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Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für eine Batteriezelle. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine Batteriezelle mit einer solchen Haltevorrichtung sowie auf eine Batterie mit ein oder mehreren von solchen Batteriezellen, die elektrisch miteinander verbunden sind.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Zusammenbau einer Batteriezelle.
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Derartige Haltevorrichtungen für herkömmliche Batteriezellen kommen beispielsweise bei Batteriezellen im Zusammenhang mit Kraftfahrzeugen mit Hybridantrieb, z. B. in PHEVs (engl. „plug-in hybrid electric vehicles”), so genannten Plug-in-Hybrids oder auch Plug-in-Hybrid-elektrische Fahrzeuge genannt, oder im Zusammenhang mit sogenannten BEVs (engl. „battery electric vehicles”; dt. „batterieelektrische Fahrzeuge”) zum Einsatz.
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Eine herkömmliche Haltevorrichtung 10' sowie Batteriezelle 12' sind beispielsweise in den 1 und 2 gezeigt.
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1 zeigt insbesondere eine Explosionsdarstellung einer herkömmlichen Batteriezelle 12', bei der eine aus dem Stand der Technik bekannte Haltevorrichtung 10' zur Anwendung kommt, wobei 2 eine perspektivische Darstellung der herkömmlichen Batteriezelle 12' zeigt.
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Wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst eine herkömmliche Batteriezelle 12' ein in den 1 und 2 dargestelltes Batteriezellendeckelelement 14' sowie ein in diesem Fall nicht dargestelltes mit dem Batteriezellendeckelement 14' verschließbares Batteriezellengehäuseelement, welches eingerichtet ist, zumindest einen Elektrodenkern 18' der Batteriezelle 12' aufzunehmen. Der Elektrodenkern 18' wird dabei auf bekannte Weise beispielsweise durch ein oder mehrere Elektrodenverbunde wie Elektrodenwickel, -stapel, -rollen oder sonstige dem Fachmann bekannte Elektrodenverbunde zur Ausbildung einer galvanischen Zelle in Verbindung mit einem Elektrolyt ausgebildet.
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In speziell ausgebildeten dem Fachmann bekannten Batteriezellen 12' ist der Elektrodenkern 18' beispielsweise in Form von Anoden und Katoden ausbildenden Elektrodenwickel oder Elektrodenstapel/-rollen ausgebildet, welche über einen Separator elektrisch voneinander isoliert sind. Üblicherweise wird das den Elektrodenkern aufnehmende Batteriezellengehäuseelement dann mit dem Elektrolyt befüllt, um die Batteriezelle 12' in einen aktiven Zustand, d. h. um als Spannungsquelle fungieren zu können, zu versetzen.
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Wie in den 1 und 2 ersichtlich ist, weist eine herkömmliche Haltevorrichtung 10' im in 1 dargestellten Fall zwei Halteelemente 40' und 60' auf, welche im verbauten Zustand der Batteriezelle 12', wie insbesondere in 2 gezeigt ist, seitlich auf den Elektrodenkern 18' aufgesteckt werden. Insbesondere werden diese herkömmlichen Halteelemente 40' und 60' in Form von Kunststoff-Spacern zur elektrischen Isolation beispielsweise der jeweiligen Elektrodenverbunde untereinander oder der Elektrodenverbunde gegenüber dem Batteriezellengehäuseelement, auch CAN genannt, eingesetzt. Zudem stellen diese Art von Kunststoff-Spacer einen konstanten Abstand zwischen den jeweiligen Elektrodenverbunden und einer Zellwand des Batteriezellengehäuseelements sicher.
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Allerdings stützen sich diese Art von Halteelementen 40' und 60' in der dargestellten Form direkt an dem Elektrodenkern 18', insbesondere den jeweiligen Elektrodenverbunden, ab, wobei die Halteelemente 40' und 60' nicht fest mit dem jeweiligen Elektrodenkern 18' verbunden sind.
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Dadurch geben die Halteelemente 40' und 60' der Baugruppe aus Batteriezellendeckelement 14' und Elektrodenkern 18' keinerlei zusätzliche Stabilität. Das gesamte Gewicht des Elektrodenkerns 18' sowie der Halteelemente 40' und 60' stützt sich somit an üblicherweise vorgesehenen Schweißnähten zwischen dem Elektrodenkern 18' und batteriezellendeckelelementinnenseitigen Terminalabschnitten 24' (auch als Terminalableiter bezeichnet) eines mit dem Elektrodenkern 18' elektrisch verbundenen Batteriezellenterminals 20' ab.
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Die Schweißnähte sind allerdings äußerst empfindlich aufgrund der geringen Materialstärke der vom Elektrodenkern 18' umfassten metallischen Kernfolien der Elektroden von 10 bis 20 μm und ist damit kritisch für die Funktion bzw. den Betrieb der Batteriezelle 12'.
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Beim Montieren der herkömmlichen Batteriezellen 12' muss die Baugruppe aus Batteriezellendeckelelement 14' und Elektrodenkern 18' in das Batteriezellengehäuseelement eingeführt werden, was sich jedoch als problembehaftet gestalten kann. Denn die Toleranzen für diese Komponenten sind äußerst knapp bemessen, so dass das Einführen der dieser Baugruppe zur Beschädigung des Elektrodenkerns 18' führen kann.
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Zur Isolierung zwischen dem Elektrodenkern 18' bzw. zwischen ein oder mehreren Elektrodenverbunden des Elektrodenkerns 18' und dem Zelldeckel 14' können weiterhin zusätzliche die nur in 2 dargestellten Halteelemente 17' zum Einsatz kommen, welche aber aufgrund einer notwendigen Vormontage zu einem erhöhten Montageaufwand führen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die herkömmlichen Haltevorrichtungen, Batteriezellen, Batterien sowie Verfahren zum Zusammenbau von Batteriezellen derart weiterzubilden, dass die Beschädigungsgefahr des Elektrodenkerns bei der Montage verringert werden kann und/oder zumindest der Montageaufwand verringert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Haltevorrichtung gemäß Anspruch 1, eine Batteriezelle gemäß Anspruch 13, eine Batterie gemäß Anspruch 14 und ein Verfahren gemäß Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung ist für eine Batteriezelle vorgesehen, die ein Batteriezellendeckelelement und ein mit dem Batteriezellendeckelelement verschließbares Batteriezellengehäuseelement zur Aufnahme zumindest eines Elektrodenkerns aufweist, wobei die Haltevorrichtung zumindest ein Halteelement aufweist, das mittelbar und/oder unmittelbar mit dem Batteriezellendeckelelement derart verbindbar ist, dass das Halteelement unter mittelbarer und/oder unmittelbarer Abstützung an dem Batteriezellendeckelelement den Elektrodenkern haltert bzw. stützt.
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Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Haltevorrichtung derart ausgebildet, dass das Halteelement mit einem Abstützabschnitt an einer Kopplungsstelle zwischen dem Batteriezellendeckelelement und einem batteriezellendeckelelementinnenseitigen Terminalabschnitt eines mit dem Elektrodenkern elektrisch verbundenen Batteriezellenterminals und/oder mit einem Abstützabschnitt in der Umgebung der Kopplungsstelle an dem Terminalabschnitt und/oder mit einem Abstützabschnitt unmittelbar an dem Batteriezellendeckelelement derart verbindbar ist, dass das Halteelement unter Abstützung an dem Abstützabschnitt den Elektrodenkern haltert bzw. stützt.
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Dadurch wird eine Abstützung anhand des Halteelements, beispielsweise in Form eines Spacers bzw. Abstandshalters, direkt an dem Kopplungsabschnitt oder in dessen unmittelbaren Bereich oder unmittelbar an dem Batteriezellendeckelelement erzielt und eine zusätzliche Arretierung bzw. Halterung des Elektrodenkerns ermöglicht. Darüber hinaus kann der Elektrodenkern über eine zusätzliche und zum Schutz dienende Arretierung mittels seitlicher Fixierplatten, die in dem Halteelement in Form des Spacers verankert werden können, gestützt bzw. gehaltert werden. Durch ein solches geeignetes Spacerdesign kann der Elektrodenkern somit vor Beschädigung geschützt werden.
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Zudem erfüllen die Spacer sowohl eine Isolationsfunktion zwischen Elektroden und dem Batteriezellengehäuseelement (auch CAN genannt) als auch eine Isolationsfunktion zwischen dem Elektrodenkern und dem Batteriezellendeckelelement. Dies führt zu einer Bauteilreduktion in der Batteriezelle. Ferner können die empfindlichen Schweißnähte zwischen den Elektroden bzw. Elektrodenverbunden des Elektrodenkerns und zellinternen Ableitern des Terminals entlastet werden. Anhand der erfindungsgemäßen Halterung des Elektrodenkerns können eine höhere mechanische Belastbarkeit, beispielsweise ein Z-Schock bzw. eine Aufbringung eines Kraftimpulses in Z-Richtung, und eine höhere Crashsicherheit der Batteriezelle ermöglicht werden. Zudem wird eine höhere Betriebssicherheit der Batteriezelle durch zumindest teilweise Vermeidung von zellinternen, nicht detektierten Beschädigungen der Elektroden gewährleistet. Ferner wird eine einfachere Handhabung und Montage der Batteriezelle aufgrund deren erhöhter Stabilität ermöglicht und damit einhergehend der entsprechende Produktionsausschuss verringert.
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Vorzugsweise ist das Halteelement somit derart ausgebildet, dass es zunächst unter Abstützung, vorzugsweise ausschließlicher Abstützung, an dem Abstützabschnitt den Elektrodenkern haltert bzw. stützt. Sobald die Montage der Batteriezelle jedoch abgeschlossen ist und der Zelldeckel samt Elektrodenkern und Halteelement daher mit dem Batteriezellengehäuseelement (CAN) verbaut bzw. in dieses eingeführt ist, stützt sich das Halteelement weiterhin an dem Batteriezellengehäuseelement (CAN) ab, um insbesondere bei Vibrationsbelastung der Batteriezelle im Einsatz hohe Kräfte auf das Terminal anhand des Halteelements zu vermeiden.
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Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung kann in vorteilhafter Weise so weitergebildet werden, dass das Halteelement mit dem batteriezellendeckelelementinnenseitigen Terminalabschnitt zumindest abschnittsweise form- und/oder kraftschlüssig, vorzugsweise mittels einer Klemmverbindung, verbindbar ist.
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Weiterhin kann die erfindungsgemäße Haltevorrichtung derart verwirklicht werden, dass das Halteelement mit dem batteriezellendeckelelementinnseitigen Terminalabschnitt mittels einer Passung zur Herstellung eines Form- und/oder Kraftschlusses, vorzugsweise einer Übergangs- oder Presspassung, verbindbar ist.
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Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Haltevorrichtung so verwirklicht werden, dass das Halteelement eine Nut aufweist, über die das Halteelement durch Einsetzen des batteriezellendeckelelementinnenseitigen Terminalabschnitts in die Nut zur Herstellung eines Kraft- und/oder Formschlusses mit dem batteriezellendeckelelementinnenseitigen Terminalabschnitt verbindbar ist.
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Ferner kann die erfindungsgemäße Haltevorrichtung so umgesetzt werden, dass das Halteelement im Wesentlichen als rechteckförmige Platte mit einer darin vorgesehenen Nut ausgebildet ist, wobei die Nut zum Einsetzen des batteriezellendeckelelementinnenseitigen Terminalabschnitts zur Herstellung eines Kraft- und/oder Formschlusses mit dem batteriezellendeckelelementinnenseitigen Terminalabschnitt abschnittsweise entlang einer Längsrichtung und einer Breitenrichtung der rechteckförmigen Platte verläuft, wobei die Nut am Übergang zwischen deren Verlauf in Längsrichtung und deren Verlauf in Breitenrichtung der rechteckförmigen Platte vorzugsweise kurvenförmig oder rechtwinklig verläuft.
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Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Haltevorrichtung derart realisiert werden, dass das Halteelement im Wesentlichen als rechteckförmige Platte ausgebildet ist, die ein Element aus mindestens einer Befestigungsnut oder mindestens einem Befestigungsvorsprung aufweist, so dass das eine an der Platte vorgesehene Element mit dem jeweils anderen an einer Fixierplatte vorgesehenen Element zur Herstellung eines Form- und/oder Kraftschlusses derart verbunden werden kann, dass die Fixierplatte im Wesentlichen im rechten Winkel zu der Platte zur Abdeckung des Elektrodenkerns angeordnet werden kann. Vorzugsweise ist das Halteelement im Wesentlichen als rechteckförmige Platte ausgebildet, die mehrere Befestigungsnuten aufweist, die derart an der rechteckförmigen Platte angeordnet sind, dass die Nut zwischen den jeweiligen Befestigungsnuten angeordnet ist, so dass bei Einsatz von mindestens zwei Fixierplatten an beiden Seiten der Nut der Elektrodenkern von den Fixierplatten zumindest abschnittsweise umgeben ist.
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Weiterhin kann die erfindungsgemäße Haltevorrichtung so ausgestaltet werden, dass das Halteelement und ein weiteres Halteelement mit Befestigungsnuten oder Rasteinrichtungen vorgesehen sind, so dass bei Einsatz von zumindest zwei Fixierplatten in die jeweiligen Befestigungsnuten oder bei Verbinden von fixierplattenseitigen Rasteinrichtungen mit den halteelementseitigen Rasteinrichtungen zumindest abschnittsweise eine Umhüllung des Elektrodenkerns anhand der Fixierplatten und der Halteelemente ausgebildet wird.
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Ferner kann die erfindungsgemäße Haltevorrichtung so realisiert werden, dass die Umhüllung eingerichtet ist, den Elektrodenkern auf Druck zu beanspruchen bzw. zu belasten bzw. den Elektrodenkern unter Druckspannung zu versetzen.
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Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Haltevorrichtung so weitergebildet werden, dass die Fixierplatten über einen verbiegbaren Biegeabschnitt miteinander verbunden sind.
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Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Haltevorrichtung so umgesetzt werden, dass die Fixierplatten und/oder die Halteelemente derart verschwenkbar in einer Bodenplatte angebracht sind, dass die Fixierplatten und/oder die Halteelemente bei entsprechender Verschwenkung zumindest abschnittsweise eine Umhüllung des Elektrodenkerns ausbilden, die vorzugsweise mit dem Batteriezellendeckelelement verschließbar ist.
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Ferner kann die erfindungsgemäße Haltevorrichtung derart ausgeführt sein, dass das Halteelement ein Abstandshalter zur elektrischen Isolation des Elektrodenkerns gegenüber dem Batteriezellengehäuseelement und/oder zur elektrischen Isolation von mehreren Elektrodenverbunden eines Elektrodenkerns voneinander ist.
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Die erfindungsgemäße Batteriezelle umfasst die erfindungsgemäße Haltevorrichtung.
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Dadurch ergeben sich die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung erläuterten Eigenschaften und Vorteile auf gleiche oder ähnliche Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung verwiesen wird.
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Die erfindungsgemäße Batterie umfasst ein oder mehrere elektrisch miteinander verbundene erfindungsgemäße Batteriezellen. Auch in diesem Fall ergeben sich die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung erläuterten Eigenschaften und Vorteile auf gleiche oder ähnliche Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung verwiesen wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Zusammenbau einer Batteriezelle, die ein Batteriezellendeckelelement und ein mit dem Batteriezellendeckelelement verschließbares Batteriezellengehäuseelement zur Aufnahme zumindest eines Elektrodenkerns aufweist, weist den folgenden Schritt auf: – mittelbares und/oder unmittelbares Verbinden zumindest eines Halteelements einer Haltevorrichtung mit dem Batteriezellendeckelelement derart, dass das Halteelement unter mittelbarer und/oder unmittelbarer Abstützung an dem Batteriezellendeckelelement den Elektrodenkern haltert bzw. stützt. Auch in diesem Fall ergeben sich die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung erläuterten Eigenschaften und Vorteile auf gleiche oder ähnliche Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung verwiesen wird.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Figuren beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
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3 eine schematische Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung für eine erfindungsgemäße Batteriezelle sowie eine erfindungsgemäße Batteriezelle gemäß einer ersten Ausführungsform;
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4 eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines Zusammenbaus von Batteriezellenkomponenten der erfindungsgemäßen Batteriezelle von 3 bis zum Erhalt der erfindungsgemäßen Batteriezelle;
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5 eine schematische Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung für eine erfindungsgemäße Batteriezelle sowie einer erfindungsgemäßen Batteriezelle gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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6 bis 9 schematische Darstellungen eines Ablaufs eines Zusammenbaus von Batteriezellenkomponenten der erfindungsgemäßen Batteriezelle von 5 bis zum Erhalt der erfindungsgemäßen Batteriezelle;
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10 eine schematische Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung für eine erfindungsgemäße Batteriezelle sowie einer erfindungsgemäßen Batteriezelle gemäß einer dritten Ausführungsform; und
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11 bis 14 schematische Darstellungen eines Ablaufs eines Zusammenbaus von Batteriezellenkomponenten der erfindungsgemäßen Batteriezelle von 10 bis zum Erhalt der erfindungsgemäßen Batteriezelle.
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Entsprechend der ersten Ausführungsform wird eine erfindungsgemäße Batterie durch genau eine erfindungsgemäße Batteriezelle 12 ausgebildet.
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Jedoch sind ebenso Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Batterie denkbar, bei denen die Batterie mehrere erfindungsgemäße Batteriezellen 12 aufweist, die elektrisch miteinander verbunden sind, beispielswiese mittels einer Reihen- und/oder Parallelschaltung.
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Die erfindungsgemäße Batteriezelle 12 weist unter anderem eine erfindungsgemäße nachstehend näher erläuterte Haltevorrichtung 10 auf.
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3 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung einer solchen erfindungsgemäßen Haltevorrichtung 10 für die erfindungsgemäße Batteriezelle 12 sowie die erfindungsgemäße Batteriezelle 12 gemäß der ersten Ausführungsform. 4 veranschaulicht dabei eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines Zusammenbaus von nachstehend noch näher beschriebenen Batteriezellenkomponenten der erfindungsgemäßen Batteriezelle 12 von 3 bis zum Erhalt der erfindungsgemäßen Batteriezelle 12.
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Wie in den 3 und 4 erkennbar ist, umfasst die Batteriezelle 12 ein Batteriezellendeckelelement 14 und ein mit dem Batteriezellendeckelelement 14 verschließbares Batteriezellengehäuseelement 16, wobei das Batteriezellengehäuseelement 16, auch CAN genannt, zur Aufnahme von in diesem Fall einem ein oder mehrere Elektrodenverbunde aufweisenden Elektrodenkern 18 ausgebildet ist.
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Das Batteriezellendeckelelement 14 ist derart ausgebildet, dass zwei Batteriezellenterminals 20 mit dem Batteriezellendeckelelement 14 zum einen an einer Kopplungsstelle 22 verbunden bzw. gekoppelt, beispielsweise mittels Kraft- und/oder Stoffschluss, und zum anderen hindurchgeführt werden können, so dass die jeweiligen Batteriezellenterminals 20 mit dem Elektrodenkern 18 elektrisch verbunden werden können. Insbesondere ist ein entsprechender batteriezellendeckelelementinnenseitiger Terminalabschnitt 24, auch als Terminalableiter bezeichnet, jedes Batteriezellenterminals 20 mit dem Elektrodenkern 18 elektrisch verbunden. Dabei bildet in diesem Ausführungsbeispiel jeder batteriezellendeckelelementinnenseitiger Terminalabschnitt 24 abschnittsweise einen Abstützabschnitt 42 aus, welcher sich zumindest an der Kopplungsstelle 22 zwischen dem Batteriezellendeckelelement 14 und dem batteriezellendeckelelementinnenseitigen Terminalabschnitt 24 jedes Batteriezellenterminals 20 befindet und entlang dem batteriezellendeckelelementinnenseitigen Terminalabschnitt 24 verläuft.
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Zusätzlich oder alternativ ist aber ebenso denkbar, dass sich der Abstützabschnitt 42 unmittelbar, d. h. direkt, an dem Batteriezellendeckelelement 14 befindet.
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Im dargestellten Fall wird der Abstützabschnitt 42 somit durch zumindest den batteriezellendeckelelementinnenseitigen Terminalabschnitt 24 sowie angrenzenden Abschnitten im Bereich der Kopplungsstelle 22 ausgebildet, wie in en 3 und 4 ersichtlich ist.
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Die Haltevorrichtung 10 weist ein Halteelement 40 auf, das mit dem Abstützabschnitt 42 derart verbindbar ist, dass das Halteelement 40 unter Abstützung an dem Abstützabschnitt 42 an der Kopplungsstelle 22 den Elektrodenkern 18 haltert bzw. stützt. Mit anderen Worten ist das Halteelement 40 mittelbar über den batteriezellendeckelelementinnenseitigen Terminalabschnitt 24 und alternativ oder zusätzlich unmittelbar, d. h. direkt, mit dem Batteriezellendeckelelement 14 derart verbindbar, dass das Halteelement 40 unter mittelbarer und alternativ oder zusätzlich unmittelbarer Abstützung an dem Batteriezellendeckelelement 14 den Elektrodenkern 18 haltert bzw. stützt. Das Halteelement 40 ist somit in Form einer Halterung vorgesehen, um den Elektrodenkern 18 zu haltern bzw. stützen und damit die Position des Elektrodenkerns festzulegen.
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Insbesondere ist das das Halteelement 40 als ein Abstandshalter in Form eines Kunststoff-Spacers zur elektrischen Isolation des Elektrodenkerns 18 gegenüber dem Batteriezellengehäuseelement 16 und zur elektrischen Isolation mehrerer Elektrodenverbunde des Elektrodenkerns 18 voneinander ausgebildet.
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Ungeachtet der konkreten Ausgestaltung des Abstützabschnitts 42 kann sich das Halteelement 40 somit derart an einer Batteriezellenkomponente wie dem batteriezellendeckelelementinnenseitigen Terminalabschnitt 24, also mittelbar an dem Batteriezellendeckelelement 14, und/oder unmittelbar bzw. direkt an dem Batteriezellendeckelelement 14 abstützen, dass das Halteelement 40 den Elektrodenkern 18 in einer vorbestimmten Position haltert, ohne sich dabei ausschließlich an dem Elektrodenkern 18 abzustützen.
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In dem in den 3 und 4 dargestellten Fall ist das Halteelement 40 mit dem batteriezellendeckelelementinnenseitigen Terminalabschnitt 24, welcher zumindest teilweise den Abstützabschnitt 42 ausbildet, zumindest abschnittsweise form- und/oder kraftschlüssig, vorzugsweise mittels einer Klemmverbindung, verbindbar. Insbesondere ist das Halteelement 40 in diesem Fall mit dem batteriezellendeckelelementinnenseitigen Terminalabschnitt 24 mittels einer Passung zur Herstellung des Form- und/oder Kraftschlusses, vorzugsweise einer Übergangs- oder Presspassung, verbindbar. Dies wird vornehmlich dadurch realisiert, dass das Halteelement 40 eine Nut 44 aufweist, über die das Halteelement 40 durch Einsetzen des batteriezellendeckelelementinnenseitigen Terminalabschnitts 24 in die Nut 44 zur Herstellung des Kraft- und/oder Formschlusses mit dem batteriezellendeckelelementinnenseitigen Terminalabschnitt 24 verbunden wird.
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Zu diesem Zweck ist das Halteelement 40 im Wesentlichen als rechteckförmige Platte mit einer darin vorgesehenen Nut 44 ausgebildet ist, wobei die Nut 44 zum Einsetzen des batteriezellendeckelelementinnenseitigen Terminalabschnitts 24 zur Herstellung des Kraft- und/oder Formschlusses mit dem batteriezellendeckelelementinnenseitigen Terminalabschnitt 24 abschnittsweise entlang einer Längsrichtung und einer Breitenrichtung der rechteckförmigen Platte verläuft. Dabei verläuft die Nut 44 am Übergang zwischen deren Verlauf in Längsrichtung und deren Verlauf in Breitenrichtung der rechteckförmigen Platte im dargestellten Fall kurvenförmig.
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Darüber hinaus ist das im Wesentlichen als rechteckförmige Platte ausgebildete Halteelement 40 mit in diesem Fall vier Befestigungsnuten 46 vorgesehen, so dass entsprechende Befestigungsvorsprünge 48 von jeweiligen Fixierplatten 50 zur Herstellung eines Form- und/oder Kraftschlusses derart mit dem Halteelement 40 verbunden werden können, dass die Fixierplatten 50 im Wesentlichen im rechten Winkel zu der Platte zur Abdeckung des Elektrodenkerns 18 angeordnet werden können.
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Die vier Befestigungsnuten 46 in dem im Wesentlichen als rechteckförmige Platte ausgebildeten Halteelement 40 sind dabei derart angeordnet, dass die Nut 44 zwischen den jeweiligen Befestigungsnuten 46 angeordnet ist, so dass bei Einsatz von zwei Fixierplatten 50 an beiden Seiten der Nut 44 der Elektrodenkern 18 von den Fixierplatten 50 abschnittsweise umgeben ist.
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Dementsprechend kann bei Verwendung zweier Halteelemente 40 und 60, dem vorstehend beschriebenen Halteelement 40 und einem korrespondierenden zur Verbindung mit dem anderen batteriezellendeckelelementinnenseitigen Terminalabschnitt 24 ausgebildeten weiteren Halteelement 60, bei Einsatz von zwei entsprechenden Fixierplatten 50 in die jeweiligen Befestigungsnuten 46, 66 der jeweiligen Halteelemente 40, 60 abschnittsweise eine Umhüllung des Elektrodenkerns 18 anhand der Fixierplatten 50 und der jeweiligen Halteelemente 40, 60 ausgebildet werden. Dabei ist die Umhüllung vorzugsweise derart dimensioniert, dass der darin aufgenommene Elektrodenkern 18 auf Druck beansprucht wird.
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Im Folgenden wird der Zusammenbau der erfindungsgemäßen Batteriezelle 12 anhand von 4 beispielhaft erläutert:
Zunächst werden die beiden Halteelemente 40 und 60 auf die jeweiligen batteriezellendeckelelementinnenseitigen Terminalabschnitte 24 der beiden Batteriezellenterminals 20 zur Herstellung des Kraft- und/oder Formschlusses aufgesteckt, so dass sich die Halteelemente 40 und 60 an deren jeweiligen Abstützabschnitten 42 abstützen können und dabei den Elektrodenkern 18, insbesondere die Elektrodenverbunde des Elektrodenkerns 18, haltern. Anschließend werden die jeweiligen Fixierplatten 50 mit den beiden Halteelementen 40 und 60 verbunden, so dass die Umhüllung des Elektrodenkerns 12 ausgebildet wird. Der so von der Umhüllung umgebene und auf Druck beanspruchte Elektrodenkern 18 wird schließlich in das Batteriezellengehäuseelement 16 eingeschoben, welches durch das Batteriezellendeckelelement 14 bei vollständigem Einschub des Elektrodenkerns 18 verschlossen wird, so dass die fertig zusammengebaute bzw. montierte Batteriezelle 12 erhalten wird. In diesem Zustand stützen sich die Halteelemente 40 und 60 somit nicht mehr ausschließlich an den jeweiligen Abstützabschnitten 42 ab, sondern zusätzlich an dem Batteriezellengehäuseelement 16.
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5 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung 400 für eine erfindungsgemäße Batteriezelle 12 sowie einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 12 gemäß einer zweiten Ausführungsform. 6 bis 9 zeigen schematische Darstellungen eines Ablaufs eines Zusammenbaus von Batteriezellenkomponenten der erfindungsgemäßen Batteriezelle 12 von 5 bis zum Erhalt der erfindungsgemäßen Batteriezelle 12.
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Zur Vermeidung von Wiederholungen wird bei der Beschreibung dieser zweiten Ausführungsform nur auf die Unterschiede in Bezug auf die erste Ausführungsform eingegangen. Gleiche oder ähnliche Batteriezellenkomponenten sind dabei teils mit gleichen und teils mit ähnlichen Bezugszeichen im Hinblick auf die im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform verwendeten Bezugszeichen bezeichnet.
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Bei der Haltevorrichtung 10 dieser zweiten Ausführungsform sind die jeweiligen Fixierplatten 150 über einen verbiegbaren Biegeabschnitt 155 miteinander verbunden, wobei die Fixierplatten 150 in diesem Fall jeweils zwei fixierplattenseitige Rasteinrichtungen 158 in Form von Rastnasen zum Einrasten in zwei korrespondierende halteelementseitige Rasteinrichtungen 159 in Form von Rastvertiefungen zur Fixierung der Fixierplatten 150 an den Haltelementen 400, 600 aufweisen. Insbesondere sind zwei halteelementseitige Rasteinrichtungen 159 an einem ersten bzw. oberen Endabschnitt eines Halteelements 400, 600 zum Verbinden mit den jeweiligen Rasteinrichten 158 der Fixierplatten 150 sowie eine halteelementseitige Rasteinrichtungen 159 an einem zweiten bzw. unteren Endabschnitt eines Halteelements 400, 600 vorgesehen. Dabei ist die am unteren Endabschnitt vorgesehene Rasteinrichtung 159 zum Verbinden mit einer jeweiligen in dem Biegeabschnitt 155 der Fixierplatten 150 vorgesehenen Rasteinrichtung 158 vorgesehen.
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Im Folgenden wird der Zusammenbau der erfindungsgemäßen Batteriezelle 12 von 5 anhand der 6 bis 9 beispielhaft erläutert:
Zunächst werden die beiden Halteelemente 400 und 600 auf die jeweiligen batteriezellendeckelelementinnenseitigen Terminalabschnitte 24 der beiden Batteriezellenterminals 20 zur Herstellung des Kraft- und/oder Formschlusses aufgesteckt, so dass sich die Halteelemente 400 und 600 an deren jeweiligen Abstützabschnitten 42 abstützen können und dabei den Elektrodenkern 18, insbesondere Elektrodenverbunde des Elektrodenkerns 18, haltern, wie insbesondere in den 6a und 6b veranschaulicht ist.
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Anschließend werden – wie in den 7a, 7b sowie 8a und 8b gezeigt ist – der Biegeabschnitt 155 sowie die jeweiligen Fixierplatten 150 mit den beiden Halteelementen 400 und 600 mittels der Rasteinrichtungen 158 und 159 verbunden, nämlich zunächst durch Verbinden der jeweiligen Rasteinrichtungen 158, 159 des Biegeabschnitts 155 und der Halteelemente 400, 600 und anschließendes Verbinden der weiteren Rasteinrichtungen 158, 159 der Halteelemente 400 und 600 und der Fixierplatten 150 mittels entsprechendem Verschwenken der Fixierplatten 150 über den Biegeabschnitt 155, so dass eine Umhüllung des Elektrodenkerns 12 ausgebildet wird.
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Der so vollständig von der Umhüllung und Batteriezellendeckelelement 14 umgebene Elektrodenkern 18 wird – wie in 9 gezeigt ist – schließlich in das Batteriezellengehäuseelement 16 eingeschoben, welches durch das Batteriezellendeckelelement 14 bei vollständigem Einschub des umhüllten Elektrodenkerns 18 verschlossen wird, so dass die fertig zusammengebaute bzw. montierte Batteriezelle 12 erhalten wird.
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10 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung 10 für eine erfindungsgemäße Batteriezelle 12 sowie einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 12 gemäß einer dritten Ausführungsform. 11 bis 14 zeigen schematische Darstellungen eines Ablaufs eines Zusammenbaus von Batteriezellenkomponenten der erfindungsgemäßen Batteriezelle 12 von 10 bis zum Erhalt der erfindungsgemäßen Batteriezelle 12.
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Zur Vermeidung von Wiederholungen wird bei der Beschreibung dieser zweiten Ausführungsform nur auf die Unterschiede in Bezug auf die zweite Ausführungsform eingegangen. Gleiche oder ähnliche Batteriezellenkomponenten sind dabei teils mit gleichen und teils mit ähnlichen Bezugszeichen im Hinblick auf die im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform verwendeten Bezugszeichen bezeichnet.
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In diesem dritten Ausführungsbeispiel sind die Fixierplatten 500 und die Halteelemente 400, 600 derart verschwenkbar an einer Bodenplatte 155 angebracht, dass die Fixierplatten 500 und die Halteelemente 400, 600 bei entsprechender Verschwenkung eine Umhüllung des Elektrodenkerns 180 ausbilden, die mit dem Batteriezellendeckelelement 14 verschließbar ist.
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Im Folgenden wird der Zusammenbau der erfindungsgemäßen Batteriezelle 12 von 10 anhand der 11 bis 14 beispielhaft erläutert:
Zunächst wird der Elektrodenkern 16 in die Bodenplatte 155 eingesetzt, indem die jeweiligen Terminalabschnitte 24 in entsprechende Aussparungen in der Bodenplatte eingeführt werden. Anschließend werden die an der Bodenplatte 155 verschwenkbar vorgesehenen Halteelemente 400 und 600 sowie Fixierplatten 500 verschwenkt, wie in den 11a und 11b sowie 12a und 12b ersichtlich ist, so dass sich die Halteelemente 400 und 600 an deren jeweiligen Abstützabschnitten 42 abstützen können und dabei den Elektrodenkern 18, insbesondere Elektrodenverbunde des Elektrodenkerns 18, haltern. Ebenso werden die jeweiligen Fixierplatten 150 verschwenkt, so dass sie mit den beiden Halteelementen 400 und 600 mittels der Rasteinrichtungen 158 und 159 verbunden sind und eine Umhüllung des Elektrodenkerns 12 ausgebildet wird, wie in 13 veranschaulicht ist.
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Der so vollständig von der Umhüllung und Batteriezellendeckelelement 14 umgebene Elektrodenkern 18 wird – wie in den 14a und 14b gezeigt ist – schließlich in das Batteriezellengehäuseelement 16 eingeschoben, welches durch das Batteriezellendeckelelement 14 bei vollständigem Einschub des umhüllten Elektrodenkerns 18 verschlossen wird, so dass die fertig zusammengebaute bzw. montierte Batteriezelle 12 erhalten wird.
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Die in der Beschreibung, in den Ansprüchen sowie in den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
