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Die Erfindung betrifft eine Batterie, aufweisend ein Elektrodenensemble, ein Gehäuse sowie eine innerhalb des Gehäuses angeordnete Druckvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Druckvorrichtung ist zum Drücken des Elektrodenensembles gegen eine Gehäuseinnenfläche ausgebildet. Des Weiteren ist die Erfindung auch auf ein Herstellungsverfahren für eine erfindungsgemäße Batterie gemäß Anspruch 10 gerichtet.
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STAND DER TECHNIK / DEFINITIONEN
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Zur Bereitstellung elektrischer Energie finden Batterien als Stromquelle in einer Vielzahl unterschiedlicher Bereiche Verwendung. Batterien haben gegenüber alternativen Stromquellen den Vorteil, dass sie in nahezu jeder Größe und Form bereitstellbar sind und somit besonders gut für Anwendungen geeignet sind, die eine Mobilität der jeweiligen Stromquelle erfordern. Bei Kraftfahrzeugen kommen insbesondere wiederaufladbare Feststoff Lithium-Ionen Batterien zum Einsatz, da diese Batterien eine besonders hohe Energiedichte sowie eine im Vergleich zu anderen Batterien geringe Dichte und einen relativ geringen Memory-Effekt aufweisen. Des Weiteren haben Feststoffbatterien den Vorteil, dass im Falle einer Beschädigung des Gehäuses der Batterie, keine gefährlichen Flüssigkeiten aus dem Gehäuse auslaufen können.
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Zur Gewährleistung eines möglichst geringen Innenwiderstands und somit zur Erhöhung des Wirkungsgrads sowie zur Verbesserung einer Laderate von Festkörper Lithium-Ionen Batterien werden Elektrodenensembles derartiger Batterien kontinuierlich mit einer Druckkraft beaufschlagt. Des Weiteren unterliegen Elektrodenensembles gattungsgemäßer Batterien erheblichen Volumenschwankungen um bis zu 30%.
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Aus der
US 2011/0159352 ist eine Batterie bekannt, die eine Mehrzahl von Zellen aufweist, die zu einem Zellstapel übereinander gestapelt und durch Verbindungswände voneinander getrennt sowie elektrisch miteinander verbunden. Über eine Druckblase ist der Zellstapel innerhalb der Batterie zusammenpressbar. Eine derartige Batterie hat den Nachteil, dass kein gleichmäßig verteilter Druck auf den Zellstapel gewährleistet wird (sondern nur ein punktueller Druck). Hierdurch wird der Innenwiderstand des Zellstapels erhöht. Des Weiteren kann der Zellstapel durch eine ungleichmäßige Belastung ggf. verschoben oder beschädigt werden.
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Die
US 2013/0157098 zeigt eine Batterie mit einer Mehrzahl von Zellen, die zu einem Zellenstapel nebeneinander und durch Distanzplatten voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Distanzplatten weisen eine Kontaktfläche auf, die mit einer benachbarten Zelle in Kontakt bringbar ist. Die Kontaktfläche ist im Vergleich zur benachbarten Fläche des Zellstapels relativ klein ausgebildet, um einen Zwischenraum zwischen Zelle und Distanzplatte für eine bessere Kühlung der Zelle zu gewährleisten. Die Distanzplatten sind über ein Führungssystem linear geführt, so dass eine Ausdehnung des Zellenstapels eine Verschiebung der Distanzplatten entlang dem Führungssystem bewirkt. Über eine Druckvorrichtung ist der Zellstapel mit einer Druckkraft beaufschlagbar. Eine solche Batterie hat den Nachteil, dass über die relativ kleinen Kontaktflächen der Distanzplatten nur auf einen Randbereich des Zellstapels eine Druckkraft ausübbar ist. Hierdurch wird der Innenwiderstand des Zellstapels erhöht. Des Weiteren kann der Zellstapel durch eine ungleichmäßige Belastung im Bereich der Kontaktflächen beschädigt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batterie bereitzustellen, bei der die zuvor erwähnten Nachteile zumindest teilweise behoben sind. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batterie bereitzustellen, die ein Elektrodenensemble aufweist, auf das eine gleichmäßigere Druckkraft ausübbar ist und die einen geringeren Innenwiderstand aufweist. Des Weiteren ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Batterie bereitzustellen, das die genannten Nachteile zumindest teilweise überwindet.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Batterie nach Anspruch 1, insbesondere aus dem kennzeichnenden Teil, sowie ein Verfahren zur Herstellung Batterie nach Anspruch 10 gelöst. In den abhängigen Vorrichtungs- und Verfahrensansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung aufgeführt. Dabei gelten sämtliche Merkmale, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen galvanischen Zelle offenbart sind, auch im Zusammenhang mit dem Verfahren zur Herstellung einer galvanischen Zelle sowie auch umgekehrt.
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Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Batterie, aufweisend ein Elektrodenensemble und ein Gehäuse mit einer Gehäuseseitenwand, einem Gehäusedeckel und einem Gehäuseboden, wobei Gehäuseseitenwand, Gehäusedeckel und Gehäuseboden jeweils eine Gehäuseinnenfläche aufweisen, wobei das Elektrodenensemble innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei innerhalb des Gehäuses eine Druckvorrichtung angeordnet ist, die zum Drücken des Elektrodenensembles gegen eine Gehäuseinnenfläche ausgebildet ist. Zwischen der Druckvorrichtung und dem Elektrodenensemble ist eine von der Druckvorrichtung im Wesentlichen nicht verformbare Druckplatte mit einer Druckfläche angeordnet, wobei die Druckfläche mit einer Kontaktfläche des Elektrodenensembles in Kontakt bringbar ist.
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Eine Batterie ist im Sinne der Erfindung eine Vorrichtung zur Aufnahme elektrischer Energie, zum Umwandeln der elektrischen Energie in chemische Energie, zum Speichern der chemischen Energie sowie zum Umwandeln der chemischen Energie in elektrische Energie und zur Abgabe der elektrischen Energie. Demnach ist eine gattungsgemäße Batterie wiederaufladbar und ist somit einem Akkumulator gleichzusetzen.
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Ein Elektrodenensemble ist im Sinne der Erfindung eine Zelle einer Batterie oder zu einer Gruppe zusammengefasste Zellen einer Batterie. Dabei sind die einzelnen Zellen vorzugsweise zu einem Zellstapel gestapelt. Alternativ können die Zellen zu einem Zellwickel aufgewickelt sein.
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Eine Zelle einer Batterie weist eine Anode und eine Kathode auf, die durch einen Separator räumlich und elektrisch voneinander getrennt sind. Der Separator weist eine Durchlässigkeit für Ionen auf, um eine Umwandlung von chemischer in elektrische Energie sowie von elektrischer Energie in chemische Energie innerhalb der Batterie zu ermöglichen. Des Weiteren ist der Separator möglichst dünn ausgebildet, um einen Innenwiderstand der Zelle möglichst gering zu halten.
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Das Gehäuse der Batterie hat u. a. die Aufgabe, das Elektrodenensemble vor äußeren Einflüssen, wie z. B. Feuchtigkeit, Wärme oder mechanische Belastungen zu schützen. Ferner kann durch das Gehäuse auch eine Umgebung der Batterie vor Wärme, die z. B. während des Betriebs in der Batterie entsteht, geschützt werden. Das Gehäuse weist eine Mehrzahl an Gehäuseseiten, nämlich mindestens eine Gehäuseseitenwand, einen Gehäusedeckel und einen Gehäuseboden auf, die derart ausgebildet und angeordnet sind, dass das Gehäuse eine im Wesentlichen durchgängige, z. B. quaderförmige oder zylinderförmige, Außenfläche aufweist.
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Eine Druckvorrichtung ist eine Vorrichtung, mit der ein Druck auf eine Kontaktfläche eines Objekts, wie z. B. eines Elektrodenensembles, ausübbar ist. Mittels der Druckvorrichtung ist das Elektrodenensemble mit einem Druck beaufschlagbar und somit der Innenwiderstand sowie das Volumen des Elektrodenensembles reduzierbar. Vorzugsweise erstreckt sich die Kontaktfläche über eine komplette Seite des Elektrodenensembles, so dass sich der von der Druckvorrichtung erzeugte Druck gleichmäßig über die Seite des Elektrodenensembles verteilt und das Elektrodenensemble somit einer geringeren mechanischen Belastung unterliegt als wenn sich die Kontaktfläche nur über einen Teil der Seite des Elektrodenensembles erstrecken würde.
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Die Druckplatte ist zwischen Druckvorrichtung und Elektrodenensemble angeordnet und derart ausgebildet, dass ein von der Druckvorrichtung auf die Druckplatte ausgeübter Druck im Wesentlichen keine Verformung der Druckplatte bewirkt. Somit ist ein von der Druckvorrichtung erzeugter Druck, der über eine Fläche der Druckplatte nicht konstant ausgebildet ist in einen konstanten Druck umwandelbar, der von der Druckplatte auf eine Kontaktfläche des Elektrodenensembles wirkt. Hierdurch ist das Elektrodenensemble gleichmäßig komprimierbar wodurch die Reduzierung des Innenwiderstands des Elektrodenensembles weiter verbessert wird. Ferner wird das Risiko einer Beschädigung des Elektrodenensembles durch die Druckvorrichtung erheblich reduziert.
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Die Druckplatte weist vorzugsweise auf einer der Druckvorrichtung zugewandten Seite ein Profil auf, das eine Versteifung der Druckplatte bewirkt. Ebenfalls bevorzugt weist die Druckplatte auf einer dem Elektrodenensemble zugewandten Seite eine im Wesentlichen glatte Oberfläche auf, damit der von der Druckvorrichtung erzeugte Druck gleichmäßig auf das Elektrodenensemble weiterleitbar ist.
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Es ist bevorzugt, wenn die Druckvorrichtung einen Druckkörper aufweist, der zwischen der Gehäuseinnenfläche und der Druckplatte angeordnet ist, wodurch ein Anpressdruck auf die Druckplatte ausübbar ist. Ein Druckkörper im Sinne der Erfindung ist ein Körper, der durch Expansion in mindestens eine Richtung eine Kraft bzw. einen Druck auf ein Objekt ausübt. Zur Abstützung ist der Druckkörper der Druckvorrichtung zwischen der Druckplatte und einer Gehäuseinnenfläche angeordnet. Die Gehäuseinnenfläche ist vorzugsweise am Gehäusedeckel angeordnet. In diesem Fall ist mit der Druckvorrichtung das Elektrodenensemble zwischen dem Gehäuseboden und der Druckplatte zusammendrückbar. Eine derartige Druckvorrichtung hat den Vorteil, dass sie mit einfachen Mitteln sowie kostengünstig herstellbar ist.
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Ferner ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar, dass der Druckkörper einen Fluidbehälter mit einer im Wesentlichen gummielastischen Außenwand und/oder einen pneumatisch oder hydraulisch betätigbaren Hubzylinder und/oder eine Druckfeder und/oder eine Blattfeder aufweist. Der Druckkörper kann somit z. B. ballonartig ausgebildet sein und durch Befüllung mit einem Fluid, wie z. B. Luft, zur Expansion gebracht werden, um die Druckplatte somit gegen das Elektrodenensemble zu drücken. Durch die gummielastische Außenwand wird gewährleistet, dass sich das Volumen des expandierten Druckkörpers beim Ablassen des Fluids wieder verkleinert. Eine derartige Druckvorrichtung hat den Vorteil, dass sie mit einfachen Mitteln sowie kostengünstig herstellbar ist.
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Ebenfalls ist es erfindungsgemäß denkbar, dass die Druckplatte im Wesentlichen aus Kunststoff oder aus Metall mit einer im Wesentlichen elektrisch nicht leitenden Oberfläche gebildet ist. Eine aus Kunststoff gebildete Druckplatte hat den Vorteil, dass die Druckplatte keinen elektrischen Strom leitet und somit keine weitere elektrische Isolierung erfordert. Es kann vorzugsweise eine Isolierschicht, z. B. aus Gummi oder einem vergleichbaren Material, vorgesehen sein, die an einer dem Elektrodenensemble zugewandten Seite der Druckplatte angeordnet ist, um das Risiko einer Beschädigung des Elektrodenensembles durch die Druckplatte zu reduzieren. Eine aus einem geeigneten Metall gebildete Druckplatte hat den Vorteil, dass die Druckplatte eine ausreichende Steifigkeit aufweist, um durch den von der Druckvorrichtung aufgebrachten Druck nicht verformt zu werden. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Druckplatte eine elektrische Isolierschicht aufweist, die an der dem Elektrodenensemble zugewandten Seite der Druckplatte angeordnet ist. Eine Druckplatte aus Metall hat den weiteren Vorteil, dass Metall einen relativ geringen Wärmeleitkoeffizienten aufweist und somit eine gleichmäßige Verteilung bzw. eine Abfuhr oder ggf. eine Zufuhr von Wärme in der Batterie gewährleistet ist.
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Besonders bevorzugt weist die Batterie eine Führungseinrichtung auf, wobei die Druckplatte und/oder das Elektrodenensemble über die Führungseinrichtung innerhalb des Gehäuses linear geführt ist. Eine Führungseinrichtung weist mindestens zwei Führungskörper auf, wobei vorzugsweise ein erster Führungskörper im Wesentlichen ortsfest relativ zur Batterie und ein zweiter Führungskörper an dem ersten Führungskörper, z. B. durch einen Formschlussabschnitt, linear geführt ist. Eine lineare Führung der Druckplatte relativ zur Batterie hat den Vorteil, dass mit dem von der Druckvorrichtung erzeugten Druck eine lineare Verschiebung der Druckplatte gegen das Elektrodenensemble bewirkbar ist. Hierdurch wird eine Belastung des Elektrodenensembles reduziert und die Lebensdauer des Elektrodenensembles bzw. der Zellen des Elektrodenensembles erhöht. Eine lineare Führung des Elektrodenensembles kann im Sinne der Erfindung eine lineare Führung des kompletten Elektrodenensembles oder eine lineare Führung der einzelnen Zellen des Elektrodenensembles. Vorzugsweise sind sämtliche Zellen des Elektrodenensembles an der Führungseinrichtung linear geführt. Eine lineare Führung des Elektrodenensembles bzw. der einzelnen Zellen des Elektrodenensembles relativ zur Batterie hat den Vorteil, dass benachbarte Zellen stets parallel zueinander ausgerichtet sind und ein Druck zwischen benachbarten Zellen gleichmäßig über die Zellen verteilt wird. Hierdurch wird eine mechanische Belastung der Zellen des Elektrodenensembles reduziert und die Lebensdauer des Elektrodenensembles bzw. der Zellen des Elektrodenensembles erhöht.
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Darüber hinaus ist es besonders vorteilhaft, wenn die Führungseinrichtung eine Führungsschiene und ein an der Führungsschiene anordbares sowie entlang der Führungsschiene linear verfahrbares Führungselement aufweist. Die Führungsschiene ist beispielsweise an einer Gehäuseseitenwand des Gehäuses und das Führungselement an einer Schmalseite der Druckplatte und/oder einer Schmalseite einer oder mehrerer Zellen des Elektrodenensembles fixierbar. Eine derartige Führungseinrichtung ist mit einfachen Mitteln sowie kostengünstig herstellbar.
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Vorzugsweise weist das Elektrodenensemble eine Mehrzahl von im Wesentlichen flach ausgebildeten Zellen mit mindestens zwei großen Seitenwänden auf, wobei die Zellen eine Anode, eine Kathode und einen Separator zwischen Anode und Kathode aufweisen, wobei die großen Seitenwände benachbarter Zellen derart nebeneinander angeordnet sind, dass die Zellen einen Zellstapel bilden. Ein derartiges Elektrodenensemble bzw. ein derartiger Zellstapel ist in Stapelrichtung besonders günstig mit einem Druck beaufschlagbar, gleichmäßig über die Zellen des Zellstapels verteilt ist. Hierdurch wird eine mechanische Belastung der Zellen des Elektrodenensembles reduziert und die Lebensdauer des Elektrodenensembles bzw. der Zellen des Elektrodenensembles erhöht.
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Es ist vorteilhaft, wenn das Elektrodenensemble Lithiumionen und eine Energiedichte über 400 Wh/kg aufweist. Insbesondere derartige Elektrodenensembles erfordern zur Herabsenkung des Innenwiderstands des Elektrodenensembles einen Druck auf das Elektrodenensembles sowie eine entsprechende Druckvorrichtung, die auch einer Volumenänderung des Elektrodenensembles bestimmungsgemäß funktioniert.
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Besonders bevorzugt ist mindestens eine Elektrode des Elektrodenensembles mindestens zu 99% aus Lithium gebildet.
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Des Weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Batterie, aufweisend die Schritte:
- – Bereitstellen eines Gehäuses mit einem Innenraum;
- – Einsetzen eines Elektrodenensembles in den Innenraum des Gehäuses;
- – Einsetzen einer Druckplatte mit einer Druckfläche in den Innenraum des Gehäuses, so dass die Druckfläche an einer Kontaktfläche des Elektrodenensembles anliegt; und
- – Einsetzen einer Druckvorrichtung in den Innenraum des Gehäuses, so dass die Druckplatte zwischen dem Elektrodenensemble und der Druckvorrichtung angeordnet ist.
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Das Gehäuse ist vorzugsweise im Wesentlichen becherförmig ausgebildet. Dabei weist der Innenraum vorzugsweise eine als Hohlzylinder ausgebildete Gehäusewand oder vier orthogonal als Hohlquader ausgebildete Seitenwände sowie einen Gehäuseboden auf. Das Gehäuse ist vorzugsweise auf einer Deckelseite nach außen geöffnet.
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Das Elektrodenensemble ist vorzugsweise über die Deckelseite in das Gehäuse einsetzbar. Weiter bevorzugt ist das Elektrodenensemble im Innenraum im Bereich des Gehäusebodens anordenbar bzw. abstellbar.
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Die Druckplatte weist vorzugsweise einen Querschnitt auf, der einem Querschnitt des Innenraums des Gehäuses der Batterie im Wesentlichen entspricht bzw. nur geringfügig kleiner ist, so dass die Druckplatte im Innenraum der Batterie linear bewegbar anordenbar ist. Die Druckplatte liegt vorzugsweise flächig auf der Kontaktfläche des Elektrodenensembles.
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Die Druckvorrichtung wird vorzugsweise derart in den Innenraum eingesetzt, dass die Druckplatte zwischen Elektrodenensemble und Druckvorrichtung angeordnet ist.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt schematisch:
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1 in einer Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Batterie;
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2 in einer Draufsicht eine zweite Ausführungsform der Batterie;
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3 in einer Seitenansicht eine Zelle der Batterie;
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4 in einer Draufsicht eine Druckplatte mit einem Teil einer Führungseinrichtung; und
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5 in einer Draufsicht ein Gehäuse mit einem Teil einer Führungseinrichtung.
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Die in 1 gezeigte erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterie 1 weist ein Gehäuse 3 mit Gehäuseseitenwänden 4, einem Gehäuseboden 6 und einem Gehäusedeckel 5 auf. Das Gehäuse 3 schließt einen Innenraum 22 ein, in dem ein Elektrodenensemble 2 an einer Gehäuseinnenfläche 7 des Gehäusebodens 6 angeordnet ist. Der Gehäusedeckel 5 ist an den Gehäuseseitenwänden 4 lösbar fixiert, z. B. über eine Falz oder ein Gewinde. Alternativ kann der Gehäusedeckel 5 auch permanent an den Gehäuseseitenwänden 4 fixiert sein, z. B. über eine Schweißverbindung.
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Das Elektrodenensemble 2 weist eine Mehrzahl von plattenförmig ausgebildeten Zellen 17 mit jeweils zwei großen Seitenwänden 18 mit quadratischem Querschnitt auf, die übereinander zu einem Zellstapel gestapelt sind, so dass die großen Seitenwände 18 benachbarter Zellen 17 einander im Wesentlichen überdecken. Zwischen dem Zellstapel und den Gehäuseseitenwänden 4 ist ein Spalt ausgebildet. Alternativ kann der Zellstapel auch an einer oder mehreren, vorzugsweise sämtlichen, Gehäuseseitenwänden 4, anliegen. Das hier abgebildete Elektrodenensemble 2 weist dreizehn Zellen 17 auf. Alternative Ausführungsformen von Elektrodenensembles 2 können mehr oder auch weniger Zellen 17 aufweisen.
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Auf einer an einem Ende des Elektrodenensembles 2 angeordneten Zelle 17, die dem Gehäuseboden 6 abgewandt und in dieser Ansicht als oberste Zelle 17 dargestellt ist, ist einer Druckplatte 9 angeordnet. Die Druckplatte 9 ist über eine nicht dargestellte Führungseinrichtung linear an den Gehäuseseitenwänden 4 derart geführt, dass die Druckplatte 9 in Richtung der Höhe des Elektrodenensembles 2 linear bewegbar ist. Die Druckplatte 9 weist eine Druckfläche 10 auf, die im Wesentlichen flach sowie glatt ausgebildet ist und mit einer Kontaktfläche 11 der obersten Zelle 17 in Kontakt steht. Alternativ kann die Druckfläche 9 ein geeignetes Profil aufweisen, das einem Profil der Kontaktfläche 11 entspricht. Die Druckplatte 9 ist derart ausgebildet, dass die Druckfläche 10 einen Querschnitt aufweist, der mindestens einer Größe der großen Seitenwände 18 der Zellen 17 entspricht. Auf diese Weise wird ein Druck, der von der Druckplatte 9 auf das Elektrodenensemble 2 ausgeübt wird, gleichmäßig über die oberste Zelle 17 verteilt.
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Zur Erzeugung eines Drucks zum Stauchen des Elektrodenensembles 2, weist die Batterie 1 eine Druckvorrichtung 8 auf. Die Druckvorrichtung 8 weist einen Druckkörper 12 auf, der als Fluidbehälter 13 mit einer im Wesentlichen gummielastischen Außenwand 14 ausgebildet ist. Die gummielastische Außenwand 14 ist derart ausgebildet, dass sich der Fluidbehälter 13 auf eine Minimalgröße zusammenzieht, wenn ein Innendruck des Fluidbehälters 13 einem Umgebungsdruck entspricht. Der Fluidbehälter 13 ist über einen Fluidkanal 25, der im Gehäusedeckel 5 angeordnet ist, mit einem Druckfluid, wie z. B. Luft, beaufschlagbar. Der Fluidbehälter 13 ist dabei derart zwischen dem Gehäusedeckel 5 und der Druckplatte 9 angeordnet, dass über eine Expansion des Fluidbehälters 13 ein Druck zwischen Gehäusedeckel 5 und Druckplatte 9 bewirkbar ist.
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In dem in 1 gezeigten Zustand ist der Druckbehälter 13 mit einem Druckfluid beaufschlagt und übt einen Druck auf die Druckplatte 9 sowie den Gehäusedeckel 5 aus. Hierdurch wird das Elektrodenensemble 2 zwischen Druckplatte 9 und Gehäuseboden 6 zusammengedrückt. In dem Fluidkanal 25 ist ein Stopfen 26 angeordnet, der ein Entweichen des Druckfluids aus dem Druckbehälter 13 verhindert.
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2 zeigt einen Ausschnitt einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batterie 1 in einer Draufsicht. In dieser Ansicht ist nur der Teil der Batterie 1 abgebildet, der unterhalb der Druckplatte 9, also zwischen Druckplatte 9 und Gehäuseboden 6 angeordnet ist. Diese zweite Ausführungsform der Batterie 1 weist vier Elektrodenensembles 2 mit jeweils einem quadratischen Querschnitt auf, die im Innenraum 22 des Gehäuses 3 zwischen vier Gehäuseseitenwänden 4 auf einer quadratischen Grundfläche gleichmäßig verteilt sowie voneinander beabstandet angeordnet sind. Eine nicht dargestellte Druckplatte 9 ist in dieser Ausführungsform vorzugsweise wie die Druckplatte 9 der ersten Ausführungsform ausgebildet, so dass das Einbringen eines gleichmäßigen Drucks auf die vier Elektrodenensembles 2 gewährleistet wird.
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In 3 ist der Aufbau einer Zelle 17 in einer geschnittenen Seitenansicht schematisch dargestellt. Die Zelle 17 ist stapel- bzw. schichtförmig ausgebildet und weist auf einer Unterseite einen kathodenseitigen Ableiter 24 auf, auf dem eine Kathode 20 angeordnet ist. Auf der Kathode 20 ist ein Separator 21 angeordnet. Auf einer der Kathode 20 abgewandten Seite des Separators 21 ist eine Anode 19 angeordnet. Der Separator 21 trennt Anode 19 und Kathode 20 elektrisch voneinander und ist für Ionen durchlässig. Auf einer dem Separator 21 abgewandten Seite weist die Anode 19 einen anodenseitigen Ableiter 23 auf. Über den anodenseitigen Ableiter 23 und den kathodenseitigen Ableiter 24 ist die Zelle 17 elektrisch mit weiteren Zellen 17 zu einem Elektrodenensemble 2 verschaltbar.
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4 zeigt in einer Draufsicht eine Druckplatte 9 mit einem Teil einer Führungseinrichtung. Die Druckplatte 9 weist einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt auf. Im Bereich der Ecken sind jeweils zwei Führungselemente 16 mit einem quadratischen Querschnitt angeordnet. Die Führungselemente 16 können alternativ auch z. B. zylinderförmig ausgebildet sein oder einen beliebigen anderen Querschnitt aufweisen. Die Führungselemente 16 sind Teil einer Führungseinrichtung zur linearen Führung der Druckplatte 9 relativ zum Gehäuse 3. Derartige Führungselemente 16 können zum gleichen Zweck auch an den Zellen 17 ausgebildet sein.
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5 zeigt ein Gehäuse 3 mit einem Teil einer Führungseinrichtung. Das Gehäuse weist vier Gehäuseseitenwände 4 auf, die auf einem Gehäuseboden 6 mit einer im Wesentlichen quadratischen Grundfläche angeordnet sind. Im Bereich der Ecken sind jeweils zwei Führungsschienen 15 angeordnet, sich aus der Zeichenebene heraus erstrecken und als Ausnehmungen mit einem quadratischen Querschnitt in den Gehäuseseitenwänden 4 ausgebildet sind. Die Führungsschienen 15 bilden zusammen mit den Führungselementen 16 aus 4 die Führungseinrichtung. Die Führungsschienen 15 weisen demnach eine Form auf, die eine lineare Führung der Führungselemente 16 ermöglicht.
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Die Druckplatte 9 aus 4 ist derart im Innenraum 22 des Gehäuses 3 aus 4 anordenbar, dass die Führungselemente 16 in den Führungsschienen 15 und Randseiten 27 der Druckplatte 9 Gehäuseinnenflächen 7 der Gehäuseseitenwände 4, vorzugsweise unmittelbar, benachbart angeordnet sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2011/0159352 [0004]
- US 2013/0157098 [0005]
