DE102018210646B4

DE102018210646B4 - Dichtungssegment zur Temperaturkontrolle einer fluidgekühlten Batterie

Info

Publication number: DE102018210646B4
Application number: DE102018210646.0A
Authority: DE
Inventors: Thomas Köck; Arash Rashidi; Henning Richter
Original assignee: SGL Carbon SE
Current assignee: SGL Carbon SE
Priority date: 2018-06-28
Filing date: 2018-06-28
Publication date: 2024-02-29
Anticipated expiration: 2038-06-29
Also published as: WO2020002552A1; EP3776684A1; KR102490479B1; KR20210005943A; DE102018210646A1

Abstract

Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit (31), umfassend eine Batteriezelle (40), die in thermischem Kontakt mit einer Hauptfläche (11) eines Dichtungssegment (1) steht,wobei das Dichtungssegment (1) aufweist: eine erste Hauptfläche (11) und eine zweite Hauptfläche (12), die am Dichtungssegmentrand (2) ineinander übergehen, und mindestens eine Durchtrittsöffnung (3), die das Dichtungssegment (1) von der ersten Hauptfläche (11) zur zweiten Hauptfläche (12) durchdringt, wobeieine Orthogonalprojektion (1P) des mit einer Hauptfläche an einer Projektionsebene anliegenden Dichtungssegments einen Segmentprojektionsumriss (2P), der eine Segmentprojektionsfläche APSumgibt, und mindestens einen Öffnungsprojektionsumriss (4P), der eine Öffnungsprojektions(gesamt)fläche APFumgibt, definiert,das Verhältnis APFzu APSim Bereich von 0,001 bis 0,20 liegt,sämtliche Öffnungsprojektionsumrisspunkte vom Segmentprojektionsumriss (2P) beabstandet sind und in einem umlaufenden Segmentprojektionsbereich (OP) liegen,der Segmentprojektionsbereich (OP) durch den Segmentprojektionsumriss (2P) nach außen begrenzt ist und eine umlaufend konstante Breite (b) hat, die so gewählt ist, dass der Segmentprojektionsbereich (Op) 75 % der Segmentprojektionsfläche APSeinnimmt,wobeidas Dichtungssegment eine Graphitfolienlage (5) umfasst,gekennzeichnet durcheinen Rahmen (50), der so an der Hauptfläche (11) anliegt, mit der die Bat-teriezelle (40) in thermischem Kontakt steht, dass ein durch Batteriezelle (40), Dichtungssegment (1) und Rahmen (50) begrenzter Kanal (K) ausgebildet ist, in den ein Fluid durch die Durchtrittsöffnung (3) einströmen kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine fluidgekühlte Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit.
Bekannt sind Batteriemodule, die ein komplexes Kühlrohrleitungssystem, welches einen von der Batteriezelle und dem Wärmeableitsystem getrennten Kühlkreislauf bildet, aufweisen ( US2010279152A ). Diese haben den Nachteil, dass eine Vielzahl von Dichtungen benötigt werden, die mit der Zeit undicht werden können und zum anderen ein Wärmewiderstand zwischen Wärmeableitsystem und Kühlmittel vorliegt. Komplexe, gewundene, feine verzweigte Rohrleitungssysteme sind aufwändig zu fertigen.
Die DE 10 2011 100 172 A1 beschreibt einen Batteriesatz umfassend einen Stapel von Batteriezellen und Kühlrippen. Für Flüssigkeitskühlung/-heizung weist jede Rippe Kühlmittelkanäle zwischen zwei verschweißten Blechen sowie Kühlmitteleinlässe und Kühlmittelauslässe auf, die sich von den Rippen in ohrförmigen Merkmalen erstrecken. Ein Kühlmittel soll durch den Einlass einströmen. Vom ersten ohrförmigen Merkmal, in dem sich der Einlass befindet, strömt das Kühlmittel in langen Kühlmittelkanälen innerhalb der Kühlrippe zum anderen ohrförmigen Merkmal, in dem sich der Auslass befindet und tritt dort aus der Kühlrippe aus. Zwischen den ohrförmigen Merkmalen aufeinanderfolgender Rippen entsteht ein hoher Dichtungsaufwand. Um den Spalt zwischen den Rippen zu füllen und eine ordnungsgemäße Kühlmittelabdichtung vorzusehen wird vorgeschlagen, die ohrartigen Verlängerungen mit Kunststoff zu formen, der abdichtbar ist. Alternativ sollen Gummidichtungen verwendet werden.
Die DE 10 2011 109 306 A1 schlägt U-förmige Elemente mit Kühlfluidkanälen vor. An einem U-förmigen Element soll eine Trägerplatte mit daran angebrachter Batteriezelle so angeordnet werden, dass ein durch den Kühlfluidkanal strömendes Fluid an der Oberfläche der Trägerplatte entlangströmt und der Trägerplatte Wärme entzieht. Kühlfluidkanäle sind hier jeweils zwischen den U-förmigen Elementen und der Trägerplatte ausgebildet. Eine Abdichtung ist also im Wesentlichen über die gesamte Länge der Kühlmittelkanäle erforderlich. Es wird vorgeschlagen, dass großflächig Klebstoff aufgetragen wird oder die U-förmigen Elemente direkt auf die Trägerplatte gegossen werden, um eine Abdichtung zu erzielen. Eine Abdichtung ist also nur mit großem Aufwand möglich und es besteht aufgrund der Länge der Dichtungen ein beträchtliches Leckagerisiko.
DE 10 2014 004 770 A1 beschreibt ein aus mehreren elektrochemischen Modulen zusammengesetztes Batteriepaket, das beispielsweise als Energiequelle in elektrisch oder hybrid angetriebenen Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen kann.
DE 11 2015 006 567 T5 beschreibt eine Energiespeichervorrichtung, die Folgendes aufweist: ein Gehäuse; Batteriezellen, die in dem Gehäuse voneinander beabstandet angeordnet sind; ein Unterteilungsglied; und ein Gebläse zum Zuführen eines kühlenden Luftstroms zu dem Hochtemperaturbereich.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dichtungssegment für eine den Antrieb eines Fahrzeugs, z.B. eines PKWs (BEV oder HEV), Flugzeugs oder Schiffs bewirkende Batterie anzugeben, die an die räumlichen Gegebenheiten, die in dem Kraftfahrzeug bestehen, möglichst flexibel anpassbar ist und bei einfacher Batterie-Bauweise eine effiziente Kühlung und eine hohe Energiedichte erreicht, ohne ein erhöhtes Risiko von Kühlmittelaustritten zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit nach Anspruch 1. Die Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit umfasst eine Batteriezelle, die in thermischem Kontakt mit einer Hauptfläche eines Dichtungssegment steht. Das Dichtungssegment weist eine erste Hauptfläche (die z.B. als Vorderseite aufgefasst werden kann) und eine zweite Hauptfläche (die z.B. als Rückseite aufgefasst werden kann) auf, die am Dichtungssegmentrand ineinander übergehen, und mindestens eine Durchtrittsöffnung, die das Dichtungssegment von der ersten Hauptfläche zur zweiten Hauptfläche durchdringt, wobei eine Orthogonalprojektion des mit einer Hauptfläche an einer Projektionsebene anliegenden Dichtungssegments einen Segmentprojektionsumriss, der eine Segmentprojektionsfläche A_PS umgibt, und mindestens einen Öffnungsprojektionsumriss, der eine Öffnungsprojektions(gesamt)fläche A_PF umgibt, definiert, das Verhältnis A_PF zu A_PS im Bereich von 0,001 bis 0,20 liegt, sämtliche Öffnungsprojektionsumrisspunkte vom Segmentprojektionsumriss beabstandet sind und in einem umlaufenden Segmentprojektionsbereich liegen, der Segmentprojektionsbereich durch den Segmentprojektionsumriss nach außen begrenzt ist und eine umlaufend konstante Breite hat, die so gewählt ist, dass der Segmentprojektionsbereich 75 % der Segmentprojektionsfläche A_PS einnimmt, wobei das Dichtungssegment eine Graphitfolienlage umfasst.
Unter der Orthogonalprojektion wird die Abbildung des Dichtungssegments auf eine Projektionsebene verstanden, sodass die Verbindungslinie zwischen einem Punkt des Dichtungssegments und dem Abbild dieses Punkts mit der Projektionsebene einen rechten Winkel bildet. Dies gilt für jeden Punkt des Dichtungssegments und die zum Abbild dieses Punkts führende Verbindungslinie; es handelt sich also um eine spezielle Form der Parallelprojektion. Bei der Orthogonalprojektion ist das mit einer Hauptfläche an einer Projektionsebene anliegende Dichtungssegment so ausgerichtet, dass die Segmentprojektionsfläche A_PS so groß wie möglich ist. Je nach Form der Hauptfläche kann sie z.B. vollständig an der Projektionsebene anliegen (im Falle einer ebenen Hauptfläche), mit nur einem Teil der Hauptfläche oder mit nur einem oder mehreren Punkten der Hauptfläche (wenn die Hauptfläche nicht vollkommen eben ist).
Die beiden Hauptflächen gehen am Dichtungssegmentrand und am Rand der Durchtrittsöffnung ineinander über. Die Übergänge können am Dichtungssegmentrand und am Öffnungsrand Stirnflächen umfassen, wie z.B. aus 1 B und 1C ersichtlich. Die Stirnflächen verlaufen typischerweise in etwa orthogonal zur ersten und zur zweiten Hauptfläche und ergeben sich z.B. indem man ein flächiges Material, aus dem das Dichtungssegment besteht, durch Schneiden, Wasserstrahlschneiden, Laserschneiden oder Stanzen bearbeitet. Die Randbereiche können aber auch andere Formen haben und z.B. Stirnflächen mit abgerundeten Übergängen zu den Hauptflächen umfassen.
Die Orthogonalprojektion des mit der einen Hauptfläche an der Projektionsebene anliegenden Dichtungssegments definiert einen Segmentprojektionsumriss. Der Segmentprojektionsumriss umgibt die Segmentprojektionsfläche A_PS. Die Orthogonalprojektion definiert auch mindestens einen Öffnungsprojektionsumriss. Der mindestens eine Öffnungsprojektionsumriss umgibt die Öffnungsprojektions(gesamt)fläche A_PF. Wenn nur eine Durchtrittsöffnung und somit nur ein Öffnungsprojektionsumriss vorliegt, wird von einer Öffnungsprojektionsfläche A_PF gesprochen. Liegen mehrere Durchtrittsöffnungen und somit mehrere Öffnungsprojektionsumrisse vor, wird von einer Öffnungsprojektionsgesamtfläche A_PF gesprochen.
Die Segmentprojektionsfläche A_PS schließt die Öffnungsprojektions(gesamt)fläche A_PF ein, da der mindestens eine Öffnungsprojektionsumriss vollständig innerhalb des Segmentprojektionsumrisses verläuft.
Das Dichtungssegment umfasst eine Graphitfolienlage. Die Graphitfolienlage erstreckt sich in dem Dichtungssegment. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit der Graphitfolie in der Ebene wird die flächige Wärmeverteilung im Dichtungssegment beschleunigt. Außerdem bietet die Kompressibilität der Graphitfolie Vorteile. Sie steigert die Dichtigkeit der Batterie im Bereich zwischen Rahmen und Dichtungssegment. Eine Volumenausdehnung einer am Dichtungssegment anliegenden Batteriezelle, z.B. einer Pouchzelle, wird durch die Graphitfolie wenigstens teilweise kompensiert. Insofern ist es von Vorteil, wenn sich die Graphitfolienlage bis zum Dichtungssegmentrand erstreckt. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Graphitfolienlage sich im Dichtungssegment bis an eine Stelle erstreckt, die in der Orthogonalprojektion näher am Segmentprojektionsflächenschwerpunkt liegt, als der zum Segmentprojektionsflächenschwerpunkt nächste Öffnungsprojektionsumrisspunkt. An der Stelle können dann Volumenänderungen der Batteriezelle durch die Graphitfolie zumindest teilweise ausgeglichen werden.
In Dichtungssegmenten ganz besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Dichtungssegment-Batteriezell-Einheiten nimmt die Projektionsfläche der Graphitfolie in der Orthogonalprojektion mehr als 90 %, insbesondere mehr als 95 %, z.B. mehr als 98 % der Segmentprojektionsfläche A_PS ein.
Die Graphitfolienlage kann eine, ausgehend von Polymeren gebildete synthetische Graphitfolienlage sein. Vorzugsweise umfasst die Graphitfolienlage jedoch ein teilweise kompaktiertes Graphitexpandat.
Die Herstellung von Graphitfolienlagen, die ein teilweise kompaktiertes Graphitexpandat umfassen, ist allgemein bekannt. Sie lassen sich bekanntermaßen dadurch herstellen, dass man Graphit mit bestimmten Säuren behandelt, wobei sich ein Graphitsalz bildet, mit zwischen Graphenschichten eingelagerten Säure-Anionen. Das Graphitsalz wird anschließend expandiert, indem man es hohen Temperaturen von z.B. 800 °C aussetzt. Beispielsweise wird zur Herstellung von expandiertem Graphit (Graphitexpandat) mit einer wurmförmigen Struktur üblicherweise Graphit, wie Naturgraphit, mit einem Interkalaten, wie beispielsweise Salpetersäure oder Schwefelsäure, vermischt und bei einer erhöhten Temperatur von z.B. 600 °C bis 1200 °C wärmebehandelt (siehe DE10003927A1 ).
Das bei der Expansion erhaltene Graphitexpandat wird anschließend zur Graphitfolie verpresst. Ein Verfahren zur Herstellung von Graphitfolien ist z.B. in der EP 1 120 378 B1 beschrieben. Auch die DE 10 2012 202 748 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Graphitfolie.
Das Verpressen kann so gesteuert werden, dass man Graphitfolien erhält, die sehr fest sind. Verpresst man das Graphitexpandat nur leicht (Beispielsweise auf ein Dichte im Bereich von 0,2 bis 0,7 g/cm³) wird beispielsweise bei einer Stärke von 0,5 mm eine relativ flexible Graphitfolienlage erhalten. Verpresst man auf höhere Dichten von z.B. 1,5 bis 1,9 g/cm³, ist die erhaltene Graphitfolienlage bei derselben Stärke im Wesentlichen unflexibel und plattenartig.
Das Dichtungssegment weist bevorzugt an mindestens einer Hauptfläche eine elektrisch isolierende Beschichtung auf. Die Beschichtung kann z.B. aus einem Kunststoff gebildet sein, vorzugsweise aus Polyethylentherephthalat (PET) oder PTFE, z.B. expandiertes PTFE (ePTFE). Dies hat den Vorteil, dass auch bei einer Beschädigung einer Batteriezelle, eine unerwünschte elektrische Aufladung des Dichtungssegments vermieden wird.
Die elektrisch isolierende Beschichtung kann beide Hauptflächen im Wesentlichen vollständig, z.B. zu mehr als 90 % bedecken. Der Rand der Durchtrittsöffnung kann vollständig von der elektrisch isolierenden Beschichtung bedeckt sein. Dies hat den Vorteil, dass ein zur Kühlung verwendetes Fluid, das durch die Durchtrittsöffnung strömt, im Bereich der Öffnung nicht in das Dichtungssegment eindringen kann. Das Dichtungssegment bleibt dann länger erhalten und muss noch seltener ausgetauscht werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht das Dichtungssegment aus dem Graphitexpandat enthaltenden Flachmaterial, das in WO 2011/101391 A1 angegeben ist. Hierdurch kann eine gute Wärmeleitfähigkeit in Flächenrichtung bei gleichzeitiger Anpassungsfähigkeit an Volumenänderungen der Batteriezellen in beiden Richtungen - Volumenausdehnung und Volumenverringerung - erreicht werden. Zudem lässt sich das graphithaltige Flachmaterial des Dichtungssegments besonders gut an unterschiedlichste Formen von Batteriezellen anpassen.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist das Dichtungssegment eine Dichte von 0,6-1,9 g/cm³, bevorzugt von 0,7-1,4 g/cm³ und besonders bevorzugt von 0,9-1,1 g/cm³ wie etwa vorteilhafte 1,0 g/cm³ auf. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Dichtungssegment eine Wärmeleitfähigkeit in Flächenrichtung von 120-500 W/(m K), bevorzugt von 130-480 W/(m K) und besonders bevorzugt von 250-450 W/(m K) auf. Die Wärmeleitfähigkeit wird mittels der Angström-Methode („Angström's Method of Measuring Thermal Conductivity“; Amy L. Lytle; Physics Department, The College of Wooster, Theses) bestimmt.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist das Dichtungssegment in der gesamten Fläche in Dickenrichtung eine Rückfederung von 2 bis 6%, bevorzugt von 2,5 bis 5,5% und besonders bevorzugt von 3 bis 5%, bezogen auf seine Ausgangsdicke auf. Die Rückfederung wird bestimmt gemäß Abschnitten 9.1, 9.2 und 9.2.1 der DIN 28090-2:1995-09. Es wurde nun gefunden, dass dies in den Bereichen, in denen das Dichtungssegment an den Rahmen anliegt, einem ungewünschten Austritt von Kühlfluid wirksam entgegenwirkt. Auch können für die Rahmen dann Materialien mit hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten verwendet werden, wie z.B. Kunststoffrahmen auf Polymerbasis. Die Rückfederung der Dichtungssegmente gleicht die mit örtlichen Temperaturschwankungen einhergehenden Verwindungen der Rahmen aus, und gewährleistet so eine hohe Dichtigkeit z.B. auch während eines Starts des Fahrzeugs bei besonders niedrigen Außentemperaturen.
Dies ermöglicht eine gezielte lokale Verdichtung in den an den Rahmen anliegenden Rändern der Dichtungssegmente, wenn man die Dichtungssegmente zwischen den Rahmen einspannt. Ein unerwünschter Austritt von Kühlfluid wird dadurch weiter erschwert. Die Rahmen können dann mit höheren Fertigungstoleranzen hergestellt werden, wobei Unebenheiten durch kompressible Dichtungssegmente besonders gut ausgeglichen werden. Beim Spritzguss von Kunststoffrahmen werden relativ hohe Fertigungstoleranzen zu Gunsten einer höheren Fertigungseffizienz gezielt in Kauf genommen. Verwendbare Dichtungssegmente der erfindungsgemäßen Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit ermöglichen also eine besonders effiziente Batteriefertigung und werden vorzugsweise in Verbindung mit Kunststoffspritzgussrahmen verwendet.
Bevorzugt kann das Dichtungssegment aus verdichtetem Graphitexpandat bestehen. In einer alternativen Ausführungsform kann das Dichtungssegment aus einem vor der Verdichtung gebildeten Gemisch aus weitgehend gleichmäßig vermischtem Graphitexpandat und Kunststoffpartikeln bestehen. In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann das Dichtungssegment mit nach der Verdichtung aufgebrachtem Kunststoff oberflächlich oder bis in den Kernbereich des Dichtungssegments imprägniert sein. Durch diese Ausführungsformen lassen sich vorteilhaft besonders formstabile und leicht handhabbare Dichtungssegmente ausformen. Vorteilhaft können als Kunststoffe Thermoplaste, Duroplaste oder Elastomere verwendet werden, insbesondere Fluorpolymer, PE, PVC, PP, PVDF, PEEK, Benzoaxine und/oder Epoxidharze.
Um einen besonders guten Wärmeübergang von einer Batteriezelle auf das Dichtungssegment zu ermöglichen, kann das Dichtungssegment an eine Außenkontur der Batteriezelle angepasst sein. Beispielsweise kann das Dichtungssegment eine Vertiefung zur formschlüssigen Aufnahme eines Teils einer Außenfläche einer Batterie aufweisen, wobei die Vertiefung spezifisch für die teilweise Aufnahme bestimmter zylindrischer oder prismatischer Batterien ausgebildet sein kann, um eine möglichst großflächige Anschmiegung einer Batterie an eine Hauptfläche des Dichtungssegments zu ermöglichen.
Bei einem bevorzugten Dichtungssegment sind eine oder beide Hauptflächen im Wesentlichen eben. Dies hat den Vorteil, dass im Wesentlichen Ebene Oberflächen von Pouchzellen an der Wärmeaustauschfläche anliegen können, wodurch eine effiziente Wärmeübertragung gewährleistet wird.
Um die erst im Betrieb der Batteriezellen, z.B. Pouchzellen auftretende Volumenausdehnung nicht zu behindern, können die Dichtungssegmente und die Batteriezellen im betriebslosen und entladenen Zustand des Energiespeichers vorteilhaft so miteinander verspannt werden, dass die Dichtungssegmente in Dickenrichtung nur schwach, bevorzugt um höchstens 1% bezogen auf deren Ausgangsdicke, komprimiert sind.
Die Zahl der Durchtrittsöffnungen ist nicht beschränkt. Sie kann 1, 2, 3, 4, 5, oder 6 betragen, vorzugsweise 1, 2, 3, 4 oder 5, weiterhin bevorzugt 1, 2, 3 oder 4, besonders bevorzugt 1, 2 oder 3, beispielsweise 1 oder 2. In einem Dichtungssegment einer ganz besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit beträgt die Zahl der Durchtrittsöffnungen 1.
Sämtliche Öffnungsprojektionsumrisspunkte sind vom Segmentprojektionsumriss beabstandet.
Mit den Öffnungsprojektionsumrisspunkten sind die Punkte gemeint, die den Öffnungsprojektionsumriss bilden oder, falls mehrere Durchtrittsöffnungen vorhanden sind, die Öffnungsprojektionsumrisse bilden.
Sämtliche Öffnungsprojektionsumrisspunkte liegen innerhalb eines umlaufenden Segmentprojektionsbereichs.
Der umlaufende Segmentprojektionsbereich ist durch den Segmentprojektionsumriss nach außen begrenzt. Der umlaufende Segmentprojektionsbereich hat eine umlaufend konstante Breite. Die Breite ist so gewählt, dass der umlaufende Segmentprojektionsbereich 75 %, vorzugsweise 65 %, weiterhin bevorzugt 55 %, besonders bevorzugt 45 %, ganz besonders bevorzugt 35 %, z.B. 30 % der Segmentprojektionsfläche A_PS einnimmt. Umlaufene Segmentprojektionsbereiche konstanter Breite lassen sich für jeden Segmentprojektionsumriss angeben, wie in 4A bis 4D beispielhaft veranschaulicht.
Erfindungsgemäß befinden sich die Durchtrittsöffnung(en) also in einem äußeren Bereich des Dichtungssegments, der mit Hilfe der Orthogonalprojektion und des umlaufenden Segmentprojektionsbereichs abgegrenzt ist. Dadurch steht ein vom äußeren Bereich umgebener innerer Bereich des Dichtungssegments zur Verfügung für einen flächigen thermischen Kontakt zwischen Batteriezelle(n) und Hauptfläche(n).
Eine mit Dichtungssegmenten aufgebaute Batterie der erfindungsgemäßen Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit ist an die räumlichen Gegebenheiten, die in einem Kraftfahrzeug bestehen, flexibel anpassbar. Das Dichtungssegment ermöglicht einen stapelförmigen Aufbau einer Batterie, wie z.B. in 7 gezeigt. Die Form der Dichtungssegmente und die Länge einzelner Stapel sind dabei im Wesentlichen frei wählbar, so dass die Hohlräume, die in einem bestimmten Kraftfahrzeugtyp für eine Traktionsbatterie zur Verfügung stehen, möglichst vollständig ausgenutzt werden können.
Beispielsweise hat eine Erhebung zwischen den Sitzen eines PKW, z.B. ein Kardantunnel, eine vorgegebene Form und lässt sich nicht beliebig in den Fahrgastraum hinein erweitern. Um den dort vorhandenen Bauraum möglichst vollständig zu nutzen, könnte etwa eine Batterie basierend auf trapezförmigen Dichtungssegmenten aufgebaut werden. Ebenso denkbar sind Dichtungssegmente mit im wesentlicher rechteckiger, dreieckiger, ovaler oder runder Segmentprojektionsfläche.
Sollen an anderer Stelle mehrere Batterien direkt nebeneinander oder übereinander angeordnet werden, sind Hohlräume zwischen den Batterien in der Regel nicht erwünscht, da diese Hohlräume sich anderweitig schwer nutzen lassen. In diesem Fall empfiehlt sich ein Dichtungssegment mit im Wesentlichen rechteckiger Segmentprojektionsfläche, da sich daraus aufgebaute Stapel fast ohne unerwünschte Hohlräume nebeneinander anordnen lassen.
Mit dem Dichtungssegment der erfindungsgemäßen Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit wird bei einfacher Bauweise eine effiziente Kühlung und eine hohe Energiedichte erreicht. Mit verschiedenen Elemente einer Batterie, die mit Dichtungssegmenten der erfindungsgemäßen Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit aufbaubar ist, bewirken die Dichtungssegmente synergistische Vorteile, wie in den nachfolgenden Absätzen beschrieben.
Die Dichtungssegmente bewirken eine Abdichtung, indem sie direkt an Rahmen angeschlossen werden können; sie lassen sich zwischen den Rahmen einspannen (Dichtungsfunktion). Zudem positionieren die Dichtungssegmente die Batteriezellen in der gewünschten Position im Zellstapel (Positionierungsfunktion). Sie ermöglichen einen definierten, punktuellen Durchritt von Kühlfluid durch die Durchtrittsöffnungen und begrenzen die zwischen Durchtrittsöffnungen verlaufenden Abschnitte der Kanäle in Stapelrichtung (Fluidleitfunktion). Gleichzeitig wird überschüssige Wärme von Batteriezellen direkt auf die Dichtungssegmente übertragen. Die Wärme verteilt sich im Dichtungssegment auch in weiter außen gelegene Bereiche hinein, an denen eine oder mehrere Hauptflächen des Dichtungssegments in Kontakt mit einem Kühlfluid stehen, auf das die Wärme übertragen wird (Wärmeleitfunktion).
Wenn die Dichtungssegmente fest zwischen den Rahmen eingespannt sind, verhält sich die Batterie wie ein einziger fester Körper, der über Rahmen im Kraftfahrzeug verankert werden kann (Positionierungsfunktion). Die Rahmen bilden eine Wand des Kühlkanals, so dass ein Kühlfluid im Kühlkanal an einer Oberfläche der Rahmen entlangströmen kann (Fluidleitfunktion).
Die Batteriezellen dienen bei der vorliegenden Erfindung nicht nur zur Bereitstellung von elektrischer Energie, sondern begrenzen zugleich den Kühlkanal. Sie tragen dazu bei, dass das Fluid an der Batteriezelle entlanggeführt wird (Fluidleitfunktion). Dies bewirkt gleichzeitig eine effiziente Kühlung, da das Kühlfluid an der Zelloberfläche entlangströmt.
Durch die Dichtungssegmente werden Bauteile entbehrlich, die gemäß Stand der Technik benötigt würden. Ein sich über die gesamte Länge des stapelförmigen Aufbaus der Batterie erstreckender Kühlkanal, der die einzelnen Batteriezellen umgibt, wird bei Verwendung der Dichtungssegmente der erfindungsgemäßen Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit wie beiläufig durch Rahmen, Dichtungssegmente und Batteriezellen definiert (siehe insbesondere 3, 4 und 5), ohne dass hierfür eigene Bauteile erforderlich wären. Dies sorgt für eine besonders einfache Bauweise.
Dadurch wird gleichzeitig eine besonders effiziente Kühlung der Batteriezellen erreicht. Überschüssige Wärme wird von Batteriezellen über die Dichtungssegmente auf das Kühlfluid übertragen, wie oben beschrieben (erster Wärmepfad). Zusätzlich wird überschüssige Wärme von den Batteriezellen direkt auf das Kühlfluid übertragen, da der durch die Dichtungssegmente und deren Durchtrittsöffnungen definierte Kühlkanal an den Batteriezellen entlangführt (zweiter Wärmepfad). Da Wärme aus den Batteriezellen gleichzeitig über mehrere Wärmepfade entweicht, ist eine ausreichende Kühlung auch mit relativ geringen Kühlfluidvolumenströmen oder mit weniger kalten Kühlfluiden möglich. Insofern dient das Dichtungssegment erfindungsgemäß zur Temperaturkontrolle. Es ist also nur ein relativ geringer Kühlaufwand erforderlich. Auch steht das Kühlfluid beim Übergang von einer zur nächsten Batteriezelle ununterbrochen zur Wärmeaufnahme zur Verfügung. Die Dichtungssegmente der erfindungsgemäßen Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit lassen sich so anordnen und die Durchtrittsöffnungen sich dadurch so positionieren, dass eine kontinuierliche Umströmung der Batteriezellen möglich wird. Dadurch werden Totvolumina, in denen das Kühlfluid für die Aufnahme von Wärme aus Batteriezellen nicht zur Verfügung steht, auf ein Minimum beschränkt. Das Dichtungssegment der erfindungsgemäßen Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit ermöglicht dadurch letztlich eine besonders wirtschaftliche Nutzung der Wärmeaufnahmekapazität des Kühlfluids, was den Einsatz besonders kleiner Kühlmittelvolumina ermöglicht.
Bezogen auf die gesamte Batterie einschließlich Kühlmittel ergeben sich somit besonders hohe Energiedichten.
Das Verhältnis A_PF zu A_PS liegt im Bereich im Bereich von 0,001 bis 0,20, bevorzugt von 0,003 bis 0,175, weiterhin bevorzugt von 0,004 bis 0,15, besonders bevorzugt von 0,004 bis 0,125. Bei einem noch kleineren Verhältnis dieser Flächen wird der Strömungswiderstand eines Kühlfluids auch bei kurzen Stapeln mit nur wenigen Dichtungssegmenten zu groß. Eine Einrichtung zur Förderung des Fluids, wie z.B. eine Pumpe, würde dann zu viel Energie verbrauchen, um hinreichende Mengen an Kühlfluid durch den Stapel zu befördern. Bei einem noch größeren Verhältnis dieser Flächen wird die Wärmeabfuhr aus den Batteriezellen zu stark beeinträchtigt, da durch die Durchtrittsöffnung(en) dann ein zu großer Anteil der für den Wärmeaustausch (Wärmeleitung in der Graphitfolienlage) zur Verfügung stehenden Flächen aufgebraucht wird.
Die Form des Dichtungssegments ist nicht beschränkt. Grundsätzlich sind alle Formen denkbar. Um eine Traktionsbatterie passgenau für einen bestimmten Hohlraum eines Kraftfahrzeugs zu bilden, können spezielle Formen erforderlich sein. Im Allgemeinen sind jedoch Formen mit kurzen Dichtungssegmenträndern bevorzugt, da dies die Wahrscheinlichkeit von Kühlfluidaustritten und Aufquellen der Dichtungssegmente durch Kühlfluidaufnahme über die Stirnflächen weiter verringert. Beispielsweise überschreitet die Länge des Segmentprojektionsumrisses den Umfang eines Quadrates, dessen Fläche der Segmentprojektionsfläche A_PS entspricht, höchstens um 65 %, bevorzugt höchstens um 30 %, besonders bevorzugt höchstens um 10 %.
Vorzugsweise umfasst der Segmentprojektionsumriss keinen konkaven Abschnitt. Ein konkaver Abschnitt liegt vor, wenn eine Gerade so in den Segmentprojektionsumriss gelegt werden kann, dass Sie den Segmentprojektionsumriss in mehr als zwei Punkten schneidet und die zwischen der Geraden und dem Segmentprojektionsumriss eingeschlossenen Teilflächen der Segmentprojektionsfläche mindestens 3 % von A_PS betragen.
Es ist weniger bevorzugt, wenn eine Durchtrittsöffnung in einem peripheren Bereich eines Dichtungssegments der erfindungsgemäßen Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit liegt. Orthogonalprojektionen weniger bevorzugter Dichtungssegmente, in denen die Durchtrittsöffnung sich in aus regelmäßigen Grundfläche herausragen peripheren Lasche befinden, sind in 3A und 3B veranschaulicht. Dichtungssegmente einer bevorzugter Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit lassen sich von diesen Dichtungssegmenten mit Hilfe eines Polygons abgrenzen, auf das zur Definition der bevorzugten Lage der Durchtrittsöffnung zurückgegriffen wird. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, wenn der Öffnungsprojektionsumriss im Segmentprojektionsumriss so liegt, dass sich ein gleichseitiges und gleichwinkliges Polygon, z.B. ein Quadrat, dessen Fläche ein Achtel, im Allgemeinen ein Sechstel, vorzugsweise ein Fünftel, weiterhin bevorzugt ein Viertel und besonders bevorzugt ein Drittel von A_PS beträgt, innerhalb des Segmentprojektionsumrisses so ausrichten lässt, dass der Öffnungsprojektionsumriss vollständig innerhalb des Polygons liegt.
Erfindungsgemäß weniger bevorzugte Lagen der Durchtrittsöffnung im Dichtungssegment lassen sich nicht nur mit Hilfe des Polygons bzw. Quadrats angeben, sondern stattdessen oder ergänzend zum Polygon auch mit Hilfe einer Schar von Geraden, die den Öffnungsprojektionsumriss in einem oder mehreren Punkten schneiden. Vorzugsweise liegt der Öffnungsprojektionsumriss im Segmentprojektionsumriss so, dass keine der Geraden, die den Öffnungsprojektionsumriss in einem Punkt oder mehreren Punkten schneiden, den ersten Segmentprojektionsumriss in mehr als zwei Punkten schneidet.
Wenn die Durchtrittsöffnung nicht in einem peripheren Bereich des Dichtungssegments liegt, verringert sich der Strömungswiderstand, da das Kühlfluid nicht in periphere Bereiche geführt werden muss, um über die Durchtrittsöffnung durch das Dichtungssegment hindurchzuströmen.
Erfindungsgemäß unterschreitet der Abstand vom Öffnungsprojektionsumriss zum Segmentprojektionsumriss nirgends 50 %, vorzugsweise 75 %, besonders bevorzugt 100 % der Dichtungssegmentdicke. Dies hat den Vorteil, dass der zwischen Durchtrittsöffnung und Segmentrand verlaufende Bereich des Dichtungssegments durchgehend ausreichend breit ist und sich sicher zwischen Rahmen einspannen lässt, ohne umzuknicken oder beim Verspannen anderweitige Ausweichbewegungen zu vollziehen. Dadurch wird das Risiko unerwünschter Kühlmittelaustritte verringert. Den Abstand vom Öffnungsprojektionsumriss zum Segmentprojektionsumriss misst man in der Orthogonalprojektion ab. Die Dichtungssegmentdicke wird gemäß DIN EN ISO 5084 vom Oktober 1996 bestimmt. Die Dichtungssegmentdicke wird in Orthogonalprojektionsrichtung gemessen. Es wird ein Druckstempel mit runder Prüffläche verwendet, dessen Durchmesser dem kürzesten Abstand vom Öffnungsprojektionsumriss zum Segmentprojektionsumriss entspricht, wobei dieser bei jeder Dickenmessung so aufgesetzt wird, dass die Linie, entlang der der jeweilige Abstand vom Öffnungsprojektionsumriss zum Segmentprojektionsumriss gemessen wir, die Prüffläche in zwei gleich große Hälften teilt. Die Dichtungssegmentdicke wird bei einem Druck von 0,1 kPa bestimmt, wobei diese Druckangabe sich auf die runde Prüffläche des Druckstempels bezieht.
Vorzugsweise verlaufen mindestens ein erster und ein dritter Abschnitt des Dichtungssegmentrandes parallel zueinander. Dies hat den Vorteil, dass sich das Dichtungssegment dann besonders leicht zwischen zwei parallel verlaufende Rahmen führen lässt, wodurch der Austausch von einzelnen Bestandteilen einer Batterie, wie Dichtungssegmenten und daran gegebenenfalls angebrachten Batteriezellen, besonders einfach möglich ist.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn mindestens ein Bereich des Dichtungssegmentrandes, der den ersten und den dritten Abschnitt des Dichtungssegmentrandes verbindet, einen zweiten Abschnitt des Dichtungssegmentrandes umfasst, der orthogonal zum ersten und dritten Abschnitt des Dichtungssegmentrandes verläuft.
Ein weiterer Bereich des Dichtungssegmentrandes, der den ersten und den dritten Abschnitt des Dichtungssegmentrandes verbindet, umfasst einen vierten Abschnitt des Dichtungssegmentrandes, der parallel zum zweiten Abschnitt des Dichtungssegmentrandes verläuft.
Vorzugsweise weist der Dichtungssegmentrand mindestens vier gerade Abschnitte auf und vier mit diesen Abschnitten zusammenfallende Geraden definieren ein Viereck. Vorzugsweise steht die Segmentfläche über dieses Viereck nicht hinaus. Beispielsweise definieren mit dem ersten, mit dem zweiten, mit dem dritten und mit dem vierten Abschnitt des Dichtungssegmentrandes zusammenfallende Gerade ein Rechteck und die Segmentfläche steht über dieses Rechteck nicht hinaus. Dies stellt sicher, dass der Segmentrand im Verhältnis zur Segmentfläche kurz ist, wodurch, bei gegebener Kühlleistung, das Risiko eines unerwünschten Austritts von Kühlfluid verhältnismäßig gering ist und ein risikoarmer Betrieb des Kraftfahrzeugs sichergestellt wird.
Das Dichtungssegment kann die folgenden Bedingungen erfüllen:

d₁ = x · d₃, und
d₂ = y · d₄.

Dabei steht d₁ für die Distanz vom Öffnungsrand zum ersten Abschnitt des Dichtungssegmentrands, d₂ für die Distanz vom Öffnungsrand zum zweiten Abschnitt des Dichtungssegmentrands, d₃ für die Distanz vom Öffnungsrand zum dritten Abschnitt des Dichtungssegmentrands, d₄ für die Distanz vom Öffnungsrand zum vierten Abschnitt des Dichtungssegmentrands, x für eine Zahl im Bereich von 0,25 bis 4 und y für eine Zahl im Bereich von 3 bis 50. Dies gewährleistet, dass die Durchtrittsöffnung nahe am zweiten Abschnitt und weit entfernt vom vierten Abschnitt liegt.
Vorzugsweise ist die Distanz vom ersten zum dritten Abschnitt größer, als die Distanz vom zweiten zum vierten Abschnitt.
Die Erfindung betrifft eine Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit nach Anspruch 1, nämlich umfassend eine Batteriezelle, wobei die Batteriezelle in thermischem Kontakt mit einer Hauptfläche eines oben beschriebenen Dichtungssegments steht. Der thermische Kontakt kann dadurch gebildet sein, dass die Batteriezelle mit einer der Hauptflächen des Dichtungssegments oder mit einer an dieser Hauptfläche angeordneten elektrisch isolierenden Beschichtung in physischem Kontakt steht, wobei die Batteriezelle die Durchtrittsöffnung nicht überlappt. Die Batteriezelle überlappt die Durchtrittsöffnung nicht, wenn in der Orthogonalprojektion kein Öffnungsprojektionsumrisspunkt im Projektionsumriss der Batteriezelle liegt.
Die Batteriezelle ist vorzugsweise unter prismatischen Zellen, Pouchzellen und zylindrischen Zellen ausgewählt. Besonders bevorzugte Dichtungssegment-Batteriezell-Einheiten sind Dichtungssegment-Pouchzell-Einheiten. Die besonders bevorzugte Batteriezelle ist also eine Pouchzelle.
Die Batteriezelle, z.B. Pouchzelle, ist hinsichtlich der Zellchemie nicht beschränkt. Vorzugsweise ist an der Bereitstellung elektrischen Stroms eine reversible Oxidation von Lithium zu Li⁺-Kationen beteiligt.
Vorzugsweise hat die Pouchzelle eine Vorder- und eine Rückseite, die im Wesentlichen eben sind und parallel zueinander verlaufen. Die Vorder- und die Rückseite nehmen mindestens 50 %, z.B. mindestens 60 %, bevorzugt mindestens 70 % der gesamten Oberfläche eines Beutels ein, der die Pouchzelle nach außen abschließt.
Vorzugsweise liegt ein Rahmen so an der Hauptfläche (oder an der elektrisch isolierenden Beschichtung) an, mit der die Batteriezelle in thermischem Kontakt steht, dass ein durch Batteriezelle, Dichtungssegment und Rahmen begrenzter Kanal ausgebildet ist, in den ein Fluid durch die Durchtrittsöffnung einströmen kann.
Vorzugsweise ist der Kanal umlaufend, d.h., dass der Projektionsumriss der Batterie in der Orthogonalprojektion einen definierten Abstand zum Projektionsumriss des Rahmens einhält. Vorzugsweise hält jeder Punkt des Projektionsumrisses der Batterie zum Projektionsumriss des Rahmens einen Abstand ein, der höchstens 20 % der Länge des Segmentprojektionsumrisses, z.B. höchstens 10 % der Länge des Segmentprojektionsumrisses beträgt. Außerdem hält vorzugsweise jeder Punkt des Projektionsumrisses der Batterie zum Projektionsumriss des Rahmens einen Abstand ein, der mindestens 0,1 % der Länge des Segmentprojektionsumrisses, z.B. mindestens 0,5 % der Länge des Segmentprojektionsumrisses beträgt. Dies gewährleistet, dass ein Kühlfluid auch besonders schmale Bereiche des Kühlkanals ungehindert durchströmen kann und gleichzeitig der Kühlfluidstrom in besonders breiten Kanalbereichen nicht zum Erliegen kommt. Dies steigert den Wärmeabtransport und dadurch letztliche die Energiedichte der Batterie und/oder die Lebensdauer der Batteriezellen.
Eine besonders bevorzugte Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit umfasst ein zweites oben beschriebenes Dichtungssegment, wobei eine Hauptfläche des zweiten Dichtungssegments so am Rahmen anliegt, dass das Fluid, das durch die Durchtrittsöffnung des einen Dichtungssegments in den Kanal einströmen kann, durch die Durchtrittsöffnung des zweiten Dichtungssegments aus dem Kanal entweichen kann.
Das erste und das zweite Dichtungssegment liegen im Allgemeinen so fest an der Pouchzelle an, dass die Pouchzelle zwischen den Dichtungssegmenten nicht verrutscht.
Vorzugsweise fällt in der Orthogonalprojektion der Segmentprojektionsumriss des zweiten Dichtungssegments mit dem Segmentprojektionsumriss des ersten Dichtungssegments zusammen. Das bedeutet, dass mindestens 95 %, vorzugsweise mindestens 98 % der Segmentprojektionsfläche des zweiten Dichtungssegments in die Segmentprojektionsfläche A_PS fällt und dass mindestens 95 %, vorzugsweise mindestens 98 % der Segmentprojektionsfläche A_PS in die Segmentprojektionsfläche des zweiten Dichtungssegments fällt.
In der Orthogonalprojektion hält jede Öffnungsprojektionfläche des ersten Dichtungssegments zu jeder Öffnungsprojektionsfläche des zweiten Dichtungssegments im Allgemeinen einen Abstand ein. Dieser Abstand beträgt vorzugsweise mindestens ein Fünfzigstel, besonders bevorzugt mindestens ein Zwanzigstel, z.B. mindestens ein Zehntel der Länge des Segmentprojektionsumrisses des ersten Dichtungssegments.
Vorzugsweise ist sind die Durchtrittsöffnung des ersten Dichtungssegments und die Durchtrittsöffnung des zweiten Dichtungssegments über zwei gleich lange Abschnitte des Kanals verbunden. Die Länge der Abschnitte des Kanals wird in der Orthogonalprojektion bestimmt, wozu eine Hilfsgerade durch die beiden Flächenschwerpunkte der Öffnungsprojektionsflächen gelegt wird. Die Projektion des einen Abschnitts des Kanals verläuft dann auf der einen Seite der Hilfsgeraden und die Projektion des anderen Abschnitts des Kanals verläuft auf der anderen Seite der Hilfsgeraden. Die Länge eines Abschnitts des Kanals ist die kürzeste Verbindung vom Öffnungsprojektionsumriss des einen Dichtungssegments zum Öffnungsprojektionsumriss des anderen Dichtungssegments, welche den Projektionsumriss der Batteriezelle nicht schneidet. Zwei gleich lange Abschnitte sind gegeben, wenn der längere Abschnitt höchstens 50 %, vorzugsweise höchstens 15 % länger ist, als der kürzere Abschnitt. Dies begünstigt, dass in sämtlichen Teilen der äußeren Bereiche der Dichtungssegmente nahezu gleich viel Wärme auf das Kühlfluid übertragen wird und somit eine gleichmäßige Wärmeabfuhr aus allen Teilen der Zelle. Sogenannte Hot Spots, die Batteriezellen schädigen, sind dann weniger ausgeprägt. Letztlich verlängert dies die Lebensdauer der Batteriezellen und einer damit aufgebauten Traktionsbatterie.
Das Dichtungssegment kann zur sicheren wärmeleitenden Verbindung des Dichtungssegments an den Batteriezellen so ausgebildet sein, dass es bei einer Volumenausdehnung der daran anlegbaren Batteriezelle nachgibt und sich bei einer Volumenverringerung der Batteriezellen ausdehnt. Um die erst im Betrieb der Batteriezellen auftretende Volumenausdehnung nicht zu behindern, können die Dichtungssegmente und die Batteriezellen im betriebslosen Zustand des Energiespeichers vorteilhaft so miteinander verspannt werden, dass das Dichtungssegment des oder der Dichtungssegmente in Dickenrichtung nur schwach, bevorzugt um höchstens 1% bezogen auf dessen Ausgangsdicke, komprimiert ist.
Die oben beschriebenen Dichtungssegmente der erfindungsgemäßen Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit eignen sich zur Temperaturkontrolle in ganz unterschiedlichen Batterien. Besonders gut eignen sie sich zur Temperaturkontrolle in Batterien mit hoher Leistung, wie z.B. in Traktionsbatterien in BEV oder HEV. BEV bezeichnet ein Kraftfahrzeug zur Beförderung von Personen und/oder Gütern, das von einem Elektromotor angetrieben wird und die zu seiner Fortbewegung nötige elektrische Energie aus der Traktionsbatterie bezieht. HEV bezeichnet ein Kraftfahrzeug zur Beförderung von Personen und/oder Gütern, das von einem Elektromotor und einem weiteren Energiewandler angetrieben wird und die zu seiner Fortbewegung nötige elektrische Energie teilweise aus der Traktionsbatterie bezieht.
Es ist möglich, eine Batteriezelle zwischen oben beschriebenen Dichtungssegmenten so einzuklemmen und sie gleichzeitig mit Hilfe der Stromleitelemente auszurichten, dass keine weiteren Aufhängungselemente erforderlich sind. Dies ist von Vorteil, da sich eine Batterie so auf besonders einfache Weise, d.h. mit wenigen und einfachen Bauteilen zusammenbauen lässt.
Alternativ kann an der ersten und/oder zweiten Hauptfläche oder an der elektrisch isolierenden Beschichtung, die an der Hauptfläche oder den Hauptflächen angebracht ist ein Aufhängungselement angeordnet sein, wobei das Aufhängungselement beispielsweise aus der Hauptfläche hervortritt. Das Aufhängungselement kann z.B. Schaumstoff, Graphit und/oder ein festes Metall, wie z.B. Stahl oder Aluminium, umfassen. Ein Verrutschen von einer an einer Hauptfläche oder einer elektrisch isolierenden Beschichtung angeordneten Batteriezelle wird durch das Aufhängungselement zusätzlich erschwert.
Bei dem Aufhängungselement kann es sich auch um einen Bügel handeln, an dem die Batteriezelle der erfindungsgemäßen Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit zwischen Dichtungssegmenten der erfindungsgemäßen Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit aufgehängt ist. Der Bügel kann sich z.B. zusammen mit den Stromleitelementen in einen außerhalb eines Rahmens liegenden Bereich erstrecken. Der Bügel kann sich um eine zwischen zwei Dichtungssegmenten angeordnete Batteriezelle, z.B. Pouchzelle, herum erstrecken.
Hierin beschrieben ist auch eine Traktionsbatterie, die einen Stapel erfindungsgemäßer Dichtungssegment-Batteriezell-Einheiten umfasst.
Hierin beschrieben wird auch die Verwendung einer elektrisch nichtleitenden Flüssigkeit zur Abfuhr von Wärme aus einem hierin beschriebenen Dichtungssegment, aus einer erfindungsgemäßen Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit oder aus einer hierin beschriebenen Traktionsbatterie.
Elektrisch nichtleitend bedeutet, dass die Flüssigkeit elektrischen Strom nicht leitet. Die Leitfähigkeit beträgt höchstens 10^-8 S·cm^-1 bzw. der spezifische elektrische Widerstand beträgt 10⁸ Ω·cm, gemessen jeweils bei 25°C. Er wird gemessen gemäß DIN EN 60247:2004.
Die Verwendung elektrisch nichtleitender Flüssigkeiten als Kühlfluid hat den Vorteil, dass es bei einer eventuellen Beschädigung und einem thermischen Durchgehen (thermal runaway) einer Batteriezelle nicht zu einem Kurzschluss kommt.
Die elektrisch nichtleitende Flüssigkeit enthält vorzugsweise eine fluorierte organische Verbindung, z.B. eine vollständig fluorierte organische Verbindung oder eine teilweise fluorierte organische Verbindung, wie z.B. ein vollständig fluoriertes Keton, oder einen teilweise fluorierten Ether. Der bei einem Druck von 1 Bar bestimmte Siedepunkt der Verbindung kann beispielsweise im Bereich von 45 bis 150 °C, bevorzugt im Bereich von 55 °C bis 100 °C liegen. Im vollständig fluorierten Keton kann an den Keto-Kohlenstoff eine siebenfach fluorierte Isopropylgruppe und eine fünffach fluorierte Ethylgruppe gebunden sein.
Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

1A ein Dichtungssegment der erfindungsgemäßen Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit;
1B, 1C zwei unterschiedliche Perspektiven eines Eckbereichs des in 1A dargestellten Dichtungssegments (der Eckbereich ist in 1A oben rechts mit einem Rechteck hervorgehoben);
2, 3A, 3B, 3C Orthogonalprojektionen Dichtungssegmente der erfindungsgemäßen Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit;
4A bis 4D die Definition eines umlaufenden Segmentrandbereichs am Beispiel der Orthogonalprojektion der 3B;
5 eine erfindungsgemäße Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit;
6 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit;
7 einen Teil einer Traktionsbatterie, die aus erfindungsgemäßen Dichtungssegment-Batteriezell-Einheiten aufgebaut ist.

1A zeigt ein Dichtungssegment 1 zur Temperaturkontrolle einer fluidgekühlten Batterie. Das Dichtungssegment 1 weist eine erste Hauptfläche 11 und eine zweite Hauptfläche 12 auf. Das Dichtungssegment 1 weist außerdem eine Durchtrittsöffnung 3 auf, die das Dichtungssegment von der ersten Hauptfläche 11 zur zweiten Hauptfläche 12 durchdringt. Die zweite Hauptfläche 12 ist in 1A nicht zu sehen, da sie sich auf einer vom Betrachter abgewandten Seite befindet und im Wesentlichen parallel zur ersten Hauptfläche 11 verläuft, wie aus der in 1C gezeigten Perspektive zu erkennen ist. In der in 1C gezeigten Perspektive verlaufen beide Hauptflächen auf den Betrachter zu.
Die beiden Hauptflächen 11, 12 gehen am Dichtungssegmentrand 2 und am Öffnungsrand 4 ineinander über. 1B zeigt beispielhaft, wie die Hauptflächen 11, 12 am Dichtungssegmentrand ineinander übergehen können. Hier bildet der Rand 2 eine Fläche, die im Wesentlichen orthogonal zu den Hauptflächen 11 und 12 verläuft. Denkbar ist jedoch auch jeder andere Übergang der Hauptflächen 11, 12 im Randbereich, beispielsweise über einen abgerundeten Rand. Der Öffnungsrand 4 umgibt eine Durchtrittsfläche.
Das in 1A gezeigt Dichtungssegment besteht aus einer Graphitfolie 5, die im Wesentlichen aus kompaktiertem Graphitexpandat besteht, das auf eine Dichte von 1,5 g/cm³ teilverdichtet ist. Das Dichtungssegment umfasst also eine Graphitfolienlage.
Die Lage der Durchtrittsöffnung 4 im Dichtungssegment ist über eine Orthogonalprojektion definiert. Dies veranschaulichen die in 2, 3A, 3B, 3C gezeigten Orthogonalprojektionen 1_P beispielhaft für vier verschiedene, nicht dargestellte Dichtungssegmente, in denen die beiden Hauptflächen 11 und 12 jeweils eben sind und im Wesentlichen parallel zueinander und zur nicht dargestellten Projektionsebene verlaufen. In den 2, 3A, 3B und 3C ist der jeweilige Segmentprojektionsumriss 2_P dargestellt, der die ebenfalls dargestellte, jeweilige Segmentprojektionsfläche A_PS umgibt. Außerdem ist jeweils der Öffnungsprojektionsumriss 4_P und die davon jeweils umgebende Öffnungsprojektionsfläche A_PF dargestellt. Es ist offensichtlich, dass das Verhältnis A_PS zu A_PF in den Beispielen nicht unter 0,004 und nicht über 0,10 liegt und dass in allen Beispielen sämtliche Punkte des Öffnungsprojektionsumrisses 4_P (also sämtliche Öffnungsprojektionsumrisspunkte) vom Segmentprojektionsumriss 2_P beabstandet sind.
Außerdem liegen in den in 2, 3A, 3B und 3C gezeigten Projektionen sämtliche Öffnungsprojektionsumrisspunkte in einem umlaufenden Segmentprojektionsbereich O_P, der eine umlaufend konstante Breite b hat und durch den Segmentprojektionsumriss 2_P nach außen begrenzt ist. In 2 ist der Segmentprojektionsbereich O_P, der eine umlaufend konstante Breite b hat, durch gekreuzte Schraffur hervorgehoben. Die Breite b ist so gewählt, dass der Segmentprojektionsbereich O_P 75 % der Segmentprojektionsfläche A_PS einnimmt.
Ob sich sämtliche Öffnungsprojektionsumrisspunkte in diesem umlaufenden Segmentprojektionsbereich O_P befinden, wird wie folgt bestimmt (die nachfolgenden Schritte sind in 4A bis 4D für die in 3B gezeigte Orthogonalprojektion veranschaulicht):

- Zunächst wird ein Punkt X des Öffnungsprojektionsumrisses ermittelt, der weiter oder gleich weit vom Segmentprojektionsumriss entfernt ist, als alle anderen Punkte des Öffnungsprojektionsumrisses (siehe X in 4A). Gegebenenfalls sind sämtliche Punkte mehrerer Öffnungsprojektionsumrisse zu berücksichtigen, wenn ein Dichtungssegment mehrere Durchtrittsöffnungen aufweist.
- Dann wird der Abstand dieses Punktes X vom Segmentprojektionsumriss gemessen (siehe Doppelpfeil in 4B).
- Innerhalb des Segmentprojektionsumrisses wird eine Linie eingezeichnet, die diesen Abstand zum Segmentprojektionsumriss einhält. Eine solche Linie lässt sich z.B. mit einem Zirkel und einer Vielzahl von Kreisen skizzieren, deren Mittelpunkte sich auf dem Segmentprojektionsumriss befinden und deren Radius dem in 4B gezeigten Abstand entspricht (siehe 4C, 4D). Der nach links weisende Pfeil deutet auf eine nach links weisende Spitze der Linie hin, die in 4 D gut zu erkennen ist.
- Anschließend wird das Verhältnis der zwischen dieser Linie und dem Segmentprojektionsumriss eingeschlossene Fläche zur Segmentprojektionsfläche bestimmt. Wenn das Verhältnis beider Flächen höchstens 0,75 beträgt, liegt ein Dichtungssegment einer erfindungsgemäßen Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit vor. Aus 4D ist leicht zu erkennen, dass das Verhältnis im dort gezeigten Fall unter 0,75 liegt.

In den Orthogonalprojektionen, die in 2, 3A, 3B und 3C gezeigt sind, überschreitet die Länge des Segmentprojektionsumrisses 2_P den Umfang eines Quadrates, dessen Fläche der Segmentprojektionsfläche A_PS entspricht, nur geringfügig. Die Segmentprojektionsfläche A_PS hat in 2 die Form eines Rechtecks, wobei das Verhältnis Länge zu Breite dieses Rechtecks 2:3 beträgt. Bei einem Rechteck mit Verhältnis Länge zu Breite von 2:3 ist der Rand nur um etwa 2 % länger, als bei einem Quadrat mit derselben Fläche. In 3B hat die Segmentprojektionsfläche A_PS die Form zweier aneinander angrenzender, unterschiedlich großer Rechtecke, je mit Verhältnis Länge zu Breite von 5:6, wobei die Fläche des einen Rechtecks 15 mal der Fläche des anderen Rechtecks entspricht. Der Segmentprojektionsumrisses 2_P ist hier um etwa 28 % länger, als bei einem Quadrat mit derselben Fläche.
In 2 liegt der Öffnungsprojektionsumriss 4_P im Segmentprojektionsumriss 2_P so, dass sich ein Quadrat P₂, dessen Fläche ein Sechstel von A_PS beträgt, innerhalb des Segmentprojektionsumrisses 2_P so ausrichten lässt, dass der Öffnungsprojektionsumriss 4_P vollständig innerhalb des Quadrats P₂ liegt. Genauso lässt sich auch ein Quadrat P₃ ausrichten dessen Fläche ein Fünftel von A_PS beträgt und ein Quadrat P₁, dessen Fläche ein Achtel von A_PS beträgt. Die in 3A und 3B gezeigten Orthogonalprojektionen erfüllen diese Bedingungen nicht, wie an den dort dargestellten Quadraten zu erkennen ist.
An der ersten Hauptfläche 11 und/oder der zweiten Hauptfläche 12 kann ein Aufhängungselement angeordnet sein. In den Beispielen, die in den Figuren gezeigt sind, ist kein Aufhängungselement gezeigt. Das Aufhängungselement kann aus der Hauptfläche hervortreten. Das Aufhängungselement dient der Aufhängung einer Batteriezelle an der Hauptfläche. Beispielsweise kann jede Art von aus der Hauptfläche 11 oder 12 hervortretendem Material als Aufhängungselement dienen, mit dem ein Verrutschen von einer Batteriezelle erschwert wird, die an der Hauptfläche angeordnet ist. Das Aufhängungselement kann z.B. Schaumstoff, Graphit und/oder ein Metall, wie z.B. Stahl oder Aluminium, umfassen. Ein Verrutschen von einer an einer Hauptfläche angeordneten Batteriezelle wird durch das Aufhängungselement erschwert.
Im in 1A gezeigten Dichtungssegment 1 verlaufen ein erster 21 und ein dritter Abschnitt 23 des Dichtungssegmentrandes 2 parallel zueinander.
Ein Bereich des Dichtungssegmentrands 2, der den ersten 21 und den dritten Abschnitt 23 des Dichtungssegments 2 verbindet, umfasst einen zweiten Abschnitt 22 des Dichtungssegmentrands 2, der orthogonal zum ersten 21 und dritten Abschnitt 23 verläuft. Ein weiterer Bereich des Dichtungssegmentrands 2, der den ersten 21 und den dritten Abschnitt 23 Dichtungssegmentrands 2 verbindet, umfasst einen vierten Abschnitt 24 des Dichtungssegmentrands 2, der parallel zum zweiten Abschnitt 22 des Dichtungssegmentrands 2 verläuft. Vier Geraden, die mit dem ersten, mit dem zweiten, mit dem dritten und mit dem vierten Abschnitt des Dichtungssegmentrands 2 zusammenfallen, definieren ein Rechteck. In 1A gehen die geraden Abschnitte 21, 22, 23, 24 ineinander über, der Dichtungssegmentrands 2 fällt also mit diesem Rechteck zusammen.
5 zeigt eine Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit 31, die eine Pouchzelle 40 umfasst. Die Pouchzelle steht mit der Hauptfläche 11 in physischem Kontakt. Im hier gezeigten Beispiel weist die Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit 31 einen Rahmen 50 auf, der so an der Hauptfläche 11 anliegt, mit der die Pouchzelle 40 in Kontakt steht, dass ein durch Pouchzelle 40, Dichtungssegment 1 und Rahmen 50 begrenzter Kanal K ausgebildet ist, in den ein Fluid durch die Durchtrittsöffnung 3 einströmen kann. Die Pouchzelle weist eine dem Betrachter zugewandte Oberfläche 41 und elektrisch isolierte Stromleitelemente 43 auf. Mit einer zur Oberfläche 41 im Wesentlichen parallel verlaufenden Oberfläche, die hier nicht zu sehen ist, liegt die Pouchzelle 40 an der Hauptfläche 11 des Dichtungssegments 1 an. Die Durchtrittsöffnung 3 befindet sich in der hier gezeigten Ansicht links. Der Rahmen 50 hat ein rechteckiges Profil mit vier umlaufenden Oberflächen 51, 53, 54. Eine der vier umlaufenden Oberflächen liegt an der Hauptfläche 11 des Dichtungselements 1 an. Die Oberfläche 53 ist nach innen zur Pouchzelle 40 hin orientiert und von der Pouchzelle 40 beabstandet. Die Oberfläche 54 schließt den Rahmen nach außen ab. An der Oberfläche 51 kann ein weiteres Dichtungselement anliegen, z.B. eine Hauptfläche 112 eines weiteren Dichtungselements 101, wie in der nachfolgend beschriebene 6.
6 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit 31. Sie umfasst ein weiteres Dichtungssegment 101, von dem nur ein Ausschnitt dargestellt ist. Das Dichtungssegment 101 weist ebenfalls nur eine Durchtrittsöffnung 103 auf. Eine Hauptfläche 112 des zweiten Dichtungssegments 101 liegt so am Rahmen 50 an, dass das Fluid, das durch die Durchtrittsöffnung 3 des einen Dichtungssegments 1 in den Kanal K einströmen kann, durch die Durchtrittsöffnung 103 des zweiten Dichtungssegments 101 aus dem Kanal K entweichen kann.
Die Pouchzelle 40 ist im hier gezeigten Beispiel so zwischen den Dichtungssegmenten 1 und 101 angeordnet und die Dichtungssegmente 1, 101 schließen so an den Rahmen an, dass zwischen der Oberfläche 53, der Pouchzelle 40 und den Dichtungssegmenten 1, 101 ein mit der Durchtrittsöffnung 1 kommunizierender Kanal K ausgebildet ist. Der Kanal kommuniziert auch mit der Durchtrittsöffnung 103 des zweiten Dichtungssegments 101. In 6 ist der Verlauf des Kanals gut zu erkennen, da vom Dichtungssegment 101 nur ein Ausschnitt mit der Durchtrittsöffnung 103 und einem Teil der Hauptfläche 111 dargestellt ist.
Die beiden Durchtrittsöffnungen 3, 103 sind in 6 so angeordnet, dass sie über zwei im Wesentlichen gleich lange Abschnitte des Kühlkanals kommunizieren. Die beiden Abschnitte des Kühlkanals verlaufen im hier gezeigten Beispiel auf gegenüberliegenden Seiten der Pouchzelle 40. Der eine Abschnitt des Kühlkanals ist in 6 gut zu sehen. Er führt auf einer von den Stromleitelementen 43 abgewandten Seite um die Pouchzelle herum. Der andere Abschnitt des Kühlkanals führt durch einen Bereich, der in 6 abgeschnitten ist. Er führt an den Stromleitelementen 43 entlang, die in 5 dargestellt sind.
In 6 ist zu erkennen, dass ein Kühlfluid, das durch die Durchtrittsöffnung 3 des ersten Dichtungssegments 1 in den Kühlkanal eingeströmt werden kann, im Kühlkanal eine Strecke von weit mehr als einem Zwanzigstel der Länge des Segmentprojektionsumrisses 2_P zurücklegen muss, bevor es durch die Durchtrittsöffnung 103 des zweiten Dichtungssegments 101 aus dem Kühlkanal dieser Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit 31 ausströmen kann.
Der in 7 gezeigte Teil einer Traktionsbatterie weist mehrere Dichtungssegment-Batteriezell-Einheiten 31, 131, 231, 331, 431 auf. Die Dichtungssegmente 101, 201, 301, 401 stehen je mit einer Hauptfläche mit einer Pouchzelle und mit der anderen Hauptfläche mit einer anderen Pouchzelle in Kontakt. Die Pouchzellen stehen je mit einer Oberfläche mit einer Hauptfläche eines Dichtungssegments und mit der anderen Oberfläche mit einer Hauptfläche eines anderen Dichtungssegments in Kontakt.
Die Dicke der Dichtungssegmente beträgt in der nicht maßstabsgerechten 7 < 5 mm.
Wie in 6 und 7 zu erkennen ist, überlappen die Durchtrittsöffnungen in Dichtungssegmenten, die in Stapelrichtung aufeinanderfolgen nicht. In 7 sind die Durchtrittsöffnungen 3, 203, 403 auf einer dem Betrachter zugewandten Seite der Batterie angeordnet, während die Durchtrittsöffnungen 103, 303, 503 auf einer vom Betrachter abgewandten Seite der Batterie angeordnet sind.
Bezugszeichenliste

1, 101, 201, 301, 401, 501: Wärmeleitende Dichtungssegmente
2 und 2P: Dichtungssegmentrand und Segmentprojektionsumriss
3, 103, 203, 303, 403, 503: Durchtrittsöffnung
4 und 4P: Öffnungsrand und Öffnungsprojektionsumriss
11, 111, 511: Erste Hauptfläche
12, 112: Zweite Hauptfläche
21: Erster Abschnitt des Dichtungssegmentrands
22: Zweiter Abschnitt des Dichtungssegmentrands
23: Dritter Abschnitt des Dichtungssegmentrands
24: Vierter Abschnitt des Dichtungssegmentrands
31, 131, 231, 331, 431: Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit
40: Pouchzelle
41: Oberfläche der Pouchzelle
43: Stromleitelemente
50: Rahmen
51, 53, 54: Oberflächen des Rahmens
APF: Öffnungsprojektionsfläche
APS: Segmentprojektionsfläche
SP: Segmentprojektionsflächenschwerpunkt
P1, P2, P3: Polygone

Claims

Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit (31), umfassend eine Batteriezelle (40), die in thermischem Kontakt mit einer Hauptfläche (11) eines Dichtungssegment (1) steht, wobei das Dichtungssegment (1) aufweist: eine erste Hauptfläche (11) und eine zweite Hauptfläche (12), die am Dichtungssegmentrand (2) ineinander übergehen, und mindestens eine Durchtrittsöffnung (3), die das Dichtungssegment (1) von der ersten Hauptfläche (11) zur zweiten Hauptfläche (12) durchdringt, wobei eine Orthogonalprojektion (1_P) des mit einer Hauptfläche an einer Projektionsebene anliegenden Dichtungssegments einen Segmentprojektionsumriss (2_P), der eine Segmentprojektionsfläche A_PS umgibt, und mindestens einen Öffnungsprojektionsumriss (4_P), der eine Öffnungsprojektions(gesamt)fläche A_PF umgibt, definiert, das Verhältnis A_PF zu A_PS im Bereich von 0,001 bis 0,20 liegt, sämtliche Öffnungsprojektionsumrisspunkte vom Segmentprojektionsumriss (2_P) beabstandet sind und in einem umlaufenden Segmentprojektionsbereich (O_P) liegen, der Segmentprojektionsbereich (O_P) durch den Segmentprojektionsumriss (2_P) nach außen begrenzt ist und eine umlaufend konstante Breite (b) hat, die so gewählt ist, dass der Segmentprojektionsbereich (Op) 75 % der Segmentprojektionsfläche A_PS einnimmt, wobei das Dichtungssegment eine Graphitfolienlage (5) umfasst, gekennzeichnet durch einen Rahmen (50), der so an der Hauptfläche (11) anliegt, mit der die Bat-teriezelle (40) in thermischem Kontakt steht, dass ein durch Batteriezelle (40), Dichtungssegment (1) und Rahmen (50) begrenzter Kanal (K) ausgebildet ist, in den ein Fluid durch die Durchtrittsöffnung (3) einströmen kann.
Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit (31) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Durchtrittsöffnungen 1, 2 oder 3 beträgt.
Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit (31) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Graphitfolienlage (5) sich bis zum Dichtungssegmentrand (2) erstreckt.
Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit (31) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Graphitfolienlage (5) sich im Dichtungssegment (1) bis an eine Stelle erstreckt, die in der Orthogonalprojektion (1_P) näher am Segmentprojektionsflächenschwerpunkt (S_P) liegt, als der zum Segmentprojektionsflächenschwerpunkt (S_P) nächste Öffnungsprojektionsumrisspunkt.
Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit (31) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Graphitfolienlage (5) ein teilweise kompaktiertes Graphitexpandat umfasst.
Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit (31) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine elektrisch isolierende Beschichtung (6) an mindestens einer der Hauptflächen.
Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit (31) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis A_PF zu Aps im Bereich von 0,004 bis 0,10 liegt.
Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit (31) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Segmentprojektionsumrisses (2_P) den Umfang eines Quadrates, dessen Fläche der Segmentprojektionsfläche A_PS entspricht, höchstens um 65 % überschreitet.
Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit (31) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Segmentprojektionsumriss (2_P) keinen konkaven Abschnitt umfasst.
Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit (31) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsprojektionsumriss (4_P) im Segmentprojektionsumriss (2_P) so liegt, dass sich ein gleichseitiges und gleichwinkliges Polygon (P₂), dessen Fläche ein Sechstel von A_PS beträgt, innerhalb des Segmentprojektionsumrisses (2_P) so ausrichten lässt, dass der Öffnungsprojektionsumriss (4_P) vollständig innerhalb des Polygons (P₂) liegt.
Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit (31) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsprojektionsumriss (4_P) im Segmentprojektionsumriss (2_P) so liegt, dass keine der Geraden, die den Öffnungsprojektionsumriss (4_P) in einem oder mehreren Punkten schneiden, den ersten Segmentprojektionsumriss (2p) in mehr als zwei Punkten schneidet.
Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit (31) nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Kontakt dadurch gebildet ist, dass die Batteriezelle (40) mit einer der Hauptflächen (11) des Dichtungssegments (1) in physischem Kontakt steht, wobei die Batteriezelle (40) die Durchtrittsöffnung (3) nicht überlappt.
Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit (31) nach Anspruch 1 bis 12, gekennzeichnet durch ein zweites Dichtungssegment (101) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei eine Hauptfläche (112) des zweiten Dichtungssegments (101) so am Rahmen (50) anliegt, dass das Fluid, das durch die Durchtrittsöffnung (3) des einen Dichtungssegments (1) in den Kanal (K) einströmen kann, durch die Durchtrittsöffnung (103) des zweiten Dichtungssegments (101) aus dem Kanal (K) entweichen kann.
Dichtungssegment-Batteriezell-Einheit (31) nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass beide Durchtrittsöffnungen (3, 103) so angeordnet sind, dass sie über zwei gleich lange Abschnitte (K_A1, K_A2) des Kanals (K) verbunden sind.