DE102016009972A1 - Cell block with a cell stack - Google Patents

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Clemens Balke
Daniel Blauwitz
Christian Brommer
Florian Koning
Jan Kroggel
Andreas Köster
Jens Meintschel
Denis Pöhler
Wiebke Schad
Dirk Schroeter
Knut Welke
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zellblock mit einem Zellstapel aus einer Mehrzahl von Batterieeinzelzellen (4), welche mit zwischengelegten Trennwänden (6) zu dem Zellstapel aufgestapelt sind. Die Trennwände (6) sind zum Ausgleich einer toleranzbedingten Längenabweichung in Stapelrichtung mit plastisch auf eine bestimmte Dicke verformbaren plattenförmigen Ausgleichsteilen (7) integriert ausgebildet. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Zellblocks.The invention relates to a cell block comprising a cell stack comprising a plurality of battery individual cells (4) which are stacked with interposed partitions (6) to the cell stack. The partitions (6) are designed to compensate for a tolerance-related length deviation in the stacking direction with plastically deformable to a certain thickness plate-shaped compensation parts (7). Furthermore, the invention relates to a method for producing such a cell block.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zellblock mit einem Zellstapel aus einer Mehrzahl von Batterieeinzelzellen, welche mit zwischengelegten Trennwänden zu dem Zellstapel aufgestapelt sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Zellblocks.The invention relates to a cell block comprising a cell stack of a plurality of battery individual cells, which are stacked with interposed partitions to the cell stack. Furthermore, the invention relates to a method for producing the cell block.

Zellblöcke zum Aufbau von Batterien sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Insbesondere bei sogenannten Hochvolt- bzw. Hochspannungsbatterien gemäß der Definition in ECE R100, welche beispielweise als Traktionsbatterien für Fahrzeuge eingesetzt werden, ist der Aufbau aus mehreren Zellblöcken, welche in Reihe und/oder parallel elektrisch miteinander verschaltet werden, allgemein bekannt und üblich. Innerhalb der einzelnen Zellblöcke sind dabei mehrere Batterieeinzelzellen, beispielsweise prismatische Batterieeinzelzellen oder auch Rundzellen, verbaut. Diese können aufeinander gestapelt und elektrisch parallel oder insbesondere in Reihe zueinander verschaltet sein. Insbesondere bei einer Ausbildung in Form von prismatischen Flachzellen mit eigenem Gehäuse werden diese direkt aufeinander gestapelt und typischerweise zwischen zwei sogenannten Druckbrillen miteinander verspannt, beispielsweise durch Zuganker, Spannbänder oder dergleichen.Cell blocks for building batteries are known from the general state of the art. In particular, in so-called high-voltage or high-voltage batteries as defined in ECE R100, which are used, for example, as traction batteries for vehicles, the structure of several cell blocks, which are electrically connected in series and / or parallel to each other, is well known and commonplace. Within the individual cell blocks, a plurality of individual battery cells, for example prismatic single battery cells or round cells, are installed. These can be stacked on one another and electrically connected in parallel or in particular in series with one another. In particular, in a training in the form of prismatic flat cells with their own housing they are stacked directly on each other and typically clamped together between two so-called pressure glasses, for example by tie rods, straps or the like.

Ein vergleichbarer Aufbau eines Zellblocks ist auch bei anderen Typen von Flachzellen bekannt und üblich, beispielsweise bei sogenannten Pouchzellen. Bei derartigen Pouchzellen sind die elektrochemisch aktiven Materialen in einem Beutel eingeschweißt. Typischerweise werden diese mechanisch eher flexiblen Batterieeinzelzellen in Zellhalter eingesetzt, welche die Pouchzellen halten, insbesondere an ihrem umlaufenden verschweißten Rand. Die Zellhalter können beispielsweise in Form von zwei Zellhaltern je Pouchzelle oder auch einem Zellhalter je zwei Pouchzellen aufgebaut sein. Die Pouchzellen werden dann zusammen mit den Zellhaltern wiederum aufgestapelt und zwischen zwei Druckbrillen in der oben bereits beschriebenen Art und Weise miteinander verspannt.A comparable construction of a cell block is also known and customary in other types of flat cells, for example in so-called pouch cells. In such pouch cells, the electrochemically active materials are sealed in a bag. Typically, these mechanically more flexible single battery cells are used in cell holders that hold the pouch cells, particularly at their circumferential welded edge. The cell holders can be constructed, for example, in the form of two cell holders per pouch cell or else a cell holder per two pouch cells. The pouch cells are then again stacked together with the cell holders and clamped together between two pressure glasses in the manner already described above.

Dieses Verspannen der Batterieeinzelzellen in dem Zellstapel zwischen den Druckbrillen dient einerseits zur Fixierung und andererseits, insbesondere bei Pouchzellen, auch dazu, eine optimale Lebensdauer zu erreichen. Hierfür müssen nämlich die Elektrodenstapel oder -wickel im Inneren der Batterieeinzelzelle kraftschlüssig fixiert werden, wozu die Batterieeinzelzellen mit dem Zellstapel entsprechend von außen miteinander verpresst werden. Die verschiedenen Batterieeinzelzellen in einem Zellblock weisen nun aus Toleranzgründen bei ihrer Fertigung typischerweise immer unterschiedliche Dicken auf. Bei der Verpressung der Flächen der Batterieeinzelzellen in dem Zellstapel kommt es aufgrund des dadurch bedingten unterschiedlichen Rastermaßes, also dem Abstand zwischen zwei benachbarten Batterieeinzelzellen und der unterschiedlichen Zellblockgesamtlänge, zu einer unterschiedlichen Verpressung und damit zu unterschiedlichen Kräften bzw. Drücken im Bereich jeder der Batterieeinzelzellen.This distortion of the battery individual cells in the cell stack between the pressure goggles serves on the one hand for fixing and on the other hand, in particular in pouch cells, also to achieve an optimum service life. For this purpose, namely, the electrode stack or -wickel must be fixed non-positively in the interior of the battery single cell, for which purpose the battery individual cells are pressed together with the cell stack from the outside together. The various individual battery cells in a cell block now typically have different thicknesses during their production for tolerance reasons. In the compression of the surfaces of the battery cells in the cell stack occurs due to the consequent different grid size, ie the distance between two adjacent battery cells and the different cell block total length, to a different compression and thus to different forces or pressures in each of the battery cells.

Die toleranzbedingten Schwankungen des Rastermaßes haben außerdem den Nachteil, dass sie zum Beispiel die Montage der Hochvolt-Kontaktierung bzw. den Abgriff der Zellspannung, beispielsweise für eine Zellspannungsüberwachung der Batterieeinzelzellen, entsprechend erschweren, da vor einem Fügeprozess typischerweise erst die exakte Position der Fügestelle, beispielsweise unter Einsatz eines Kamerasystems, bestimmt werden muss. Die aus den Fertigungstoleranzen unwillkürlich resultierenden Schwankungen in der Gesamtlänge des Zellblocks erschweren beispielsweise dessen Fixierung in einem Batteriegehäuse, da sich Anschraubpunkte, welche typischerweise an den Enden des Zellblocks angeordnet sind, in Abhängigkeit der toleranzbedingten Gesamtlänge entsprechend verschieben.The tolerance-related fluctuations of the grid also have the disadvantage that they complicate, for example, the assembly of the high-voltage contact or the tap of the cell voltage, for example for a cell voltage monitoring of the battery cells, as before a joining process typically only the exact position of the joint, for example using a camera system, must be determined. The involuntarily resulting fluctuations in the overall length of the cell block from the manufacturing tolerances make it difficult, for example, to fix it in a battery housing, since screw-on points, which are typically arranged at the ends of the cell block, shift accordingly depending on the overall tolerance-related length.

Aus der DE 10 2014 018304 A1 ist ein Zellblock mit einem Zellstapel aus einer Mehrzahl von Batterieeinzelzellen bekannt, welche direkt oder mit zwischengelegten Zellhaltern zu dem Zellstapel aufgestapelt sind, wobei in dem Zellstapel mehrere Passscheiben zum Ausgleich einer toleranzbedingten Längenabweichung in Stapelrichtung vorgesehen sind. Die Passscheiben sind zwischen dem Zellstapel und einer oder beiden von zwei den Zellstapel abschließenden Druckbrillen und zwischen den Batterieeinzelzellen oder zwischen jeweils zwei benachbarten Paaren von Batterieeinzelzellen angeordnet.From the DE 10 2014 018304 A1 For example, a cell block comprising a cell stack of a plurality of individual battery cells is known, which are stacked directly or with interposed cell holders to the cell stack, wherein in the cell stack a plurality of shims are provided to compensate for a tolerance-induced length deviation in the stacking direction. The shims are disposed between the cell stack and one or both of two pressure gauges terminating the cell stack and between the battery cells or between each two adjacent pairs of battery cells.

Zwischen den Batterieeinzelzellen sind Zellhalter angeordnet, welche eine Trennwand aufweisen.Between the battery cells cell holders are arranged, which have a partition wall.

Nachteilig beim Einsatz von Passscheiben sind die Kosten- und Gewichtserhöhung durch die zusätzlichen Teile. Durch die Stufung der Passscheibendicken lässt sich weiterhin kein exaktes Rastermaß einstellenA disadvantage of the use of shims are the cost and weight increase by the additional parts. Due to the grading of the fitting plate thicknesses, furthermore, it is not possible to set an exact grid dimension

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, einen Zellblock anzugeben, der einen verbesserten Aufbau mit Ausgleich einer toleranzbedingten Längenabweichung in Stapelrichtung gewährleistet und die genannten Nachteile zusätzlich eingesetzter Passscheiben vermeidet. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Zellblocks angegeben werden.The object of the present invention is now to provide a cell block, which ensures an improved structure with compensation of a tolerance-related length deviation in the stacking direction and avoids the disadvantages mentioned additionally inserted shims. Furthermore, a method for producing such a cell block is to be specified.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Zellblock mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Ferner löst ein Verfahren gemäß Anspruch 5 die Aufgabe. Auch hier ist eine vorteilhafte Weiterbildung in einem abhängigen Unteranspruch angegeben.According to the invention, this object is achieved by a cell block having the features of claim 1. Advantageous embodiments and Further developments will become apparent from the dependent claims. Furthermore, a method according to claim 5 solves the problem. Again, an advantageous development is specified in a dependent subclaim.

Vorrichtungstechnisch sind demnach die Trennwände zum Ausgleich einer toleranzbedingten Längenabweichung in Stapelrichtung mit plastisch auf eine bestimmte Dicke verformbaren plattenförmigen Ausgleichsteilen integriert ausgebildet. Die Dickenunterschiede der einzelnen Zellen bzw. Zellmodule werden dadurch ausgeglichen, dass die Trennwände, beispielsweise auch die Träger- bzw. Kühlbleche der Zellhalter mit je nach Bedarf auf eine bestimmte Stärke plastisch verformbaren plattenförmigen Ausgleichsteilen integriert ausgebildet sind, die sich beispielsweise durch Pressen auf eine entsprechend eingestellte Dicke bringen lassen.In terms of apparatus, the dividing walls are accordingly designed to compensate for a tolerance-related length deviation in the stacking direction with plate-shaped compensating parts that are plastically deformable to a specific thickness. The differences in thickness of the individual cells or cell modules are compensated by the fact that the partitions, for example, the support or cooling plates of the cell holder with integrated as required to a certain strength plastically deformable plate-shaped compensation parts are formed, for example, by pressing on a corresponding let set thickness.

Durch Anpassung der Dicke der Ausgleichsteile kann also, je nach Bedarf, beispielsweise die Gesamtlänge des Zellstapels auf einen vordefinierten Wert eingestellt werden, indem zusätzlich zu den aufgestapelten Zellen eine geeignete Dicke des Ausgleichsteils eingestellt wird, welche zusammen mit den einzelnen Dicken der Zellen dafür sorgt, dass der Zellstapel die vorgegebene und definierte Gesamtlänge aufweist. Das in der Trennwand integriert ausgebildete und dickenmäßig verformbare Ausgleichsteil gleicht die toleranzbedingten Dickenabweichungen der Batterieeinzelzellen also aus.By adapting the thickness of the compensating parts, the total length of the cell stack can therefore be adjusted to a predefined value as required, for example, by setting a suitable thickness of the compensating part in addition to the stacked cells, which together with the individual thicknesses of the cells ensures that that the cell stack has the predetermined and defined total length. The integrally formed in the partition and deformable thickness compensation part compensates for the tolerance-related thickness variations of the battery individual cells thus.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das mit der Trennwand integriert ausgebildete Ausgleichsteil aus einem Strangpresshohlprofil aus Metall, einer Verbundplatte mit Kern aus Metallwolle mit Umhüllung bestehend aus zwei dünnen Metallblechen, aus einem Metallvlies oder dergleichen Hohlplatte aus Metall bestehen. Derartige Hohlplatten lassen sich auf einfache Weise durch Druckausübung in Dickenrichtung plastisch verformen, sind jedoch in den Richtungen parallel zu ihren Oberflächen formstabil.According to a preferred embodiment, the integral with the partition formed compensating part of a hollow extruded profile of metal, a composite plate with core of metal wool with wrapping consisting of two thin metal sheets, made of a metal fleece or the like hollow plate made of metal. Such hollow plates can be plastically deformed in a simple manner by applying pressure in the thickness direction, but are dimensionally stable in the directions parallel to their surfaces.

Zusätzlich oder alternativ kann das mit der Trennwand integriert ausgebildete Ausgleichsteil einen plastisch verformbaren Kunststoff aus Voll- oder Hohlmaterial oder einen unter Zuhilfenahme von Temperatur verformbaren Thermoplasten aufweist. Diese Materialien lassen sich einfach durch beheizte Stempel oder Rollen auf Maß bringen.Additionally or alternatively, the integrally formed with the partition wall compensation part comprises a plastically deformable plastic made of solid or hollow material or a thermoformable with the aid of temperature thermoplastics. These materials can be easily customized with heated punches or rollers.

Die Trennwand kann mit dem integriert ausgebildeten Ausgleichsteil Bestandteil eines Doppelzellhalters sein, an dem beidseitig jeweils eine Batterieeinzelzelle angeordnet ist. Diese Anordnung bildet ein Doppelzellmodul, aus der wiederum der Zellstapel aufgebaut sein kann.The dividing wall can be part of a double cell holder with the integrated compensating part, on each of which a single battery cell is arranged on both sides. This arrangement forms a double cell module, from which in turn the cell stack can be constructed.

Verfahrenstechnisch wird der Zellstapel mit ausgeglichenen Dickenabweichungen dadurch hergestellt, dass zuerst die Dicke zweier für den Zellblock vorgesehenen Batterieeinzelzellen, die später eine Doppelzelleinheit bilden sollen mit einem Messgerät bestimmt wird. Weiterhin wird die Dicke der zur Trennung der Batterieeinzelzellen vorgesehenen Trennwand bzw. die Dicke des darin integrierten Ausgleichsteils bestimmt. In einem weiteren Schritt wird das mit der Trennwand integriert ausgebildete Ausgleichsteil auf eine vorbestimmte Dicke gepresst, um ein in Dickenrichtung plastisch verformtes Ausgleichsteil zu erzeugen, das die toleranzbedingten Dickenabweichungen der Batterieeinzelzellen ausgleicht. Anschließend werden die zwei Batterieeinzelzellen beidseitig des verformten Ausgleichsteils verklebt und bilden somit ein Doppelzellmodul des Zellstapels. Ein Zellstaple kann dabei nur aus einer oder einer Mehrzahl von Doppelzellmodulen bestehen.In terms of process technology, the cell stack is produced with balanced thickness deviations by first determining the thickness of two individual cell cells intended for the cell block, which are later to form a double-cell unit, using a measuring device. Furthermore, the thickness of the partition wall provided for separating the battery individual cells or the thickness of the compensating part integrated therein is determined. In a further step, the integrated part with the partition formed equalizing part is pressed to a predetermined thickness to produce a plastically deformed in the thickness direction compensation part, which compensates for the tolerance-related thickness variations of the battery cells. Subsequently, the two battery cells are glued on both sides of the deformed compensation part and thus form a double cell module of the cell stack. A cell stack may consist of only one or a plurality of double-cell modules.

In besonderes vorteilhafter Weise kann das Pressen des mit der Trennwand integriert ausgebildeten Ausgleichsteils ein plastisches Verformen des Ausgleichsteils mittels einer Stempelpresse, Rollenpresse oder dergleichen Presse umfassen. Derartige Verformungsmethoden sind einfach anzuwenden.In a particularly advantageous manner, the pressing of the compensating part integrally formed with the dividing wall can comprise a plastic deformation of the compensating part by means of a stamping press, roller press or the like press. Such deformation methods are easy to apply.

Mit der vorgeschlagenen Lösung wird im Zellblock ohne zusätzliche Teile ein einheitliches und beliebig genaues 2er Rastermaß, das der Dicke eines Doppelzellmoduls entspricht, eingestellt, und es ergibt sich eine definierte und beliebig genaue Gesamtlänge.With the proposed solution is in the cell block without additional parts a uniform and arbitrary exact 2er grid, which corresponds to the thickness of a double cell module, set, and there is a defined and arbitrary total length.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Zellblocks und des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand eines Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben sind.Further advantageous embodiments of the cell block according to the invention and of the method according to the invention will be apparent from an exemplary embodiment, which are described in more detail below with reference to the figures.

Dabei zeigen:Showing:

1 in schematischer Seitenansicht einen Zellblock gemäß dem Stand der Technik; 1 a schematic side view of a cell block according to the prior art;

2 in schematischer Seitenansicht zwei durch eine Trennwand mit einem integriert ausgebildeten, verformten Ausgleichsteil getrennte Batterieeinzelzellen für einen Zellblock gemäß der Erfindung; 2 in a schematic side view of two separated by a partition wall with an integrally formed, deformed compensating battery single cells for a cell block according to the invention;

3 in schematischer, perspektivischer und teilweise geschnittener Ansicht das in der 2 gezeigte Ausgleichsteil der Trennwand; 3 in a schematic, perspective and partially sectioned view in the 2 shown balancing part of the partition wall;

4 in schematischer Seitenansicht zwei Batterieeinzelzellen für einen Zellblock gemäß der Erfindung; 4 a schematic side view of two battery cells for a cell block according to the invention;

5 in schematischer Seitenansicht den in 2 gezeigten Doppelzellhalter mit nicht verformtem Ausgleichste der Trennwand; und 5 in a schematic side view the in 2 shown double cell holder with non-deformed Ausgleichste the partition; and

6 in schematischer Seitenansicht den in den 2 und 5 gezeigten Doppelzellhalter mit beidseitig einwirkenden Pressstempeln. 6 in a schematic side view of the in the 2 and 5 shown double cell holder with double acting stamps.

1 zeigt in schematischer Seitenansicht rein beispielhaft einen Zellblock 1 gemäß dem Stand der Technik. Der Zellblock 1 besteht aus zwei Druckbrillen 2, zwischen welchen ein Zellstapel 3 von mit 4 bezeichneten Batterieeinzelzellen zusammengespannt ist. Jede der Batterieeinzelzellen 4 weist dabei eine Dicke d auf. Der Zellstapel 3 weist eine Gesamtlänge 1 auf, welche sich zusammen mit den Dicken der Druckbrillen 2 zur Gesamtlänge des Zellblocks 1 addiert. Außerdem ist ein Rastermaß s eingezeichnet, welches als Abstand zwischen den Batterieeinzelzellen 4 definiert ist und hier rein beispielhaft zwischen den jeweiligen Mitten der Batterieeinzelzellen 4 eingezeichnet ist. Die Stapelrichtung S verläuft in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel von oben nach unten. Zwischen den Batterieeinzelzellen 4 sind Zellhalter 5 angeordnet, welche eine Trennwand 6 in der Dicke h aufweisen. 1 shows a schematic side view purely by way of example a cell block 1 according to the prior art. The cell block 1 consists of two pressure goggles 2 between which a cell stack 3 from with 4 designated battery cells is clamped together. Each of the battery cells 4 has a thickness d. The cell stack 3 has an overall length 1 which, together with the thicknesses of the pressure goggles 2 to the total length of the cell block 1 added. In addition, a grid s is drawn, which is the distance between the battery cells 4 is defined here and purely by way of example between the respective centers of the battery individual cells 4 is drawn. The stacking direction S extends in the embodiment shown here from top to bottom. Between the battery cells 4 are cell holders 5 arranged, which is a partition 6 in thickness h.

Problematisch sind nun die unterschiedlichen Rastermaße s, welche sich aus den jeweiligen Zelldicken d ergeben, welche aufgrund von fertigungsbedingten Toleranzen nicht bei allen der Batterieeinzelzellen 4 immer gleich sind. Zusammen mit den unterschiedlichen Rastermaßen s ergibt sich außerdem eine undefinierte Länge l des Zellstapels 3, welche sich aus der Summe der Zelldicken d bzw. der Rastermaße s zusammensetzt.The problem now are the different grid dimensions s, which result from the respective cell thicknesses d, which are not due to production-related tolerances in all of the battery individual cells 4 always the same. Together with the different grid dimensions s also results in an undefined length l of the cell stack 3 , which is composed of the sum of the cell thicknesses d and the grid dimensions s.

Auch die Dicken h der Trennwände 6 unterliegen fertigungsbedingten Toleranzen, sodass sich die Gesamtlänge 1 nunmehr sowohl aus den unterschiedlichen Rastermaßen s bzw. Dicken d der Batterieeinzelzellen 4 als auch den unterschiedlichen Dicken h der Trennwände 6 ergibt. Eine Steigerung der Fertigungstoleranzen ist dabei mit vertretbarem finanziellem Aufwand nicht machbar, insbesondere wenn es sich bei den Batterieeinzelzellen 4 um sogenannte Pouchzellen handelt, bei denen die elektrochemisch aktiven Elemente in einem Folienbeutel eingeschweißt sind. Derartige Pouchzellen als Batterieeinzelzellen 4 weisen prinzipbedingt eine vergleichsweise hohe Flexibilität und mechanische Labilität auf. Dementsprechend schwer ist es, sie mit vordefinierten Dicken mit entsprechend geringer Fertigungstoleranz herzustellen.Also, the thicknesses h of the partitions 6 are subject to production-related tolerances, so that the total length 1 now both from the different grid dimensions s and thicknesses d of the battery individual cells 4 as well as the different thicknesses h of the partitions 6 results. An increase in manufacturing tolerances is not feasible with reasonable financial effort, especially when it comes to the battery cells 4 are so-called pouch cells, in which the electrochemically active elements are sealed in a foil pouch. Such pouch cells as battery cells 4 inherently have a comparatively high flexibility and mechanical lability. Accordingly, it is difficult to produce them with predefined thicknesses with correspondingly low manufacturing tolerance.

2 zeigt in schematischer Seitenansicht zwei durch eine Trennwand 6 mit einem integriert ausgebildeten, verformten Ausgleichsteil 7 getrennte Batterieeinzelzellen 4 für einen Zellblock 1 gemäß der Erfindung. Der erfindungsgemäße Zellblock 1 kann dabei ähnlich dem in der 1 gezeigten Zellblock 1 aufgebaut sein. Unterschiedlich ist im Wesentlichen nur, dass die Zellhalter 5 gemäß der Erfindung eine Trennwand 6 zum Ausgleich einer toleranzbedingten Längenabweichung in Stapelrichtung S aufweisen, mit darin integrierten, plastisch auf eine bestimmte Dicke verformbaren plattenförmigen Ausgleichsteilen 7. 2 shows in a schematic side view two through a partition 6 with an integrally formed, deformed compensation part 7 separate battery cells 4 for a cell block 1 according to the invention. The cell block according to the invention 1 can be similar to that in the 1 shown cell block 1 be constructed. Essentially, only the cell holder is different 5 according to the invention, a partition wall 6 to compensate for a tolerance-related length deviation in the stacking direction S having integrated therein, plastically deformable to a certain thickness plate-shaped compensation parts 7 ,

3 zeigt in schematischer, perspektivischer und teilweise geschnittener Ansicht das in der 2 gezeigte Ausgleichsteil 7 der Trennwand 6. Das Ausgleichsteil 7 besteht aus einem dünnwandigem Aluminium-Strangpressprofil. 3 shows in a schematic, perspective and partially sectioned view in the 2 shown compensation part 7 the partition 6 , The compensation part 7 consists of a thin-walled extruded aluminum profile.

Im Querschnitt entsprechen die mit der Trennwand 6 integriert ausgebildete Ausgleichsteile 7 im Wesentlichen den Abmessungen der Batterieeinzelzellen 4 in Breite und Höhe.In cross section correspond to those with the partition 6 integrated trained compensating parts 7 essentially the dimensions of the individual battery cells 4 in width and height.

Es ist sinnvoll, die Rohlinge der Ausgleichsteile 7 aus aufgewickeltem Bandmaterial zu fertigen, wobei die einzelnen Stücke erst in der Montageanlage durch Ablängen hergestellt werden. Diese Variante ist besonderes für den Einsatz in Zellblöcken mit Pouchzellen geeignet, da hier der Elektrodenstapel trotz der weichen Zellumhüllung aus Verbundfolie durch das komplett aufliegende mit der Trennwand 6 integriert ausgebildete Ausgleichsteil 7 auf der kompletten Fläche verpresst wird.It makes sense the blanks of the balancing parts 7 made of wound strip material, the individual pieces are produced only in the assembly plant by cutting to length. This variant is particularly suitable for use in cell blocks with pouch cells, since here the electrode stack despite the soft cell envelope made of composite film by the completely resting with the partition wall 6 integrated trained compensation part 7 is pressed on the entire surface.

4 zeigt in schematischer Seitenansicht zwei Batterieeinzelzellen 4 für einen Zellblock gemäß der Erfindung. In einem Verfahrensschritt zur Herstellung des Zellblocks 1 wird mit einer nicht gezeigten Messvorrichtung die Dicken d der zwei für den Zellblock 1 vorgesehenen Batterieeinzelzellen 4 ermittelt. 4 shows a schematic side view of two battery cells 4 for a cell block according to the invention. In a method step for the production of the cell block 1 is with a measuring device, not shown, the thickness d of the two for the cell block 1 provided battery individual cells 4 determined.

5 zeigt in schematischer Seitenansicht den in 2 gezeigten Doppelzellhalter mit nicht verformtem Ausgleichsteil der Trennwand. In einem weiteren Verfahrensschritt zur Herstellung des Zellblocks 1 wird die Dicke h der zur Trennung der Batterieeinzelzellen 4 vorgesehenen Trennwand 6 bzw. des integrierten Ausgleichsteils 7 im nicht verformten Zustand mittels einer nicht gezeigten Messvorrichtung ermittelt. 5 shows a schematic side view of the in 2 shown double cell holder with non-deformed compensation part of the partition. In a further method step for producing the cell block 1 is the thickness h of the separation of the battery cells 4 provided partition 6 or the integrated compensation part 7 determined in the undeformed state by means of a measuring device, not shown.

Nach der Bestimmung der jeweiligen Dicke d der Batterieeinzelzellen 4 wird das zugeordnete mit der Trennwand 6 integriert ausgebildete Ausgleichsteil 7 in einer Presse plastisch verformt und auf die nötige Dicke h' zusammengedrückt.After determining the respective thickness d of the battery cells 4 becomes the associated with the partition 6 integrated trained compensation part 7 plastically deformed in a press and compressed to the required thickness h '.

6 zeigt in schematischer Seitenansicht den in den 2 und 5 gezeigten Doppelzellhalter 5 mit beidseitig einwirkenden Pressstempeln 7. Demgemäß wird das mit der Trennwand 6 integriert ausgebildete Ausgleichsteil 7 auf die vorbestimmte Dicke h' gepresst. Die nach dem Verformen eigenstellte Dicke h' des Ausgleichsteils 7 ist derart an die ermittelten Dicken der in der 4 gezeigten Batterieeinzelzellen 4 angepasst, dass ein Ausgleich einer toleranzbedingten Längenabweichung in Stapelrichtung S des Zellblocks 1 erzielt wird. 6 shows in a schematic side view of the in the 2 and 5 shown double cell holder 5 with press punches acting on both sides 7 , Accordingly, this with the partition 6 integrated trained compensation part 7 to the predetermined Thickness h 'pressed. The thickness h 'of the compensating part, given after deformation 7 is so to the determined thicknesses in the 4 shown battery cells 4 adapted to compensate for a tolerance-related length deviation in the stacking direction S of the cell block 1 is achieved.

Das mit der Trennwand 6 integriert ausgebildete Ausgleichsteil 7 wird aus einem nicht verformten Rohling durch Zusammenpressen auf die nötige Dicke h' gebracht. Das Ausgleichsteil 7 besitzt hierzu im Rohzustand eine Dicke h, welche in Kombination mit der minimal möglichen Dicke d der Batterieeinzelzellen 4 das Nennrastermaß s ergibt.That with the partition 6 integrated trained compensation part 7 is brought from a non-deformed blank by compression to the required thickness h '. The compensation part 7 For this, in the raw state has a thickness h, which in combination with the minimum possible thickness d of the battery individual cells 4 the nominal pitch s gives.

Abschließend werden die in der 4 gezeigten, vermessenen Batterieeinzelzellen 4 beidseitig des verformten Ausgleichsteils 7 verklebt und ein Doppelzellmodul des Zellblocks 1 hergestellt.In conclusion, those in the 4 shown, measured single battery cells 4 on both sides of the deformed compensating part 7 glued and a double cell module of the cell block 1 produced.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102014018304 A1 [0006] DE 102014018304 A1 [0006]

Claims (6)

Zellblock (1) mit einem Zellstapel (3) aus einer Mehrzahl von Batterieeinzelzellen (4), welche mit zwischengelegten Trennwänden (6) zu dem Zellstapel (3) aufgestapelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwände (6) zum Ausgleich einer toleranzbedingten Längenabweichung in Stapelrichtung (S) mit plastisch auf eine bestimmte Dicke verformbaren plattenförmigen Ausgleichsteilen (7) integriert ausgebildet sind.Cell block ( 1 ) with a cell stack ( 3 ) from a plurality of battery cells ( 4 ), which with interposed dividing walls ( 6 ) to the cell stack ( 3 ) are stacked, characterized in that the partitions ( 6 ) to compensate for a tolerance-related length deviation in the stacking direction (S) with plastically deformable to a certain thickness plate-shaped compensation parts ( 7 ) are integrated. Zellblock (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der Trennwand (6) integriert ausgebildete Ausgleichsteil (7) aus einem Strangpresshohlprofil aus Metall, einer Verbundplatte mit Kern aus Metallwolle mit Umhüllung bestehend aus zwei dünnen Metallbleche, aus einem Metallvlies oder dergleichen Hohlplatte aus Metall besteht.Cell block ( 1 ) according to claim 1, characterized in that with the partition wall ( 6 ) integrated compensating part ( 7 ) consists of a hollow extruded profile of metal, a composite plate with core of metal wool with wrapping consisting of two thin metal sheets, a metal fleece or the like hollow plate made of metal. Zellblock (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der Trennwand (6) integriert ausgebildete Ausgleichsteil (7) einen plastisch verformbaren Kunststoff aus Voll- oder Hohlmaterial oder einen unter Zuhilfenahme von Temperatur verformbaren Thermoplasten aufweist.Cell block ( 1 ) according to claim 1, characterized in that with the partition wall ( 6 ) integrated compensating part ( 7 ) Has a plastically deformable plastic made of solid or hollow material or a thermoformable with the aid of temperature thermoplastics. Zellblock (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das die Trennwand (6) mit dem integriert ausgebildeten Ausgleichsteil (7) Bestandteil eines Doppelzellhalters (5) ist, an dem beidseitig jeweils eine Batterieeinzelzelle (4) angeordnet ist.Cell block ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the partition wall ( 6 ) with the integrated compensating part ( 7 ) Component of a double cell holder ( 5 ) is, on both sides of each a single battery cell ( 4 ) is arranged. Verfahren zur Herstellung des Zellblocks (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Bestimmen der Dicke (d) zweier für den Zellblock (1) vorgesehenen Batterieeinzelzellen (4); Bestimmen der Dicke (h) der zur Trennung der Batterieeinzelzellen (4) vorgesehenen Trennwand (6); Pressen des mit der Trennwand (6) integriert ausgebildeten Ausgleichsteils (7) auf eine vorbestimmte Dicke (h') zur Erzeugung eines verformten Ausgleichsteils (7); Verkleben der zwei Batterieeinzelzellen (4) beidseitig des verformten Ausgleichsteils (7).Method for producing the cell block ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized by determining the thickness (d) of two for the cell block ( 1 ) individual battery cells ( 4 ); Determining the thickness (h) of the separation of the battery cells ( 4 ) provided partition ( 6 ); Pressing the with the partition ( 6 ) integrally formed compensating part ( 7 ) to a predetermined thickness (h ') for producing a deformed compensating part ( 7 ); Gluing the two battery cells ( 4 ) on both sides of the deformed compensation part ( 7 ). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Pressen des mit der Trennwand (6) integriert ausgebildeten Ausgleichsteils (7) ein plastisches Verformen des Ausgleichsteils (7) mittels einer Stempelpresse, Rollenpresse oder dergleichen Presse umfasst.A method according to claim 5, characterized in that the pressing of the with the partition ( 6 ) integrally formed compensating part ( 7 ) a plastic deformation of the compensation part ( 7 ) by means of a punch press, roller press or similar press.
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