zur Aufnahme des Elektrodenpaketes 18a und des Elektrolyts vorgesehen ist. Die Hüllelemente 11a, 12a und der Rahmen 13a schließen den Elektrolytraum 19a in Richtung einer Umgebung vollständig ab. Der Rahmen 13a oder eines der Hüllelemente 11a, 12a kann eine Einfüllöffnung aufweisen, die dazu vorgesehen ist, das Elektrodenpaket 18a mit dem Elektrolyt zu tränken, nachdem die Hüllelemente 11a, 12a durch den Rahmen 13a miteinander verbunden wurden. Alternativ kann das Elektrodenpaket 18a auch mit dem Elektrolyt getränkt werden, bevor die Batteriezelle 10a verschlossen wird, wodurch auf die Einfüllöffnung verzichtet werden kann.
Die Temperiereinrichtung 38a der Kraftfahrzeugbatterie 40a ist zur Kühlung und/oder Erwärmung der Batteriezellen 10a vorgesehen. Die Temperiereinrichtung 38a umfasst eine Kühlplatte, die mit Kanälen für ein Fluid versehen ist. Die Kühlplatte wird in einem Betrieb von einem Klimakühlmittel oder einer Kühlflüssigkeit als Kühlfluid durchströmt. Die Hüllelemente 11a, 12a der Batteriezelle 10a sind an die Kühlplatte angebunden. Die Hüllelemente 11a, 12a sind an einer Schmalseite aufgedickt. Ein Wärmeaustausch zwischen der Kühlpatte, die alternativ oder zusätzlich auch als Heizplatte wirken kann, und der Batteriezelle 10a erfolgt über die Schmalseite der Hüllelemente 11a, 12a. Zwischen den Hüllelementen 11a, 12a und der Kühlplatte ist eine elektrisch isolierende Wärmeleitfolie angeordnet. Zur Verbesserung eines Wärmeübergangs sind die Hüllelemente 11a, 12a im Bereich der Kühlplatte parallel zu dieser um 90° abgekantet und bilden eine sogenannte Kühlfahne aus. Über die Kühlplatte ist bedarfsweise eine Heizung der Batteriezellen 10a, beispielsweise bei niedrigen Außentemperaturen, möglich. Hierzu wird die Kühlplatte, die vorzugsweise aus einem metallischen Material ist, von einem warmen Fluid durchströmt.
Der Elektrolyt besteht typischerweise aus organischen Lösungsmitteln, wie beispielsweise Dimethylcarbonat, Ethylencarbonat, Propylencarbonat, Diethylcarbonat oder aus Gemischen derselben sowie einem darin gelösten Leitsalz, wie beispielsweise LiPF₆. Der Elektrolyt kann zusätzlich Additive aufweisen. Das Elektrodenpaket 18a weist wechselweise angeordnete Lagen aus Kathodenfolien 20a, Separatorfolien 21a und Anodenfolien 22a auf. Die Kathodenfolien 20a und die Anodenfolien 22a werden jeweils durch eine der Separatorfolien 21a getrennt. Bei einer Lithium-Ionen-Zellchemie können die Kathodenfolien 20a und die Anodenfolien 22a beispielsweise beschichtete Alu- und Kupferfolien sein. Grundsätzlich ist aber auch eine andere Zellchemie denkbar.
Für das Elektrodenpaket 18a sind unterschiedliche Ausgestaltungen möglich. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Lagen aus Kathodenfolie 20a, Anodenfolie 22a und Separatorfolie 21a gestapelt. Alternativ ist denkbar, Bänder aus einer Mehrzahl von Lagen zu wickeln oder flachzuwickeln. Weiter ist es denkbar, eine bandförmige Separatorfolie 21a in Z-Form zu falten und die Kathodenfolien 20a und Anodenfolien 22a in Form von Blättern seitlich in sich dadurch ausbildende Taschen einzuschieben. Auch ist es denkbar, zwei benachbarte Batteriezellen 10a teilweise einstückig auszuführen, indem zumindest eines der Hüllelemente 11a, 12a dazu vorgesehen ist, einen Elektrolytraum 19a jeweils beidseitig zu begrenzen.
Die Anodenfolien 22a und die Kathodenfolien 20a weisen jeweils mindestens einen Rand auf, an dem sie unbeschichtet sind. An diesem Rand ragen die Anodenfolien 22a und die Kathodenfolien 20a in Form von Kontaktfahnen aus dem Elektrodenpaket 18a heraus. An diesem Rand sind die Anodenfolien 22a und die Kathodenfolien 20a jeweils mit einer Innenseite von jeweils einem der Hüllelemente 11a, 12a verbunden, um eine elektrisch leitende Verbindung mit dem entsprechenden Hüllelement 11a, 12a für Stromeinleitung und Stromausleitung zu ermöglichen. Für eine Verbindung der Anodenfolien 22a und/oder der Kathodenlagen mit den Hüllelementen 11a, 12a sind unterschiedliche Arten denkbar, wie beispielsweise ein Press- oder Schmelzschweißverfahren, wie insbesondere ein Widerstandspunktschweißverfahren, ein ultraschallschweißverfahren oder ein Laserschweißverfahren. Ebenfalls denkbar ist eine kraftschlüssige Anbindung der Anodenfolien 22a und/oder der Kathodenfolien 20a an die Hüllelemente 11a, 12a, beispielsweise mittels Nieten.
Innerhalb eines Zellblocks 30a sind die Batteriezellen 10a aufeinander gestapelt. Der Zellblock 30a weist eine Stapelrichtung 37a auf, entlang der die Batteriezellen 10a hintereinander angeordnet sind. Die Hüllbleche sind in Form von Schalen ausgeführt. Jedes der Hüllbleche weist einen Boden 16a, 17a und einen Schalenrand 14a, 15a auf. In miteinander verbundenem Zustand bilden die Schalenränder 14a, 15a und der Rahmen 13a die Schmalseite der Batteriezelle 10a aus. Die Böden 16a, 17a der Hüllelemente 11a, 12a bilden mit ihrer nach außen gewandten Oberfläche eine Grundseite 25a, 26a der Batteriezelle 10a aus. Die Batteriezellen 10a weisen eine Randdicke 23a auf, welche von Abmessungen der Schalenränder 14a, 15a und des Rahmen 13a abhängt. Die Randdicke 23a entspricht insbesondere einer Dicke der Batteriezelle 10a entlang der Stapelrichtung 37a im Bereich der Schalenränder 14a, 15a. Zudem weisen die Batteriezellen 10a eine Mittendicke 27a auf, die als ein Abstand der Grundseiten 25a, 26a definiert ist. Die Mittendicke 27a entspricht insbesondere einer Dicke der Batteriezelle 10a an einer geometrischen Mitte der nach außen gewandten Grundseiten 25a, 26a. Je nach Ausgestaltung der Batteriezellen 10a kann die Mittendicke 27a gleich groß wie die Randdicke 23a, kleiner als die Randdicke 23a oder größer als die Randdicke 23a sein.
Die in dem Zellblock 30a benachbart zueinander angeordneten Batteriezellen 10a berühren sich jeweils mit ihren Grundseiten 25a, 26a. Die Grundseiten 25a, 26a weisen Oberflächennormalen auf, die im Wesentlichen parallel zu der Stapelrichtung 37a orientiert sind. Die Schmalseite, über die der Wärmeaustausch mit der Kühlplatte erfolgt, ist parallel zu der Stapelrichtung 37a orientiert.
Um die Batteriezellen 10a fest miteinander zu verbinden, weist der Zellblock 30a eine Zellhalterung mit mehreren Spannmitteln 31a, 32a auf. Die Spannmittel 31a, 32a sind dazu vorgesehen, ein Dickenwachstum der Batteriezellen 10a zu verhindern. Die Batteriezellen 10a, die in dem Zellblock 30a angeordnet sind, weisen einen Mittenabstand 24a auf, der sich aus einer Einspannlänge 35a der Spannmittel 31a, 32a, geteilt durch eine Anzahl der Batteriezellen 10a, ergibt. Die Einspannlänge 35a ist durch die Spannmittel 31a, 32a fest vorgegeben. Sie ist unabhängig von einem Zustand der Batteriezellen 10a und insbesondere während eines Betriebs der Kraftfahrzeugbatterie 40a konstant.
Eine Dicke, welche die Batteriezellen 10a in nicht verspanntem Zustand aufweisen würde, hängt von unterschiedlichen Faktoren ab. Beispielsweise nimmt das Elektrodenpaket 18a den Elektrolyt beim Einfüllen teilweise auf, wodurch sich eine Dicke des Elektrodenpaktes ändert. Die Dicke des Elektrodenpakets 18a hängt weiter von einem Ladezustand der Batteriezellen 10a ab. Außerdem ändert sich die Dicke der Batteriezellen 10a aufgrund ihrer Alterung.
Da das Elektrodenpaket 18a zwischen den beiden Böden 16a, 17a der Hüllelemente 11a, 12a formschlüssig verspannt ist, übt das Elektrodenpaket 18a nach dem Einfüllen des Elektrolyts eine Kraft auf die Hüllelemente 11a, 12a aus. Aufgrund der Anordnung des Elektrodenpakets 18a in dem Elektrolytraum 19a wirkt die Kraft insbesondere auf die Böden 16a, 17a der Hüllbleche. Durch die Kraft werden die Böden 16a, 17a der Hüllelemente 11a, 12a, bezogen auf den Elektrolytraum 19a, nach außen gedrückt. Die Kraft, welche dabei auf die Hüllelemente 11a, 12a wirkt, ist ausreichend groß, um die Böden 16a, 17a der Batteriezelle 10a zu verformen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel verhindern die Spannmittel 31a, 32a, dass sich die Böden 16a, 17a der Batteriezellen 10a verformen.
Um die Batteriezellen 10a zu verspannen, umfasst die Zellhalterung des Zellblocks 30a zwei Druckmittel 33a, 34a, zwischen denen die Batteriezellen 10a angeordnet sind. Die Druckmittel 33a, 34a sind in Form von Druckbrillen angeordnet. Die nach außen gewandten Grundseiten 25a, 26a der beiden Batteriezellen 10a, welche entlang der Stapelrichtung 37a den Zellblock 30a begrenzen, liegen an den Druckmitteln 33a, 34a an.
Ein Abstand zwischen den Druckmitteln 33a, 34a entspricht der Einspannlänge 35a, welche durch die Spannmittel 31a, 32a vorgegeben ist.
Die Spannmittel 31a, 32a verbinden die Druckmittel 33a, 34a starr miteinander. Die Spannmittel 31a, 32a sind dazu vorgesehen, die Kräfte, die sich aufgrund des Dickenwachstums ergeben, aufzunehmen und abzustützen. Die Spannmittel 31a, 32a sind aus einem Material, das eine Zugfestigkeit aufweist, die größer als 40 N/mm² ist. Vorzugsweise sind die Spannmittel 31a, 32a aus Metall und weisen eine Zugfestigkeit auf, die größer als 80 N/mm² ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Spannmittel 31a, 32a in Form von Spannbügeln ausgebildet. Die Druckmittel 33a, 34a sind dazu vorgesehen, formschlüssig mit den Spannmitteln 31a, 32a verbunden zu werden.
Die Batteriezellen 10a, die als Rahmenflachzellen ausgebildet sind, sind durch die Spannmittel 31a, 32a gegeneinander verpresst. Der Mittenabstand 24a, welcher durch die Spannmittel 31a, 32a vorgegeben ist, entspricht der Dicke, welche die Batteriezellen 10a aufweisen, bevor der Elektrolyt eingefüllt wird. Die Grundseiten 25a, 26a der Batteriezellen 10a weisen einen Abstand auf, der gleich groß ist wie die Randdicke 23a der Batteriezellen 10a.
Bei einer Montage des Zellblocks 30a werden die Batteriezellen 10a zunächst lose zwischen den beiden Druckmitteln 33a, 34a angeordnet (vgl. 1). Anschließend wird auf die Druckmittel 33a, 34a eine Kraft ausgeübt, durch die die Batteriezellen 10a zwischen den Druckmitteln 33a, 34a gegeneinander verspannt werden. Die Batteriezellen 10a sind dadurch spielfrei zwischen den Druckmitteln 33a, 34a fixiert. Danach werden die Spannmittel 31a, 32a mit den Druckmitteln 33a, 34a verbunden (vgl. 2). Der Elektrolyt wird erst in die Batteriezellen 10a eingefüllt, wenn die Spannmittel 31a, 32a vollständig montiert sind. Insbesondere mit dem Einfüllen des Elektrolyts steigt ein Innendruck innerhalb der Batteriezellen 10a. Der Mittenabstand 24a der Batteriezellen 10a bleibt aufgrund der formschlüssigen Fixierung der Batteriezellen 10a zwischen den Druckmitteln 33a, 34a konstant.
In den 4 bis 11 sind sechs weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleichbleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 3, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der 1 bis 3 durch die Buchstaben b bis g in den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele der 4 bis 11 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 3, verwiesen werden.
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiels eines Zellblocks 30b für eine Kraftfahrzeugbatterie. Der Zellblock 30b weist eine Mehrzahl von Batteriezellen 10b auf. Weiter umfasst der Zellblock 30b eine Zellhalterung mit zwei Spannmitteln 31b, 32b und zwei Druckmitteln 33b, 34b. Die Batteriezellen 10b sind durch die Spannmittel 31b, 32b miteinander verbunden. Die Spannmittel 31b, 32b verbinden die Druckmittel 33b, 34b starr miteinander und verhindern ein Dickenwachstum der zwischen den Druckmitteln 33b, 34b angeordneten Batteriezellen 10b.
Analog zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel sind das erste Druckmittel 33b, 34b und die Spannmittel 31b, 32b formschlüssig miteinander verbunden. Um einen Mittenabstand 24b, der sich aus einer Einspannlänge 35b ergibt, auf die verwendeten Batteriezellen 10b einstellen zu können, können das Druckmittel 34b und die Spannmittel 31b, 32b bei unterschiedlichen Einspannlängen 35b miteinander verbunden werden. Das Druckmittel 34b und die Spannmittel 31b, 32b sind durch eine Schweißverbindung miteinander verbunden. Eine Verbindung zwischen dem Druckmittel 34b und den Spannmitteln 31b, 32b ist in Form eines Schiebesitzes ausgebildet, durch welchen das Druckmittel 34b vor seiner Fixierung relativ zu den Spannmitteln 31b, 32b verschiebbar ist.
Bei einer Herstellung des Zellblocks 30b werden zunächst das Druckmittel 34b und die Spannmittel 31b, 32b miteinander verbunden. Das Druckmittel 34b und die mit dem Druckmittel 34b verbundenen Spannmittel 31b, 32b bilden einen Rahmen 13b aus, in den die Batteriezellen 10b hineingestapelt werden können. Sind die Batteriezellen 10b entsprechend ihrer vorgesehenen Anordnung montiert, wird das zweite Druckmittel 34b montiert und in eine dafür vorgesehenen Position vorfixiert. Anschließend wird die Schweißverbindung zwischen dem Druckmittel 34b und den Spannmittel 31b, 32b hergestellt, wodurch die Batteriezellen 10b des Zellblocks 30b mechanisch miteinander verbunden sind.
Die 5 und 6 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines Zellblocks 30c für eine Kraftfahrzeugbatterie. Der Zellblock 30c weist eine Mehrzahl von Batteriezellen 10c auf. Weiter umfasst der Zellblock 30c eine Zellhalterung mit zwei Spannmitteln 31c, 32c und zwei Druckmitteln 33c, 34c. Die Batteriezellen 10c sind durch die Spannmittel 31c, 32c miteinander verbunden. Die Spannmittel 31c, 32c verbinden die Druckmittel 33c, 34c starr miteinander und verhindern ein Dickenwachstum der zwischen den Druckmitteln 33c, 34c angeordneten Batteriezellen 10c.
Im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel sind beide Druckmittel 33c, 34c dazu vorgesehen, durch eine Schweißverbindung mit den Spannmitteln 31c, 32c verbunden zu werden. Die Druckmittel 33c, 34c und die Spannmittel 31c, 32c sind als Blechbiegebauteile ausgebildet. Die Druckmittel 33c, 34c und die Spannmittel 31c, 32c können durch Umformverfahren hergestellt werden.
Die Spannmittel 31c, 32c, die eine Haupterstreckungsrichtung entlang einer Stapelrichtung 37c des Zellblocks 30c aufweisen, weisen eine U-Form auf. Durch die U-Form fixieren die Spannmittel 31c, 32c die Batteriezellen 10c gegen Krafteinwirkungen senkrecht zu der Stapelrichtung 37c. Die Spannmittel 31c, 32c weisen an einer Innenseite eine Isolation auf. Die erste Batteriezelle 10c und die letzte Batteriezelle 10c des Zellblocks 30c weisen jeweils ein Kontaktelement auf, wobei die Kontaktelemente für einen Abgriff einer Zellblockspannung vorgesehen sind. Die Batteriezellen 10c weisen jeweils zwei Hüllelemente 11c, 12c auf, über die die Batteriezellen 10c elektrisch miteinander verbunden sind. Die Hüllelemente 11c, 12c benachbarter Batteriezellen 10c sind jeweils miteinander verschweißt. Die Spannmittel 31c, 32c sind gegenüber den Hüllelementen 11c, 12c isoliert.
7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines Zellblocks 30d für eine Kraftfahrzeugbatterie. Der Zellblock 30d weist eine Mehrzahl von Batteriezellen 10d auf. Weiter umfasst der Zellblock 30d eine Zellhalterung mit zwei Spannmitteln 31d, 32d und zwei Druckmitteln 33d, 34d. Die Batteriezellen 10d sind durch die Spannmittel 31d, 32d miteinander verbunden. Die Spannmittel 31d, 32d verbinden die Druckmittel 33d, 34d starr miteinander und verhindern ein Dickenwachstum der zwischen den Druckmitteln 33d, 34d angeordneten Batteriezellen 10d. Die Zellhalterung kann grundsätzlich unterschiedliche Ausgestaltungen aufweisen.
Eine Ausgestaltung der Batteriezellen 10d entspricht im Wesentlichen der des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 3. Im Unterschied zu der Ausgestaltung in den
1 bis 3 weist der Zellblock 30d eine Mehrzahl von Distanzelementen 28d auf. Zwischen zwei der Batteriezellen 10d ist jeweils eines der Distanzelemente 28d angeordnet. Die Distanzelemente 28d weisen eine Dicke auf, welche einer Differenz zwischen einem Mittenabstand 24d der Batteriezellen 10d und einer maximalen Dicke der Batteriezellen 10d entspricht. Die Distanzelemente 28d können aus einem harten oder einem elastischen Material sein. Die Distanzelemente 28d sind in Form von Scheiben ausgebildet.
8 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Zellblocks 30e für eine Kraftfahrzeugbatterie. Der Zellblock 30e weist eine Mehrzahl von Batteriezellen 10e auf. Weiter umfasst der Zellblock 30e eine Zellhalterung mit zwei Spannmitteln 31e, 32e und zwei Druckmitteln 33e, 34e. Die Batteriezellen 10e sind durch die Spannmittel 31e, 32e miteinander verbunden. Die Spannmittel 31e, 32e verbinden die Druckmittel 33e, 34e starr miteinander und verhindern ein Dickenwachstum der zwischen den Druckmitteln 33e, 34e angeordneten Batteriezellen 10e. Die Zellhalterung kann grundsätzlich unterschiedliche Ausgestaltungen aufweisen.
Die Batteriezellen 10e können unterschiedliche Ausgestaltungen aufweisen. Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen weist die Batteriezelle 10e zwei Hüllelemente 11e, 12e auf, die in Form eines ebenen Blechs ausgebildet sind, und einen Rahmen 13e, welcher einen Zwischenraum zwischen den Hüllelementen 11e, 12e vollständig ausfüllt. Der Rahmen 13e kann beispielsweise als eine Umspritzung ausgebildet sein. Eine Verspannung der Batteriezellen 10e zwischen den Druckmitteln 33e, 34e erfolgt analog zu den restlichen Ausführungsbeispielen.
9 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Zellblocks 30f für eine Kraftfahrzeugbatterie. Der Zellblock 30f weist eine Mehrzahl von Batteriezellen 10f auf. Weiter umfasst der Zellblock 30f eine Zellhalterung mit zwei Spannmitteln 31f, 32f und zwei Druckmitteln 33f, 34f. Die Batteriezellen 10f sind durch die Spannmittel 31f, 32f miteinander verbunden. Die Spannmittel 31f, 32f verbinden die Druckmittel 33f, 34f starr miteinander und verhindern ein Dickenwachstum der zwischen den Druckmitteln 33f, 34f angeordneten Batteriezellen 10f.
Die Batteriezellen 10f umfassen zwei Hüllelemente 11f, 12f, die jeweils einen Schalenrand 14f, 15f und einen Boden 16f, 17f aufweisen. Weiter umfassen die Batteriezellen 10f einen Rahmen 13f, der die Hüllelemente 11f, 12f miteinander verbindet. Die Batteriezellen 10f weisen eine Randdicke 23f und eine Mittendicke 27f auf. Die Mittendicke 27f der Batteriezellen 10f ist kleiner als die Randdicke 23f. Die Batteriezellen 10f weisen damit ihre maximale Dicke an dem Schalenrand 14f, 15f auf. Im Bereich von Grundseiten 25f, 26f weisen die Batteriezellen 10f eine geringere Dicke auf.
Bei einer Herstellung des Zellblocks 30f werden zunächst das Druckmittel 34f und die Spannmittel 31f, 32f miteinander verbunden. Das Druckmittel 34f und die mit dem Druckmittel 34f verbundenen Spannmittel 31f, 32f bilden einen Rahmen 13f aus, in den die Batteriezellen 10f hineingestapelt werden können. Sind die Batteriezellen 10f entsprechend ihrer vorgesehenen Anordnung montiert, wird das zweite Druckmittel 34f montiert und in einer dafür vorgesehene Position vorfixiert. Die Batteriezellen 10f berühren sich dabei lediglich an dem Schalenrand 14f, 15f. Die Grundseiten 25f, 26f der Batteriezellen 10f sind beabstandet zueinander angeordnet. Die nach außen gewandten Grundseiten 25f, 26f bilden, bezogen auf den Schalenrand 14f, 15f, eine Mulde aus. Zwischen zwei benachbart angeordneten Batteriezellen 10f verbleibt nach der Montage ein Freiraum. Die benachbarten Batteriezellen 10f stützen sich über den Schalenrand 14f, 15f gegeneinander ab.
Die Hüllelemente 11f, 12f sind für eine Verformung vorgesehen. Bei einem Dickenwachstum bleiben die Randdicke 23f und damit auch ein Mittenabstand 24f der Batteriezellen 10f konstant. Die Mittendicke 27f der Batteriezellen 10f hingegen ändert sich. Damit sich die Mittendicke 27f während des Betriebs ändern kann, sind die Böden 16f, 17f der Hüllelemente 11f, 12f gegenüber den Schalenrändern 14d, 15d verformbar. Steigt während des Betriebs ein Innendruck der Batteriezellen 10f, beispielsweise weil sich die Abmessungen von Elektrodenpaketen 18f der Batteriezellen 10f ändern, kann sich der Boden 16f, 17f nach außen wölben, bis ein Zwischenraum zwischen den Grundseiten 25f, 26f benachbarter Batteriezellen 10f vollständig ausgeführt ist.
Die 10 und 11 zeigen ein siebtes Ausführungsbeispiel eines Zellblocks 30g für eine Kraftfahrzeugbatterie. Der Zellblock 30g weist eine Mehrzahl von Batteriezellen 10g auf. Weiter umfasst der Zellblock 30g eine Zellhalterung mit zwei Spannmitteln 31g, 32g und zwei Druckmitteln 33g, 34g. Die Batteriezellen 10g sind durch die Spannmittel 31g, 32g miteinander verbunden. Die Spannmittel 31g, 32g verbinden die Druckmittel 33g, 34g starr miteinander und verhindern ein Dickenwachstum der zwischen den Druckmitteln 33g, 34g angeordneten Batteriezellen 10g.
Die Batteriezellen 10g umfassen zwei Hüllelemente 11g, 12g, die jeweils einen Schalenrand 14g, 15g und einen Boden 16g, 17g aufweisen. Weiter umfassen die Batteriezellen 10g einen Rahmen 13g, der die Hüllelemente 11g, 12g miteinander verbindet. Die Batteriezellen 10g weisen eine Randdicke 23g und eine Mittendicke 27g auf. Die Mittendicke 27g der Batteriezellen 10g ist kleiner als die Randdicke 23g. Die Batteriezellen 10g weisen damit ihre maximale Dicke an dem Schalenrand 14g, 15g auf. Im Bereich von Grundseiten 25g, 26g weisen die Batteriezellen 10g eine geringere Dicke auf.
Im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel weisen die Batteriezellen 10g in montiertem Zustand einen Mittenabstand 24g auf, der größer ist als die Randdicke 23g. Die Zellhalterung ist dazu vorgesehen, die einzelnen Batteriezellen 10g beabstandet zueinander anzuordnen, wodurch zwischen zwei benachbarten Batteriezellen 10g ein Abstand verbleibt. Die Hüllelemente 11g, 12g der Batteriezellen 10g sind für eine Verformung vorgesehen.
Steigt ein Innendruck innerhalb der Batteriezellen 10g, verformt sich der Boden 16g, 17g gegenüber dem Schalenrand 14g, 15g. Da der Mittenabstand 24g größer ist als die Schalenranddicke, kann auch die Mittendicke 27g größer werden als die Schalenranddicke. In einem Betrieb kann solange ein Dickenwachstum erfolgen, bis sich die Grundseiten 25g, 26g benachbarter Batteriezellen 10g berühren. Die Mittendicke 27g entspricht dann dem Mittenabstand 24g. Ein weiteres Dickenwachstum wird durch die Spannmittel 31g, 32g verhindert.
Bezugszeichenliste

10: Batteriezelle
11: Hüllelement
12: Hüllelement
13: Rahmen
14: Schalenrand
15: Schalenrand
16: Boden
17: Boden
18: Elektrodenpaket
19: Elektrolytraum
20: Kathodenfolie
21: Separatorfolie
22: Anodenfolie
23: Randdicke
24: Mittenabstand
25: Grundseite
26: Grundseite
27: Mittendicke
28: Distanzelement
30: Zellblock
31: Spannmittel
32: Spannmittel
33: Druckmittel
34: Druckmittel
35: Einspannlänge
37: Stapelrichtung
38: Temperiereinrichtung
39: Elektronik
40: Kraftfahrzeugbatterie
41: Batteriegehäuse
42: Verbrennungsmotor
43: Elektromotor
44: Antriebsräder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008059966 B4 [0002]

Claims

Zellblock für eine Kraftfahrzeugbatterie (40a), mit einer Mehrzahl von seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Batteriezellen (10a–g) und mit einer Zellhalterung zur Aufnahme der Batteriezellen (10a–g), dadurch gekennzeichnet, dass die Zellhalterung zumindest ein Spannmittel (31a–g, 32a–g) aufweist, das dazu vorgesehen ist, ein Dickenwachstum der Batteriezellen (10a–g) zumindest teilweise zu verhindern.
Zellblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellhalterung zumindest zwei Druckmittel (33a–g, 34a–g) aufweist, zwischen denen die Batteriezellen (10a–g) angeordnet sind.
Zellblock nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Spannmittel (31a–g, 32a–g) die zumindest zwei Druckmittel (33a–g, 34a–g) starr miteinander verbindet.
Zellblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (10a–g) als Rahmenflachzellen ausgebildet sind, die durch das zumindest eine Spannmittel (31a–g, 32a–g) gegeneinander verspannt sind.
Zellblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Batteriezellen (10f; 10g) zumindest ein Hüllelement (11f, 12f; 11g, 12g) aufweist, das für eine Verformung vorgesehen ist.
Zellblock nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Hüllelement (11f, 12f; 11g, 12g) einen Schalenrand (14f, 15f; 14g, 15g) und einen gegenüber dem Schalenrand (14f, 15f; 14g, 15g) verformbaren Boden (16f, 17f; 16g, 17g) aufweist.
Zellblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (10g) eine Randdicke (23g) aufweisen, die kleiner ist als ein Mittenabstand (24g) benachbarter Batteriezellen (10g).
Zellblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest ein zwischen zwei benachbarten Batteriezellen (10d; 10e) angeordnetes Distanzelement (28d).
Kraftfahrzeug-Hochvoltbatterie mit zumindest einem Zellblock (30a–g) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Herstellung eines Zellblocks (30a–g) für eine Kraftfahrzeugbatterie (40a), bei dem eine Mehrzahl von Batteriezellen (10a–g) seriell und/oder parallel miteinander verschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannmittel (31a–g, 32a–g) einer Zellhalterung zur Aufnahme der Batteriezellen (10a–g) ein Dickenwachstum der Batteriezellen (10a–g) zumindest teilweise verhindert.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektrodenpaket (18a; 18f) der Batteriezellen (10a–g) mit einem Elektrolyt getränkt wird, nachdem die Batteriezellen (10a–g) durch das zumindest eine Spannmittel (31a–g, 32a–g) gegeneinander verspannt wurden.