DE102018219980A1 - Battery module and method for its production - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Batteriemodul mit zumindest zwei Batteriezellen (102, 104) beschrieben, die jeweils ein aus zwei Folien entsprechend einer ersten (106, 110) bzw. einer zweiten (108, 112) Großfläche gebildetes Gehäuse aufweisen, wobei die erste (106, 110) bzw. zweite Großfläche (108, 112) von Außenkanten (114, 116, 118, 120) begrenzt ist und wobei eine erste Batteriezelle (102) neben einer zweiten Batteriezelle (104) derart angeordnet ist, dass eine erste Außenkante (116) der ersten Batteriezelle (102) mit einer zu der ersten Außenkante parallel ausgerichteten zweiten Außenkante (118) der zweiten Batteriezelle (104) stoffschlüssig verbunden ist.A battery module with at least two battery cells (102, 104) is described, each of which has a housing formed from two foils corresponding to a first (106, 110) or a second (108, 112) large area, the first (106, 110 ) or second large area (108, 112) is delimited by outer edges (114, 116, 118, 120) and wherein a first battery cell (102) is arranged next to a second battery cell (104) such that a first outer edge (116) of the first battery cell (102) is integrally connected to a second outer edge (118) of the second battery cell (104) which is aligned parallel to the first outer edge.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Batteriemodul und ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie auf eine Verwendung desselben gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The present invention relates to a battery module and a method for its production, and to a use thereof according to the preamble of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Batterien wie Lithium-Ionen-Batterien beinhalten üblicherweise eine Mehrzahl von Batteriemodulen, die sich aus einer Vielzahl von Batteriezellen zusammensetzen. Unter Ausbildung eines Batteriemoduls werden die Batteriezellen aufeinander gestapelt oder neben einander angeordnet. Dabei können die Batteriezellen in Form von Rundzellen, prismatischen Zellen oder Pouchzellen vorliegen. Ferner können die Batteriezellen in Form von Festkörperbatteriezellen oder Batteriezellen mit einem flüssigen Elektrolyten ausgeführt sein.Batteries such as lithium-ion batteries usually contain a plurality of battery modules, which are composed of a plurality of battery cells. The battery cells are stacked on one another or arranged next to one another to form a battery module. The battery cells can be in the form of round cells, prismatic cells or pouch cells. Furthermore, the battery cells can be designed in the form of solid-state battery cells or battery cells with a liquid electrolyte.

Um Batterien beispielsweise in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen einsetzen zu können, sind beispielsweise leistungselektronische Systeme, Kühlungssysteme und Thermomanagementsysteme in die Batterien integriert. Die Kühlungssysteme dienen dazu, Batteriemodule bei einer Überlast oder einer Überhitzung auf eine Betriebstemperatur abzukühlen. Da Temperaturen höher als eine Betriebstemperatur der Batterien im Hinblick auf deren zyklische und kalendarische Lebensdauer schaden können, stellt eine effiziente und effektive Kühlung eine Anforderung an die Weiterentwicklung heutiger Batterietechnologien dar.In order to be able to use batteries in electrically powered vehicles, for example, power electronics systems, cooling systems and thermal management systems are integrated in the batteries. The cooling systems are used to cool battery modules to an operating temperature in the event of an overload or overheating. Since temperatures higher than an operating temperature of the batteries can damage in terms of their cyclical and calendar life, efficient and effective cooling is a requirement for the further development of today's battery technologies.

Aus der US 2018/0026296 A1 ist ein Batteriemodul bekannt, bei dem mehrere Batteriezellen nebeneinander angeordnet sind, die jeweils in einem prismatischen metallischen Gehäuse aufgenommen sind. Dabei weist das prismatische metallische Gehäuse eine Deckelbaugruppe auf, bei der ein Kühlkanal vorgesehen ist. Der Kühlkanal wird mit einem Kühlmittel befüllt und das Batteriemodul wird damit gekühlt.From the US 2018/0026296 A1 a battery module is known in which a plurality of battery cells are arranged side by side, each of which is accommodated in a prismatic metallic housing. The prismatic metallic housing has a cover assembly in which a cooling channel is provided. The cooling channel is filled with a coolant and the battery module is cooled with it.

Gemäß dem heutigen technologischen Stand weisen aus Pouchzellen zusammengesetzte Batteriemodule eine maximale Dicke von 20 mm auf und aus prismatischen Zellen gebildete Batteriemodule weisen eine maximale Längserstreckung von 300 mm auf.According to the current technological status, battery modules composed of pouch cells have a maximum thickness of 20 mm and battery modules formed from prismatic cells have a maximum longitudinal extension of 300 mm.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird ein Batteriemodul mit zumindest zwei Batteriezellen vorgeschlagen. Dabei weisen die zumindest zwei Batteriezellen ein Gehäuse auf, das aus zwei Folien gebildet ist. Die Folien liegen in Form einer ersten und einer zweiten folienartigen Großfläche vor. Weiter sind die erste und zweite Folie von Außenkanten begrenzt. Bei dem erfindungsgemäßen Batteriemodul ist eine erste Batteriezelle derart neben einer zweiten Batteriezelle angeordnet, dass eine erste Außenkante der ersten Batteriezelle mit einer dazu parallel ausgerichteten zweiten Außenkante der zweiten Batteriezelle stoffschlüssig verbunden ist.According to the invention, a battery module with at least two battery cells is proposed. The at least two battery cells have a housing which is formed from two foils. The foils are in the form of a first and a second foil-like large area. The first and second foils are further delimited by outer edges. In the battery module according to the invention, a first battery cell is arranged next to a second battery cell in such a way that a first outer edge of the first battery cell is cohesively connected to a second outer edge of the second battery cell which is aligned in parallel therewith.

Dabei ist es vorteilhaft, dass ein derartiges Batteriemodul eine Längserstreckung von mehr als 300 mm und zugleich eine Dicke im Bereich von 25 bis 30 mm erreichen kann. Mit diesen Außenabmessungen des Batteriemoduls lässt sich ein optimales Batteriemoduldesign mit einer ausreichenden mechanischen und chemischen Stabilität darstellen.It is advantageous that such a battery module can have a longitudinal extension of more than 300 mm and at the same time a thickness in the range of 25 to 30 mm. With these external dimensions of the battery module, an optimal battery module design with sufficient mechanical and chemical stability can be represented.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.

So ist es von Vorteil, wenn die erste Außenkante der ersten Batteriezelle gleich lang ist wie die zweite Außenkante der zweiten Batteriezelle. Damit können die zwei benachbarten Batteriezellen kantengenau nebeneinander angeordnet werden und ergibt sich somit eine vibrationssichere Verbindung zwischen den Zellen. Derartige Vibrationen treten beispielsweise während eines Einsatzes in elektrisch angetrieben Fahrzeugen auf.It is therefore advantageous if the first outer edge of the first battery cell is the same length as the second outer edge of the second battery cell. This means that the two neighboring battery cells can be arranged next to each other with precise edges, thus creating a vibration-proof connection between the cells. Such vibrations occur, for example, during use in electrically powered vehicles.

Weiter ist es von Vorteil, wenn die erste bzw. zweite Großfläche vollflächig übereinander angeordnet ist. Dadurch wird eine kantengenaue Positionierung von zwei übereinander aufgebrachten Batteriezellen erzielt.It is also advantageous if the first or second large area is arranged over the entire surface. This ensures that two battery cells are positioned precisely on the edge.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die zumindest zwei folienartigen Batteriezellen jeweils einen negativen bzw. positiven Stromsammler aufweisen. Dabei ist der positive Stromsammler der ersten Batteriezelle mittels einer ersten Sammelschiene mit dem positiven Stromsammler der zweiten Batteriezelle elektrisch leitend miteinander verbunden, insbesondere verschweißt. Ferner ist der negative Stromsammler der ersten Batteriezelle mittels einer zweiten Sammelschiene mit dem negativen Stromsammler der zweiten Batteriezelle elektrisch leitend miteinander verbunden, insbesondere verschweißt.It is also advantageous if the at least two film-like battery cells each have a negative or positive current collector. The positive current collector of the first battery cell is electrically conductively connected to one another, in particular welded, to the positive current collector of the second battery cell by means of a first busbar. Furthermore, the negative current collector of the first battery cell is electrically conductively connected to one another, in particular welded, to the negative current collector of the second battery cell by means of a second busbar.

So ist es von besonderem Vorteil, wenn zwischen der ersten und der zweiten Batteriezelle ein Kühlelement angeordnet ist. Vorzugsweise liegt das Kühlelement in Form eines Kühlstifts vor. Weiter vorzugsweise ist das Kühlelement als Kühlplatte ausgeführt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Kühlelement nicht nur die Funktion von Kühlung der Batteriezellen hat, sondern auch den Ausgleich einer Volumenänderung der Batteriezellen im Betrieb dient. Dabei wird eine Volumenveränderung der Batteriezellen, wie sie beispielsweise während eines Alterungsvorgangs der Batteriezellen auftritt, durch das zwischen der ersten und zweiten Batteriezelle angeordnete Kühlelement zumindest teilweise absorbiert. Damit wird der Alterungsvorgang teilweise verlangsamt und somit die Lebensdauer der Batteriezellen verlängert.It is particularly advantageous if a cooling element is arranged between the first and the second battery cell. The cooling element is preferably in the form of a cooling pin. More preferably, the cooling element is designed as a cooling plate. It is advantageous if the cooling element not only has the function of cooling the battery cells, but also serves to compensate for a change in volume of the battery cells during operation. This changes the volume of the battery cells as they do for example, occurs during an aging process of the battery cells, at least partially absorbed by the cooling element arranged between the first and second battery cells. This partially slows down the aging process and thus extends the life of the battery cells.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls vorgeschlagen. Dabei wird das Batteriemodul umfassend zumindest zwei Batteriezellen in ein Gehäuse aufgenommen, welches durch zwei übereinander positionierte Folien ausgebildet ist. Die zwei übereinander positionierten Folien werden als eine erste bzw. zweite durchlaufende Großfläche ausgeführt. In einem ersten Verfahrensschritt wird eine erste Batteriezelle auf eine daneben benachbarte zweite Zelle in einer ersten Faltrichtung gefaltet. Nach diesem Verfahrensschritt ist eine erste Großfläche der ersten Batteriezellen auf einer ersten Großfläche der zweiten Batteriezelle insbesondere vollflächig angeordnet.According to the invention, a method for producing a battery module is proposed. In this case, the battery module comprising at least two battery cells is accommodated in a housing which is formed by two foils positioned one above the other. The two foils positioned one above the other are designed as first and second continuous large areas. In a first method step, a first battery cell is folded onto an adjacent second cell in a first folding direction. After this method step, a first large area of the first battery cells is arranged on a first large area of the second battery cell, in particular over the entire area.

Anschließend werden in einem zweiten Verfahrensschritt die erste und zweite Batteriezelle auf eine dritte Batteriezelle in einer bezogen auf die erste Faltrichtung entgegengesetzten zweiten Faltrichtung gefaltet. Danach ist eine zweite Großfläche der zweiten Batteriezelle auf einer zweiten Großfläche der dritten Batteriezelle insbesondere vollflächig angeordnet.Subsequently, in a second method step, the first and second battery cells are folded onto a third battery cell in a second folding direction opposite to the first folding direction. A second large area of the second battery cell is then arranged on a second large area of the third battery cell, in particular over the entire area.

Dabei ist es vorteilhaft, dass eine Zickzack-Faltung zwischen den drei Batteriezellen zustande gekommen ist. Durch diese Zickzack-Faltung kann eine Anzahl von beispielsweise 50 insbesondere einheitlichen Batteriezellen übereinander gefaltet werden. Damit wird die Skalierbarkeit eines derartigen Batteriemoduls erhöht und die Herstellungsdauer ggf. um die Hälfte reduziert.It is advantageous that a zigzag fold has occurred between the three battery cells. By means of this zigzag folding, a number of for example 50, in particular, uniform battery cells can be folded over one another. This increases the scalability of such a battery module and, if necessary, reduces the production time by half.

Weiter wird in einem dritten Verfahrensschritt zwischen der ersten und der zweiten Batteriezelle ein Kühlelement angeordnet. Zusätzlich wird ein Kühlelement zwischen der zweiten und der dritten Batteriezelle angeordnet. Das Kühlelement kann vorzugsweise ein Kühlstift, weiter vorzugsweise eine Kühlplatte sein.Furthermore, a cooling element is arranged between the first and the second battery cell in a third method step. In addition, a cooling element is arranged between the second and the third battery cell. The cooling element can preferably be a cooling pin, more preferably a cooling plate.

Weiterhin wird in einem vierten Verfahrensschritt ein positiver Stromsammler der ersten Batteriezelle mittels einer ersten Sammelschiene mit einem positiven Stromsammler der zweiten Batteriezelle sowie mit einem positiven Stromsammler der dritten Batteriezelle elektrisch leitend miteinander verbunden, insbesondere verschweißt. Alternativ oder zusätzlich wird in einem vierten Verfahrensschritt ein negativer Stromsammler der ersten Batteriezelle mittels einer zweiten Sammelschiene mit einem negativen Stromsammler der zweiten Batteriezelle sowie mit einem negativen Stromsammler der dritten Batteriezelle elektrisch leitend miteinander verbunden, insbesondere verschweißt.Furthermore, in a fourth method step, a positive current collector of the first battery cell is electrically conductively connected to one another, in particular welded, by means of a first busbar with a positive current collector of the second battery cell and with a positive current collector of the third battery cell. Alternatively or additionally, in a fourth method step, a negative current collector of the first battery cell is electrically conductively connected to one another, in particular welded, by means of a second busbar with a negative current collector of the second battery cell and with a negative current collector of the third battery cell.

Damit werden die Batteriezellen elektrisch miteinander in einer Parallelschaltung verbunden.The battery cells are thus electrically connected to one another in a parallel connection.

Das erfindungsgemäße Batteriemodul lässt sich vorteilhaft für lithiumhaltige Batteriesysteme wie Lithium-Ionen-Batterien oder lithiumhaltige Solid-State-Batterien, einsetzen. Diese können Anwendung in elektrischen Fahrzeugen, in Hybridfahrzeugen, oder in stationären Anwendungen wie beispielsweise zur Speicherung regenerativ gewonnener Energie finden.The battery module according to the invention can advantageously be used for lithium-containing battery systems such as lithium-ion batteries or lithium-containing solid-state batteries. These can be used in electric vehicles, in hybrid vehicles, or in stationary applications such as for storing regeneratively obtained energy.

FigurenlisteFigure list

In der Zeichnung sind vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigt:

  • 1: eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls,
  • 2: die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Batteriemoduls,
  • 3: eine Draufsicht eines gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Batteriemoduls,
  • 4: eine Seitenansicht eines gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Batteriemoduls.
In the drawing, advantageous embodiments of the present invention are shown and explained in more detail in the following description of the figures. It shows:
  • 1 1 shows a sectional view of a battery module according to the invention,
  • 2nd : the schematic representation of a method according to the invention for producing a battery module,
  • 3rd FIG. 1 shows a top view of a battery module produced according to the method according to the invention
  • 4th : a side view of a battery module manufactured according to the inventive method.

In 1 ist eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 10 dargestellt. Das Batteriemodul beinhaltet zumindest eine erste Batteriezelle 102 und eine zweite Batteriezelle 104. Das jeweilige Gehäuse der Batteriezellen 102, 104 ist aus zwei durchlaufenden Folien entsprechend einer ersten Großfläche 106, 110 und einer zweiten Großfläche 108, 112 zusammengesetzt. Die erste Großfläche 106 und die zweite Großfläche 108 sind von Außenkanten 114 und 116 begrenzt. Zugleich sind die erste Großfläche 110 und die zweite Großfläche 112 von Außenkanten 118 und 120 begrenzt. Dabei ist die Außenkante 116 der ersten Batteriezelle 102 mit der Außenkante 118 der zweiten Batteriezelle 118 stoffschlüssig miteinander verbunden. Die zwei Batteriezellen 102, 104 weisen dabei vorzugsweise eine Dicke von 10 bis 20 mm auf. Des Weiteren weisen die Außenkanten 114, 116, 118, 120 vorzugsweise eine gleiche Längserstreckung und eine gleiche Dicke auf.In 1 is a sectional view of a battery module according to the invention 10th shown. The battery module contains at least a first battery cell 102 and a second battery cell 104 . The respective housing of the battery cells 102 , 104 is made of two continuous foils corresponding to a first large area 106 , 110 and a second large area 108 , 112 composed. The first large area 106 and the second large area 108 are from outside edges 114 and 116 limited. At the same time are the first large area 110 and the second large area 112 from outer edges 118 and 120 limited. Here is the outside edge 116 the first battery cell 102 with the outer edge 118 the second battery cell 118 cohesively connected. The two battery cells 102 , 104 preferably have a thickness of 10 to 20 mm. Furthermore, the outer edges 114 , 116 , 118 , 120 preferably the same length and thickness.

In 2 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren 20 zur Herstellung eines Batteriemoduls dargestellt. Die Verfahrensschritte können in der dargestellten Reihenfolge erfolgen. Das Batteriemodul ist vorzugsweise in Form eines Batteriemoduls gemäß 1 ausgebildet.In 2nd is a method according to the invention 20th shown for the manufacture of a battery module. The process steps can be carried out in the order shown. The battery module is preferably in the form of a battery module according to 1 educated.

In einem ersten Verfahrensschritt 202 wird eine erste Batteriezelle 102 gemäß 1 auf eine daneben angeordnete zweite Batteriezelle 104 gemäß 1 in einer ersten Faltrichtung A gemäß 1 gefaltet, sodass eine erste Großfläche der ersten Batteriezelle 102 auf einer ersten Großfläche der zweiten Batteriezelle 104 insbesondere vollflächig angeordnet ist.In a first step 202 becomes a first battery cell 102 according to 1 to a second battery cell next to it 104 according to 1 in a first folding direction A according to 1 folded so that a first large area of the first battery cell 102 on a first large area of the second battery cell 104 is arranged in particular over the entire surface.

Weiter werden in einem zweiten Verfahrensschritt 204 die gemäß dem ersten Verfahrensschritt 202 gefalteten Batteriezellen auf eine dritte Batteriezelle gefaltet, sodass eine zweite Großfläche der zweiten Batteriezelle auf einer zweiten Großfläche der dritten Batteriezelle insbesondere vollflächig angeordnet ist. In dem zweiten Verfahrensschritt 204 ist die Faltrichtung B gemäß 1 in einer zu der ersten Faltrichtung A gemäß 1 entgegengesetzten Richtung gestaltet.In a second process step 204 that according to the first step 202 folded battery cells folded onto a third battery cell, so that a second large area of the second battery cell is arranged on a second large area of the third battery cell, in particular over the entire area. In the second step 204 is the folding direction B according to 1 in a direction corresponding to the first folding direction A 1 designed in the opposite direction.

Weiterhin wird in einem dritten Verfahrensschritt 206 ein Kühlelement 306 gemäß 3 zwischen die nun übereinanderliegende erste und zweite bzw. die zweite und dritte Batteriezelle eingeschoben. Das Kühlelement ist vorzugsweise metallisch ausgeführt. Weiter vorzugsweise ist das Kühlelement ein Kühlstift oder eine Kühlplatte. Dabei weist die Kühlplatte eine Dicke von 1 bis 3 mm auf.Furthermore, in a third step 206 a cooling element 306 according to 3rd inserted between the first and second or second and third battery cells, which are now superimposed. The cooling element is preferably made of metal. More preferably, the cooling element is a cooling pin or a cooling plate. The cooling plate has a thickness of 1 to 3 mm.

Abschließend wird in einem vierten Verfahrensschritt 208 ein positiver Stromsammler 408 gemäß 4 der ersten Batteriezelle 402 mittels einer ersten Sammelschiene 416 mit einem positiven Stromsammler 410 der zweiten Batteriezelle 404 sowie mit einem positiven Stromsammler der dritten Batteriezelle elektrisch leitend miteinander verbunden, mittels Ultraschallschweißen verbunden. Alternativ oder zusätzlich wird in einem vierten Verfahrensschritt 208 ein negativer Stromsammler 412 der ersten Batteriezelle 402 gemäß 4 mittels einer zweiten Sammelschiene 418 mit einem negativen Stromsammler 414 der zweiten Batteriezelle 404 sowie mit einem negativen Stromsammler der dritten Batteriezelle insbesondere mittels Ultraschallschweißen elektrisch leitend miteinander verbunden. Die erste Sammelschiene weist ein Metall, vorzugsweise Aluminium, auf. Die zweite Sammelschiene weist ein Metall, vorzugsweise Kupfer, auf.Finally, in a fourth step 208 a positive current collector 408 according to 4th the first battery cell 402 by means of a first busbar 416 with a positive current collector 410 the second battery cell 404 and connected to one another in a electrically conductive manner with a positive current collector of the third battery cell, connected by means of ultrasonic welding. Alternatively or additionally, in a fourth process step 208 a negative current collector 412 the first battery cell 402 according to 4th by means of a second busbar 418 with a negative current collector 414 the second battery cell 404 and electrically connected to one another in a negative current collector of the third battery cell, in particular by means of ultrasonic welding. The first busbar has a metal, preferably aluminum. The second busbar has a metal, preferably copper.

In 3 ist eine Seitenansicht eines gemäß dem Verfahren 20 hergestellten Batteriemoduls 30 dargestellt. Das Batteriemodul 30 umfasst eine Anzahl von Batteriezellen 302, die gemäß 3 übereinander positioniert sind. Zwischen den Batteriezellen ist jeweils ein Kühlelement 306 angeordnet. Ferner weist jede Batteriezelle einen Stromsammler 304 auf. Der Stromsammler 304 kann ein positiver bzw. negativer Stromsammler sein.In 3rd is a side view of one according to the method 20th manufactured battery module 30th shown. The battery module 30th includes a number of battery cells 302 that according to 3rd are positioned one above the other. There is a cooling element between the battery cells 306 arranged. Each battery cell also has a current collector 304 on. The electricity collector 304 can be a positive or negative current collector.

In 4 ist eine Seitenansicht eines gemäß dem Verfahren 20 erzeugten Batteriemoduls 40 dargestellt. Dabei beinhaltet das Batteriemodul 40 eine erste Batteriezelle 402, eine zweite Batteriezelle 404 und ein dazwischen angeordnetes Kühlelement 406. Ein erster positiver Stromsammler 408 der ersten Batteriezelle 402 ist mittels einer ersten Sammelschiene 416 mit einem zweiten positiven Stromsammler 410 der zweiten Batteriezelle 404 elektrisch verbunden, insbesondere verschweißt. Zugleich ist ein erster negativer Stromsammler 412 der ersten Batteriezelle 402 mittels einer zweiten Sammelschiene 418 mit einem zweiten negativen Stromsammler 414 der zweiten Batteriezelle 404 elektrisch verbunden, insbesondere verschweißt.In 4th is a side view of one according to the method 20th generated battery module 40 shown. The battery module contains 40 a first battery cell 402 , a second battery cell 404 and a cooling element arranged therebetween 406 . A first positive current collector 408 the first battery cell 402 is by means of a first busbar 416 with a second positive current collector 410 the second battery cell 404 electrically connected, especially welded. At the same time is a first negative current collector 412 the first battery cell 402 by means of a second busbar 418 with a second negative current collector 414 the second battery cell 404 electrically connected, especially welded.

Die beschriebenen Batteriemodule 10, 30, 40 eignen sich zur Verwendung lithiumhaltigen Batteriesystemen, wie beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien, oder lithiumhaltigen Solid-State-Batterien. Diese wiederum finden Anwendung in E-Bikes oder Kraftfahrzeugen sowie in der stationären Speicherung elektrischer Energie.The battery modules described 10th , 30th , 40 are suitable for use with lithium-containing battery systems, such as lithium-ion batteries, or lithium-containing solid-state batteries. These in turn are used in e-bikes or motor vehicles as well as in the stationary storage of electrical energy.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 2018/0026296 A1 [0004]US 2018/0026296 A1 [0004]

Claims (10)

Batteriemodul mit zumindest zwei Batteriezellen (102, 104), die jeweils ein aus zwei Folien entsprechend einer ersten (106, 110) bzw. einer zweiten (108, 112) Großfläche gebildetes Gehäuse aufweisen, wobei die erste (106, 110) bzw. zweite Großfläche (108, 112) von Außenkanten (114, 116, 118, 120) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Batteriezelle (102) neben einer zweiten Batteriezelle (104) derart angeordnet ist, dass eine erste Außenkante (116) der ersten Batteriezelle (102) mit einer zu der ersten Außenkante parallel ausgerichteten zweiten Außenkante (118) der zweiten Batteriezelle (104) stoffschlüssig verbunden ist.Battery module with at least two battery cells (102, 104), each of which has a housing formed from two foils corresponding to a first (106, 110) or a second (108, 112) large area, the first (106, 110) or second Large area (108, 112) is delimited by outer edges (114, 116, 118, 120), characterized in that a first battery cell (102) is arranged next to a second battery cell (104) such that a first outer edge (116) of the first Battery cell (102) is integrally connected to a second outer edge (118) of the second battery cell (104) which is aligned parallel to the first outer edge. Batteriemodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Außenkante (116) der ersten Batteriezelle (102) gleich lang wie die zweite Außenkante (118) der zweiten Batteriezelle (104) ist.Battery module after Claim 1 , characterized in that the first outer edge (116) of the first battery cell (102) is the same length as the second outer edge (118) of the second battery cell (104). Batteriemodul nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (106, 110) bzw. zweite Großfläche (108, 112) vollflächig übereinander angeordnet ist.Battery module according to one of the previous ones Claims 1 to 2nd , characterized in that the first (106, 110) or second large area (108, 112) is arranged over the entire surface. Batteriemodul nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, wobei die zumindest zwei folienartigen Batteriezellen (402, 404) jeweils einen negativen (412, 414) bzw. positiven Stromsammler (408, 410) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der positive Stromsammler (408) der ersten Batteriezelle (402) mittels einer ersten Sammelschiene (416) mit dem positiven Stromsammler (410) der zweiten Batteriezelle (404) elektrisch leitend miteinander verbunden, insbesondere verschweißt, ist und/oder der negative Stromsammler (412) der ersten Batteriezelle (402) mittels einer zweiten Sammelschiene (418) mit dem negativen Stromsammler (414) der zweiten Batteriezelle (404) elektrisch leitend miteinander verbunden, insbesondere verschweißt, ist.Battery module according to one of the previous ones Claims 1 to 3rd , wherein the at least two film-like battery cells (402, 404) each have a negative (412, 414) or positive current collector (408, 410), characterized in that the positive current collector (408) of the first battery cell (402) by means of a first Busbar (416) with the positive current collector (410) of the second battery cell (404) is electrically conductively connected to one another, in particular welded, and / or the negative current collector (412) of the first battery cell (402) is connected to the by means of a second busbar (418) negative current collector (414) of the second battery cell (404) is electrically conductively connected to one another, in particular welded. Batteriemodul nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Batteriezelle (402) und der zweiten Batteriezelle (404) ein Kühlelement (406), vorzugsweise ein Kühlstift, weiter vorzugsweise eine Kühlplatte, angeordnet ist.Battery module according to one of the previous ones Claims 1 to 4th , characterized in that a cooling element (406), preferably a cooling pin, more preferably a cooling plate, is arranged between the first battery cell (402) and the second battery cell (404). Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls, mit zumindest zwei Batteriezellen, die in einem umfassend zwei übereinander positionierte Folien entsprechend einer ersten bzw. zweiten durchlaufenden Großfläche gebildeten Gehäuse aufgenommen sind, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt (202) eine erste Batteriezelle (102) auf eine daneben angeordnete zweite Batteriezelle (104) in einer ersten Faltrichtung (A) gefaltet wird, sodass eine erste Großfläche (106) der ersten Batteriezelle (102) auf einer ersten Großfläche (110) der zweiten Batteriezelle (104) insbesondere vollflächig angeordnet ist.Method for producing a battery module, with at least two battery cells, which are accommodated in a housing formed by two foils positioned one above the other, corresponding to a first or second continuous large area, characterized in that in a first method step (202) a first battery cell (102) a second battery cell (104) arranged next to it is folded in a first folding direction (A), so that a first large area (106) of the first battery cell (102) is arranged on a first large area (110) of the second battery cell (104), in particular over the entire area. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Verfahrensschritt (204) die gemäß der ersten Faltrichtung (A) gefalteten erste und zweite Batteriezelle in einer zu der ersten Faltrichtung (A) entgegengesetzten zweiten Faltrichtung (B) auf eine dritte Batteriezelle gefaltet werden, sodass die zweite Großfläche der zweiten Batteriezelle auf einer zweiten Großfläche der dritten Batteriezelle insbesondere vollflächig angeordnet ist.Procedure according to Claim 6 , characterized in that in a second method step (204) the first and second battery cells folded according to the first folding direction (A) are folded onto a third battery cell in a second folding direction (B) opposite the first folding direction (A), so that the second Large area of the second battery cell is arranged on a second large area of the third battery cell, in particular over the entire area. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Verfahrensschritt (206) zwischen der ersten und der zweiten Batteriezelle sowie zwischen der zweiten und der dritten Batteriezelle ein Kühlelement (306, 406), vorzugsweise ein Kühlstift, weiter vorzugsweise eine Kühlplatte, angeordnet wird.Procedure according to Claim 7 , characterized in that in a third method step (206) a cooling element (306, 406), preferably a cooling pin, more preferably a cooling plate, is arranged between the first and the second battery cell and between the second and the third battery cell. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Batteriezellen jeweils einen negativen bzw. positiven Stromsammler aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass in einem vierten Verfahrensschritt (208) ein positiver Stromsammler (408) der ersten Batteriezelle (402) mittels einer ersten Sammelschiene (416) mit einem positiven Stromsammler (410) der zweiten Batteriezelle (404) sowie mit einem positiven Stromsammler der dritten Batteriezelle elektrisch leitend miteinander verbunden, insbesondere verschweißt, wird und/oder in einem vierten Verfahrensschritt (208) ein negativer Stromsammler (412) der ersten Batteriezelle (402) mittels einer zweiten Sammelschiene (418) mit einem negativen Stromsammler (414) der zweiten Batteriezelle (404) sowie mit einem negativen Stromsammler der dritten Batteriezelle elektrisch leitend miteinander verbunden, insbesondere verschweißt, wird.Procedure according to Claim 8 , wherein the battery cells each have a negative or positive current collector, characterized in that in a fourth method step (208) a positive current collector (408) of the first battery cell (402) by means of a first busbar (416) with a positive current collector (410) of the second battery cell (404) and with a positive current collector of the third battery cell are electrically conductively connected to one another, in particular welded, and / or in a fourth method step (208) a negative current collector (412) of the first battery cell (402) by means of a second busbar ( 418) with a negative current collector (414) of the second battery cell (404) and with a negative current collector of the third battery cell, electrically connected to one another, in particular welded. Verwendung eines Batteriemoduls nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV)oder in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV).Use of a battery module according to one of the previous ones Claims 1 to 5 , in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV) or in a plug-in hybrid vehicle (PHEV).
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