DE102017215538A1 - Batteriezelle, Batteriemodul und Verwendung eines solchen Batteriemoduls - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft Batteriezelle, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezelle, mit einem die elektrochemischen Komponenten der Batteriezelle (2) aufnehmenden prismatischen Batteriezellengehäuse (6), und weiterhin mit einem zu einer Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit ausgebildeten thermischen Ausgleichselement (8), welches an einer kleinsten Seitenfläche (64) des Batteriezellengehäuses (6) in der Art angeordnet ist, dass ein von dem thermischen Ausgleichselement (8) unbedeckter Bereich (9) der kleinsten Seitenfläche (64) das thermische Ausgleichselement (8) zumindest teilweise umgibt.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Batteriezelle nach Gattung des unabhängigen Anspruchs. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Batteriemodul mit einer solchen Batteriezelle. Ferner betrifft die Erfindung auch die Verwendung eines solchen Batteriemoduls.
  • Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Batteriemodule aus einer Mehrzahl an einzelnen Batteriezellen bestehen können, welche seriell und/oder parallel elektrisch leitend miteinander verschaltet sein können.
  • Insbesondere bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen (EV), hybriden elektrischen Fahrzeugen (HEV) oder plug-in-hybriden elektrischen Fahrzeugen (PHEV) werden energiereiche und leistungsstarke Lithium-Ionen-Batteriezellen oder Lithium-Polymer-Batteriezellen umfassende Batteriemodule, welche bevorzugt um die hundert Batteriezellen aufweisen, eingesetzt, um gestiegene Erwartungen an die Fahrleistung erfüllen zu können.
    Aufgrund von chemischen Umwandlungsprozessen erwärmen sich die Lithium-Ionen-Batteriezellen oder Lithium-Polymer-Batteriezellen insbesondere bei der Abgabe oder auch Aufnahme elektrischer Energie, so dass zum Betrieb von solch leistungsfähigen Batteriezellen in einem bevorzugten Temperaturbereich weiterhin bekannt ist, dass Batteriemodule ein Temperiersystem umfassen können, welches insbesondere dafür sorgen soll, dass die Batteriezellen eine vorgegebene Temperatur nicht überschreiten.
  • Dabei gilt es zu beachten, dass der bevorzugte Temperaturbereich von Lithium-Ionen-Batteriezellen ungefähr zwischen 5 °C und 35 °C liegt. Weiterhin nimmt die Lebensdauer ab einer Betriebstemperatur von ungefähr 40 °C stetig ab, wodurch zu einer Erfüllung der Anforderungen an eine ausreichende Lebensdauer mittels des Temperiersystems die Batteriezellen in einem thermisch unkritischen Zustand unterhalb von 40 °C gehalten werden sollen.
    Zudem sollte der Temperaturgradient zwischen den unterschiedlichen Batteriezellen 5 K nicht übersteigen.
  • Dazu sind aus dem Stand der Technik beispielsweise durch Kühlplatten strömende Flüssigkeiten, wie beispielsweise Wasser/Glykol-Gemische, nutzende Temperiersysteme bekannt.
  • Weiterhin ist es aus dem Stand der Technik bekannt, zwischen solchen Kühlplatten und den Batteriezellen des Batteriemoduls eine thermische Ausgleichsschicht, welche auf Englisch als „Thermal Interface Material“ (TIM) bezeichnet ist, anzuordnen.
  • Die Druckschrift WO 2012/147801 offenbart dazu ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen und einer Kühlplatte, wobei zwischen den Batteriezellen und der Kühlplatte eine thermische Ausgleichsschicht angeordnet ist.
  • Die Druckschrift EP 2 945 217 offenbart eine Kühlvorrichtung für ein Batteriepaket mit wenigstens zwei separaten, nebeneinander angeordneten Kühlelementen, die jeweils mehrere ein Kühlfluid führende Kanäle zum Abtransport von Wärmeenergie aufweisen. Die Kühlvorrichtung umfasst wenigstens eine Vorspanneinheit, die die wenigstens zwei Kühlelemente gegen eine Seite des Batteriepakets zur Verbesserung des thermischen Kontakts drückt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Eine Batteriezelle mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs bietet den Vorteil, dass über der Lebensdauer eine zuverlässig wärmeleitfähige Anbindung der Batteriezelle an eine Kühlplatte ausbildbar ist.
  • Dazu wird eine Batteriezelle zur Verfügung gestellt, welche insbesondere eine Lithium-Ionen-Batteriezelle ist.
    Dabei umfasst die Batteriezelle ein prismatisches Batteriezellengehäuse, in welchem die elektrochemischen Komponenten der Batteriezelle aufgenommen sind.
    Weiterhin umfasst die Batteriezelle ein zu einer Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit ausgebildetes thermisches Ausgleichselement.
    Dabei ist das thermische Ausgleichselement an einer kleinsten Seitenfläche des Batteriezellengehäuses in der Art angeordnet, dass ein von dem thermischen Ausgleichselement unbedeckter Bereich der kleinsten Seitenflächen des Batteriezellengehäuses das thermische Ausgleichselement zumindest teilweise umgibt.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
  • An dieser Stelle sei angemerkt, dass ein prismatisches Batteriezellengehäuse insbesondere sechs Seitenflächen aufweist, wobei unmittelbar benachbarte Seitenflächen bevorzugt senkrecht zueinander angeordnet sind und gegenüberliegende Seitenflächen bevorzugt parallel zueinander angeordnet sind. Insbesondere sind dabei gegenüberliegende Seitenflächen gleich groß ausgebildet.
    Diese sechs Seitenflächen des prismatischen Batteriezellengehäuses begrenzen dabei bevorzugt einen die elektrochemischen Komponenten der Batteriezelle aufnehmenden Innenraum des Batteriezellengehäuses.
  • Prismatische Batteriezellen verformen sich über deren Lebensdauer, insbesondere während des Ladens und Entladens, in der Art, dass die sich einander gegenüberliegenden größten Seitenflächen des prismatischen Batteriezellengehäuses von dem die elektrochemischen Komponenten der Batteriezelle aufnehmenden Innenraum abgewandt nach außen verformt ausgebildet sind und dass
    die sich einander gegenüberliegenden kleinsten Seitenflächen des prismatischen Batteriezellengehäuses zu dem die elektrochemischen Komponenten der Batteriezelle aufnehmenden Innenraum zugewandt nach innen verformt ausgebildet sind.
  • Vorteilhafterweise weist die Batteriezelle einen von dem thermischen Ausgleichselement unbedeckten ersten Bereich der kleinsten Seitenfläche und einen von dem thermischen Ausgleichselement unbedeckten zweiten Bereich der kleinsten Seitenfläche auf.
    Dabei ist das thermische Ausgleichselement weiterhin zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich angeordnet.
    Dadurch ist es möglich, dass neben einer Verbesserung der wärmeleitfähigen Anbindung der Batteriezelle an eine Kühlplatte auch die benötigte Materialmenge des thermischen Ausgleichselements verringert werden kann.
    Insbesondere ist es dadurch möglich, das thermische Ausgleichselement in einem solchen Bereich der kleinsten Seitenflächen anzuordnen, welcher sich über der Lebensdauer der erfindungsgemäßen Batteriezelle verformt, wodurch auch zwischen dem verformten Bereich und einer Kühlplatte eine zuverlässig wärmeleitfähige Verbindung ausbildbar ist.
  • Es ist zweckmäßig, wenn der erste Bereich und der zweite Bereich parallel zueinander verlaufend ausgebildet sind.
    Dadurch ist es möglich, den ersten Bereich und den zweiten Bereich sowie insbesondere auch das thermische Ausgleichselement an die kleinste Seitenfläche eines prismatisch ausgebildeten Batteriezellengehäuses anzupassen.
  • Weiterhin ist es auch zweckmäßig, wenn der unbedeckte Bereich das thermische Ausgleichselement vollständig umlaufend umgibt.
    Dadurch ist es möglich, das thermische Ausgleichselement in einem solchen Bereich der kleinsten Seitenflächen anzuordnen, welcher sich über der Lebensdauer der erfindungsgemäßen Batteriezelle verformt, wodurch
    bevorzugt auch zwischen dem verformten Bereich und einer Kühlplatte eine zuverlässig wärmeleitfähige Verbindung ausbildbar ist.
    Insgesamt weist das thermische Ausgleichselement somit eine geringere Ausdehnung auf als die kleinste Seitenfläche.
  • Es ist vorteilhaft, wenn der unbedeckte Bereich unmittelbar benachbart zu einer Kante des Batteriezellengehäuses angeordnet ist, welche die kleinste Seitenfläche begrenzt.
    Somit ist es möglich, dass das thermische Ausgleichselement nicht an einer Kante des Batteriezellengehäuses angeordnet ist, wodurch es möglich ist, den thermischen Kontakt zwischen dem Batteriezellengehäuse und einer Kühlplatte zu verbessern, da aufgrund der Verformung des prismatischen Batteriezellengehäuse so ausgebildete linienförmige Kontakte zwischen dem Batteriezellengehäuse und der Kühlplatte bzw. einem Kontaktelement vermieden werden können.
  • Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung weist das thermische Ausgleichselement eine Oberfläche auf, welche das Batteriezellengehäuse kontaktiert. Dabei ist die Oberfläche bevorzugt gekrümmt ausgebildet. Insbesondere ist die gekrümmt ausgebildete Oberfläche des thermischen Ausgleichselements dabei an die verformte kleinste Seitenfläche des Batteriezellengehäuses derart angepasst, dass eine größtmögliche Kontaktfläche entsteht.
    Dadurch kann das thermische Ausgleichselement an die alterungsbedingte Verformung des Batteriezellengehäuses angepasst werden, so dass eine verbesserte Wärmeübertragung möglich ist.
  • Bevorzugt ist das thermische Ausgleichselement mit dem Batteriezellengehäuse gefügt verbunden. Insbesondere ist das thermische Ausgleichselement mit dem Batteriezellengehäuse geklebt verbunden.
    Somit kann eine zuverlässige Verbindung zwischen dem thermischen Ausgleichselement und dem Batteriezellengehäuse ausgebildet werden.
  • Es ist zweckmäßig, wenn das thermische Ausgleichselement elastisch und/oder plastisch verformbar ausgebildet ist.
    Dadurch ist es möglich, dass das thermische Ausgleichselement stetig an die alterungsbedingte Verformung des Batteriezellengehäuses angepasst werden kann.
  • Weiterhin ist es auch zweckmäßig, wenn das thermische Ausgleichselement aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff ausgebildet ist.
    Dadurch ist es möglich, eine elektrische Isolation zwischen der Batteriezelle und einer Kühlplatte auszubilden.
    Selbstverständlich kann auch ein elektrisch isolierendes Kontaktelement angeordnet werden.
  • Es ist zweckmäßig, wenn das thermische Ausgleichselement eine thermische Leitfähigkeit mit einem Wert größer oder gleich 0,4 Watt pro Meter und Kelvin (W/mK) aufweist.
    Bevorzugt weist das thermische Ausgleichselement eine thermische Leitfähigkeit mit einem Wert von 1 W/mK auf.
    Insbesondere weist das thermische Ausgleichselement eine thermische Leitfähigkeit mit einem Wert von 2 W/mK auf.
    Somit kann eine zuverlässige Wärmeleitfähigkeit ausgebildet werden.
  • Ferner betrifft die Erfindung auch ein Batteriemodul mit einer erfindungsgemäßen Batteriezelle.
    Dabei umfasst das Batteriemodul weiterhin auch eine Kühlplatte.
    Die Batteriezelle ist dabei wärmeleitend mit der Kühlplatte verbunden.
    Dabei ist zwischen der kleinsten Seitenfläche der Batteriezelle und der Kühlplatte weiterhin das thermische Ausgleichselement angeordnet.
  • Ferner betrifft die Erfindung auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls zu einer Beibehaltung der Wärmeleitfähigkeit zwischen der Batteriezelle und der Kühlplatte bei einer alterungsbedingten und/oder betriebsbedingten Verformung des Batteriezellengehäuses.
  • Insbesondere verformen sich prismatische Batteriezellengehäuse mit zunehmender Alterung zunehmend, wodurch es möglich ist, mit einer erfindungsgemäßen Batteriezelle die Wärmeleitfähigkeit zwischen der Batteriezelle und der Kühlplatte beizubehalten.
  • Figurenliste
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigt
    • 1 in einer perspektivischen Darstellung eine Ausführungsform eines Batteriemoduls gemäß dem Stand der Technik,
    • 2 schematisch eine Ausführungsform einer prismatischen Batteriezelle in einem unverformten Zustand und in einem verformten Zustand,
    • 3 in einer Draufsicht eine Darstellung eines wärmeleitfähigen Kontaktbereichs zwischen einer Kühlplatte eines Batteriemoduls und dessen Batteriezellen gemäß dem Stand der Technik,
    • 4 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezelle mit Blickrichtung auf eine kleinste Seitenfläche,
    • 5 in der linken Darstellung eine Ausführungsform einer Batteriezelle ohne thermisches Ausgleichselement gemäß dem Stand der Technik und in der rechten Darstellung eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Batteriezelle mit einem thermischen Ausgleichselement,
    • 6 eine Ausführungsform mehrerer thermischer Ausgleichselemente für eine Kühlplatte eines Batteriemoduls und
    • 7 schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls.
  • Die 1 zeigt schematisch in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform eines Batteriemoduls 100 gemäß dem Stand der Technik.
  • Das Batteriemodul 100 gemäß dem Stand der Technik weist dabei eine Mehrzahl an Batteriezellen 200 auf, deren Spannungsabgriffe 300 jeweils elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verbunden sein können.
  • Weiterhin umfasst das Batteriemodul 100 eine Kühlplatte 400 auf, welche wärmeleitend mit den Batteriezellen 200 des Batteriemoduls 100 verbunden ist.
  • Die 2 zeigt schematisch eine Batteriezelle 200 mit einem prismatischen Batteriezellengehäuse 600.
    Dabei ist das Batteriezellengehäuse 600 in einem unverformten Zustand gezeigt, welcher mittels der durchgezogenen Linien 601 dargestellt sein soll.
    Dabei ist das Batteriezellengehäuse 600 zudem in einem verformten Zustand gezeigt, welcher mittels der gestrichelten Linien 602 dargestellt sein soll.
  • Insbesondere zeigt der unverformte Zustand dabei einen Zustand des Batteriezellengehäuses 600 zu Beginn der Lebensdauer der Batteriezelle 200 und der verformte Zustand dabei einen Zustand des Batteriezellengehäuses 600 gegen Ende der Lebensdauer der Batteriezelle 200.
    Dabei kann eine solche Verformung der Batteriezelle 200 auch während des Ladens bzw. des Entladens der Batteriezelle 200 auftreten, so dass die Verformung auch vom Ladezustand abhängig sein kann.
  • Aus der 2 ist dabei zu erkennen, dass die Batteriezelle 200 größte Seitenflächen 603 aufweist, welche einander gegenüberliegend angeordnet sind und in dem unverformten Zustand auch parallel zueinander angeordnet sind. Weiterhin ist aus der 2 zu erkennen, dass die Batteriezelle 200 kleinste Seitenflächen 604 aufweist, welche einander gegenüberliegend angeordnet sind und in dem unverformten Zustand auch parallel zueinander angeordnet sind.
  • Über der Lebensdauer der Batteriezelle 200 verformt sich das prismatische Batteriezellengehäuse 600, wobei das Batteriezellengehäuse 600 beispielsweise zu Beginn in dem mittels der durchgezogenen Linien 601 dargestellten unverformten Zustand angeordnet ist und gegen Ende in dem mittels der gestrichelten Linien 602 dargestellten verformten Zustand angeordnet ist.
  • Dabei ist aus der 2 zu erkennen, dass sich die größten Seitenflächen 603 von einem die elektrochemischen Komponenten der Batteriezelle 200 aufnehmenden Innenraum 605 betrachtet abgewandt nach außen verformen und dass sich die kleinsten Seitenflächen 604 von dem die elektrochemischen Komponenten der Batteriezelle 200 aufnehmenden Innenraum 605 betrachtet zugewandt nach innen verformen.
  • Die 3 zeigt in einer Draufsicht eine Kühlplatte 400 eines Batteriemoduls 100 gemäß dem Stand der Technik. Dabei sind die in der 1 dargestellten Batteriezellen 200 nicht zu erkennen.
    Weiterhin zeigt die 3 einen ausgebildeten Kontaktbereich 700 zwischen den Batteriezellen 200, welche insbesondere in dem in 2 gezeigten verformten Zustand angeordnet sind, und der Kühlplatte 400 des Batteriemoduls 100 bzw. zwischen den Batteriezellen 200, welche insbesondere in dem in 2 gezeigten verformten Zustand angeordnet sind, und einem folienartigen Kontaktelement 1300, welches zusätzlich zwischen den Batteriezellen 200 und der Kühlplatte 400 angeordnet sein kann.
  • Dabei ist zu erkennen, dass der Kontaktbereich 700 aus einer Vielzahl linienförmig ausgebildeter und parallel zueinander verlaufender Kontaktstellen 701 ausgebildet ist.
    Insbesondere bedeckt der Kontaktbereich 700 dabei vergleichbar nur einen sehr kleinen Teil der Kühlplatte 400.
    Dies ist dadurch bedingt, dass eine in der 2 gezeigte und in einem verformten Zustand angeordnete Batteriezelle 200 aufgrund der ausgebildeten Verformung nur mit Kanten 606 die Kühlplatte 400 bzw. das Kontaktelement 1300 kontaktieren kann.
    Insgesamt wird dadurch die Wärmeleitfähigkeit zwischen der Kühlplatte 400 und der Batteriezelle 200 vergleichbar erheblich verschlechtert.
  • Die 4 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 2 mit Blickrichtung auf eine kleinste Seitenfläche 64.
  • Die Batteriezelle 2 entspricht dabei im Wesentlichen der in der 2 gezeigten Batteriezelle 200.
  • Insbesondere weist die Batteriezelle 2 dabei auch ein prismatisches Batteriezellengehäuse 6 auf, welches die elektrochemischen Komponenten der Batteriezelle 2 aufnimmt.
    Das Batteriezellengehäuse 6 weist dabei insbesondere auch einander gegenüberliegende kleinste Seitenflächen 64 und einander gegenüberliegende, in der 4 nicht zu erkennende, größte Seitenflächen 63 auf.
  • Die in der 4 gezeigte Batteriezelle 2 unterscheidet sich von der in der 2 gezeigten Batteriezelle 200 insbesondere nur dadurch, dass die Batteriezelle 2 weiterhin ein thermisches Ausgleichselement 8 aufweist, welches zu einer Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit ausgebildet ist.
  • Dabei ist das thermische Ausgleichselement 8 an der kleinsten Seitenfläche 64 des Batteriezellengehäuses 6 angeordnet.
  • Weiterhin ist das thermische Ausgleichselement 8 an der kleinsten Seitenfläche 64 des Batteriezellengehäuses 6 in der Art angeordnet, dass ein von dem thermischen Ausgleichselement 8 unbedeckter Bereich 9 ausgebildet ist, welcher das thermische Ausgleichselement 8 zumindest teilweise umgibt.
  • Aus der 4 ist weiterhin auch zu erkennen, dass die Batteriezelle 2 einen von dem thermischen Ausgleichselement 8 unbedeckten ersten Bereich 91 der kleinsten Seitenfläche 64 und einen von dem thermischen Ausgleichselement 8 unbedeckten zweiten Bereich 92 der kleinsten Seitenfläche 64 aufweist.
    Dabei ist das thermische Ausgleichselement 8 bevorzugt weiterhin zwischen dem ersten Bereich 91 und dem zweiten Bereich 92 angeordnet.
  • Weiterhin zeigt die 4 auch, dass der erste Bereich 91 und der zweite Bereich 92 parallel verlaufend zueinander ausgebildet sind.
  • Insbesondere zeigt die 4 auch, dass der unbedeckte Bereich 9 das thermische Ausgleichselement 8 vollständig umlaufend umgibt.
  • Zudem ist in der 4 noch gestrichelt eine Kante 66 eingezeichnet, welche sich über der Lebensdauer der Batteriezelle 2, insbesondere während des Ladens und Entladens, nicht verformt und mit anderen Worten ausgedrückt starr oder steif ausgebildet ist.
    Im Unterschied dazu verformt sich insbesondere der mit dem thermischen Ausgleichselement 8 bedeckte Bereich der kleinsten Seitenfläche 64 über der Lebensdauer der Batteriezelle 2, wie beispielsweise in der 4 gezeigt ist.
  • Insbesondere soll unter der Kante 66 eine Begrenzung der kleinsten Seitenfläche 64 verstanden sein.
  • Somit ist gemäß dem in der 4 gezeigten Ausführungsbeispiel der Batteriezelle 2 der unbedeckte Bereich 9 unmittelbar benachbart zu der Kante 66 des Batteriezellengehäuses 6 angeordnet.
  • Die 5 zeigt in der linken Darstellung eine Ausführungsform einer Batteriezelle 200, welche in einem verformten Zustand des Batteriezellengehäuses 600 gemäß 2 angeordnet ist, mit einem Kontaktelement 1300 gemäß dem Stand der Technik.
    Dabei ist deutlich zu erkennen, dass das Kontaktelement 1300 die Batteriezelle 200 insbesondere nur an den ausgebildeten Kanten 606 kontaktiert.
    Dadurch wird der Wärmeübergang zwischen dem Batteriezellengehäuse 600 und einer in der 5 nicht gezeigten Kühlplatte 400 vergleichbar deutlich verringert.
    Insbesondere sind dabei die in der 3 gezeigten linienförmigen Kontaktstellen 701 ausgebildet.
  • Die 5 zeigt in der rechten Darstellung eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Batteriezelle 2, welche in einem verformten Zustand des Batteriezellengehäuses 6 gemäß 2 angeordnet ist, mit einem thermischen Ausgleichselement 8.
    Weiterhin ist ein Kontaktelement 13 zu erkennen, welches zusätzlich angeordnet werden kann.
    Dabei ist deutlich zu erkennen, dass mittels des thermischen Ausgleichselements 8 eine Kontaktfläche zwischen dem thermischen Ausgleichselement 8 und dem Batteriezellengehäuse 6 ausgebildet werden kann.
    Weiterhin kann eine vergleichbare vergrößerte Kontaktfläche zwischen dem thermischen Ausgleichselement 8 und dem Kontaktelement 13 ausgebildet werden.
    Dadurch ist es möglich, insbesondere im Vergleich zu der linken Darstellung der
    5 den Wärmeübergang zwischen dem Batteriezellengehäuse 6 und einer in der 5 nicht dargestellten Kühlplatte deutlich zu erhöhen.
  • Dabei zeigt die rechte Darstellung der 5, dass das thermische Ausgleichselement 8 eine Oberfläche 10 aufweist, welche das Batteriezellengehäuse 6 kontaktiert.
    Insbesondere kontaktiert die Oberfläche 10 dabei die kleinste Seitenfläche 64 des Batteriezellengehäuses 6.
    Weiterhin ist dabei zu erkennen, dass die Oberfläche 10 gekrümmt ausgebildet ist, so dass die Oberfläche 10 an den Verlauf der verformten kleinsten Seitenfläche 64 angepasst ist.
  • Die Oberfläche 10 kann dabei beispielsweise geklebt mit dem Batteriezellengehäuse 6 verbunden sein.
  • Das thermische Ausgleichselement 8 gemäß der 5 ist dabei elastisch und/oder plastisch verformbar ausgebildet. Dies bietet den Vorteil, dass das thermische Ausgleichselement 8 auch über der Lebensdauer der Batteriezelle 2 an das sich verformende Batteriezellengehäuse 6 und insbesondere an die sich verformende kleinste Seitenfläche 64 angepasst werden kann.
  • Weiterhin kann das thermische Ausgleichselement 8 aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff ausgebildet sein, wodurch es möglich wäre eine elektrische Kontaktierung zwischen der Kühlplatte 4 und dem Batteriezellengehäuse 6 zu unterbinden.
    Weiterhin ist es auch möglich, das Kontaktelement 13 aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff auszubilden.
  • Die 6 zeigt eine Ausführungsform mehrerer thermischer Ausgleichselement 8, welche beispielsweise auf einer Trägerfolie 11 angeordnet sind.
    Eine solche Trägerfolie 11 kann mit einer Kühlplatte 4 eines Batteriemoduls 1 verbunden werden, so dass eine einfache Herstellung eines Batteriemoduls 1 möglich ist.
    Die Trägerfolie 11 kann dabei beispielsweise aus einem elektrischen isolierenden Werkstoff ausgebildet sind.
    Insbesondere kann die Trägerfolie 11 auch dem in der 5 beschriebenen Kontaktelement 13 entsprechen.
  • Selbstverständlich ist es auch möglich, die thermischen Ausgleichselemente 8 separat auf den jeweiligen Batteriezellen 2 oder auch separat auf der Kühlplatte 4 zu positionieren.
  • Die 7 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Batteriemoduls 1. Das Batteriemodul 1 weist dabei eine Mehrzahl an erfindungsgemäßen Batteriezellen 2 jeweils ein thermisches Ausgleichselement 8 umfassend auf.
  • Weiterhin weist das Batteriemodul 1 eine wärmeleitend mit den Batteriezellen 2 verbundene Kühlplatte 4 auf, welche insbesondere jeweils benachbart zu der kleinsten Seitenfläche 64 der Batteriezellen 2 angeordnet ist.
    Dabei kann zusätzlich auch noch ein in 7 nicht zu erkennendes Kontaktelement 13 angeordnet sein.
    Dabei ist zwischen der kleinsten Seitenflächen 64 der Batteriezelle 2 und der Kühlplatte 4 jeweils das thermische Ausgleichselement 8 angeordnet.
  • Weiterhin kann das Batteriemodul 1 zusätzlich auch noch ein Spannelement 12 aufweisen, welches die Kühlplatte 4 gegen die jeweiligen thermischen Ausgleichselemente 8 drückt, so dass die Wärmeleitfähigkeit beibehalten werden kann und Toleranzen ausgeglichen werden können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2012/147801 [0007]
    • EP 2945217 [0008]

Claims (12)

  1. Batteriezelle, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezelle, mit einem die elektrochemischen Komponenten der Batteriezelle (2) aufnehmenden prismatischen Batteriezellengehäuse (6), und weiterhin mit einem zu einer Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit ausgebildeten thermischen Ausgleichselement (8), welches an einer kleinsten Seitenfläche (64) des Batteriezellengehäuses (6) in der Art angeordnet ist, dass ein von dem thermischen Ausgleichselement (8) unbedeckter Bereich (9) der kleinsten Seitenfläche (64) das thermische Ausgleichselement (8) zumindest teilweise umgibt.
  2. Batteriezelle nach dem vorhergehenden Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (2) einen von dem thermischen Ausgleichselement (8) unbedeckten ersten Bereich (91) der kleinsten Seitenfläche (64) und einen von dem thermischen Ausgleichselement (8) unbedeckten zweiten Bereich (92) der kleinsten Seitenfläche (64) aufweist, wobei das thermische Ausgleichselement (8) weiterhin zwischen dem ersten Bereich (91) und dem zweiten Bereich (92) angeordnet ist.
  3. Batteriezelle nach dem vorhergehenden Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (91) und der zweite Bereich (92) parallel zueinander verlaufend ausgebildet sind.
  4. Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der unbedeckte Bereich (9) das thermische Ausgleichselement (8) vollständig umlaufend umgibt.
  5. Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der unbedeckte Bereich (9) unmittelbar benachbart zu einer die kleinste Seitenfläche (64) begrenzenden Kante (66) des Batteriezellengehäuses (6) angeordnet ist.
  6. Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Ausgleichselement (8) eine das Batteriezellengehäuse (6) kontaktierende Oberfläche (10) aufweist, wobei die Oberfläche (10) gekrümmt ausgebildet ist.
  7. Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Ausgleichselement (8) mit dem Batteriezellengehäuse (6) gefügt verbunden ist, insbesondere geklebt verbunden ist.
  8. Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Ausgleichselement (8) elastisch und/oder plastisch verformbar ausgebildet ist.
  9. Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Ausgleichselement (8) aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff ausgebildet ist.
  10. Batteriezelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Ausgleichselement (8) eine thermische Leitfähigkeit mit einem Wert größer oder gleich 0,4 W/m K aufweist, bevorzugt einen Wert von 1 W/mK aufweist und insbesondere einen Wert von 2 W/mK aufweist.
  11. Batteriemodul mit einer Batteriezelle (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Batteriemodul (1) weiterhin eine Kühlplatte (4) umfasst, und die Batteriezelle (2) wärmeleitend mit der Kühlplatte (4) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der kleinsten Seitenfläche (64) der Batteriezelle (2) und der Kühlplatte (4) das thermische Ausgleichselement (8) angeordnet ist.
  12. Verwendung eines Batteriemoduls nach Anspruch 11 zu einer Beibehaltung der Wärmeleitfähigkeit zwischen der Batteriezelle (2) und der Kühlplatte (4) bei einer alterungsbedingten und/oder betriebsbedingten Verformung des Batteriezellengehäuses (6).
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