DE102018131879A1 - Cell connector - Google Patents

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Abstract

Um einen Zellverbinder zum elektrisch leitenden Verbinden eines ersten Zellterminals einer ersten elektrochemischen Zelle und eines zweiten Zellterminals einer zweiten elektrochemischen Zelle zu schaffen, bei welchem die Wärmeübertragung zwischen den durch den Zellverbinder miteinander verbundenen elektrochemischen Zellen bei Überschreiten einer kritischen Temperatur verringert ist, ohne dabei die Eigenschaften des Systems aus Zellverbinder und elektrochemischen Zellen im Normalbetrieb der elektrochemischen Vorrichtung zu verschlechtern, wird vorgeschlagen, dass der Zellverbinder mindestens ein Volumenänderungselement umfasst, wobei das Volumenänderungselement ein intumeszentes Material umfasst.In order to create a cell connector for the electrically conductive connection of a first cell terminal of a first electrochemical cell and a second cell terminal of a second electrochemical cell, in which the heat transfer between the electrochemical cells connected by the cell connector is reduced when a critical temperature is exceeded, without the properties to deteriorate the system of cell connectors and electrochemical cells during normal operation of the electrochemical device, it is proposed that the cell connector comprise at least one volume change element, the volume change element comprising an intumescent material.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zellverbinder zum elektrisch leitenden Verbinden eines ersten Zellterminals einer ersten elektrochemischen Zelle und eines zweiten Zellterminals einer zweiten elektrochemischen Zelle.The present invention relates to a cell connector for the electrically conductive connection of a first cell terminal of a first electrochemical cell and a second cell terminal of a second electrochemical cell.

Ein solcher Zellverbinder dient dazu, mehrere elektrochemische Zellen der elektrochemischen Vorrichtung parallel zueinander oder in Reihe zu schalten und/oder elektrisch leitend mit einem Stromanschlusselement der elektrochemischen Vorrichtung zu verbinden, mittels welchem die elektrochemische Vorrichtung an eine externe Stromquelle, an einen externen elektrischen Verbraucher oder an eine weitere elektrochemische Vorrichtung anschließbar ist.Such a cell connector serves to connect a plurality of electrochemical cells of the electrochemical device in parallel or in series and / or to connect them in an electrically conductive manner to a current connection element of the electrochemical device, by means of which the electrochemical device is connected to an external power source, to an external electrical consumer or to a further electrochemical device can be connected.

Die durch den Zellverbinder miteinander zu verbindenden elektrochemischen Zellen können insbesondere Akkumulatorzellen oder Batteriezellen sein.The electrochemical cells to be connected to one another by the cell connector can in particular be accumulator cells or battery cells.

Lithium-Ionen-Batteriezellen stellen eine Schlüsseltechnologie für Antriebskonzepte in der Elektromobilität dar.Lithium-ion battery cells represent a key technology for drive concepts in electromobility.

Eine Beschädigung oder Überladung einer solchen elektrochemischen Zelle kann eine sich selbst verstärkende Erwärmung der Zelle verursachen, welche zu einer explosionsartigen Entzündung („thermal runaway“) führen kann.Damage or overcharging of such an electrochemical cell can cause self-amplifying heating of the cell, which can lead to an explosive ignition ("thermal runaway").

Die dabei frei werdende Wärme kann wiederum benachbarte elektrochemische Zellen der elektrochemischen Vorrichtung, insbesondere eines Energiespeichers, zu einem „thermal runaway“ veranlassen und so eine Kettenreaktion starten, welche einen Brand der gesamten elektrochemischen Vorrichtung zur Folge haben kann.The heat released in this way can in turn cause neighboring electrochemical cells of the electrochemical device, in particular an energy store, to “thermal runaway” and thus start a chain reaction which can result in a fire of the entire electrochemical device.

Es ist bekannt, einen Zellverbinder mit einer stromausgelösten Schmelzsicherung zu versehen. Eine solche stromausgelöste Schmelzsicherung löst jedoch nicht bei einer Temperaturerhöhung aus, so dass sie nicht vor einer Wärmeübertragung zwischen durch die Zellverbinder miteinander verbundenen elektrochemischen Zellen im Falle eines „thermal runaway“ schützt.It is known to provide a cell connector with a current-triggered fuse. However, such a current-triggered fuse does not trip when the temperature rises, so that it does not protect against heat transfer between electrochemical cells connected by the cell connectors in the event of a “thermal runaway”.

Ferner ist es bekannt, einen Zellverbinder teilweise aus einer niedrigschmelzenden Legierung auszubilden, welche beispielsweise bei Temperaturen im Bereich von 120°C bis 150°C aufschmilzt und somit den Zellverbinder bei Überschreiten einer kritischen Temperatur, beispielsweise im Falle eines Zellbrandes, in zwei Teile auftrennt, wodurch die Wärmeleitung zwischen den durch den Zellverbinder miteinander verbundenen elektrochemischen Zellen unterbunden wird. Solche niedrigschmelzenden Legierungen enthalten jedoch häufig toxische und/oder seltene und daher teure Materialien wie Bismut, Blei, Indium, Kadmium, Thallium, Gallium oder Antimon. Hierdurch wird die Sicherheit des Zellverbinders verringert und der Aufwand für die Herstellung des Zellverbinders erhöht. Außerdem weist eine solche niedrigschmelzende Legierung eine geringere spezifische elektrische Leitfähigkeit im Vergleich zu reinen Metallen, wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer, auf. Hierdurch werden die elektrischen Verluste, die am Zellverbinder entstehen, erhöht.It is also known to partially form a cell connector from a low-melting alloy, which melts, for example, at temperatures in the range from 120 ° C. to 150 ° C. and thus separates the cell connector into two parts when a critical temperature is exceeded, for example in the event of a cell fire. whereby the heat conduction between the electrochemical cells connected by the cell connector is prevented. However, such low-melting alloys often contain toxic and / or rare and therefore expensive materials such as bismuth, lead, indium, cadmium, thallium, gallium or antimony. This reduces the security of the cell connector and increases the effort for the production of the cell connector. In addition, such a low-melting alloy has a lower specific electrical conductivity compared to pure metals, such as aluminum or copper. This increases the electrical losses that occur at the cell connector.

Ferner ist es bekannt, einen Schalter aus einem Bimetall oder aus einer Formgedächtnislegierung einzusetzen, der bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur eine Sprengladung aktiviert, welche den Zellverbinder irreversibel unterbricht. Eine solche Sprengsicherung bringt Sicherheitsrisiken durch bei der Sprengung herumfliegende Teile mit sich. Außerdem ist eine solche Sprengsicherung komplex und aus vielen Komponenten zusammengesetzt, womit ein hoher Montageaufwand und damit auch hohe Herstellungskosten verbunden sind.Furthermore, it is known to use a switch made from a bimetal or from a shape memory alloy which, when a certain temperature is exceeded, activates an explosive charge which irreversibly interrupts the cell connector. Such an explosion protection entails safety risks from parts flying around during the explosion. In addition, such an explosive device is complex and composed of many components, which is associated with high assembly costs and thus also high manufacturing costs.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zellverbinder der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Wärmeübertragung zwischen den durch den Zellverbinder miteinander verbundenen elektrochemischen Zellen bei Überschreiten einer kritischen Temperatur verringert ist, ohne dabei die Eigenschaften des Systems aus Zellverbinder und elektrochemischen Zellen im Normalbetrieb der elektrochemischen Vorrichtung zu verschlechtern.The present invention has for its object to provide a cell connector of the type mentioned, in which the heat transfer between the electrochemical cells connected by the cell connector is reduced when a critical temperature is exceeded, without the properties of the system of cell connector and electrochemical cells in the Deteriorate normal operation of the electrochemical device.

Diese Aufgabe wird bei einem Zellverbinder mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Zellverbinder mindestens ein Volumenänderungselement umfasst, wobei das Volumenänderungselement ein intumeszentes Material umfasst.This object is achieved according to the invention in a cell connector with the features of the preamble of claim 1 in that the cell connector comprises at least one volume change element, the volume change element comprising an intumescent material.

Ein intumeszentes Material nimmt bei Erwärmung auf eine Auslösetemperatur schlagartig an Volumen zu und an Dichte ab.An intumescent material suddenly increases in volume and density when heated to a release temperature.

Ein Beispiel eines solchen intumeszenten Materials ist Blähgraphit. Blähgraphit enthält einen Stoff, beispielsweise Schwefelsäure, der in die Zwischenschichten von Graphit eingelagert ist. Bei der Auslösetemperatur, welche üblicherweise über 100°C liegt, reagiert der in die Zwischenschichten des Graphits eingelagerte Stoff unter Bildung von gasförmigen Produkten (beispielsweise reagiert eingelagerte Schwefelsäure mit dem Kohlenstoff des Graphits zu Kohlendioxid, Schwefeldioxid und Wasser), wodurch der Blähgraphit sich auf ein Volumen ausdehnt, dass bis zu 500-mal größer ist als das Volumen vor Erreichen der Auslösetemperatur. Die Expansionsrate des Blähgraphits und die Auslösetemperatur hängen insbesondere von der Feinheit des Graphits und von dem eingelagerten Stoff ab.An example of such an intumescent material is expandable graphite. Expandable graphite contains a substance, for example sulfuric acid, which is embedded in the intermediate layers of graphite. At the triggering temperature, which is usually above 100 ° C, the substance embedded in the intermediate layers of the graphite reacts to form gaseous products (for example, sulfuric acid embedded reacts with the carbon of the graphite to form carbon dioxide, sulfur dioxide and water), causing the expanded graphite to react Volume expands up to 500 times the volume before the trigger temperature is reached. The expansion rate of the expandable graphite and the The trigger temperature depends in particular on the fineness of the graphite and on the stored substance.

Wenn der Zellverbinder die Auslösetemperatur erreicht, wird das intumeszente Material des Volumenänderungselements aktiviert. Die starke Volumenzunahme des Volumenänderungselements führt dazu, dass der Zellverbinder zumindest teilweise von einem schaumähnlichen Stoff abgedeckt wird, welcher den Zellverbinder thermisch gegenüber seiner Umgebung isoliert, beispielsweise gegenüber brennendem Elektrolyt, der aus einer benachbarten elektrochemischen Zelle ausgetreten ist.When the cell connector reaches the release temperature, the intumescent material of the volume change element is activated. The strong increase in volume of the volume change element means that the cell connector is at least partially covered by a foam-like material that thermally insulates the cell connector from its surroundings, for example from burning electrolyte that has escaped from an adjacent electrochemical cell.

Eine solche Erwärmung des Zellverbinders auf die Auslösetemperatur des intumeszenten Materials kann beispielsweise dadurch hervorgerufen werden, dass eine der durch den Zellverbinder elektrisch leitend miteinander verbundenen elektrochemischen Zellen beschädigt und/oder überladen wird, was zu einer sich selbst verstärkenden Erwärmung der betreffenden Zelle führt, welche sich dadurch überhitzt.Such heating of the cell connector to the triggering temperature of the intumescent material can be caused, for example, by damaging and / or overloading one of the electrochemical cells which are electrically conductively connected to one another by the cell connector, which leads to self-reinforcing heating of the cell in question, which results thereby overheating.

Die starke Volumenzunahme des intumeszenten Materials führt dazu, dass der Zellverbinder durch das in seinem Volumen stark vergrößerte Volumenänderungselement, welches nach Auslösen des intumeszenten Materials aus einem schaumähnlichen Stoff gebildet ist, abgedeckt wird.The strong increase in volume of the intumescent material means that the cell connector is covered by the volume change element, which is greatly increased in volume and which is formed from a foam-like material after the intumescent material has been released.

Wenn der Zellverbinder mehrere Volumenänderungselemente umfasst, so berühren sich in dem Überhitzungszustand, in welchem der Zellverbinder sich nach Erreichen der Auslösetemperatur des intumeszenten Materials befindet, vorzugsweise jeweils mindestens zwei Volumenänderungselemente.If the cell connector comprises a plurality of volume change elements, then in the overheating state in which the cell connector is after reaching the triggering temperature of the intumescent material, preferably at least two volume change elements each.

Vorzugsweise wird durch die Volumenänderungselemente im Überhitzungszustand eine einen Grundkörper des Zellverbinders thermisch gegenüber der Umgebung isolierende Hülle gebildet.In the overheating state, the volume change elements preferably form a shell which insulates a base body of the cell connector thermally from the surroundings.

Ferner ist das Auslösen des intumeszenten Materials eine endotherme Reaktion, durch welche Wärme aus der Umgebung des mindestens einen Volumenänderungselements absorbiert wird, wodurch ein Grundkörper des Zellverbinders gekühlt wird.Furthermore, the triggering of the intumescent material is an endothermic reaction, by means of which heat is absorbed from the surroundings of the at least one volume change element, as a result of which a base body of the cell connector is cooled.

Sowohl durch die thermische Isolation des Grundkörpers gegenüber der Umgebung als auch durch die Kühlung des Grundkörpers durch die endotherme Reaktion des intumeszenten Materials wird die Wärmemenge, die zwischen den elektrochemischen Zellen, welche mit dem Zellverbinder in Kontakt stehen, übertragen wird, verringert. Hierdurch wird die Propagation eines Überhitzungszustand von der einen elektrochemische Zelle auf die jeweils andere elektrochemische Zelle durch den Zellverbinder hindurch unterbunden oder zumindest verlangsamt.Both the thermal insulation of the base body from the surroundings and the cooling of the base body by the endothermic reaction of the intumescent material reduce the amount of heat that is transferred between the electrochemical cells that are in contact with the cell connector. This prevents or at least slows down the propagation of an overheating condition from one electrochemical cell to the other electrochemical cell through the cell connector.

Ein „thermal runaway“ der elektrochemischen Vorrichtung, welche die elektrochemischen Zellen enthält, wird hierdurch verhindert.This prevents a “thermal runaway” of the electrochemical device which contains the electrochemical cells.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zellverbinder einen elektrisch leitenden Grundkörper umfasst, an welchem mindestens ein Volumenänderungselement angeordnet ist.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the cell connector comprises an electrically conductive base body, on which at least one volume change element is arranged.

Ein solcher Grundkörper kann im Wesentlichen eben ausgebildet sein.Such a basic body can be essentially flat.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper als eine im Wesentlichen ebene Platte ausgebildet ist.In particular, it can be provided that the base body is designed as an essentially flat plate.

Alternativ hierzu kann vorgesehen, dass der Grundkörper des Zellverbinders mindestens einen gekrümmten Bereich aufweist.Alternatively, it can be provided that the base body of the cell connector has at least one curved area.

Ein solcher Grundkörper mit mindestens einem gekrümmten Bereich ist vorzugsweise derart elastisch und/oder plastisch verformbar, dass eine Relativbewegung von Kontaktbereichen, an welchen der Zellverbinder in Kontakt mit den durch den Zellverbinder miteinander zu verbindenden Zellterminals der elektrochemischen Zellen steht, im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung und/oder zum Toleranzausgleich bei der Montage der elektrochemischen Vorrichtung ermöglicht ist.Such a base body with at least one curved area is preferably elastically and / or plastically deformable such that a relative movement of contact areas, at which the cell connector is in contact with the cell terminals of the electrochemical cells to be connected by the cell connector, during operation of the electrochemical device and / or for tolerance compensation during the assembly of the electrochemical device is made possible.

Wenn der Grundkörper des Zellverbinders einen ersten Kontaktbereich zum Kontaktieren des ersten Zellterminals und einen zweiten Kontaktbereich zum Kontaktieren des zweiten Zellterminals umfasst, so ist vorzugsweise mindestens ein gekrümmter Bereich des Zellverbinders zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich angeordnet.If the base body of the cell connector comprises a first contact area for contacting the first cell terminal and a second contact area for contacting the second cell terminal, at least one curved area of the cell connector is preferably arranged between the first contact area and the second contact area.

Eine besonders zuverlässige und haltbare und dabei einen geringen elektrischen Übergangswiderstand aufweisende elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Zellverbinder und den Zellterminals wird erzielt, wenn der Grundkörper des Zellverbinders an einem ersten Kontaktbereich stoffschlüssig mit dem ersten Zellterminal und an einem zweiten Kontaktbereich stoffschlüssig mit dem zweiten Zellterminal verbindbar oder verbunden ist.A particularly reliable and durable, and at the same time having a low electrical contact resistance, an electrically conductive connection between the cell connector and the cell terminals is achieved if the base body of the cell connector can be cohesively connected to the first cell terminal at a first contact area and can be cohesively connected to the second cell terminal at a second contact area connected is.

Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper des Zellverbinders einen zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich angeordneten elastisch und/oder plastisch verformbaren Kompensationsbereich aufweist.In a special embodiment of the invention, it is provided that the base body of the cell connector has an elastically and / or plastically deformable compensation area arranged between the first contact area and the second contact area.

Durch einen solchen Kompensationsbereich wird eine Relativbewegung der beiden durch den Kompensationsbereich miteinander verbundenen Kontaktbereiche des Zellverbinders im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung und/oder zum Toleranzausgleich bei der Montage der elektrochemischen Vorrichtung ermöglicht.Such a compensation range causes a relative movement of the two enables the compensation area interconnected contact areas of the cell connector in the operation of the electrochemical device and / or for tolerance compensation during assembly of the electrochemical device.

Ein solcher Kompensationsbereich kann insbesondere eine oder mehrere Kompensationswellen aufweisen.Such a compensation area can in particular have one or more compensation waves.

Eine solche Kompensationswelle verläuft vorzugsweise quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zu einer Verbindungsrichtung des Zellverbinders, längs welcher die durch den Kompensationsbereich miteinander verbundenen Kontaktbereiche des Zellverbinders aufeinander folgen.Such a compensation wave preferably runs transversely, in particular essentially perpendicularly, to a connection direction of the cell connector, along which the contact areas of the cell connector connected to one another by the compensation area follow one another.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann der Kompensationsbereich einen - insbesondere längs der Verbindungsrichtung genommenen - Querschnitt aufweisen, welcher mindestens eine U-Form, S-Form, Ω-Form und/oder Mäanderform beinhaltet.As an alternative or in addition to this, the compensation area can have a cross section, in particular taken along the connection direction, which contains at least one U-shape, S-shape, Ω-shape and / or meandering shape.

Der Grundkörper des Zellverbinders kann ganz oder teilweise mehrlagig ausgebildet sein.The base body of the cell connector can be made entirely or partially in multiple layers.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper mindestens einen Mehrlagenabschnitt umfasst, in welchem der Grundkörper zwei oder mehr Lagen umfasst, welche vorzugsweise, beispielsweise in einer Dickenrichtung des Grundkörpers, voneinander beabstandet sind.In particular, it can be provided that the base body comprises at least one multilayer section, in which the base body comprises two or more layers, which are preferably spaced apart, for example in a thickness direction of the base body.

In dem Mehrlagenabschnitt kann der Grundkörper insbesondere drei oder mehr Lagen, vorzugsweise vier oder mehr Lagen, besonders bevorzugt fünf oder mehr Lagen, umfassen.In the multi-layer section, the base body can in particular comprise three or more layers, preferably four or more layers, particularly preferably five or more layers.

Vorzugsweise ist mindestens ein Volumenänderungselement, welches ein intumeszentes Material umfasst, zwischen zwei Lagen eines solchen mehrlagigen Abschnitts angeordnet.At least one volume change element, which comprises an intumescent material, is preferably arranged between two layers of such a multi-layer section.

Wenn die Auslösetemperatur des intumeszenten Materials erreicht wird, wird durch die Vergrößerung des Volumens des mindestens einen Volumenänderungselements der Abstand zwischen in einer Dickenrichtung des Grundkörpers des Zellverbinders aufeinanderfolgenden Lagen vergrößert.When the triggering temperature of the intumescent material is reached, the increase in the volume of the at least one volume change element increases the distance between layers which follow one another in a thickness direction of the base body of the cell connector.

Durch die Erhöhung des Abstands zwischen den Lagen des Grundkörpers wird die Wärmeleitung längs der Dickenrichtung des Grundkörpers und damit auch die Wärmeleitung zwischen den durch den Zellverbinder miteinander verbundenen elektrochemischen Zellen verringert.By increasing the distance between the layers of the base body, the heat conduction along the thickness direction of the base body and thus also the heat conduction between the electrochemical cells connected by the cell connector is reduced.

Zusätzlich können durch die starke Volumenzunahme des mindestens einen Volumenänderungselements einzelne, mehrere oder alle Lagen des Grundkörpers in dem Mehrlagenabschnitt durch eine Rissbildung unterbrochen werden, wodurch die Wärmeleitung durch die Zellverbinder hindurch teilweise oder ganz unterbunden wird.In addition, the large increase in volume of the at least one volume change element can interrupt individual, several or all layers of the base body in the multi-layer section by crack formation, as a result of which heat conduction through the cell connectors is partially or completely prevented.

Der Effekt der Zerstörung der Lagen kann dadurch verstärkt werden, dass der für eine Volumenzunahme des mindestens einen Volumenänderungselements zur Verfügung stehende Raum begrenzt wird, wodurch ein größerer Druck beim Aktivieren des intumeszenten Materials des Volumenänderungselements erzeugt wird.The effect of the destruction of the layers can be increased by limiting the space available for an increase in volume of the at least one volume change element, as a result of which a greater pressure is generated when the intumescent material of the volume change element is activated.

Eine solche Beschränkung des für eine Volumenzunahme des mindestens einen Volumenänderungselements zur Verfügung stehenden Raumes kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass einander benachbarte Lagen des Grundkörpers in einem an das mindestens eine Volumenänderungselement angrenzenden Bereich des Grundkörpers stoffschlüssig miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Verschweißung oder durch Verlötung.Such a restriction of the space available for an increase in volume of the at least one volume change element can be achieved, for example, by mutually connecting layers of the base body in a region of the base body adjacent to the at least one volume change element, for example by welding or soldering.

Das intumeszente Material des mindestens einen Volumenänderungselements kann elektrisch leitfähig sein.The intumescent material of the at least one volume change element can be electrically conductive.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das intumeszente Material intrinsisch leitfähig ist und/oder mindestens ein elektrisch leitfähiges Additiv enthält.In particular, it can be provided that the intumescent material is intrinsically conductive and / or contains at least one electrically conductive additive.

Ein intrinsisch leitfähiges intumeszentes Material ist beispielsweise Blähgraphit.Expandable graphite, for example, is an intrinsically conductive intumescent material.

Ein elektrisch leitfähiges Additiv kann beispielsweise ein Pulver eines metallischen Materials, beispielsweise ein Aluminium-Pulver, oder Ruß sein.An electrically conductive additive can be, for example, a powder of a metallic material, for example an aluminum powder, or carbon black.

Das intumeszente Material kann insbesondere Blähgraphit, Monoammoniumphosphat, Diammoniumphosphat, Melaminphosphat, Melaminpolyphosphat, Melaminpyrophosphat, Guanylharnstoffphosphat, Harnstoffphosphat, Ammoniumtetraborat, ein Ammoniumpolyphosphat und/oder hydratisiertes Natriumsilikat umfassen.The intumescent material can in particular comprise expanded graphite, monoammonium phosphate, diammonium phosphate, melamine phosphate, melamine polyphosphate, melamine pyrophosphate, guanyl urea phosphate, urea phosphate, ammonium tetraborate, an ammonium polyphosphate and / or hydrated sodium silicate.

Das intumeszente Material kann eine Mischung aus verschiedenen Komponenten sein, die jeweils eine oder mehrere der folgenden Funktionen übernehmen: Katalysator, Kohlenstoffquelle, Treibmittel und Bindemittel.The intumescent material can be a mixture of different components, each of which performs one or more of the following functions: catalyst, carbon source, blowing agent and binder.

Der Reaktionsmechanismus eines intumeszenten Materials kann in vielen Fällen einen oder mehrere der folgenden Schritte umfassen:

  • - Der Katalysator zersetzt sich unter Abspaltung einer Mineralsäure.
  • - Die freigesetzte Säure reagiert mit der Kohlenstoffquelle unter Bildung von einem oder mehreren Estern.
  • - Der mindestens eine Ester zersetzt sich und bildet Kohlenstoff.
  • - Das Bindemittel schmilzt auf und bildet eine Schicht über dem kohlenstoffhaltigen Material.
  • - Das Treibmittel reagiert unter Freisetzung von Gas.
The reaction mechanism of an intumescent material can in many cases include one or more of the following steps:
  • - The catalyst decomposes with the elimination of a mineral acid.
  • - The released acid reacts with the carbon source to form one or more esters.
  • - The at least one ester decomposes and forms carbon.
  • - The binder melts and forms a layer over the carbonaceous material.
  • - The blowing agent reacts with the release of gas.

Das intumeszente Material kann eine Komponente umfassen, die mehrere, beispielsweise zwei oder drei, der vorstehend erläuterten Funktionen übernimmt.The intumescent material can comprise a component which takes over several, for example two or three, of the functions explained above.

Beispielsweise hat Blähgraphit die Funktionen eines Katalysators, einer Kohlenstoffquelle und eines Treibmittels und ist elektrisch leitfähig. For example, expanded graphite has the functions of a catalyst, a carbon source and a blowing agent and is electrically conductive.

Natriumsilikat hat die Funktionen eines Katalysators, einer Kohlenstoffquelle und eines Treibmittels und ist elektrisch nicht leitfähig.Sodium silicate has the functions of a catalyst, a carbon source and a blowing agent and is not electrically conductive.

Das intumeszente Material kann insbesondere Blähgraphit oder Natriumsilikat und ein Bindemittel, welches vorzugsweise den Zusammenhalt zwischen Pulverpartikeln des Blähgraphits beziehungsweise des Natriumsilikats gewährleistet, umfassen.The intumescent material can in particular comprise expanded graphite or sodium silicate and a binder, which preferably ensures the cohesion between powder particles of expanded graphite or sodium silicate.

Als Katalysator kann beispielsweise ein Ammoniumpolyphosphat, Monoammoniumphosphat, Diammoniumphosphat, Melaminphosphat, Melaminpolyphosphat, Melaminpyrophosphat, Guanylharnstoffphosphat, Harnstoffphosphat und/oder Ammoniumtetraborat verwendet werden.An ammonium polyphosphate, monoammonium phosphate, diammonium phosphate, melamine phosphate, melamine polyphosphate, melamine pyrophosphate, guanylurea phosphate, urea phosphate and / or ammonium tetraborate can be used as the catalyst, for example.

Als Kohlenstoffquelle kann beispielsweise ein polyfunktioneller Alkohol, ein Kohlenhydrat, ein Protein und/oder Stärke verwendet werden.For example, a polyfunctional alcohol, a carbohydrate, a protein and / or starch can be used as the carbon source.

Als Treibmittel kann beispielsweise ein Amin, ein Amid und/oder ein Chlorparaffin verwendet werden.For example, an amine, an amide and / or a chlorinated paraffin can be used as blowing agent.

Als Bindemittel kann beispielsweise ein Thermoplast, ein Duroplast und/oder ein Elastomer verwendet werden.For example, a thermoplastic, a thermoset and / or an elastomer can be used as the binder.

Die Auslösetemperatur des intumeszenten Materials beträgt vorzugsweise mindestens 80°C, um eine Fehlauslösung zu vermeiden.The trigger temperature of the intumescent material is preferably at least 80 ° C to avoid false triggering.

Ferner kann vorgesehen sein, dass eine Auslösetemperatur des intumeszenten Materials höchstens ungefähr 300°C, insbesondere höchstens ungefähr 120°C, beträgt, um ein zu spätes Auslösen der Überladungsschutzvorrichtung zu vermeiden.It can further be provided that a release temperature of the intumescent material is at most approximately 300 ° C., in particular at most approximately 120 ° C., in order to prevent the overload protection device from being triggered too late.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verhältnis des Volumens des Volumenänderungselements nach dem Auslösen des intumeszenten Materials bei einer Temperatur von 50 K über der Auslösetemperatur zu dem Volumen des Volumenänderungselements vor dem Auslösen des intumeszenten Materials bei einer Temperatur von 50 K unter der Auslösetemperatur mindestens 5:1, insbesondere mindestens 100:1, besonders bevorzugt mindestens 200:1, beträgt.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the ratio of the volume of the volume change element after triggering the intumescent material at a temperature of 50 K above the trigger temperature to the volume of the volume change element before triggering the intumescent material at a temperature of 50 K below Tripping temperature is at least 5: 1, in particular at least 100: 1, particularly preferably at least 200: 1.

Die elektrochemischen Zellen sind vorzugsweise als Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen ausgebildet.The electrochemical cells are preferably designed as lithium-ion battery cells.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Zellchemie der elektrochemischen Zellen auf Li4Ti5O12 basiert.In particular, it can be provided that the cell chemistry of the electrochemical cells is based on Li 4 Ti 5 O 12 .

Der Zellverbinder eignet sich insbesondere zur Verwendung in einem Modul, welches mehrere elektrochemische Zellen umfasst.The cell connector is particularly suitable for use in a module that comprises several electrochemical cells.

Ein solches Modul kann insbesondere als eine Energiequelle für ein Elektrofahrzeug, insbesondere ein Elektroautomobil, verwendet werden.Such a module can be used in particular as an energy source for an electric vehicle, in particular an electric automobile.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.Further features and advantages of the invention are the subject of the following description and the drawing of exemplary embodiments.

In den Zeichnungen zeigen:

  • 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Zellverbinder zum elektrisch leitenden Verbinden eines ersten Zellterminals einer ersten elektrochemischen Zelle und eines zweiten Zellterminals einer zweiten elektrochemischen Zelle, wobei der Zellverbinder einen elektrisch leitenden Grundkörper aufweist, der an einem ersten Kontaktbereich stoffschlüssig mit dem ersten Zellterminal verbunden ist und an einem zweiten Kontaktbereich stoffschlüssig mit dem zweiten Zellterminal verbunden ist, wobei der Zellverbinder ein oder mehr, beispielsweise zwei, Volumenänderungselemente umfasst, welche jeweils ein intumeszentes Material umfassen, und wobei der Zellverbinder sich in einem Normalbetriebszustand befindet, in welchem die Auslösetemperatur des intumeszenten Materials noch nicht überschritten worden ist;
  • 2 eine Draufsicht auf den Zellverbinder aus 1, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 2 in 1, wobei der Zellverbinder sich in dem Normalbetriebszustand befindet, in welchem die Auslösetemperatur des intumeszenten Materials noch nicht überschritten worden ist;
  • 3 einen der 1 entsprechenden Längsschnitt durch den Zellverbinder in einem Überhitzungszustand, in welchem die Auslösetemperatur des intumeszenten Materials der Volumenänderungselemente überschritten worden ist;
  • 4 eine der 2 entsprechende Draufsicht auf den Zellverbinder, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 4 in 3, wobei der Zellverbinder sich in dem Überhitzungszustand befindet, in welchem die Auslösetemperatur des intumeszenten Materials der Volumenänderungselemente überschritten worden ist;
  • 5 einen schematischen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform des Zellverbinders, wobei der elektrisch leitende Grundkörper des Zellverbinders im ersten Kontaktbereich und im zweiten Kontaktbereich sowie in einem zwischen den Kontaktbereichen liegenden Verbindungsbereich mehrlagig ausgebildet ist und ein oder mehrere Volumenänderungselemente, welche jeweils ein intumeszentes Material umfassen, im Verbindungsbereich zwischen jeweils zwei einander benachbarten Lagen des Grundkörpers angeordnet sind, ein Volumenänderungselement auf der den Zellterminals abgewandten Außenseite des Grundkörpers angeordnet ist und ein Volumenänderungselement auf der den Zellterminals zugewandten Außenseite des Grundkörpers angeordnet ist, wobei der Zellverbinder sich in einem Normalbetriebszustand befindet, in welchem die Auslösetemperatur des intumeszenten Materials noch nicht überschritten worden ist;
  • 6 eine Draufsicht auf die zweite Ausführungsform des Zellverbinders aus 5, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 6 in 5, wobei der Zellverbinder sich in dem Normalbetriebszustand befindet, in welchem die Auslösetemperatur des intumeszenten Materials noch nicht überschritten worden ist;
  • 7 einen der 5 entsprechenden Längsschnitt durch die zweite Ausführungsform des Zellverbinders, wobei der Zellverbinder sich in einem Überhitzungszustand befindet, in dem die Auslösetemperatur des intumeszenten Materials der Volumenänderungselemente überschritten worden ist;
  • 8 eine der 6 entsprechende Draufsicht auf die zweite Ausführungsform des Zellverbinders, wobei der Zellverbinder sich in dem Überhitzungszustand befindet, in welchem die Auslösetemperatur des intumeszenten Materials der Volumenänderungselemente überschritten worden ist;
  • 9 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform des Zellverbinders, bei welcher der Grundkörper des Zellverbinders einen zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich angeordneten elastisch und/oder plastisch verformbaren Kompensationsbereich aufweist, welcher eine Kompensationswelle aufweist, an der zwei Volumenänderungselemente, die jeweils ein intumeszentes Material umfassen, angeordnet sind, wobei der Zellverbinder sich in einem Normalbetriebszustand befindet, in welchem die Auslösetemperatur des intumeszenten Materials noch nicht überschritten worden ist;
  • 10 eine Draufsicht auf die dritte Ausführungsform des Zellverbinders aus 9, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 10 in 9, wobei der Zellverbinder sich in dem Normalbetriebszustand befindet, in welchem die Auslösetemperatur des intumeszenten Materials noch nicht überschritten worden ist;
  • 11 einen der 9 entsprechenden Längsschnitt durch die dritte Ausführungsform des Zellverbinders, wobei der Zellverbinder sich in einem Überhitzungszustand befindet, in dem die Auslösetemperatur des intumeszenten Materials überschritten worden ist;
  • 12 eine der 10 entsprechende Draufsicht auf die dritte Ausführungsform des Zellverbinders, wobei der Zellverbinder sich in dem Überhitzungszustand befindet, in welchem die Auslösetemperatur des intumeszenten Materials überschritten worden ist;
  • 13 einen Längsschnitt durch eine vierte Ausführungsform des Zellverbinders, bei welcher der Grundkörper des Zellverbinders im ersten Kontaktbereich, im zweiten Kontaktbereich und in einem zwischen den beiden Kontaktbereichen liegenden Verbindungsbereich mehrlagig ausgebildet ist und im Verbindungsbereich ein oder mehr Volumenänderungselemente zwischen jeweils zwei einander benachbarten Lagen des Grundkörpers angeordnet sind, ein Volumenänderungselement an der den Zellterminals abgewandten Außenseite des Grundkörpers angeordnet ist und ein Volumenänderungselement an der den Zellterminals zugewandten Außenseite des Grundkörpers angeordnet ist und der Verbindungsbereich als ein elastisch und/oder plastisch verformbarer Kompensationsbereich ausgebildet ist, wobei der Zellverbinder sich in einem Normalbetriebszustand befindet, in welchem die Auslösetemperatur des intumeszenten Materials der Volumenänderungselemente noch nicht überschritten worden ist;
  • 14 eine Draufsicht auf die vierte Ausführungsform des Zellverbinders aus 13, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 14 in 13, wobei der Zellverbinder sich in dem Normalbetriebszustand befindet, in welchem die Auslösetemperatur des intumeszenten Materials der Volumenänderungselemente noch nicht überschritten worden ist;
  • 15 einen der 13 entsprechenden Längsschnitt durch die vierte Ausführungsform des Zellverbinder, wobei der Zellverbinder sich in einem Überhitzungszustand befindet, in dem die Auslösetemperatur des intumeszenten Materials überschritten worden ist; und
  • 16 eine der 14 entsprechende Draufsicht auf die vierte Ausführungsform des Zellverbinders, wobei der Zellverbinder sich in dem Überhitzungszustand befindet, in dem die Auslösetemperatur des intumeszenten Materials überschritten worden ist.
The drawings show:
  • 1 a schematic longitudinal section through a cell connector for electrically conductive connection of a first cell terminal of a first electrochemical cell and a second cell terminal of a second electrochemical cell, the cell connector having an electrically conductive base body which is integrally connected to the first cell terminal at a first contact area and at one second contact area is integrally connected to the second cell terminal, the cell connector comprising one or more, for example two, volume change elements, each comprising an intumescent material, and wherein the cell connector is in a normal operating state in which has not yet exceeded the release temperature of the intumescent material;
  • 2nd a plan view of the cell connector 1 , looking in the direction of the arrow 2nd in 1 , wherein the cell connector is in the normal operating state in which the release temperature of the intumescent material has not yet been exceeded;
  • 3rd one of the 1 corresponding longitudinal section through the cell connector in an overheating state in which the release temperature of the intumescent material of the volume change elements has been exceeded;
  • 4th one of the 2nd corresponding top view of the cell connector, looking in the direction of the arrow 4th in 3rd , wherein the cell connector is in the overheating state in which the release temperature of the intumescent material of the volume change elements has been exceeded;
  • 5 a schematic longitudinal section through a second embodiment of the cell connector, the electrically conductive base body of the cell connector being formed in multiple layers in the first contact area and in the second contact area and in a connection area lying between the contact areas, and one or more volume change elements, each comprising an intumescent material, in the connection area are arranged between two adjacent layers of the base body, a volume change element is arranged on the outside of the base body facing away from the cell terminals, and a volume change element is arranged on the outside of the base body facing the cell terminals, the cell connector being in a normal operating state in which the triggering temperature of the intumescent material has not yet been exceeded;
  • 6 a plan view of the second embodiment of the cell connector 5 , looking in the direction of the arrow 6 in 5 , wherein the cell connector is in the normal operating state in which the release temperature of the intumescent material has not yet been exceeded;
  • 7 one of the 5 corresponding longitudinal section through the second embodiment of the cell connector, the cell connector being in an overheating state in which the release temperature of the intumescent material of the volume change elements has been exceeded;
  • 8th one of the 6 corresponding top view of the second embodiment of the cell connector, the cell connector being in the overheating state in which the release temperature of the intumescent material of the volume change elements has been exceeded;
  • 9 a longitudinal section through a third embodiment of the cell connector, in which the base body of the cell connector has an elastically and / or plastically deformable compensation area arranged between the first contact area and the second contact area, which has a compensation shaft, on the two volume change elements, each comprising an intumescent material , are arranged, the cell connector being in a normal operating state in which the release temperature of the intumescent material has not yet been exceeded;
  • 10th a plan view of the third embodiment of the cell connector 9 , looking in the direction of the arrow 10th in 9 , wherein the cell connector is in the normal operating state in which the release temperature of the intumescent material has not yet been exceeded;
  • 11 one of the 9 corresponding longitudinal section through the third embodiment of the cell connector, the cell connector being in an overheating state in which the release temperature of the intumescent material has been exceeded;
  • 12 one of the 10th corresponding plan view of the third embodiment of the cell connector, the cell connector being in the overheating state in which the release temperature of the intumescent material has been exceeded;
  • 13 a longitudinal section through a fourth embodiment of the cell connector, in which the base body of the cell connector is formed in multiple layers in the first contact area, in the second contact area and in a connection area lying between the two contact areas, and one or more volume change elements are arranged in the connection area between two adjacent layers of the base body a volume change element is arranged on the outside of the base body facing away from the cell terminals, and a volume change element is arranged on the outside of the base body facing the cell terminals, and the connection area is designed as an elastically and / or plastically deformable compensation area, the cell connector being in a normal operating state , in which the trigger temperature of the intumescent material of the volume change elements has not yet been exceeded;
  • 14 a plan view of the fourth embodiment of the cell connector 13 , looking in the direction of the arrow 14 in 13 , wherein the cell connector is in the normal operating state in which the release temperature of the intumescent material of the volume change elements has not yet been exceeded;
  • 15 one of the 13 corresponding longitudinal section through the fourth embodiment of the cell connector, the cell connector being in an overheating state in which the triggering temperature of the intumescent material has been exceeded; and
  • 16 one of the 14 corresponding top view of the fourth embodiment of the cell connector, the cell connector being in the overheating state in which the triggering temperature of the intumescent material has been exceeded.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.Identical or functionally equivalent elements are denoted by the same reference symbols in all figures.

Eine (nicht als Ganzes dargestellte) elektrochemische Vorrichtung, welche mehrere elektrochemische Zellen umfasst, umfasst ein Zellkontaktierungssystem, welches seinerseits mehrere Zellverbinder 100 umfasst, wobei die Zellverbinder 100 dazu dienen, die elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung, beispielsweise eines Batteriemoduls, elektrisch parallel oder in Reihe zu schalten und die elektrochemischen Zellen an eine externe Stromquelle, an einen externen Verbraucher und/oder an eine weitere elektrochemische Vorrichtung, beispielsweise ein weiteres Batteriemodul, anschließen zu können.An electrochemical device (not shown as a whole), which comprises a plurality of electrochemical cells, comprises a cell contacting system, which in turn comprises a plurality of cell connectors 100 comprises, the cell connector 100 serve to connect the electrochemical cells of the electrochemical device, for example a battery module, electrically in parallel or in series and to connect the electrochemical cells to an external power source, to an external consumer and / or to another electrochemical device, for example a further battery module can.

Ein solcher Zellverbinder 100 ist im Detail in den 1 bis 4 dargestellt.Such a cell connector 100 is in detail in the 1 to 4th shown.

Der Zellverbinder 100 umfasst bei dieser Ausführungsform einen ersten Kontaktbereich 102 zum elektrisch leitenden Kontaktieren eines ersten Zellterminals 104 einer ersten elektrochemischen Zelle 106 und einen zweiten Kontaktbereich 108 zum elektrisch leitenden Kontaktieren eines zweiten Zellterminals 110 einer zweiten elektrochemischen Zelle 112 (siehe insbesondere 1).The cell connector 100 comprises a first contact area in this embodiment 102 for electrically contacting a first cell terminal 104 a first electrochemical cell 106 and a second contact area 108 for electrically contacting a second cell terminal 110 a second electrochemical cell 112 (see in particular 1 ).

Jeder der Kontaktbereiche 102 und 108 kann im Wesentlichen eben ausgebildet sein.Each of the contact areas 102 and 108 can be essentially flat.

Ferner umfasst der Zellverbinder 100 einen zwischen dem ersten Kontaktbereich 102 und dem zweiten Kontaktbereich 108 angeordneten, den ersten Kontaktbereich 102 und den zweiten Kontaktbereich 108 elektrisch leitend miteinander verbindenden Verbindungsbereich 114.The cell connector also includes 100 one between the first contact area 102 and the second contact area 108 arranged, the first contact area 102 and the second contact area 108 electrically conductive connecting connection area 114 .

Der Verbindungsbereich 114 kann im Wesentlichen eben ausgebildet sein.The connection area 114 can be essentially flat.

Die Kontaktbereiche 102 und 108 sowie der Verbindungsbereich 114 bilden zusammen einen einstückigen Grundkörper 116 des Zellverbinders 100.The contact areas 102 and 108 as well as the connection area 114 together form a one-piece body 116 of the cell connector 100 .

Der Grundkörper 116 ist aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet.The basic body 116 is made of an electrically conductive material.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper 116 aus einem metallischen Material gebildet ist.In particular, it can be provided that the base body 116 is formed from a metallic material.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Material des Grundkörpers 116 als Hauptbestandteil Aluminium, Kupfer, Nickel oder Eisen enthält.For example, it can be provided that the material of the base body 116 contains aluminum, copper, nickel or iron as the main component.

Dabei gilt als Hauptbestandteil eines Materials dasjenige Element, dessen Gewichtsanteil an dem betreffenden Material am größten ist.The main component of a material is the element with the largest proportion by weight of the material in question.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Grundkörper 116 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet ist.It is preferably provided that the base body 116 is formed from aluminum or an aluminum alloy or from copper or a copper alloy.

Der Grundkörper 116 des Zellverbinders 100 ist im montierten Zustand des Zellverbinders 100 vorzugsweise stoffschlüssig mit dem ersten Zellterminal 104 und/oder mit dem zweiten Zellterminal 110 verbunden.The basic body 116 of the cell connector 100 is in the assembled state of the cell connector 100 preferably integrally with the first cell terminal 104 and / or with the second cell terminal 110 connected.

Diese stoffschlüssige Verbindung kann insbesondere durch Verschweißung, beispielsweise durch Widerstandsschweißung, Ultraschallschweißung oder Reibrührschweißung, oder durch Verlötung hergestellt sein.This integral connection can be produced in particular by welding, for example by resistance welding, ultrasonic welding or friction stir welding, or by soldering.

Ferner umfasst der Zellverbinder 100 ein oder mehrere Volumenänderungselemente 118.The cell connector also includes 100 one or more volume change elements 118 .

Bei der in den 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform des Zellverbinders 100 umfasst der Zellverbinder ein erstes Volumenänderungselement 118a, welches an einer im montierten Zustand des Zellverbinders 100 den miteinander zu verbindenden Zellterminals 104 und 110 abgewandten Außenfläche 120 des Grundkörpers 116 angeordnet ist, und ein zweites Volumenänderungselement 118b, das an einer im montierten Zustand des Zellverbinders 100 den miteinander zu verbindenden Zellterminals 104 und 110 zugewandten Außenfläche 122 des Grundkörpers 116 angeordnet ist.In the in the 1 to 4th illustrated first embodiment of the cell connector 100 the cell connector comprises a first volume change element 118a which is attached to a cell connector in the assembled state 100 the cell terminals to be interconnected 104 and 110 facing outer surface 120 of the basic body 116 is arranged, and a second volume change element 118b that on an assembled cell connector 100 the cell terminals to be interconnected 104 and 110 facing outer surface 122 of the basic body 116 is arranged.

Das erste Volumenänderungselement 118a und das zweite Volumenänderungselement 118b liegen vorzugsweise einander gegenüber und sind vorzugsweise im Normalbetriebszustand des Zellverbinders voneinander beabstandet.The first volume change element 118a and the second volume change element 118b preferably face each other and are preferably spaced apart from one another in the normal operating state of the cell connector.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das erste Volumenänderungselement 118a und das zweite Volumenänderungselement 118b bei Betrachtung längs einer senkrecht zu der Außenfläche 120 und/oder senkrecht zu der Außenfläche 122 ausgerichteten Dickenrichtung 124 des Grundkörpers 116 des Zellverbinders 100 im Wesentlichen miteinander fluchten.In particular, it can be provided that the first volume change element 118a and the second volume change element 118b when viewed along one perpendicular to the outer surface 120 and / or perpendicular to the outer surface 122 aligned thickness direction 124 of the basic body 116 of the cell connector 100 essentially aligned with each other.

Jedes der Volumenänderungselemente 118 umfasst ein intumeszentes Material.Each of the volume change elements 118 includes an intumescent material.

Jedes der Volumenänderungselemente kann durch jedes geeignete Fügeverfahren, beispielsweise durch Klebung, an dem Grundkörper 116 des Zellverbinders 100 festgelegt sein.Each of the volume change elements can be attached to the base body by any suitable joining method, for example by gluing 116 of the cell connector 100 be fixed.

Das intumeszente Material des Volumenänderungselements 118 kann beispielsweise in Form eines Pulvers vorliegen oder als ein makroskopischer Festkörper ausgebildet sein.The intumescent material of the volume change element 118 can, for example, be in the form of a powder or be designed as a macroscopic solid.

Bei Verwendung eines intumeszenten Materials in Form eines Pulvers kann das Volumenänderungselement 118 dadurch hergestellt sein, dass eine Bindemittelmischung, welche beispielsweise ein intumeszentes Material in Pulverform, ein Bindemittel und ein Lösungsmittel enthält, auf die betreffende Oberfläche des Grundkörpers 116 aufgetragen wird. Nähere Angaben zu der möglichen Zusammensetzung des intumeszenten Materials sind vorstehend bereits gemacht worden.When using an intumescent material in the form of a powder, the volume change element can 118 be produced in that a binder mixture which contains, for example, an intumescent material in powder form, a binder and a solvent, on the surface of the base body in question 116 is applied. Further details of the possible composition of the intumescent material have already been given above.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann das intumeszente Material in Pulverform mit einem Kunststoffmaterial zusammengefügt werden, beispielsweise als ein Füllstoff in einem Thermoplast-Material, in einem Duroplast-Material oder in einem Elastomer-Material verwendet werden, und zusammen mit dem betreffenden Kunststoffmaterial an dem Grundkörper 116 festgelegt werden.Alternatively or additionally, the intumescent material can be combined in powder form with a plastic material, for example as a filler in a thermoplastic material, in a thermoset material or in an elastomer material, and together with the relevant plastic material on the base body 116 be determined.

Die Volumenänderungselemente 118 bilden zusammen eine Überhitzungsschutzvorrichtung 126.The volume change elements 118 together form an overheating protection device 126 .

Diese Überhitzungsschutzvorrichtung 126 funktioniert wie folgt:

  • Wenn der Zellverbinder 100 eine Auslösetemperatur des intumeszenten Materials erreicht, welches in den Volumenänderungselementen 118 der Überhitzungsschutzvorrichtung 126 enthalten ist, dehnt sich das intumeszente Material und damit das jeweilige Volumenänderungselement 118 schlagartig aus.
This overheating protection device 126 works as follows:
  • If the cell connector 100 reaches a release temperature of the intumescent material, which in the volume change elements 118 the overheating protection device 126 is contained, the intumescent material and thus the respective volume change element expands 118 abruptly.

Eine solche Erwärmung des Zellverbinders kann beispielsweise dadurch hervorgerufen werden, dass eine der durch den Zellverbinder 100 elektrisch leitend miteinander verbundenen elektrochemischen Zellen 106 oder 112 beschädigt und/oder überladen wird und sich dadurch überhitzt.Such heating of the cell connector can be caused, for example, by one of the cell connectors 100 electrochemically interconnected electrochemical cells 106 or 112 is damaged and / or overloaded and overheats as a result.

Die starke Volumenzunahme des intumeszenten Materials führt dazu, dass der Grundkörper 116 des Zellverbinders 100 durch die in ihrem Volumen stark vergrößerten Volumenänderungselemente 118, welche nach Auslösen des intumeszenten Materials aus einem schaumähnlichen Stoff gebildet sind, umschlossen wird.The strong increase in volume of the intumescent material leads to the main body 116 of the cell connector 100 due to the volume change elements, which are greatly enlarged in volume 118 , which are formed from a foam-like material after the intumescent material has been released.

Wie insbesondere aus 4 zu ersehen ist, berühren vorzugsweise die beiden Volumenänderungselemente 118a und 118b einander in dem Überhitzungszustand, in welchem der Zellverbinder 100 sich nach Erreichen der Auslösetemperatur des intumeszenten Materials befindet.How especially out 4th can be seen, preferably touch the two volume change elements 118a and 118b each other in the overheating state in which the cell connector 100 after the intumescent material has reached its release temperature.

Durch die aktivierten Volumenänderungselemente 118 wird der Grundkörper 116 des Zellverbinders 100 thermisch gegenüber der Umgebung isoliert, beispielsweise gegenüber einem brennenden Elektrolyten, der aus einer der benachbarten elektrochemischen Zellen 106, 112 ausgetreten ist.Through the activated volume change elements 118 becomes the main body 116 of the cell connector 100 thermally insulated from the environment, for example from a burning electrolyte that comes from one of the neighboring electrochemical cells 106 , 112 leaked.

Ferner ist das Auslösen des intumeszenten Materials eine endotherme Reaktion, durch welche Wärme aus der Umgebung der Volumenänderungselemente 118 absorbiert wird, und hierdurch wird der Grundkörper 116 des Zellverbinders 100 gekühlt.Furthermore, the triggering of the intumescent material is an endothermic reaction, through which heat from the surroundings of the volume change elements 118 is absorbed, and thereby the main body 116 of the cell connector 100 chilled.

Sowohl durch die thermische Isolation des Grundkörpers 116 gegenüber der Umgebung als auch durch die Kühlung des Grundkörpers 116 durch die endotherme Reaktion des intumeszenten Materials wird die Wärmemenge, die zwischen den elektrochemischen Zellen 106 und 112 übertragen wird, verringert. Hierdurch wird die Propagation eines Überhitzungszustands von der einen elektrochemischen Zelle, beispielsweise der ersten elektrochemischen Zelle 106, auf die jeweils andere elektrochemische Zelle, beispielsweise die zweite elektrochemische Zelle 112, durch den Zellverbinder 100 hindurch unterbunden oder zumindest verlangsamt.Both through the thermal insulation of the base body 116 compared to the environment as well as by cooling the base body 116 Due to the endothermic reaction of the intumescent material, the amount of heat between the electrochemical cells 106 and 112 transmitted is reduced. As a result, the propagation of an overheating condition from one electrochemical cell, for example the first electrochemical cell 106 , on the other electrochemical cell, for example the second electrochemical cell 112 , through the cell connector 100 prevented or at least slowed down.

Ein „thermal runaway“ der elektrochemischen Vorrichtung, welche die elektrochemischen Zellen 106, 112 enthält, wird hierdurch verhindert.A "thermal runaway" of the electrochemical device that contains the electrochemical cells 106 , 112 is prevented.

Die Auslösetemperatur des intumeszenten Materials liegt beispielsweise in einem Temperaturbereich von ungefähr 80°C bis ungefähr 300°C.The trigger temperature of the intumescent material is, for example, in a temperature range from approximately 80 ° C. to approximately 300 ° C.

Die relative Volumenänderung des intumeszenten Materials der Volumenänderungselemente 118 ist in einem Temperaturintervall von 50°C unterhalb der Auslösetemperatur bis 50°C über der Auslösetemperatur des intumeszenten Materials vorzugsweise mindestens fünfmal so groß wie die relative Volumenänderung des Materials des Grundkörpers 116 aufgrund der thermischen Ausdehnung dieses Materials in dem genannten Temperaturintervall. The relative volume change of the intumescent material of the volume change elements 118 is in a temperature interval of 50 ° C below the trigger temperature to 50 ° C above the trigger temperature of the intumescent material preferably at least five times as large as the relative change in volume of the material of the base body 116 due to the thermal expansion of this material in the temperature range mentioned.

Wenn beispielsweise Blähgraphit als intumeszentes Material verwendet wird, so beruht die Intumeszenz dieses Materials darauf, dass ein in die Zwischenschichten des Graphits eingelagerter Stoff, beispielsweise Schwefelsäure, bei der Auslösetemperatur (welche in der Regel oberhalb von 100°C liegt) verdampft oder sich unter Gasbildung zersetzt oder unter Gasbildung reagiert, wodurch der Blähgraphit sich auf ein Volumen ausdehnt, welches bis zu 500-mal so groß ist wie das größte Volumen des intumeszenten Materials im Normalbetriebszustand des Zellverbinders, unterhalb der Auslösetemperatur. Die Expansionsrate des intumeszenten Materials und die Auslösetemperatur hängen insbesondere von der Feinheit des Graphits und von der Art und Menge des in dem Graphit eingelagerten Stoffes ab.If, for example, expanded graphite is used as the intumescent material, the intumescence of this material is based on the fact that a substance embedded in the intermediate layers of the graphite, for example sulfuric acid, evaporates at the triggering temperature (which is usually above 100 ° C) or forms gas decomposes or reacts with gas formation, causing the expanded graphite to expand to a volume which is up to 500 times as large as the largest volume of the intumescent material in the normal operating state of the cell connector, below the triggering temperature. The rate of expansion of the intumescent material and the release temperature depend in particular on the fineness of the graphite and on the type and amount of the substance embedded in the graphite.

Vorzugsweise wird ein intumeszentes Material verwendet, dessen Auslösetemperatur mindestens 80°C und/oder höchstens 120°C beträgt.An intumescent material is preferably used, the release temperature of which is at least 80 ° C. and / or at most 120 ° C.

Die optimale Auslösetemperatur wird in Abhängigkeit von der Zellchemie der durch den Zellverbinder 100 miteinander verbundenen elektrochemischen Zellen 106, 112 bestimmt.The optimal trigger temperature depends on the cell chemistry of the cell connector 100 interconnected electrochemical cells 106 , 112 certainly.

Die Volumenänderungselemente 118 können aus einem elektrisch isolierenden Material oder aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sein.The volume change elements 118 can be formed from an electrically insulating material or from an electrically conductive material.

Die elektrische Leitfähigkeit eines Volumenänderungselements 118 kann darauf beruhen, dass das darin enthaltene intumeszente Material intrinsisch elektrisch leitfähig ist und/oder mindestens ein elektrisch leitfähiges Additiv, beispielsweise ein Pulver eines elektrisch leitfähigen metallischen Materials, insbesondere ein Aluminium-haltiges Pulver und/oder ein Kohlenstoff-Material, beispielsweise Graphen, Graphit, Ruß, Kohlenstoff-Nanoröhren, ein zwiebelartiges Kohlenstoff-Material („onion-like carbon“) oder Ähnliches, enthält. The electrical conductivity of a volume change element 118 can be based on the fact that the intumescent material contained therein is intrinsically electrically conductive and / or at least one electrically conductive additive, for example a powder of an electrically conductive metallic material, in particular an aluminum-containing powder and / or a carbon material, for example graphene, graphite , Carbon black, carbon nanotubes, an onion-like carbon material (“onion-like carbon”) or the like.

Eine in den 5 bis 8 dargestellte zweite Ausführungsform eines Zellverbinders 100 unterscheidet sich von der in den 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass der Grundkörper 116 des Zellverbinders 100 nicht einstückig, sondern bereichsweise oder vollständig mehrlagig ausgebildet ist.One in the 5 to 8th illustrated second embodiment of a cell connector 100 differs from that in the 1 to 4th illustrated first embodiment in that the base body 116 of the cell connector 100 is not formed in one piece, but in some areas or completely in multiple layers.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Verbindungsbereich 114 des Grundkörpers 116 einen Mehrlagenabschnitt 128 umfasst, in welchem der Grundkörper 116 zwei oder mehr Lagen 130, vorzugsweise drei oder mehr Lagen 130, insbesondere vier oder mehr Lagen 130, besonders bevorzugt fünf oder mehr Lagen 130, umfasst.In particular, it can be provided that the connection area 114 of the basic body 116 a multilayer section 128 includes in which the base body 116 two or more layers 130 , preferably three or more layers 130 , especially four or more layers 130 , particularly preferably five or more layers 130 , includes.

Die mehreren Lagen 130a, 130b, 130c, 130d und 130e sind im Mehrlagenabschnitt 128 des Grundkörpers 116 des Zellverbinders 100 in der Dickenrichtung 124 des Grundkörpers 116 voneinander beabstandet.The multiple layers 130a , 130b , 130c , 130d and 130e are in the multilayer section 128 of the basic body 116 of the cell connector 100 in the thickness direction 124 of the basic body 116 spaced from each other.

Zusätzlich zu dem ersten Volumenänderungselement 118a, welches an der im montierten Zustand des Zellverbinders 100 den Zellterminals 104, 110 abgewandten Außenfläche 120 des Grundkörpers 116 angeordnet ist, und zu dem zweiten Volumenänderungselement 118b, welches an der im montierten Zustand des Zellverbinders 100 den Zellterminals 104, 110 zugewandten Außenfläche 122 des Grundkörpers 116 angeordnet ist, umfasst der Zellverbinder 100 bei dieser Ausführungsform zusätzliche Volumenänderungselemente 118b, 118c, 118d, 118e und 118f, welche jeweils zwischen zwei Lagen 130 des Mehrlagenabschnitts 128 des Grundkörpers 116 angeordnet sind.In addition to the first volume change element 118a which on the in the assembled state of the cell connector 100 the cell terminals 104 , 110 facing outer surface 120 of the basic body 116 is arranged, and to the second volume change element 118b which on the in the assembled state of the cell connector 100 the cell terminals 104 , 110 facing outer surface 122 of the basic body 116 is arranged, the cell connector comprises 100 additional volume change elements in this embodiment 118b , 118c , 118d , 118e and 118f , each between two layers 130 of the multilayer section 128 of the basic body 116 are arranged.

Bei dem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein drittes Volumenänderungselement 118c zwischen der ersten äußeren Lage 130a und der benachbarten ersten inneren Lage 130c des Grundkörpers 116 angeordnet.In the exemplary embodiment shown in the drawing, there is a third volume change element 118c between the first outer layer 130a and the adjacent first inner layer 130c of the basic body 116 arranged.

Ein viertes Volumenänderungselement 118d ist zwischen der zweiten äußeren Lage 130b und der benachbarten zweiten inneren Lage 130d angeordnet.A fourth volume change element 118d is between the second outer layer 130b and the adjacent second inner layer 130d arranged.

Ein fünftes Volumenänderungselement 118e ist zwischen der ersten inneren Lage 130c und der innersten Lage 130e angeordnet.A fifth volume change element 118e is between the first inner layer 130c and the innermost position 130e arranged.

Ein sechstes Volumenänderungselement 118f ist zwischen der zweiten inneren Lage 130d und der innersten Lage 130e des Grundkörpers 116 angeordnet.A sixth volume change element 118f is between the second inner layer 130d and the innermost position 130e of the basic body 116 arranged.

Wenn bei dieser zweiten Ausführungsform des Zellverbinders 100 der Zellverbinder 100 die Auslösetemperatur des intumeszenten Materials erreicht, werden durch die Vergrößerung des Volumens der Volumenänderungselemente dieselben Effekte erzielt wie bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform des Zellverbinders 100.If in this second embodiment of the cell connector 100 the cell connector 100 the triggering temperature of the intumescent material is reached, the same effects are achieved by increasing the volume of the volume change elements as in the first embodiment of the cell connector described above 100 .

Zusätzlich wird der Abstand zwischen in der Dickenrichtung 124 des Grundkörpers 116 aufeinanderfolgenden Lagen 130 vergrößert, wie dies aus einem Vergleich der 7 und 5 zu ersehen ist.In addition, the distance between in the thickness direction 124 of the basic body 116 successive layers 130 enlarged like this from a comparison of the 7 and 5 can be seen.

Der Abstand D zwischen einander benachbarten Lagen 130 des Grundkörpers 116 im Überhitzungszustand des Zellverbinders 100, welcher in 7 dargestellt ist, ist größer als der Abstand d zwischen einander benachbarten Lagen 130 des Grundkörpers 116 im Normalbetriebszustand des Zellverbinders 100, welcher in 5 dargestellt ist.The distance D between adjacent layers 130 of the basic body 116 in the overheated state of the cell connector 100 which in 7 is shown is greater than the distance d between adjacent layers 130 of the basic body 116 in the normal operating state of the cell connector 100 which in 5 is shown.

Durch die Erhöhung des Abstands zwischen den Lagen 130 des Grundkörpers 116 wird die Wärmeleitung längs der Dickenrichtung 124 des Grundkörpers 116 und damit auch die Wärmeleitung zwischen den durch den Zellverbinder 100 miteinander verbundenen elektrochemischen Zellen 106 und 112 verringert.By increasing the distance between the layers 130 of the basic body 116 the heat conduction along the thickness direction 124 of the basic body 116 and thus also the heat conduction between those through the cell connector 100 interconnected electrochemical cells 106 and 112 decreased.

Zusätzlich können durch die starke Volumenzunahme der Volumenänderungselemente 118 einzelne, mehrere oder alle Lagen 130 des Grundkörpers 116 durch eine Rissbildung unterbrochen werden, wodurch die Wärmeleitung zwischen den Kontaktbereichen 102 und 108 des Zellverbinders 100 teilweise oder ganz unterbunden wird.In addition, the large volume increase of the volume change elements 118 single, multiple or all layers 130 of the basic body 116 are interrupted by cracking, causing heat conduction between the contact areas 102 and 108 of the cell connector 100 is partially or completely prevented.

Der Effekt der Zerstörung der Lagen 130 kann dadurch verstärkt werden, dass der für eine Volumenzunahme der Volumenänderungselemente 118 zur Verfügung stehende Raum begrenzt wird und hierdurch ein größerer Druck beim Aktivieren des intumeszenten Materials der Volumenänderungselemente erzeugt wird. Eine solche Beschränkung des für eine Volumenzunahme der Volumenänderungselemente 118 zur Verfügung stehenden Raumes kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass einander benachbarte Lagen 130 des Grundkörpers 116 stoffschlüssig miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Verschweißung oder durch Verlötung.The effect of the destruction of the layers 130 can be reinforced by the fact that for a volume increase of the volume change elements 118 available space is limited and this creates a greater pressure when activating the intumescent material of the volume change elements. Such a limitation for an increase in volume of the volume change elements 118 The available space can be achieved, for example, in that adjacent layers 130 of the basic body 116 are cohesively connected to one another, for example by welding or by soldering.

Eine solche stoffschlüssige Verbindung einander benachbarter Lagen 130 des Grundkörpers 116 kann beispielsweise in dem ersten Übergangsbereich 132 erfolgen, in welchem der erste Kontaktbereich 102 in den Verbindungsbereich 114 übergeht, und/oder in dem zweiten Übergangsbereich 134, in welchem der zweite Kontaktbereich 108 in den Verbindungsbereich 114 übergeht.Such a cohesive connection of adjacent layers 130 of the basic body 116 can, for example, in the first transition area 132 in which the first contact area 102 in the connection area 114 passes, and / or in the second transition area 134 in which the second contact area 108 in the connection area 114 transforms.

Auch bei der in den 5 bis 8 dargestellten zweiten Ausführungsform des Zellverbinders 100 berühren einander benachbarte Volumenänderungselemente 118 sich vorzugsweise im in den 7 und 8 dargestellten Überhitzungszustand des Zellverbinders 100, nachdem die Auslösetemperatur des intumeszenten Materials überschritten worden ist, um so zumindest einen Teilbereich des Mehrlagenabschnitts 128 des Grundkörpers 116 im Wesentlichen vollständig einzuschließen und hierdurch gegenüber der Umgebung thermisch zu isolieren.Even in the 5 to 8th illustrated second embodiment of the cell connector 100 touch adjacent volume change elements 118 preferably in the 7 and 8th shown overheating condition of the cell connector 100 after the release temperature of the intumescent material has been exceeded, so at least a portion of the multilayer section 128 of the basic body 116 essentially completely enclosed and thereby thermally insulated from the environment.

Im Übrigen stimmt die in den 5 bis 8 dargestellte zweite Ausführungsform eines Zellverbinders 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, that is correct in the 5 to 8th illustrated second embodiment of a cell connector 100 in terms of structure, function and method of manufacture with the in the 1 to 4th illustrated first embodiment, to the above description of which reference is made.

Eine in den 9 bis 12 dargestellte dritte Ausführungsform eines Zellverbinders 100 unterscheidet sich von der in 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass der den ersten Kontaktbereich 102 und den zweiten Kontaktbereich 108 des Zellverbinders 100 miteinander elektrisch leitend verbindende Verbindungsbereich 114 nicht im Wesentlichen eben ausgebildet ist, sondern gebogen oder gekrümmt ausgebildet ist.One in the 9 to 12 illustrated third embodiment of a cell connector 100 differs from that in 1 to 4th illustrated first embodiment in that the first contact area 102 and the second contact area 108 of the cell connector 100 connection area connecting one another in an electrically conductive manner 114 is not essentially flat, but is curved or curved.

Hierdurch weist der Grundkörper 116 des Zellverbinders 100 einen zwischen dem ersten Kontaktbereich 102 und dem zweiten Kontaktbereich 108 angeordneten elastisch und/oder plastisch verformbaren Kompensationsbereich 136 auf.As a result, the base body 116 of the cell connector 100 one between the first contact area 102 and the second contact area 108 arranged elastically and / or plastically deformable compensation area 136 on.

Durch einen solchen Kompensationsbereich 136 wird eine Relativbewegung der beiden durch den Kompensationsbereich 136 miteinander verbundenen Kontaktbereiche 102 und 108 des Zellverbinders 100 im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung und/oder zum Toleranzausgleich bei der Montage der elektrochemischen Vorrichtung ermöglicht.Through such a compensation area 136 becomes a relative movement of the two through the compensation area 136 interconnected contact areas 102 and 108 of the cell connector 100 in the operation of the electrochemical device and / or for tolerance compensation during assembly of the electrochemical device.

Ein solcher Kompensationsbereich 136 kann insbesondere eine oder mehrere Kompensationswellen 138 aufweisen.Such a compensation area 136 can in particular one or more compensation waves 138 exhibit.

Die in den 9 bis 12 dargestellte dritte Ausführungsform des Zellverbinders 100 weist eine einzige Kompensationswelle 138 auf.The in the 9 to 12 illustrated third embodiment of the cell connector 100 exhibits a single compensation wave 138 on.

Eine solche Kompensationswelle 138 verläuft vorzugsweise quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zu einer Verbindungsrichtung 140, längs welcher die durch den Kompensationsbereich 136 miteinander verbundenen Kontaktbereiche 102 und 108 des Zellverbinders 100 aufeinander folgen.Such a wave of compensation 138 preferably runs transversely, in particular essentially perpendicular, to a connection direction 140 along which the through the compensation area 136 interconnected contact areas 102 and 108 of the cell connector 100 follow each other.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann der Kompensationsbereich 136 einen - insbesondere längs der Verbindungsrichtung 140 genommenen - Querschnitt aufweisen, welcher mindestens eine U-Form, S-Form, Ω-Form und/oder Mäanderform beinhaltet.As an alternative or in addition to this, the compensation range 136 one - especially along the direction of connection 140 taken - have cross-section, which contains at least one U-shape, S-shape, Ω-shape and / or meandering shape.

Im Übrigen stimmt die in den 9 bis 12 dargestellte dritte Ausführungsform eines Zellverbinders 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, that is correct in the 9 to 12 illustrated third embodiment of a cell connector 100 in terms of structure, function and method of manufacture with the in the 1 to 4th illustrated first embodiment, to the above description of which reference is made.

Eine in den 13 bis 16 dargestellte vierte Ausführungsform eines Zellverbinders 100 unterscheidet sich von der in den 5 bis 8 dargestellten zweiten Ausführungsform dadurch, dass der Mehrlagenabschnitt 128 des Grundkörpers 116, in welchem mehrere Lagen 130 des Grundkörpers 116 in der Dickenrichtung 124 des Grundkörpers 116 voneinander beabstandet sind, in einen Kompensationsbereich 136 des Grundkörpers 116 integriert ist, welcher gebogen oder gekrümmt ausgebildet ist und derart elastisch und/oder plastisch verformbar ist, dass eine Relativbewegung der beiden durch den Kompensationsbereich 136 miteinander verbundenen Kontaktbereiche 102 und 108 des Zellverbinders 100 im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung und/oder zum Toleranzausgleich bei der Montage der elektrochemischen Vorrichtung ermöglicht ist.One in the 13 to 16 fourth embodiment of a cell connector shown 100 differs from that in the 5 to 8th illustrated second embodiment in that the multilayer section 128 of the basic body 116 , in which several layers 130 of the basic body 116 in the thickness direction 124 of the basic body 116 are spaced from each other in a compensation area 136 of the basic body 116 is integrated, which is curved or curved and is elastically and / or plastically deformable such that a relative movement of the two through the compensation area 136 interconnected contact areas 102 and 108 of the cell connector 100 in the operation of the electrochemical device and / or for tolerance compensation during assembly of the electrochemical device is made possible.

Auch ein solcher mehrlagiger Kompensationsbereich 136 kann insbesondere eine oder mehrere Kompensationswellen 138 aufweisen.Such a multi-layer compensation area 136 can in particular one or more compensation waves 138 exhibit.

Bei der in den 13 bis 16 dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kompensationsbereich 136 eine einzige Kompensationswelle 138 aufweist.In the in the 13 to 16 illustrated embodiment it is provided that the compensation area 136 a single wave of compensation 138 having.

Eine solche Kompensationswelle 138 verläuft vorzugsweise quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zu der Verbindungsrichtung 140 des Zellverbinders, längs welcher die durch den Kompensationsbereich 136 miteinander verbundenen Kontaktbereiche 102, 108 des Zellverbinders 100 aufeinander folgen.Such a wave of compensation 138 preferably runs transversely, in particular essentially perpendicular, to the connection direction 140 of the cell connector, along which the through the compensation area 136 interconnected contact areas 102 , 108 of the cell connector 100 follow each other.

Im Übrigen stimmt die in den 13 bis 16 dargestellte vierte Ausführungsform eines Zellverbinders 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den 5 bis 8 dargestellten zweiten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.Incidentally, that is correct in the 13 to 16 fourth embodiment of a cell connector shown 100 in terms of structure, function and method of manufacture with the in the 5 to 8th shown second embodiment, to the above description of which reference is made.

Claims (15)

Zellverbinder zum elektrisch leitenden Verbinden eines ersten Zellterminals (104) einer ersten elektrochemischen Zelle (106) und eines zweiten Zellterminals (110) einer zweiten elektrochemischen Zelle (112), dadurch gekennzeichnet, dass der Zellverbinder (100) mindestens ein Volumenänderungselement (118) umfasst, wobei das Volumenänderungselement (118) ein intumeszentes Material umfasst.Cell connector for the electrically conductive connection of a first cell terminal (104) of a first electrochemical cell (106) and a second cell terminal (110) of a second electrochemical cell (112), characterized in that the cell connector (100) comprises at least one volume change element (118), wherein the volume change element (118) comprises an intumescent material. Zellverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellverbinder (100) einen elektrisch leitenden Grundkörper (116) umfasst, an welchem mindestens ein Volumenänderungselement (118) angeordnet ist.Cell connector after Claim 1 , characterized in that the cell connector (100) comprises an electrically conductive base body (116) on which at least one volume change element (118) is arranged. Zellverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (116) im Wesentlichen eben ausgebildet ist.Cell connector after Claim 2 , characterized in that the base body (116) is essentially flat. Zellverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (116) des Zellverbinders (100) mindestens einen gekrümmten Bereich aufweist.Cell connector after Claim 2 , characterized in that the base body (116) of the cell connector (100) has at least one curved region. Zellverbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (116) des Zellverbinders (100) einen ersten Kontaktbereich (102) zum Kontaktieren des ersten Zellterminals (104) und einen zweiten Kontaktbereich (108) zum Kontaktieren des zweiten Zellterminals (110) umfasst und dass mindestens ein gekrümmter Bereich des Zellverbinders (100) zwischen dem ersten Kontaktbereich (102) und dem zweiten Kontaktbereich (108) angeordnet ist.Cell connector after Claim 4 , characterized in that the base body (116) of the cell connector (100) comprises a first contact area (102) for contacting the first cell terminal (104) and a second contact area (108) for contacting the second cell terminal (110) and that at least one curved Area of the cell connector (100) between the first contact area (102) and the second contact area (108) is arranged. Zellverbinder nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (116) des Zellverbinders (100) an einem ersten Kontaktbereich (102) stoffschlüssig mit dem ersten Zellterminal (104) und an einem zweiten Kontaktbereich (108) stoffschlüssig mit dem zweiten Zellterminal (110) verbindbar ist.Cell connector according to one of the Claims 2 to 5 , characterized in that the base body (116) of the cell connector (100) is integrally connected to the first cell terminal (104) at a first contact area (102) and is integrally connected to the second cell terminal (110) at a second contact area (108). Zellverbinder nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (116) des Zellverbinders (100) einen zwischen dem ersten Kontaktbereich (102) und dem zweiten Kontaktbereich (108) angeordneten elastisch und/oder plastisch verformbaren Kompensationsbereich (136) aufweist.Cell connector according to one of the Claims 5 or 6 , characterized in that the base body (116) of the cell connector (100) has an elastically and / or plastically deformable compensation area (136) arranged between the first contact area (102) and the second contact area (108). Zellverbinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationsbereich (136) mindestens eine Kompensationswelle (138) aufweist.Cell connector after Claim 7 , characterized in that the compensation area (136) has at least one compensation shaft (138). Zellverbinder nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (116) mindestens einen Mehrlagenabschnitt (128) umfasst, in welchem der Grundkörper (116) zwei oder mehr Lagen (130) umfasst.Cell connector according to one of the Claims 2 to 8th , characterized in that the base body (116) comprises at least one multilayer section (128) in which the base body (116) comprises two or more layers (130). Zellverbinder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Volumenänderungselement (118) zwischen zwei Lagen (130) des Mehrlagenabschnitts (128) angeordnet ist.Cell connector after Claim 9 , characterized in that at least one volume change element (118) is arranged between two layers (130) of the multilayer section (128). Zellverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das intumeszente Material intrinsisch leitfähig ist und/oder mindestens ein elektrisch leitfähiges Additiv umfasst.Cell connector according to one of the Claims 1 to 10th , characterized in that the intumescent material is intrinsically conductive and / or comprises at least one electrically conductive additive. Zellverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das intumeszente Material Blähgraphit, Monoammoniumphosphat, Diammoniumphosphat, Melaminphosphat, Melaminpolyphosphat, Melaminpyrophosphat, Guanylharnstoffphosphat, Harnstoffphosphat, Ammoniumtetraborat, ein Ammoniumpolyphosphat und/oder hydratisiertes Natriumsilikat umfasst.Cell connector according to one of the Claims 1 to 11 , characterized in that the intumescent material is expanded graphite, Monoammonium phosphate, diammonium phosphate, melamine phosphate, melamine polyphosphate, melamine pyrophosphate, guanyl urea phosphate, urea phosphate, ammonium tetraborate, an ammonium polyphosphate and / or hydrated sodium silicate. Zellverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auslösetemperatur des intumeszenten Materials mindestens 80°C beträgt.Cell connector according to one of the Claims 1 to 12 , characterized in that a release temperature of the intumescent material is at least 80 ° C. Zellverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auslösetemperatur des intumeszenten Materials höchstens 300°C beträgt.Cell connector according to one of the Claims 1 to 13 , characterized in that a release temperature of the intumescent material is at most 300 ° C. Zellverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Volumens des Volumenänderungselements (118) nach dem Auslösen des intumeszenten Materials bei einer Temperatur von 50 K über der Auslösetemperatur zu dem Volumen des Volumenänderungselements (118) vor dem Auslösen des intumeszenten Materials bei einer Temperatur von 50 K unter der Auslösetemperatur mindestens 5:1 beträgt.Cell connector according to one of the Claims 1 to 14 , characterized in that the ratio of the volume of the volume change element (118) after triggering the intumescent material at a temperature of 50 K above the trigger temperature to the volume of the volume change element (118) before triggering the intumescent material at a temperature of 50 K below the trigger temperature is at least 5: 1.
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