DE102014108623A1 - Cell frame for a battery cell - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zellrahmen (110) mit zumindest einer Ausnehmung zur Aufnahme von zumindest einer Batteriezelle (120), wobei zumindest ein, vorzugsweise zwei oder mehr Positionierelemente (130) vorgesehen sind, über die die zumindest eine Batteriezelle (120) in dem Zellrahmen (110) positionierbar und fixierbar ist.The invention relates to a cell frame (110) with at least one recess for receiving at least one battery cell (120), with at least one, preferably two or more positioning elements (130) being provided via which the at least one battery cell (120) in the cell frame ( 110) can be positioned and fixed.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zellrahmen mit zumindest einer Ausnehmung zur Aufnahme von zumindest einer Batteriezelle, einen Zellstapel mit zumindest einem Zellrahmen sowie dessen Verwendung.The invention relates to a cell frame with at least one recess for receiving at least one battery cell, a cell stack with at least one cell frame and its use.

Die insbesondere in der Automobilindustrie zum Einsatz kommenden wiederaufladbaren Batterien bestehen üblicherweise aus einer Vielzahl von Batteriezellen, die im Zellstapel zusammengefasst und miteinander verschaltet sind. Hierbei werden die verschiedensten Zellentypen zu derartigen Zellenstapeln oder auch Modulen zusammengefügt. Besonders von Interesse sind hierbei die sogenannten ”Pouch-Zellen”, die eine gute Leistungs- und Energiedichte aufweisen, sowie aufgrund ihres Folienaufbaus besonders gewichteinsparend und günstig in der Herstellung sind. Allerdings sind diese Pouch-Zellen oder Folienzellen empfindlich hinsichtlich mechanischer Beanspruchung und besitzen die Eigenschaft, während des Lade- und Entladezyklus sowie im Betrieb auf Grund der dabei ablaufenden Zellreaktionen ihre Dicke zu verändern, die innerhalb eines Zellstapels auszugleichen ist. Weiters weist die Außengeometrie derartiger Pouch-Zellen häufig eine sehr große Fertigungstoleranz auf, wodurch eine definierte Aufnahme in einer Halterung erschwert wird.The rechargeable batteries used in particular in the automotive industry usually consist of a multiplicity of battery cells, which are combined in the cell stack and connected to one another. Here, the most diverse cell types are assembled into such cell stacks or modules. Of particular interest here are the so-called "pouch cells", which have a good power and energy density, and are particularly weight-saving and inexpensive to manufacture due to their film structure. However, these pouch cells or foil cells are sensitive to mechanical stress and have the property during the charging and discharging cycle as well as in operation due to the ongoing cell reactions to change their thickness, which is to be compensated within a cell stack. Furthermore, the outer geometry of such Pouch cells often has a very large manufacturing tolerance, whereby a defined recording in a holder is difficult.

Üblicherweise werden derartige Zellen in einem Zellrahmen fixiert, und diese Rahmen zu Zellstapeln aneinander gereiht. Im Stand der Technik sind zahlreiche unterschiedliche Systeme bekannt geworden, die die Anordnung der Zelle innerhalb eines Zellrahmens behandeln.Usually, such cells are fixed in a cell frame and these frames are stacked into cell stacks. Numerous different systems have become known in the art which deal with the arrangement of the cell within a cell frame.

So beschreibt die WO 2011/152219 A1 eine Batteriezelle, die in einem mehrstückigen Zellrahmen angeordnet und verspannt ist. Dabei wirken die einzelnen Zellrahmenelemente im Wesentlichen auf Randbereiche der Folienbatteriezelle ein. Die im Stand der Technik beschriebenen mehrteiligen Zellrahmen können jedoch insbesondere überdurchschnittliche Dickenänderungen nur bedingt ausgleichen, was zu einer Beschädigung einer oder mehrer Batteriezellen führen kann.That's how it describes WO 2011/152219 A1 a battery cell which is arranged and clamped in a multi-part cell frame. In this case, the individual cell frame elements essentially act on edge regions of the foil battery cell. However, the multi-part cell frames described in the prior art can compensate for above average changes in thickness only conditionally, which can lead to damage of one or more battery cells.

Ähnliche Systeme sind auch in der WO 2011/051386 A1 oder der DE 10 2009 016 868 A1 zu entnehmen.Similar systems are also in the WO 2011/051386 A1 or the DE 10 2009 016 868 A1 refer to.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Zellrahmen der eingangs erwähnten Art zur Verfügung zu stellen, der besonders sicher im Betrieb ist und auf einfache Weise und kostengünstig herzustellen ist.It is therefore an object of the invention to provide a cell frame of the type mentioned above, which is particularly safe in operation and is easy to manufacture and inexpensive.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest ein, vorzugsweise zwei oder mehr Positionierelemente vorgesehen sind, über die die zumindest eine Batteriezelle in der zumindest einen Ausnehmung des Zellrahmens positionierbar und fixierbar ist. Hierbei steht das Zellengehäuse der zumindest einen Batteriezelle in der zumindest einen Ausnehmung des erfindungsgemäßen Zellrahmens über zumindest ein Positionierelement mit diesem in Verbindung. Diese punktuelle bzw. abschnittsweise Befestigung der Batteriezelle innerhalb der Ausnehmung des Zellrahmens erlaubt eine besonders flexible Anordnung der zumindest einen Batteriezelle, sodass die Batteriezelle trotz der im Betrieb auftretenden Dicken- und gegebenenfalls Längenänderungen sicher innerhalb des Zellrahmens angeordnet ist.This object is achieved in that at least one, preferably two or more positioning elements are provided, via which the at least one battery cell in the at least one recess of the cell frame can be positioned and fixed. In this case, the cell housing of the at least one battery cell is in the at least one recess of the cell frame according to the invention via at least one positioning element with this. This selective or sectional attachment of the battery cell within the recess of the cell frame allows a particularly flexible arrangement of the at least one battery cell, so that the battery cell despite the thickness and possibly length changes occurring during operation is securely disposed within the cell frame.

Unter Zellengehäuse wird im Rahmen dieser Offenbarung die Hülle der Batteriezelle verstanden, unabhängig von deren Beschaffenheit; das Zellengehäuse kann hierbei starr, flexibel oder semirigide ausgeführt sein. Bevorzugt ist hierbei, dass das Zellengehäuse im Wesentlichen prismatisch mit vier Eckbereichen ausgeführt ist, wobei erfindungsgemäß an zumindest zwei, vorzugsweise vier Eckbereichen jeweils ein Positionierelement eingreift. Hierbei wird die Batteriezelle über ihr Zellengehäuse in diesen Eckbereichen über das erfindungsgemäße Positionierelement mit dem Zellrahmen verbunden. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann vorgesehen sein, dass an einer Seite, vorzugsweise an zwei, drei oder vier Seiten des Zellengehäuses je ein Positionierelement eingreift. Auf diese Weise ist eine flexible Anordnung der Batteriezelle innerhalb der Ausnehmung des Zellrahmens realisiert.Under cell housing is understood in the context of this disclosure, the shell of the battery cell, regardless of their nature; The cell housing can be made rigid, flexible or semirigid. In this case, it is preferred that the cell housing is designed substantially prismatically with four corner regions, wherein according to the invention at least two, preferably four corner regions each engage a positioning element. In this case, the battery cell is connected via its cell housing in these corner regions via the positioning element according to the invention with the cell frame. Alternatively or additionally, it can be provided that engages on one side, preferably on two, three or four sides of the cell housing depending on a positioning element. In this way, a flexible arrangement of the battery cell is realized within the recess of the cell frame.

Die Befestigung des Positionierelements an dem Zellengehäuse der Batteriezelle bzw. an dem Zellrahmen kann auf unterschiedlichste Art und Weise erfolgen. In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung steht das zumindest eine Positionierelement als separater Teil über zumindest eine Clips-, Schraub-, Klebe-, Schweiß-, Löt-, und/oder Nietverbindung mit dem Zellrahmen in Verbindung.The attachment of the positioning of the cell housing of the battery cell or to the cell frame can be done in various ways. In a particularly preferred embodiment of the invention, the at least one positioning element is connected to the cell frame as a separate part via at least one clip, screw, adhesive, welding, soldering and / or riveting connection.

Alternativ hierzu ist vorgesehen, dass das zumindest eine Positionierelement integraler Bestandteil des Zellrahmens ist. Damit ist das zumindest eine Positionierelement unverlierbar bzw. nicht-herausnehmbar in dem Zellrahmen angeordnet.Alternatively, it is provided that the at least one positioning element is an integral part of the cell frame. Thus, the at least one positioning element is arranged captive or non-removable in the cell frame.

Hierbei besonders bevorzugt vorgesehen, dass das zumindest eine Positionierelement formschlüssig in dem Zellrahmen aufgenommen ist, und diesen nicht überragt, sodass beim Zusammenfügen der einzelnen Zellrahmen zu Zellstapel die einzelnen Positionierelemente einander nicht in ihrer Wirkweise beeinflussen.In this case, it is particularly preferably provided that the at least one positioning element is received in a form-fitting manner in the cell frame, and does not project beyond it, so that when the individual cell frames are assembled into cell stacks, the individual positioning elements do not influence one another in their mode of action.

Die flexible Anordnung des Zellengehäuses innerhalb des Zellrahmens wird weiter dadurch verbessert, dass das zumindest eine Positionierelement aus elastischem Material gefertigt ist.The flexible arrangement of the cell housing within the cell frame is further characterized improves that the at least one positioning element is made of elastic material.

Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Positionierelement über ein Verstellmittel mit dem Zellrahmen in Verbindung steht. Damit kann je nach eingesetztem Zelltyp die Kraft, mit der die Batteriezelle in ihrer Position im Zellrahmen gehalten wird, eingestellt werden. So ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass das zumindest eine Positionierelement über einen vorzugsweise aus Kunststoff gefertigten Positionierelementkörper verfügt, in dem das Verstellmittel anordenbar ist. Dieses Verstellmittel ist beispielsweise als Schraubkörper ausgebildet, der in den Positionierelementkörper hinein- oder herausgeschraubt wird. Durch diese Schraubbewegung wird eine Druckkraft auf das Zellengehäuse der zumindest einen Batteriezelle ausgeübt, die sie damit in der Ausnehmung des Zellrahmens in Position hält.Alternatively, it may be provided that the at least one positioning element is connected to the cell frame via an adjusting means. Thus, depending on the type of cell used, the force with which the battery cell is held in its position in the cell frame can be adjusted. It is thus particularly preferably provided that the at least one positioning element has a positioning element body, preferably made of plastic, in which the adjusting means can be arranged. This adjusting means is designed, for example, as a screw body which is screwed into or out of the positioning element body. By this screwing a compressive force is exerted on the cell housing of the at least one battery cell, which keeps them in position in the recess of the cell frame.

Um diese Verstellbarkeit und die daraus resultierende Spannung auf einfache Weise realisieren zu können, ist in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung das Verstellmittel über eine Öffnung im Zellrahmen zugänglich.To be able to realize this adjustability and the resulting voltage in a simple manner, in a preferred embodiment of the invention, the adjusting means via an opening in the cell frame is accessible.

Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass der zum Einsatz kommende Zellrahmen einstückig und damit auch günstig hergestellt werden kann, hierbei ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Zellrahmen aus einer metallischen Legierung oder aus einem Kunststoff, bevorzugterweise aus einem faserverstärktem Kunststoff, einem Polymer/Elastomer-Verbund, und/oder aus einem Faser-Verbund-Werkstoff gefertigt ist.The present invention has the advantage that the cell frame used can be produced in one piece and thus also favorably, in which case it is particularly preferred that the cell frame is made of a metallic alloy or of a plastic, preferably of a fiber-reinforced plastic, a polymer / elastomer Composite, and / or is made of a fiber composite material.

Die Erfindung wird des Weiteren durch einen Zellstapel mit zumindest zwei Batteriezellen gelöst, wobei in dem Zellrahmen zumindest eine Batteriezelle, vorzugsweise zwei oder mehr Batteriezellen angeordnet sind. Die Batteriezellen können hierbei parallel oder seriell verschaltet sein.The invention is further solved by a cell stack having at least two battery cells, wherein in the cell frame at least one battery cell, preferably two or more battery cells are arranged. The battery cells can be connected in parallel or in series.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist zwischen zwei benachbarten Batteriezellen zumindest ein Trennelement angeordnet, das vorzugsweise als Dickenausgleichselement und/oder als thermisches und/oder elektrisches Isolationselement oder als thermisch leitendes Element zur Kühlung der Zellen ausgeführt ist.In a further embodiment of the invention, at least one separating element is arranged between two adjacent battery cells, which is preferably designed as a thickness compensation element and / or as a thermal and / or electrical insulation element or as a thermally conductive element for cooling the cells.

Um eine Fixierung dieses Trennelements im erfindungsgemäßen Zellrahmen zu erhalten, ist besonders bevorzugt das zumindest eine Trennelement in einer Aufnahme des Zellrahmens aufgenommen.To obtain a fixation of this separating element in the cell frame according to the invention, the at least one separating element is particularly preferably received in a receptacle of the cell frame.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zellstapel aus zumindest zwei Zellrahmen mit darin angeordneten Batteriezellen besteht, wobei die Zellrahmen miteinander beispielsweise verklebt, verclipst, verschraubt und/oder zwischen zwei Endplatten verspannt sind. Um die mechanische Stabilität weiter zu verbessern, ist in einer weiteren Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass zumindest zwei benachbarte Batteriezellen zusätzlich oder alternativ hierzu miteinander verklebt sind.In a further embodiment of the invention, it is provided that the cell stack consists of at least two cell frames with battery cells arranged therein, the cell frames being glued, clipped, screwed and / or braced between two end plates, for example. In order to further improve the mechanical stability, it is provided in a further embodiment of the invention that at least two adjacent battery cells are additionally or alternatively adhesively bonded together.

Im Betrieb können Batteriezellen Wärme entwickeln, die sich negativ auf die Lebensdauer der Zelle auswirkt. Daher ist in einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass zumindest zwei benachbarte Batteriezellen beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei der so gebildete Freiraum der Kühlung der Batteriezellen dient. Damit wird eine thermische Konditionierung der Zellen ermöglicht.In operation, battery cells can develop heat that negatively impacts the life of the cell. Therefore, in a particularly preferred embodiment of the invention, it is provided that at least two adjacent battery cells are arranged at a distance from one another, the free space thus formed serving to cool the battery cells. This allows thermal conditioning of the cells.

Der erfindungsgemäße Zellstapel hat sich insbesondere bei der Verwendung in einem Antriebssystem für Kraftfahrzeuge bewährt.The cell stack according to the invention has proved to be particularly useful when used in a drive system for motor vehicles.

Im Folgenden wird anhand eines einschränkenden Ausführungsbeispieles die Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen:In the following, the invention will be explained in more detail with reference to a limiting embodiment. Hereby show:

1 eine schematische Darstellung eines Zellstapels in einer perspektivischen Ansicht, 1 a schematic representation of a cell stack in a perspective view,

2 eine erste Detailansicht des Zellstapels aus 1, 2 a first detailed view of the cell stack 1 .

3 eine zweite Detailansicht des Zellstapels aus 1, 3 a second detail view of the cell stack 1 .

4 eine weitere Detailansicht des Zellstapels aus 1 in einer Schnittdarstellung, 4 another detailed view of the cell stack 1 in a sectional view,

5 eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführung eines Zellstapels mit Federelementen zur Fixierung der Zellen, 5 a sectional view of a second embodiment of a cell stack with spring elements for fixing the cells,

6 eine Schnittdarstellung einer dritten Ausführung eines Zellstapels mit flexiblen Elementen zur Zellfixierung direkt am Zellrahmen, 6 a sectional view of a third embodiment of a cell stack with flexible cell fixing elements directly on the cell frame,

7 eine schematische Vorderansicht eines Rahmens mit einer Zelle und vier Positionierelementen an den Ecken der Zelle in einer vierten Ausführung der Erfindung, 7 a schematic front view of a frame with a cell and four positioning elements at the corners of the cell in a fourth embodiment of the invention,

8 eine schematische Vorderansicht eines Rahmens mit einer Zelle und zwei Positionierelementen an den Seiten der Zelle in einer fünften Ausführung der Erfindung, und 8th a schematic front view of a frame with a cell and two positioning elements on the sides of the cell in a fifth embodiment of the invention, and

9 eine schematische Seitenansicht von mehreren aneinandergereihten Zellrahmen. 9 a schematic side view of several juxtaposed cell frame.

Die 1 zeigt einen Zellstapel 100 mit einem Zellrahmen 110, der über drei Ausnehmungen zur Aufnahme von nebeneinander entlang ihrer Schmalseiten angeordneten Batteriezellen 120 verfügt. Innerhalb des Zellrahmens 110 sind je Ausnehmung zwei Batteriezellen 120 mit ihrem Zellengehäuse 121 angeordnet, wobei ihre Zellpole 122 den Zellrahmen 110 überragen. Die Ausführung des Zellrahmens 110 mit drei Ausnehmungen ist hier exemplarisch. Ein Zellrahmen 110 kann auch nur Aufnahmen für eine, zwei oder mehr Zellen 120 aufweisen. Ausschlaggebend für die Zellanzahl pro Rahmen 110 sind meist die Platzverhältnisse innerhalb des Batteriesystems sowie fertigungstechnische Aspekte. The 1 shows a cell stack 100 with a cell frame 110 , the three recesses for receiving side by side along their narrow sides arranged battery cells 120 features. Within the cell frame 110 are per recess two battery cells 120 with her cell case 121 arranged, with their cell poles 122 the cell frame 110 overtop. The execution of the cell frame 110 with three recesses is exemplary here. A cell frame 110 can only shoot for one, two or more cells 120 exhibit. Decisive for the number of cells per frame 110 are usually the space within the battery system and manufacturing aspects.

Wie in den 2 bis 4 dargestellt ist jedes Zellengehäuse 121 der Batteriezellen 120 in seinen Eckbereichen über vier Positionierelemente 130 in der jeweiligen Ausnehmung des Zellrahmens 110 fixiert. Das Positionierelement 130 besteht hierbei jeweils aus einem Positionierelementkörper 131 sowie einem Verstellmittel 132 (2 und 3). Das schraubenartige Verstellmittel 132 ist in Aufnahmen 111 des Zellrahmens 110 untergebracht, und kann bei Bedarf von außen zugänglich verstellt werden. Das Verstellmittel 132 weist beispielsweise ein Gewinde auf, das mit einem Gewindeeinsatz des Positionierelementkörpers 131 zusammenwirkt. Vorteilhaft an dieser Ausführung ist, dass die Zelle 120 ohne Kraftaufwand in den Rahmen 110 eingelegt werden kann, und dann durch ein einfaches Schraubwerkzeug kontrolliert, z. B. über ein Drehmoment oder Umdrehungsanzahl, positioniert und fixiert wird. Voneinander unabhängige Positionierelemente 130 können so sehr gut die relativ großen Produktionstoleranzen der Außenabmessungen von Zellen 120 kompensieren und die Zellen 120 im Betrieb festhalten.As in the 2 to 4 shown is each cell housing 121 the battery cells 120 in its corner areas over four positioning elements 130 in the respective recess of the cell frame 110 fixed. The positioning element 130 consists in each case of a positioning element body 131 as well as an adjustment means 132 ( 2 and 3 ). The screw-type adjusting means 132 is in recordings 111 of the cell frame 110 housed, and can be adjusted if necessary accessible from outside. The adjusting means 132 For example, has a thread that with a threaded insert of Positionierelementkörpers 131 interacts. The advantage of this design is that the cell 120 without effort in the frame 110 can be inserted, and then controlled by a simple screwing, z. B. over a torque or number of revolutions, is positioned and fixed. Independent positioning elements 130 can very well be the relatively large production tolerances of the outer dimensions of cells 120 compensate and the cells 120 hold during operation.

In der Schnittansicht der 4 bis 6 sind zwei Batteriezellen 120 dargestellt, zwischen denen ein Trennelement 140 angeordnet ist. Dieses Trennelement 140 ist im Zellrahmen 110 in einer beispielsweise als Nut ausgebildeten Ausnehmung 112 positioniert. Das Trennelement 140 kann beispielsweise ein Dickenausgleichselement, ein sogenanntes ”Compression Pad”, eine thermische und/oder elektrische Isolationsschicht, eine Klebeschicht oder eine Schicht zur Wärmeabfuhr sein. Auch eine Kombination von mehreren Schichten ist möglich.In the sectional view of 4 to 6 are two battery cells 120 represented, between which a separating element 140 is arranged. This separator 140 is in the cell frame 110 in a recess formed, for example, as a groove 112 positioned. The separating element 140 For example, it may be a thickness compensation element, a so-called "compression pad", a thermal and / or electrical insulation layer, an adhesive layer or a layer for heat dissipation. Also a combination of several layers is possible.

In den 5 und 6 sind alternative Ausführungsformen der Positionierelemente 130 dargestellt. In 5 wird der Positionierelementkörper 131 über Federelemente 133, die am Rahmen 110 befestigt sind, an die Batteriezelle 120 gedrückt.In the 5 and 6 are alternative embodiments of the positioning elements 130 shown. In 5 becomes the positioning element body 131 via spring elements 133 on the frame 110 attached to the battery cell 120 pressed.

In der in der 6 dargestellten Ausführung der Erfindung sind flexible Positionierelementkörper 131 Bestandteil des Rahmens 110, die beispielsweise in Form von Clips die Batteriezellen 120 innerhalb des Zellrahmens 110 fixieren.In the in the 6 illustrated embodiment of the invention are flexible positioning body 131 Part of the frame 110 , for example in the form of clips the battery cells 120 within the cell frame 110 fix.

Die schematische Vorderansicht von Rahmen 110 und Zelle 120 zeigt in 7 eine Ausführungsform mit vier Positionierelementen 130, die an den Ecken der Zelle 120 bzw. deren Zellengehäuse 121 eingreifen. Denkbar sind bei dieser Variante auch Lösungen mit weniger Positionierelementen 130 pro Rahmen 110, die dann die Zelle 120 direkt gegen den Rahmen 110 drücken, und sie so positionieren und fixieren.The schematic front view of frame 110 and cell 120 shows in 7 an embodiment with four positioning elements 130 at the corners of the cell 120 or their cell housing 121 intervention. Also conceivable in this variant are solutions with fewer positioning elements 130 per frame 110 then the cell 120 directly against the frame 110 Press and position and fix it.

8 zeigt eine Alternative mit Positionierelementen 130, die an den Seitenbereichen der Zelle 120 angreifen. Auch hier sind Varianten mit ein, zwei, drei, vier oder auch mehr Positionierelementen 130 denkbar. 8th shows an alternative with positioning elements 130 that are on the side panels of the cell 120 attack. Again, variants with one, two, three, four or more positioning elements 130 conceivable.

Mehrere Rahmen 110 mit Zellen 120 können, wie in 9 dargestellt, zu einem Stapel 200 zusammengefügt werden. Dieser Stapel ist somit modular erweiterbar.Several frames 110 with cells 120 can, as in 9 shown to a pile 200 be joined together. This stack is thus modular expandable.

Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben angeführte Ausführungsform beschränkt ist. Insbesondere können die erfindungsgemäßen Positionierelemente unterschiedlich aufgebaut sein, und die Positionierung der jeweiligen Batteriezelle innerhalb einer Ausnehmung mittels Druck- oder Zugkraft, die über die jeweiligen Positionierelemente auf die Batteriezelle ausgeübt wird, erfolgt. Ebensowenig ist die vorliegende Erfindung auf Pouchzellen beschränkt, sie kann ebenso für Batteriezellen mit starrem Gehäuse wie beispielsweise sogenannte Metal-Can-Zellen zum Einsatz kommen. Erfindungswesentlich ist, dass Positionierelemente vorgesehen sind, um zumindest eine Batteriezelle in einer Ausnehmung des Zellrahmens zu fixieren, die vorzugsweise in die Eckbereiche und/oder Seitenkanten des Zellengehäuses der Batteriezelle eingreifen.It is understood that the invention is not limited to the above-mentioned embodiment. In particular, the positioning elements according to the invention can be constructed differently, and the positioning of the respective battery cell within a recess by means of compressive or tensile force, which is exerted on the respective positioning elements on the battery cell takes place. Neither is the present invention limited to pouch cells, it can also be used for battery cells with a rigid housing such as so-called metal can cells. Is essential to the invention that positioning elements are provided to fix at least one battery cell in a recess of the cell frame, which preferably engage in the corner regions and / or side edges of the cell housing of the battery cell.

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Claims (16)

Zellrahmen (110) mit zumindest einer Ausnehmung zur Aufnahme von zumindest einer Batteriezelle (120), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein, vorzugsweise zwei oder mehr Positionierelemente (130) vorgesehen sind, über die die zumindest eine Batteriezelle (120) in der zumindest einen Ausnehmung des Zellrahmens (110) positionierbar und fixierbar ist.Cell frame ( 110 ) with at least one recess for receiving at least one battery cell ( 120 ), characterized in that at least one, preferably two or more positioning elements ( 130 ) are provided, via which the at least one battery cell ( 120 ) in the at least one recess of the cell frame ( 110 ) is positionable and fixable. Zellrahmen (110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Positionierelement (130) als separater Teil über zumindest eine Clips-, Schraub-, Klebe-, Schweiß-, Löt-, und/oder Nietverbindung mit dem Zellrahmen (110) in Verbindung steht.Cell frame ( 110 ) according to claim 1, characterized in that the at least one positioning element ( 130 ) as a separate part via at least one clip, screw, adhesive, welding, soldering, and / or riveting to the cell frame ( 110 ). Zellrahmen (110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Positionierelement (130) integraler Bestandteil des Zellrahmens (110) ist.Cell frame ( 110 ) according to claim 1, characterized in that the at least one positioning element ( 130 ) integral part of the cell frame ( 110 ). Zellrahmen (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Positionierelement (130) die zumindest eine Batteriezelle (120) formschlüssig und/oder kraftschlüssig aufnimmt.Cell frame ( 110 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one positioning element ( 130 ) the at least one battery cell ( 120 ) receives positively and / or non-positively. Zellrahmen (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Positionierelement (130) aus elastischem Material gefertigt ist.Cell frame ( 110 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the at least one positioning element ( 130 ) is made of elastic material. Zellrahmen (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Positionierelement (130) über ein Verstellmittel (132) mit dem Zellrahmen (110) in Verbindung steht.Cell frame ( 110 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the at least one positioning element ( 130 ) via an adjusting means ( 132 ) with the cell frame ( 110 ). Zellrahmen (110) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Positionierelement (130) über einen vorzugsweise aus Kunststoff gefertigten Positionierelementkörper (131) verfügt, der über das Verstellmittel (132) formschlüssig und/oder kraftschlüssig gegen das Zellengehäuse (121) presst.Cell frame ( 110 ) according to claim 6, characterized in that the at least one positioning element ( 130 ) via a preferably made of plastic positioning body ( 131 ), via the adjusting means ( 132 ) positively and / or non-positively against the cell housing ( 121 ) presses. Zellrahmen (110) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellmittel (132) über eine Öffnung (111) im Zellrahmen (110) zugänglich verstellbar ist.Cell frame ( 110 ) according to one of claims 6 or 7, characterized in that the adjusting means ( 132 ) via an opening ( 111 ) in the cell frame ( 110 ) is accessible adjustable. Zellrahmen (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellrahmen (110) aus einer metallischen Legierung oder aus einem Kunststoff, bevorzugterweise aus einem faserverstärktem Kunststoff, einem Polymer/Elastomer-Verbund, und/oder aus einem Faser-Verbund-Werkstoff gefertigt ist.Cell frame ( 110 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the cell frame ( 110 ) is made of a metallic alloy or of a plastic, preferably of a fiber-reinforced plastic, a polymer / elastomer composite, and / or of a fiber composite material. Zellstapel (100) mit zumindest einem Zellrahmen (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zellrahmen (110) zumindest eine Batteriezelle (120), vorzugsweise zwei oder mehr Batteriezellen (120) angeordnet sind.Cell stack ( 100 ) with at least one cell frame ( 110 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that in the cell frame ( 110 ) at least one battery cell ( 120 ), preferably two or more battery cells ( 120 ) are arranged. Zellstapel (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarte Batteriezellen (120) zumindest ein Trennelement (140) angeordnet ist, das vorzugsweise als Dickenausgleichselement und/oder als thermisches und/oder elektrisches Isolationselement oder als thermisch leitendes Element zur Kühlung der Zellen ausgeführt ist.Cell stack ( 100 ) according to claim 10, characterized in that between two adjacent battery cells ( 120 ) at least one separating element ( 140 ), which is preferably designed as a thickness compensation element and / or as a thermal and / or electrical insulation element or as a thermally conductive element for cooling the cells. Zellstapel (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Trennelement (140) in einer Aufnahme des Zellrahmens (110) aufgenommen ist.Cell stack ( 100 ) according to claim 11, characterized in that the at least one separating element ( 140 ) in a picture of the cell frame ( 110 ) is recorded. Zellstapel (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch zumindest zwei Zellrahmen (110), die miteinander verbunden, verklebt und/oder zwischen zwei Endplatten verspannt sind.Cell stack ( 100 ) according to one of claims 10 to 12, characterized by at least two cell frames ( 110 ), which are interconnected, glued and / or braced between two end plates. Zellstapel (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei benachbarte Batteriezellen (120) miteinander verklebt sind.Cell stack ( 100 ) according to one of claims 10 to 13, characterized in that at least two adjacent battery cells ( 120 ) are glued together. Zellstapel (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei benachbarte Batteriezellen (120) beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei der so gebildete Freiraum der Kühlung der Batteriezellen (120) dient.Cell stack ( 100 ) according to one of claims 10 to 14, characterized in that at least two adjacent battery cells ( 120 ) are arranged spaced from each other, wherein the space thus formed the cooling of the battery cells ( 120 ) serves. Verwendung eines Zellstapels (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 15 in einem Antriebssystem für Kraftfahrzeuge.Use of a cell stack ( 100 ) according to one of claims 10 to 15 in a drive system for motor vehicles.
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