DE102014218141A1 - Energy storage module and method for producing an energy storage module - Google Patents

Energy storage module and method for producing an energy storage module Download PDF

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Thomas Höfler
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energiespeichermodul (1) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraft- oder Nutzfahrzeug, zur Aufnahme von mehreren Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen (10), wobei das Energiespeichermodul (1) ein Gehäuse (2) aufweist, das eine Vielzahl von getrennten Zellaufnahmeräumen (21) zur Aufnahme einer Vielzahl von Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen (10) ausbildet, wobei die Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen (10) in die Zellaufnahmeräume (21) zur Ausbildung von galvanischen Zellen eingesetzt sind, wobei die getrennten Zellaufnahmeräume (21) und die Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen (10) derart ausgebildet sind, dass eine jeweilige galvanische Zelle durch Einsetzen eines jeweiligen Elektrodenkerns (4) einer jeweiligen Lithium-Ionen-Energiespeicherzelle (10) in einen jeweiligen einen Elektrolyten aufnehmenden Zellaufnahmeraum (21) ausgebildet wird.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Energiespeichermoduls (1).
The invention relates to an energy storage module (1) for a vehicle, in particular for a motor vehicle or utility vehicle, for receiving a plurality of lithium-ion energy storage cells (10), wherein the energy storage module (1) comprises a housing (2) having a plurality of formed separate cell receiving spaces (21) for receiving a plurality of lithium-ion energy storage cells (10), wherein the lithium-ion energy storage cells (10) are inserted into the cell receiving spaces (21) for forming galvanic cells, wherein the separate cell receiving spaces (21 ) and the lithium-ion energy storage cells (10) are formed such that a respective galvanic cell is formed by inserting a respective electrode core (4) of a respective lithium-ion energy storage cell (10) into a respective cell receiving space (21) receiving an electrolyte ,
Furthermore, the invention relates to a method for producing such an energy storage module (1).

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Figure DE102014218141A1_0001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energiespeichermodul für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraft- oder Nutzfahrzeug, zur Aufnahme von mehreren Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen.The present invention relates to an energy storage module for a vehicle, in particular for a motor vehicle or commercial vehicle, for receiving a plurality of lithium-ion energy storage cells.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Energiespeichermoduls.Moreover, the invention relates to a method for producing such an energy storage module.

Moderne Energiespeichermodule können beispielsweise im Zusammenhang mit Kraft- oder Nutzfahrzeugen, wie Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen, etc. oder auch Flurförderfahrzeugen zum Einsatz kommen. Insbesondere bei Elektrofahrzeugen und Hybridelektrofahrzeugen kommen sogenannte Hochvoltspeicher zum Einsatz, die mehrere solcher Energiespeichermodule aufweisen, um eine gewünschte Energiemenge mittels der jeweiligen Energiespeichermodule Verbrauchern bereitzustellen. Die Energiespeichermodule weisen wiederum mehrere Energiespeicherzellen, beispielsweise Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen, auf.Modern energy storage modules can be used, for example, in connection with motor vehicles or commercial vehicles, such as electric vehicles, hybrid vehicles, etc., or industrial trucks. Particularly in the case of electric vehicles and hybrid electric vehicles, so-called high-voltage accumulators are used which have a plurality of such energy storage modules in order to provide consumers with a desired amount of energy by means of the respective energy storage modules. The energy storage modules in turn have a plurality of energy storage cells, for example lithium-ion energy storage cells.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen umfassen üblicherweise ein Gehäuse bzw. eine Zellhülle, wobei das Gehäuse bzw. die Zellhülle zur gas- und flüssigkeitsdichten Aufnahme von einem Elektrodenkern sowie von einem typischerweise flüssigen Elektrolyten zur Ausbildung einer galvanischen Zelle ausgebildet ist.The known from the prior art lithium-ion energy storage cells usually comprise a housing or a cell shell, wherein the housing or the cell shell for gas and liquid-tight recording of an electrode core and a typically liquid electrolyte is formed to form a galvanic cell ,

In speziell ausgebildeten Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen ist der Elektrodenkern beispielsweise in Form von aus einer positiven und einer negativen Elektrode ausgebildeten Elektrodenwickeln oder Elektrodenstapeln ausgebildet, welche über einen Separator elektrisch voneinander isoliert sind. Üblicherweise wird das den Elektrodenkern aufnehmende Gehäuse bzw. die Zellhülle mit dem Elektrolyten befüllt, um die Lithium-Ionen-Energiespeicherzelle in einen aktiven Zustand, d. h. um als Spannungsquelle fungieren zu können, zu versetzen.In specially designed lithium-ion energy storage cells, the electrode core is designed, for example, in the form of electrode windings or electrode stacks formed from a positive and a negative electrode, which are electrically isolated from one another via a separator. Usually, the housing or the cell envelope receiving the electrode core is filled with the electrolyte in order to place the lithium-ion energy storage cell in an active state, ie. H. to act as a voltage source to be able to put.

Die Gehäuse bzw. Zellhüllen solcher Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen können dabei unterschiedlich ausgebildet sein. Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen bekannt, welche ein prismatisches Metallgehäuse, weitläufig auch als Zell-Can bekannt, aufweisen, das mit einem Deckelelement geöffnet und verschlossen werden kann. Ebenso sind auch flexible folienartige Zellhüllen bei sogenannten Pouch- oder Coffeebagzellen bekannt. Je nach Aufbau und eingesetztem Werkstoff der Zell-Can bzw. der Zellhülle, kann diese zusätzlich von einer elektrisch isolierenden Folie bzw. einem Schlauch, einem sogenannten „insulation tube”, umschlossen werden, um einen Kurzschluss zwischen zwei angrenzenden Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen zu verhindern.The housing or cell shells of such lithium-ion energy storage cells can be designed differently. Lithium-ion energy storage cells are known from the prior art, for example, which have a prismatic metal housing, also widely known as a cell can, which can be opened and closed with a cover element. Likewise, flexible film-like cell envelopes in so-called pouch or Coffeebagzellen are known. Depending on the structure and material used of the cell can or the cell casing, it can additionally be enclosed by an electrically insulating film or a tube, a so-called "insulation tube", in order to permit a short circuit between two adjacent lithium-ion energy storage cells prevent.

Derart ausgebildete Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen können in unterschiedlicher Anzahl und Anordnung zu den eingangs erwähnten Energiespeichermodulen zusammengefasst werden. Aus dem Stand der Technik bekannte Energiespeichermodule sind dazu typischerweise derart ausgebildet, dass die einzelnen Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen aneinander angrenzend fixiert sind und die entsprechenden Elektroden auf bekannte Art und Weise elektrisch leitend miteinander verbunden werden können.Such formed lithium-ion energy storage cells can be summarized in different numbers and arrangement to the energy storage modules mentioned above. Energy storage modules known from the prior art are typically designed in such a way that the individual lithium-ion energy storage cells are fixed adjacent to one another and the corresponding electrodes can be electrically conductively connected to one another in a known manner.

Beispielsweise ist ein Gehäuse zur Aufnahme einer flachen (Lithium-Ionen-)Energiespeicherzelle aus der DE 10 2010 047 453 A1 bekannt, welches für ein Energiespeichermodul verwendet werden kann. Ferner beschreibt die DE 10 2009 043 384 A1 die Aufnahme einer (Lithium-Ionen-)Energiespeicherzelle in einem Konstruktionsteil eines Fahrzeugs, wie beispielsweise einer Baueinheit einer Karosserie.For example, a housing for receiving a flat (lithium-ion) energy storage cell of the DE 10 2010 047 453 A1 known which can be used for an energy storage module. Furthermore, the describes DE 10 2009 043 384 A1 the inclusion of a (lithium-ion) energy storage cell in a structural part of a vehicle, such as a structural unit of a body.

Allerdings weisen derart aufgebaute Energiespeichermodule und Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen, insbesondere im Hinblick auf die Reichweite von Elektro- oder Hybridelektrofahrzeugen, ein verhältnismäßig hohes Gesamtgewicht auf. Darüber hinaus führt die Vielzahl von verwendeten Einzelkomponenten zu einer erhöhten Komplexität und erhöhten Kosten des Energiespeichermoduls, wodurch nicht zuletzt auch der Herstellungsaufwand steigt.However, energy storage modules constructed in this way and lithium-ion energy storage cells, in particular with regard to the range of electric or hybrid electric vehicles, have a relatively high overall weight. In addition, the large number of individual components used leads to increased complexity and increased costs of the energy storage module, which not least also increases the production cost.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Energiespeichermodule und Verfahren zur Herstellung solcher Energiespeichermodule derart weiterzubilden, dass das Gewicht des Energiespeichermoduls im Vergleich zum Stand der Technik reduziert wird und vorzugsweise der Aufwand für die Herstellung des Energiespeichermoduls gering gehalten werden kann.The invention is therefore based on the object, the known from the prior art energy storage modules and methods for producing such energy storage modules such that the weight of the energy storage module is reduced compared to the prior art and preferably the cost of producing the energy storage module are kept low can.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is solved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Energiespeichermodul für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraft- oder Nutzfahrzeug, zur Aufnahme von mehreren Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen, weist ein Gehäuse auf, das eine Vielzahl von getrennten Zellaufnahmeräumen zur Aufnahme einer Vielzahl von Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen ausbildet, wobei die Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen in die Zellaufnahmeräume zur Ausbildung von galvanischen Zellen eingesetzt sind, wobei die getrennten Zellaufnahmeräume und die Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen derart ausgebildet sind, dass eine jeweilige galvanische Zelle durch Einsetzen eines jeweiligen Elektrodenkerns einer jeweiligen Lithium-Ionen-Energiespeicherzelle in einen jeweiligen einen Elektrolyten aufnehmenden Zellaufnahmeraum ausgebildet wird.The energy storage module according to the invention for a vehicle, in particular for a motor vehicle or utility vehicle, for receiving a plurality of lithium-ion energy storage cells, has a housing which forms a plurality of separate cell receiving spaces for receiving a plurality of lithium-ion energy storage cells, wherein the Lithium-ion energy storage cells are inserted into the cell receiving spaces for the formation of galvanic cells, wherein the separate cell receiving spaces and the lithium-ion energy storage cells are configured such that a respective galvanic cell is formed by inserting a respective electrode core of a respective lithium ion energy storage cell into a respective cell receiving space accommodating an electrolyte.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Energiespeichermodul werden somit die Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen derart ausgebildet, dass das bei dem aus dem Stand der Technik bekannte Gehäuse (CAN) oder die Zellhülle weggelassen wird und die so ausgebildete Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen lediglich in das Gehäuse zur Ausbildung einer jeweiligen galvanischen Zelle eingesetzt sind. Durch die reduzierte Zahl von Einzelteilen werden die Komplexität des Aufbaus und insbesondere das Gewicht des Energiespeichermoduls reduziert. Darüber hinaus können durch den einfachen Aufbau Kosten des Energiespeichermoduls reduziert werden.In the inventively embodied energy storage module thus the lithium-ion energy storage cells are formed such that in the known from the prior art housing (CAN) or the cell casing is omitted and the lithium-ion energy storage cells so formed only in the housing for training a respective galvanic cell are used. The reduced number of parts reduces the complexity of the structure and in particular the weight of the energy storage module. In addition, can be reduced by the simple construction costs of the energy storage module.

Das erfindungsgemäße Energiespeichermodul kann in vorteilhafter Weise derart weitergebildet werden, dass die Zellaufnahmeräume jeweils von Deckelelementen der jeweiligen Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen abgedeckt sind.The energy storage module according to the invention can be developed in an advantageous manner such that the cell receiving spaces are each covered by cover elements of the respective lithium-ion energy storage cells.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Energiespeichermodul so verwirklicht werden, dass die Deckelelemente der jeweiligen Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen derart ausgebildet sind, dass sich Elektroden des jeweiligen Elektrodenkerns durch das jeweilige Deckelelement erstrecken, wobei das jeweilige Deckelelement den jeweiligen Zellaufnahmeraum dicht verschließt.Furthermore, the energy storage module according to the invention can be realized such that the cover elements of the respective lithium-ion energy storage cells are designed such that electrodes of the respective electrode core extend through the respective cover element, the respective cover element sealingly seals the respective cell receiving space.

Die Zellaufnahmeräume werden vorzugsweise gas- und flüssigkeitsdicht verschlossen. Somit kann verhindert werden, dass während des Betriebs der Lithium-Ionen-Energiespeicherzelle entstehende Gase sowie der flüssige Elektrolyt aus dem Zellaufnahmeraum austreten bzw. entweichen. Bei einer derartigen Ausgestaltung können die jeweiligen Elektroden der jeweiligen Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen außerhalb des Zellaufnahmeraums elektrisch leitend miteinander verbunden werden.The cell receiving spaces are preferably closed gas- and liquid-tight. Thus, it can be prevented that emerging during operation of the lithium-ion energy storage cell gases and the liquid electrolyte from the cell receiving space escape or escape. In such a configuration, the respective electrodes of the respective lithium-ion energy storage cells outside the cell receiving space can be electrically conductively connected to each other.

Ferner kann das erfindungsgemäße Energiespeichermodul derart ausgebildet sein, dass die Deckelelemente der jeweiligen Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen mit dem Gehäuse eine stoffschlüssige Verbindung derart ausbilden, dass die jeweiligen Zellaufnahmeräume abgedichtet sind.Furthermore, the energy storage module according to the invention can be designed such that the cover elements of the respective lithium-ion energy storage cells with the housing form a material connection such that the respective cell receiving spaces are sealed.

Die stoffschlüssige Verbindung kann dazu beispielsweise über eine Klebeverbindung oder eine Schweißverbindung zwischen dem Gehäuse und den jeweiligen Deckelelementen realisiert werden.The cohesive connection can be realized, for example, via an adhesive connection or a welded connection between the housing and the respective cover elements.

Überdies kann das erfindungsgemäße Energiespeichermodul derart realisiert sein, dass das Gehäuse und/oder die Deckelelemente aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff ausgebildet sind.Moreover, the energy storage module according to the invention can be realized such that the housing and / or the cover elements are formed of an electrically insulating material.

Durch die Verwendung eines isolierenden Werkstoffs für das Gehäuse sowie für die Deckelelemente kann die Zahl der isolierenden Bauteile der Lithium-Ionen-Energiespeicherzelle und/oder des Energiespeichermoduls reduziert werden. Insbesondere können Isolationsbauteile zur Isolierung der Elektroden gegen ein aus dem Stand der Technik bekanntes leitfähiges Deckelement somit entfallen. Darüber hinaus kann eine aus dem Stand der Technik bekannte Isolation einer jeweiligen Lithium-Ionen-Energiespeicherzelle gegenüber einer angrenzenden Lithium-Ionen-Energiespeicherzelle, beispielsweise mittels einer isolierenden Folie oder Beschichtung, ebenfalls entfallen. Dadurch können die Komplexität, das Gewicht sowie die Kosten des Energiespeichermoduls reduziert werden.By using an insulating material for the housing and for the cover elements, the number of insulating components of the lithium-ion energy storage cell and / or the energy storage module can be reduced. In particular, insulation components for isolating the electrodes against a known from the prior art conductive cover element can thus be omitted. In addition, a well-known from the prior art isolation of a respective lithium-ion energy storage cell against an adjacent lithium-ion energy storage cell, for example by means of an insulating film or coating, also omitted. This can reduce the complexity, weight and cost of the energy storage module.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Energiespeichermodul derart ausgebildet sein, dass das Gehäuse und/oder die Deckelelemente aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff, ausgebildet sind.Furthermore, the energy storage module according to the invention can be designed such that the housing and / or the cover elements are made of a plastic, in particular of a fiber-reinforced plastic.

Durch den Einsatz eines Kunststoffs kann das Gewicht des Energiespeichermoduls in vorteilhafter Weise reduziert werden. Insbesondere durch den Einsatz eines faserverstärkten Kunststoffs können die Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen gegenüber mechanischen Belastungen zumindest teilweise geschützt werden. Weiterhin eignet sich Kunststoff vorteilhaft zur Ausbildung der vorstehend beschriebenen stoffschlüssigen Verbindung und kann gleichzeitig die vorstehend beschriebenen Isolationsaufgaben übernehmen.By using a plastic, the weight of the energy storage module can be reduced in an advantageous manner. In particular, through the use of a fiber-reinforced plastic, the lithium-ion energy storage cells can be at least partially protected against mechanical stresses. Furthermore, plastic is advantageously suitable for the formation of the material connection described above and can simultaneously take over the insulation tasks described above.

Ferner kann das erfindungsgemäße Energiespeichermodul so verwirklicht werden, dass die Deckelelemente jeweils ein Abschnitt aufweisen, der als eine Sollbruchstelle ausgebildet ist.Furthermore, the energy storage module according to the invention can be realized so that the cover elements each have a portion which is formed as a predetermined breaking point.

Der Abschnitt der Sollbruchstelle kann dazu eine geringere Wandstärkte im Vergleich zu verbleibenden Deckel- und Gehäuseabschnitten aufweisen, so dass nur die Sollbruchstelle bei einer Druckerhöhung in einem jeweiligen Zellaufnahmeraum oberhalb eines vorbestimmten Drucks bricht, ohne dass es zu einer Beschädigung von den verbleibenden Deckel- und/oder Gehäuseabschnitten kommt. Insbesondere der Einsatz des bereits beschriebenen Kunststoffs als Werkstoff eignet sich vorteilhaft für die Ausbildung einer derartigen Sollbruchstelle.The section of the predetermined breaking point can for this purpose have a smaller wall thickness compared to the remaining cover and housing sections, so that only breaks the predetermined breaking point at a pressure increase in a respective cell receiving space above a predetermined pressure, without causing damage to the remaining lid and / or housing sections comes. In particular, the use of the plastic already described as a material is advantageous for the formation of such a predetermined breaking point.

Das erfindungsgemäße Energiespeichermodul kann in vorteilhafter Weise derart weitergebildet werden, dass das Gehäuse Kühlkanäle zur Kühlung von jeder der aufgenommenen Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen aufweist.The energy storage module according to the invention can be developed in an advantageous manner such that the housing cooling channels for cooling of each of the received lithium-ion energy storage cells.

Die Kühlkanäle können dazu mit einem flüssigen Kühlmedium durchströmt werden, welches in einer aus dem Stand der Technik bekannten Kühlvorrichtung auf eine vorbestimmte Temperatur gebracht wird. Dadurch können im Betrieb der jeweiligen Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen auftretende Temperaturerhöhungen zumindest teilweise reduziert werden.For this purpose, the cooling channels can be flowed through by a liquid cooling medium, which is brought to a predetermined temperature in a cooling device known from the prior art. As a result, temperature increases occurring during operation of the respective lithium-ion energy storage cells can be at least partially reduced.

Ferner kann das erfindungsgemäße Energiespeichermodul in vorteilhafter Weise derart weitergebildet werden, dass das Gehäuse einstückig hergestellt ist.Furthermore, the energy storage module according to the invention can be developed in an advantageous manner such that the housing is made in one piece.

Das Gehäuse kann dazu mit aus dem Stand der Technik bekannten Spritzgussverfahren hergestellt werden. Insbesondere die vorstehend beschriebenen Kühlkanäle können vorteilhaft mittels des Spritzgussverfahrens ohne zusätzliche Bauteile in das Gehäuse integriert werden. Ferner kann durch die einstückige Ausbildung des Gehäuses das Gewicht des Energiespeichermoduls weiter reduziert werden. Zusätzlich kann durch die dargestellte einstückige Herstellung und daraus resultierende kompakte Bauweise des Gehäuses ein effizienter Wärmeabtransport in Verbindung mit dem Kühlkreislauf erreicht werden.The housing can be made with known from the prior art injection molding. In particular, the cooling channels described above can be advantageously integrated by means of the injection molding process without additional components in the housing. Furthermore, the weight of the energy storage module can be further reduced by the one-piece design of the housing. In addition, can be achieved in conjunction with the cooling circuit by the illustrated one-piece production and resulting compact design of the housing efficient heat dissipation.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Energiespeichermoduls weist das Gehäuse zumindest eine Anbindungsstelle auf, welche ausgebildet ist, das Gehäuse an einer angrenzenden fahrzeugaufbauseitigen Struktur zu befestigen.In a further embodiment of the energy storage module according to the invention, the housing has at least one connection point, which is designed to fasten the housing to an adjacent vehicle body-side structure.

Über eine derart ausgebildete Anbindungsstelle kann das Energiespeichermodul beispielsweise an der fahrzeugaufbauseitigen Struktur eines Hochvoltspeichers, welcher zur Aufnahme mehrerer Energiespeichermodule ausgebildet ist, befestigt werden. Die Anbindungsstelle kann dazu beispielsweise in Form einer Durchgangsbohrung zum Anschrauben des Energiespeichermoduls ausgebildet sein.By way of a connecting point designed in this way, the energy storage module can be fastened, for example, to the vehicle body-side structure of a high-voltage storage device which is designed to accommodate a plurality of energy storage modules. The connection point can be designed for this purpose, for example in the form of a through hole for screwing the energy storage module.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Energiespeichermodul derart ausgebildet sein, dass der Elektrodenkern in Form eines Elektrodenwickels ausgebildet ist.Furthermore, the energy storage module according to the invention can be designed such that the electrode core is designed in the form of an electrode coil.

Der Elektrodenwickel kann insbesondere aus einer positiven und einer negativen Elektrode, welche über einen Separator elektrisch voneinander isoliert sind, ausgebildet sein.The electrode winding may in particular be formed from a positive and a negative electrode, which are electrically insulated from one another via a separator.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Energiespeichermoduls für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraft- oder Nutzfahrzeug, zur Aufnahme von mehreren Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen, vorzugsweise zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Energiespeichermoduls, wobei das Energiespeichermodul ein Gehäuse aufweist, das eine Vielzahl von getrennten Zellaufnahmeräumen zur Aufnahme einer Vielzahl von Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen ausbildet, weist die folgenden Schritte auf:
Einsetzen eines jeweiligen Elektrodenkerns einer jeweiligen Lithium-Ionen-Energiespeicherzelle in einen jeweiligen einen Elektrolyten aufnehmenden Zellaufnahmeraum zur Ausbildung einer jeweiligen galvanischen Zelle.
The inventive method for producing an energy storage module for a vehicle, in particular for a motor vehicle or utility vehicle, for receiving a plurality of lithium-ion energy storage cells, preferably for producing an energy storage module according to the invention, wherein the energy storage module comprises a housing having a plurality of separate cell receiving spaces for Forming a plurality of lithium-ion energy storage cells, comprises the following steps:
Inserting a respective electrode core of a respective lithium ion energy storage cell into a respective electrolyte receiving cell receiving space to form a respective galvanic cell.

Dadurch ergeben sich die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Energiespeichermodul erläuterten Eigenschaften und Vorteile auf gleiche oder ähnliche Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Energiespeichermodul verwiesen wird. Insbesondere können durch den einfachen Aufbau und die geringere Zahl verwendeter Bauteil Montagezeiten und damit Kosten des Energiespeichermoduls reduziert werden.This results in the explained in connection with the energy storage module according to the invention properties and advantages in the same or similar manner, which reference is made to avoid repetition of the corresponding above statements in connection with the energy storage module according to the invention. In particular, assembly times and thus costs of the energy storage module can be reduced by the simple structure and the smaller number of used component.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur beispielhaft erläutert.A preferred embodiment of the invention will be explained by way of example with reference to the single figure.

Die einzige Figur zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Energiespeichermoduls 1 zur Aufnahme von mehreren Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen 10.The single FIGURE shows a perspective view of an energy storage module according to the invention 1 for receiving a plurality of lithium-ion energy storage cells 10 ,

Das in der Figur dargestellte erfindungsgemäße Energiespeichermodul 1 ist zur Aufnahme von mehreren Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen 10 ausgebildet. Dazu weist das gezeigte Energiespeichermodul 1 ein einstückig aus faserverstärktem Kunststoff hergestelltes Gehäuse 2 auf, das sechzehn getrennte Zellaufnahmeräume 21 zur Aufnahme von sechzehn Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen 10 (von denen lediglich zwölf dargestellt sind) ausbildet. Weiterhin sind die Zellaufnahmeräume 21 derart ausgebildet, dass sie einen nicht dargestellten flüssigen Elektrolyten jeweils aufnehmen können.The inventive energy storage module shown in the figure 1 is for holding several lithium-ion energy storage cells 10 educated. For this purpose, the energy storage module shown 1 an integrally made of fiber reinforced plastic housing 2 on, the sixteen separate cell receptacles 21 for receiving sixteen lithium-ion energy storage cells 10 (only twelve of which are shown) is formed. Furthermore, the cell receiving spaces 21 designed such that they can each accommodate a liquid electrolyte, not shown.

Durch Einsetzen eines jeweiligen Elektrodenkerns 4 in Form eines Elektrodenwickels einer jeweiligen Lithium-Ionen-Energiespeicherzelle 10 in einen jeweiligen mit dem Elektrolyten befüllten Zellaufnahmeraum 21 wird eine jeweilige galvanische Zelle ausgebildet. Die Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen 10 sind also derart ausgebildet, dass das bei dem aus dem Stand der Technik bekannte Gehäuse (CAN) oder die Zellhülle weggelassen wird.By inserting a respective electrode core 4 in the form of an electrode coil of a respective lithium-ion energy storage cell 10 into a respective cell compartment filled with the electrolyte 21 a respective galvanic cell is formed. The lithium-ion energy storage cells 10 are thus designed so that in the known from the prior art housing (CAN) or the cell envelope is omitted.

Zur Veranschaulichung des Aufbaus der Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen 10 sind vier Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen 10 in einem herausgezogenen Zustand in der Figur dargestellt. Die Zellaufnahmeräume 21 sind in einem montierten Zustand jeweils von aus faserverstärktem Kunststoff hergestellten Deckelelementen 3 der jeweiligen Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen 10 abgedeckt. Das jeweilige Deckelelement 3 ist mit dem jeweiligen Zellaufnahmeraum 21 thermisch verschweißt, wodurch dieser abgedichtet ist. Darüber hinaus sind Deckelelemente 3 derart ausgebildet, dass sich zwei Elektroden 41 und 42 des jeweiligen Elektrodenkerns 4 durch das jeweilige Deckelelement 3 erstrecken. Die Elektroden 41 und 42 werden außerhalb der Zellaufnahmeräume 21 über ein nicht dargestelltes Kontaktierungssystem elektrisch auf bekannte Art und Weise miteinander verbunden. To illustrate the structure of the lithium-ion energy storage cells 10 are four lithium-ion energy storage cells 10 shown in an extended state in the figure. The cell receiving spaces 21 are in a mounted state each made of fiber-reinforced plastic cover elements 3 the respective lithium-ion energy storage cells 10 covered. The respective cover element 3 is with the respective cell receiving space 21 thermally welded, whereby it is sealed. In addition, cover elements 3 formed such that two electrodes 41 and 42 of the respective electrode core 4 through the respective cover element 3 extend. The electrodes 41 and 42 be outside of cell reception rooms 21 electrically connected to each other via a non-illustrated contacting system in a known manner.

Zusätzlich weisen die Deckelelemente 3 jeweils einen Abschnitt 31 in Form einer Sollbruchstelle auf. Zur Ausbildung der Sollbruchstelle weist der Abschnitt 31 eine geringere Wandstärke im Vergleich zu einem verbleibenden Deckelabschnitt auf.In addition, the cover elements have 3 one section each 31 in the form of a predetermined breaking point. For the formation of the predetermined breaking point, the section 31 a smaller wall thickness compared to a remaining lid portion.

Weiterhin ist in der Figur eine Anbindungsstelle 22 in Form einer Bohrung dargestellt, durch die das Gehäuse 2 an einer angrenzenden fahrzeugaufbauseitigen Struktur eines nicht dargestellten Hochvoltspeichers mittels nicht dargestellter Schrauben befestigt werden kann.Furthermore, in the figure, a connection point 22 represented in the form of a bore through which the housing 2 can be attached to an adjacent vehicle body side structure of a high-voltage storage, not shown, by means not shown screws.

Ferner weist das Gehäuse 2 einen nicht dargestellten Kühlkreislauf zur Kühlung von jeder einzelnen Lithium-Ionen-Energiespeicherzelle 10 auf. Zur Herstellung des Kühlkreislaufs wird das einstückige Gehäuse 2 mittels eines aus dem Stand der Technik bekannten Spritzgussverfahrens hergestellt.Furthermore, the housing has 2 a cooling circuit, not shown, for cooling each individual lithium-ion energy storage cell 10 on. For the production of the cooling circuit, the one-piece housing 2 produced by means of an injection molding process known from the prior art.

Der für die Herstellung des Gehäuses 2 und der Deckelelemente 3 verwendete faserverstärkte Kunststoff weist zusätzlich elektrische Isolationseigenschaften auf, wodurch die jeweiligen von den Zellaufnahmeräumen 21 aufgenommen Energiespeicherzellen elektrisch voneinander isoliert werden.The one for the production of the housing 2 and the lid elements 3 In addition, fiber reinforced plastic used has electrical insulation properties, whereby the respective of the cell receiving spaces 21 absorbed energy storage cells are electrically isolated from each other.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Energiespeichermoduls 1 gestaltet sich wie folgt:
Ein jeweiliger Elektrodenkern 4 in Form eines Elektrodenwickels einer jeweiligen Lithium-Ionen-Energiespeicherzelle 10 wird in einen jeweiligen einen Elektrolyten aufnehmenden Zellaufnahmeraum 21 zur Ausbildung einer jeweiligen galvanischen Zelle eingesetzt.
The inventive method for producing the energy storage module according to the invention described above 1 is designed as follows:
A respective electrode core 4 in the form of an electrode coil of a respective lithium-ion energy storage cell 10 enters a respective electrolyte receiving cell compartment 21 used to form a respective galvanic cell.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln aus auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The features of the invention disclosed in the foregoing description, in the drawings and in the claims may be essential both individually and in any combination for the realization of the invention.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 102009043384 A1 [0008] DE 102009043384 A1 [0008]

Claims (12)

Energiespeichermodul (1) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraft- oder Nutzfahrzeug, zur Aufnahme von mehreren Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen (10), wobei das Energiespeichermodul (1) ein Gehäuse (2) aufweist, das eine Vielzahl von getrennten Zellaufnahmeräumen (21) zur Aufnahme einer Vielzahl von Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen (10) ausbildet, wobei die Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen (10) in die Zellaufnahmeräume (21) zur Ausbildung von galvanischen Zellen eingesetzt sind, wobei die getrennten Zellaufnahmeräume (21) und die Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen (10) derart ausgebildet sind, dass eine jeweilige galvanische Zelle durch Einsetzen eines jeweiligen Elektrodenkerns (4) einer jeweiligen Lithium-Ionen-Energiespeicherzelle (10) in einen jeweiligen einen Elektrolyten aufnehmenden Zellaufnahmeraum (21) ausgebildet wird.Energy storage module ( 1 ) for a vehicle, in particular for a motor vehicle or commercial vehicle, for receiving a plurality of lithium-ion energy storage cells ( 10 ), wherein the energy storage module ( 1 ) a housing ( 2 ) having a plurality of separate cell receiving spaces ( 21 ) for receiving a plurality of lithium-ion energy storage cells ( 10 ), wherein the lithium-ion energy storage cells ( 10 ) into the cell receiving spaces ( 21 ) are used for the formation of galvanic cells, wherein the separate cell receiving spaces ( 21 ) and the lithium-ion energy storage cells ( 10 ) are formed such that a respective galvanic cell by inserting a respective electrode core ( 4 ) of a respective lithium-ion energy storage cell ( 10 ) into a respective electrolyte receiving cell compartment ( 21 ) is formed. Energiespeichermodul (1) nach Anspruch 1, wobei die Zellaufnahmeräume (21) jeweils von Deckelelementen (3) der jeweiligen Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen (10) abgedeckt sind.Energy storage module ( 1 ) according to claim 1, wherein the cell receiving spaces ( 21 ) each of cover elements ( 3 ) of the respective lithium-ion energy storage cells ( 10 ) are covered. Energiespeichermodul (1) nach Anspruch 2, wobei die Deckelelemente (3) der jeweiligen Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen (10) derart ausgebildet sind, dass sich Elektroden (41, 42) des jeweiligen Elektrodenkerns (4) durch das jeweilige Deckelelement (3) erstrecken, wobei das jeweilige Deckelelement (3) den jeweiligen Zellaufnahmeraum (21) dicht verschließt.Energy storage module ( 1 ) according to claim 2, wherein the cover elements ( 3 ) of the respective lithium-ion energy storage cells ( 10 ) are formed such that electrodes ( 41 . 42 ) of the respective electrode core ( 4 ) by the respective cover element ( 3 ), wherein the respective cover element ( 3 ) the respective cell receiving space ( 21 ) tightly closes. Energiespeichermodul (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Deckelelemente (3) der jeweiligen Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen (10) mit dem Gehäuse (2) eine stoffschlüssige Verbindung derart ausbilden, dass die jeweiligen Zellaufnahmeräume (21) abgedichtet sind.Energy storage module ( 1 ) according to claim 2 or 3, wherein the cover elements ( 3 ) of the respective lithium-ion energy storage cells ( 10 ) with the housing ( 2 ) form a material connection in such a way that the respective cell receiving spaces ( 21 ) are sealed. Energiespeichermodul (1) nach einem der Ansprüche 2–4, wobei das Gehäuse (2) und/oder die Deckelelemente (3) aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff ausgebildet sind.Energy storage module ( 1 ) according to any one of claims 2-4, wherein the housing ( 2 ) and / or the cover elements ( 3 ) are formed of an electrically insulating material. Energiespeichermodul (1) nach einem der Ansprüche 2–5, wobei das Gehäuse (2) und/oder die Deckelelemente (3) aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff, ausgebildet sind.Energy storage module ( 1 ) according to any one of claims 2-5, wherein the housing ( 2 ) and / or the cover elements ( 3 ) are formed of a plastic, in particular of a fiber-reinforced plastic. Energiespeichermodul (1) nach einem der Ansprüche 2–6, wobei die Deckelelemente (3) jeweils ein Abschnitt (31) aufweisen, der als eine Sollbruchstelle ausgebildet ist.Energy storage module ( 1 ) according to any one of claims 2-6, wherein the cover elements ( 3 ) one section each ( 31 ), which is designed as a predetermined breaking point. Energiespeichermodul (1) nach einem der Ansprüche 1–7, wobei das Gehäuse (2) Kühlkanäle zur Kühlung von jeder der aufgenommenen Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen (10) aufweist.Energy storage module ( 1 ) according to any one of claims 1-7, wherein the housing ( 2 ) Cooling channels for cooling each of the recorded lithium-ion energy storage cells ( 10 ) having. Energiespeichermodul (1) nach einem der Ansprüche 1–8, wobei das Gehäuse (2) einstückig hergestellt ist.Energy storage module ( 1 ) according to any one of claims 1-8, wherein the housing ( 2 ) is made in one piece. Energiespeichermodul (1) nach einem der Ansprüche 1–9, wobei das Gehäuse (2) zumindest eine Anbindungsstelle (22) aufweist, welche ausgebildet ist, das Gehäuse (2) an einer angrenzenden fahrzeugaufbauseitigen Struktur zu befestigen.Energy storage module ( 1 ) according to any one of claims 1-9, wherein the housing ( 2 ) at least one connection point ( 22 ), which is formed, the housing ( 2 ) to be attached to an adjacent vehicle body side structure. Energiespeichermodul (1) nach einem der Ansprüche 1–10, wobei der Elektrodenkern (4) in Form eines Elektrodenwickels ausgebildet ist.Energy storage module ( 1 ) according to any one of claims 1-10, wherein the electrode core ( 4 ) is formed in the form of an electrode winding. Verfahren zur Herstellung eines Energiespeichermoduls (1) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraft- oder Nutzfahrzeug, zur Aufnahme von mehreren Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen (10), vorzugsweise zur Herstellung eines Energiespeichermoduls (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Energiespeichermodul (1) ein Gehäuse (2) aufweist, das eine Vielzahl von getrennten Zellaufnahmeräumen (21) zur Aufnahme einer Vielzahl von Lithium-Ionen-Energiespeicherzellen (10) ausbildet, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Einsetzen eines jeweiligen Elektrodenkerns (4) einer jeweiligen Lithium-Ionen-Energiespeicherzelle (10) in einen jeweiligen einen Elektrolyten aufnehmenden Zellaufnahmeraum (21) zur Ausbildung einer jeweiligen galvanischen Zelle.Method for producing an energy storage module ( 1 ) for a vehicle, in particular for a motor vehicle or commercial vehicle, for receiving a plurality of lithium-ion energy storage cells ( 10 ), preferably for the production of an energy storage module ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, wherein the energy storage module ( 1 ) a housing ( 2 ) having a plurality of separate cell receiving spaces ( 21 ) for receiving a plurality of lithium-ion energy storage cells ( 10 ), the method comprising the following steps: inserting a respective electrode core ( 4 ) of a respective lithium-ion energy storage cell ( 10 ) into a respective electrolyte receiving cell compartment ( 21 ) for forming a respective galvanic cell.
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