DE102019118160A1 - Cell with electrical energy storage and housing - Google Patents
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Abstract
Dargestellt und beschrieben ist eine Zelle (1) mit einem elektrischen Energiespeicher (2) und einem hohlzylinderförmigen Gehäuse (3), wobei der elektrische Energiespeicher (2) im Gehäuse (3) angeordnet ist und das Gehäuse (3) den elektrischen Energiespeicher (2) dicht umschließt, wobei der elektrische Energiespeicher (2) einen ersten Energiespeicherpol (12) und einen zweiten Energiespeicherpol (13) aufweist und wobei das Gehäuse (3) einen Außenmantel (4), einen Innenmantel (5), eine erste Kappe (6) und eine zweite Kappe (7) aufweist.Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Temperierung der Zelle (1) anzugeben, welche den elektrischen Energiespeicher (2) in einem vorgegebenen Temperaturbereich hält.Die Aufgabe ist dadurch gelöst, dass einerseits der Innenmantel (5) und die erste Kappe (6) einen ersten elektrischen Zellleiter (8) und andererseits der Außenmantel (4) und die zweite Kappe (7) einen zweiten elektrischen Zellleiter (9) bilden, dass einerseits der erste Energiespeicherpol (12) und der Innenmantel (5) und andererseits der zweite Energiespeicherpol (13) und der Außenmantel (4) elektrisch miteinander verbunden sind, dass der Innenmantel (5) einerseits an der ersten Kappe (6) eine erste Buchse (10) und andererseits an der zweiten Kappe (7) eine zweite Buchse (11) für Stecker (15, 16) eines Zellverbinders (14, 18) aufweist und dass das Gehäuse (3) derart ausgebildet ist, sodass ein Medium zur Temperierung der Zelle (1) im Innenmantel (5) aufnehmbar ist.Shown and described is a cell (1) with an electrical energy store (2) and a hollow cylindrical housing (3), the electrical energy store (2) being arranged in the housing (3) and the housing (3) the electrical energy store (2) encloses tightly, wherein the electrical energy storage (2) has a first energy storage pole (12) and a second energy storage pole (13) and wherein the housing (3) has an outer jacket (4), an inner jacket (5), a first cap (6) and a second cap (7). The invention is based on the object of specifying a temperature control of the cell (1) which keeps the electrical energy store (2) in a predetermined temperature range. and the first cap (6) forms a first electrical cell conductor (8) and on the other hand the outer jacket (4) and the second cap (7) form a second electrical cell conductor (9) that on the one hand the first energy storage p ol (12) and the inner jacket (5) and on the other hand the second energy storage pole (13) and the outer jacket (4) are electrically connected to one another, that the inner jacket (5) on the one hand has a first socket (10) on the first cap (6) and on the other hand, on the second cap (7) has a second socket (11) for plugs (15, 16) of a cell connector (14, 18) and that the housing (3) is designed in such a way that a medium for temperature control of the cell (1) can be received in the inner jacket (5).
Description
Die Erfindung betrifft eine Zelle mit einem elektrischen Energiespeicher und einem hohlzylinderförmigen Gehäuse.The invention relates to a cell with an electrical energy store and a hollow cylindrical housing.
Der elektrische Energiespeicher ist im Gehäuse angeordnet und das Gehäuse umschließt den elektrischen Energiespeicher dicht. Der elektrische Energiespeicher weist einen ersten Energiespeicherpol und einen zweiten Energiespeicherpol auf. Das Gehäuse weist einen Außenmantel, einen Innenmantel, eine erste Kappe und eine zweite Kappe auf.The electrical energy store is arranged in the housing and the housing tightly encloses the electrical energy store. The electrical energy store has a first energy storage pole and a second energy storage pole. The housing has an outer jacket, an inner jacket, a first cap and a second cap.
Das Gehäuse der Zelle hat die Form eines Hohlzylinders. Unter einem Hohlzylinder wird ein allgemeiner Hohlzylinder verstanden. Ein allgemeiner Hohlzylinder ist durch eine Außenmantelfläche, Innenmantelfläche, eine erste Grundfläche und eine zweite Grundfläche bestimmt, wobei die Grundflächen die Bereiche zwischen Innenmantelfläche und Außenmantelfläche abschließen. Ein allgemeiner Hohlzylinder kann nicht nur senkrecht, sondern auch schief sein. Auch kann er nicht nur Grundflächen mit kreisrunden oder ovalen, sondern auch mit mehreckigen Querschnittskonturen aufweisen. Insbesondere kann das hohlzylinderförmige Gehäuse auch ein Prisma sein. Beim Gehäuse bildet der Außenmantel die Außenmantelfläche, der Innenmantel die Innenmantelfläche, die erste Kappe, die erste Grundfläche und die zweite Kappe die zweite Grundfläche.The housing of the cell has the shape of a hollow cylinder. A hollow cylinder is understood to mean a general hollow cylinder. A general hollow cylinder is defined by an outer jacket surface, an inner jacket surface, a first base surface and a second base surface, the base surfaces closing off the areas between the inner jacket surface and the outside jacket surface. A general hollow cylinder can not only be vertical but also oblique. It can also have not only base areas with circular or oval, but also with polygonal cross-sectional contours. In particular, the hollow cylindrical housing can also be a prism. In the case of the housing, the outer jacket forms the outer jacket surface, the inner jacket the inner jacket surface, the first cap, the first base surface and the second cap the second base surface.
Das Gehäuse umschließt den im Gehäuse angeordneten elektrischen Energiespeicher dicht. Dabei bedeutet dicht umschlossen zum einen, dass der elektrische Energiespeicher gegen Umwelteinflüsse geschützt ist, sodass er in seiner Funktionalität nicht beeinträchtigt ist, und zum anderen, dass vom elektrischen Energiespeicher keine Gefahren für die Umwelt ausgehen.The housing tightly encloses the electrical energy store arranged in the housing. Tightly enclosed means, on the one hand, that the electrical energy storage device is protected against environmental influences so that its functionality is not impaired, and, on the other hand, that the electrical energy storage device does not pose any danger to the environment.
Die beiden Energiespeicherpole des elektrischen Energiespeichers werden auch als Pluspol und Minuspol bezeichnet.The two energy storage poles of the electrical energy store are also referred to as the positive pole and the negative pole.
Eine Zelle oder mehrere miteinander elektrisch verschaltete Zellen werden zur Versorgung von elektrischen Geräten mit elektrischer Energie verwendet. Bei den elektrischen Geräten handelt es sich zum Beispiel um Smartphones, Laptops und Automobile. Zwei Zellen sind derart miteinander verschaltet, dass sie elektrisch entweder seriell oder parallel verbunden sind.One cell or several electrically interconnected cells are used to supply electrical devices with electrical energy. The electrical devices are, for example, smartphones, laptops and automobiles. Two cells are interconnected in such a way that they are electrically connected either in series or in parallel.
Aus der Praxis bekannte gattungsgemäße Zellen sind zum Beispiel Lithium-Ionen-Rundzellen. Eine solche Rundzelle weist ein senkrechtes hohlzylinderförmiges Gehäuse mit einem Innenmantel und einem Außenmantel auf, wobei der Innenmantel und der Außenmantel kreisrunde Querschnittskonturen haben. Die beiden Kappen sind an den Innenmantel und an den Außenmantel angepasst. Der elektrische Energiespeicher ist im Gehäuse angeordnet und oftmals um den Innenmantel gewickelt. Der erste Energiespeicherpol des elektrischen Energiespeichers ist mit der ersten Kappe elektrisch verbunden und der zweite Energiespeicherpol ist mit der zweiten Kappe elektrisch verbunden. Eine elektrische Kontaktierung der Zellen erfolgt demnach lediglich über die beiden Kappen, wobei die eine Kappe den Minuspol und die andere Kappe den Pluspol darstellt.Generic cells known from practice are, for example, lithium-ion round cells. Such a round cell has a vertical hollow cylinder-shaped housing with an inner jacket and an outer jacket, the inner jacket and the outer jacket having circular cross-sectional contours. The two caps are adapted to the inner jacket and the outer jacket. The electrical energy store is arranged in the housing and is often wrapped around the inner jacket. The first energy storage pole of the electrical energy store is electrically connected to the first cap and the second energy storage pole is electrically connected to the second cap. The cells are therefore only electrically contacted via the two caps, one cap representing the negative pole and the other cap representing the positive pole.
Mehrere gattungsgemäße Zellen können elektrisch seriell oder parallel verbunden sein. Zur elektrisch seriellen Verbindung einer ersten und einer zweite Zelle sind diese vorzugsweise auch geometrisch seriell angeordnet, sodass die erste Kappe der ersten Zelle und die zweite Kappe der zweiten Zelle einander gegenüberliegen. Die erste Kappe und die zweite Kappe sind durch einen Zellverbinder elektrisch miteinander verbunden. Zur elektrisch parallelen Verbindung einer ersten und einer zweiten Zelle sind diese vorzugsweise auch geometrisch parallel angeordnet, sodass die erste Kappe der ersten Zelle und die erste Kappe der zweiten Zelle nebeneinander liegen. Die beiden ersten Kappen sind durch einen Zellverbinder elektrisch miteinander verbunden. Zwar sind auch weitere geometrische Anordnungen bei elektrisch seriell und parallel verbundenen Zellen bekannt, jedoch erfordern diese aufwendigere Zellverbinder. Somit beeinflusst die Art der elektrischen Verbindung von Zellen deren geometrische Anordnung und die Orientierung der Zellen in dieser Anordnung. Das bedeutet einen Symmetrieverlust und reduziert die Packungsdichte der Zellen. Die Orientierung von Zellen bezieht sich auf die Abfolge ihrer Kappen zueinander, also auf die Abfolge der Plus- und Minuspole. Das ist eine Einschränkung, welche einen Nachteil darstellt.Several generic cells can be electrically connected in series or in parallel. For the electrical serial connection of a first and a second cell, these are preferably also arranged geometrically in series, so that the first cap of the first cell and the second cap of the second cell are opposite one another. The first cap and the second cap are electrically connected to one another by a cell connector. For the electrically parallel connection of a first and a second cell, these are preferably also arranged geometrically parallel, so that the first cap of the first cell and the first cap of the second cell lie next to one another. The first two caps are electrically connected to one another by a cell connector. Although other geometrical arrangements are known for cells connected electrically in series and in parallel, these require more complex cell connectors. The type of electrical connection of cells thus influences their geometric arrangement and the orientation of the cells in this arrangement. This means a loss of symmetry and reduces the packing density of the cells. The orientation of cells relates to the sequence of their caps to each other, i.e. to the sequence of the plus and minus poles. This is a limitation that is a disadvantage.
Die Temperatur des elektrischen Energiespeichers in einer Zelle muss in einem vorgegebenen Temperaturbereich liegen, damit die maximal mögliche Leistungsfähigkeit des elektrischen Energiespeichers gegeben ist und die maximal mögliche Lebensdauer des elektrischen Energiespeichers erreicht wird. Jedoch entsteht beim Laden und Entladen im elektrischen Energiespeicher Wärme. Der beim Laden und Entladen fließende Strom bewirkt aber auch Wärme in den Bereichen des Gehäuses, durch welche der Strom fließt. Zu diesen Bereichen gehören insbesondere auch die Bereiche der elektrischen Kontaktierung des Gehäuses zum Beispiel an den Kappen. Die Umgebungstemperatur von Zellen und die beim Laden und Entladen in Zellen entstehende Wärme können ein Verlassen des vorgegebenen Temperaturbereichs bewirken. Steigt die Temperatur soweit an, dass sie außerhalb des vorgegebenen Temperaturbereichs liegt, besteht die Gefahr eines thermischen Durchgehens. Deshalb ist es notwendig, Zellen zu temperieren, sodass die Temperatur des elektrischen Energiespeichers in dem vorgegebenen Temperaturbereich liegt. Eine fehlende Temperierung oder eine Temperierung, welche den elektrischen Energiespeicher nicht im vorgegebenen Temperaturbereich hält, stellt somit einen weiteren Nachteil dar.The temperature of the electrical energy store in a cell must be in a predetermined temperature range so that the maximum possible performance of the electrical energy store is given and the maximum possible service life of the electrical energy store is achieved. However, when charging and discharging, the electrical energy storage device generates heat. The current flowing during charging and discharging also causes heat in the areas of the housing through which the current flows. These areas also include, in particular, the areas of electrical contacting of the housing, for example on the caps. The ambient temperature of cells and the heat generated during charging and discharging in cells can cause the specified temperature range to be exceeded. If the temperature rises so far that it is outside the specified temperature range, there is a risk thermal runaway. It is therefore necessary to control the temperature of the cells so that the temperature of the electrical energy storage device is within the specified temperature range. A lack of temperature control or a temperature control that does not keep the electrical energy storage device in the specified temperature range therefore represents a further disadvantage.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Überwindung oder zumindest Abmilderung der dargelegten Nachteile.The object of the present invention is to overcome or at least alleviate the disadvantages set out.
Die Aufgabe ist durch eine Zelle mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Bei dieser Zelle bilden einerseits der Innenmantel und die erste Kappe einen ersten elektrischen Zellleiter und andererseits der Außenmantel und die zweite Kappe einen zweiten elektrischen Zellleiter. Dabei sind der erste elektrische Zellleiter und der zweite elektrische Zellleiter voneinander elektrisch isoliert. Weiter sind einerseits der erste Energiespeicherpol und der Innenmantel und andererseits der zweite Energiespeicherpol und der Außenmantel elektrisch miteinander verbunden. Der Innenmantel weist einerseits an der ersten Kappe eine erste Buchse und andererseits an der zweiten Kappe eine zweite Buchse für Stecker eines Zellverbinders auf. Vorzugsweise sind die Buchsen unterschiedlich groß ausgebildet, um ein Verpolen zu vermeiden. Weiter ist das Gehäuse derart ausgebildet, sodass ein Medium zur Temperierung der Zelle im Innenmantel aufnehmbar ist.The object is achieved by a cell with the features of
Die Hohlzylinderform des Gehäuses in Verbindung mit der Zuordnung der Elemente des Gehäuses, nämlich des Außenmantels, des Innenmantels, der ersten Kappe und der zweiten Kappe, zum ersten elektrischen Zellleiter und zweiten elektrischen Zellleiter und die elektrische Verbindung des Innenmantels mit dem ersten Energiespeicherpol und die Verbindung des Außenmantels mit dem zweiten Energiespeicherpol ermöglichen sowohl eine elektrische Serienschaltung als auch eine elektrische Parallelschaltung von zwei geometrisch seriell angeordneten Zellen unabhängig von deren Orientierung. The hollow cylindrical shape of the housing in connection with the assignment of the elements of the housing, namely the outer jacket, the inner jacket, the first cap and the second cap, to the first electrical cell conductor and the second electrical cell conductor and the electrical connection of the inner jacket to the first energy storage pole and the connection of the outer jacket with the second energy storage pole allow both an electrical series connection and an electrical parallel connection of two geometrically arranged cells in series regardless of their orientation.
Die Orientierung der Zellen bezieht sich auf die Abfolge ihrer Kappen zueinander in der geometrisch seriellen Anordnung, also auf die Abfolge von ersten und zweiten Kappen.The orientation of the cells relates to the sequence of their caps to one another in the geometrically serial arrangement, that is to the sequence of first and second caps.
Bei zwei geometrisch seriell angeordneten Zellen erfolgt eine elektrische Serienschaltung dieser durch einen Serienzellverbinder und eine elektrische Parallelschaltung dieser durch einen Parallelzellverbinder.In the case of two geometrically arranged cells in series, these are electrically connected in series using a series cell connector and these are electrically connected in parallel with a parallel cell connector.
Der Serienzellverbinder weist einen ersten Stecker, einen zweiten Stecker und einen Kragen auf. Der erste Stecker ist komplementär zu einer der beiden Buchsen, und der zweite Stecker komplementär zu der anderen Buchse ausgebildet, sodass die beiden Zellen durch den Serienzellverbinder zueinander geometrisch angeordnet werden. Weiter ist der erste Stecker zur elektrischen Kontaktierung der Buchse und damit des ersten elektrischen Zellleiters und ist der Kragen zur elektrischen Kontaktierung des Außenmantels und damit des zweiten elektrischen Zellleiters ausgebildet. Dabei sind der erste Stecker und der Kragen elektrisch miteinander verbunden. Somit werden durch den Serienzellverbinder der erste elektrische Zellleiter der einen Zelle und der zweite elektrische Zellleiter der anderen Zelle elektrisch miteinander verbunden. Die beschriebene Konfiguration des Serienzellverbinders ermöglicht eine elektrische Reihenschaltung von zwei Zellen unabhängig von deren Orientierung zueinander.The serial cell connector has a first connector, a second connector, and a collar. The first plug is designed to be complementary to one of the two sockets, and the second plug to be complementary to the other socket, so that the two cells are geometrically arranged with respect to one another by the serial cell connector. Furthermore, the first plug is designed to make electrical contact with the socket and thus the first electrical cell conductor, and the collar is designed to electrically contact the outer jacket and thus the second electrical cell conductor. The first connector and the collar are electrically connected to one another. The first electrical cell conductor of the one cell and the second electrical cell conductor of the other cell are thus electrically connected to one another by the series cell connector. The described configuration of the serial cell connector enables two cells to be electrically connected in series regardless of their orientation to one another.
Der Parallelzellverbinder weist einen ersten Stecker, einen zweiten Stecker und einen Ring auf. Der erste Stecker ist komplementär zu einer der beiden Buchsen und der zweite Stecker ist komplementär zu der anderen Buchse ausgebildet, sodass die beiden Zellen durch den Parallelzellverbinder geometrisch zueinander angeordnet werden. Weiter sind sowohl der erste Stecker als auch der zweite Stecker zur elektrischen Kontaktierung der Buchsen ausgebildet. Der Ring ist zur elektrischen Kontaktierung der Außenmäntel von den beiden Zellen ausgebildet. Somit werden durch den Parallelzellverbinder zum einen der erste elektrische Zellleiter der einen Zelle und der erste elektrische Zellleiter der anderen Zelle und zum anderen der zweite elektrische Zellleiter der einen Zelle und der zweite elektrische Zellleiter der anderen Zelle elektrisch miteinander verbunden. Die beschriebene Konfiguration des Parallelzellverbinders ermöglicht eine elektrische Parallelschaltung von zwei Zellen unabhängig von deren geometrischer Orientierung zueinander. The parallel cell connector has a first connector, a second connector and a ring. The first plug is complementary to one of the two sockets and the second plug is complementary to the other socket, so that the two cells are geometrically arranged with respect to one another by the parallel cell connector. Furthermore, both the first connector and the second connector are designed for making electrical contact with the sockets. The ring is designed for making electrical contact with the outer sheaths of the two cells. Thus, on the one hand, the first electrical cell conductor of one cell and the first electrical cell conductor of the other cell and, on the other hand, the second electrical cell conductor of one cell and the second electrical cell conductor of the other cell are electrically connected to one another by the parallel cell connector. The configuration of the parallel cell connector described enables two cells to be electrically connected in parallel regardless of their geometric orientation to one another.
Das Gehäuse und damit der Innenmantel ist zur Aufnahme eines Mediums zur Temperierung der Zelle ausgebildet. Wenn ein Medium im Innenmantel aufgenommen ist, dann dient dieses zur Zu- oder Abführung von Wärme, sodass der elektrische Energiespeicher im vorgegebenen Temperaturbereich ist. Für gewöhnlich ist der elektrische Energiespeicher unmittelbar auf dem Innenmantel angeordnet. Dadurch ist der thermische Widerstand zwischen elektrischem Energiespeicher und Innenmantel gering und eine effiziente Temperierung möglich. Vorzugsweise ist auch der Außenmantel und sind auch die Kappen auf dem Energiespeicher angeordnet, sodass der thermische Widerstand möglichst gering ist.The housing and thus the inner jacket are designed to accommodate a medium for controlling the temperature of the cell. If a medium is accommodated in the inner jacket, it is used to supply or dissipate heat so that the electrical energy store is in the specified temperature range. The electrical energy store is usually arranged directly on the inner jacket. As a result, the thermal resistance between the electrical energy store and the inner jacket is low and efficient temperature control is possible. The outer jacket and also the caps are preferably arranged on the energy store so that the thermal resistance is as low as possible.
Weiter zeichnet sich das Gehäuse der Zelle durch seine Einfachheit aus. Denn die Komponenten des Gehäuses, nämlich der Außenmantel, der Innenmantel, die erste Kappe und die zweite Kappe, sind einfach herzustellen und zusammenzufügen. Dadurch sinken Herstellungsaufwand und Herstellungskosten.The housing of the cell is also characterized by its simplicity. This is because the components of the housing, namely the outer jacket, the inner jacket, the first cap and the second cap, are easy to manufacture and assemble. This reduces manufacturing effort and manufacturing costs.
Der Energiespeicher in der Zelle ist für gewöhnlich geschichtet, zum Beispiel durch Falten in sich oder durch Wickeln um den Innenmantel. Somit weist der Energiespeicher Schichten auf. Der Energiespeicher ähnelt insoweit einer Spule. Folglich weist der Energiespeicher auch eine entsprechende Induktivität auf, welche transiente Änderungen eines Stroms durch den Energiespeicher beeinträchtigt. Deshalb ist in einer Ausgestaltung der Zelle vorgesehen, dass einerseits der erste Energiespeicherpol und die erste Kappe und andererseits der zweite Energiespeicherpol und die zweite Kappe elektrisch miteinander verbunden sind. Somit sind also zum einen einerseits der Innenmantel und die erste Kappe und andererseits der erste Energiespeicherpol elektrisch verbunden und sind zum anderen einerseits der Außenmantel und die zweite Kappe und andererseits der zweite Energiespeicherpol elektrisch verbunden. Die elektrische Verbindung zwischen dem ersten Energiespeicherpol und der ersten Kappe ist derart, dass der erste Energiespeicherpol an vorzugsweise jeder Schicht des Energiespeichers und die erste Kappe miteinander elektrisch verbunden sind. Entsprechend ist die elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Energiespeicherpol und der zweiten Kappe derart, dass der zweite Energiespeicherpol an vorzugsweise jeder Schicht des Energiespeichers und die zweite Kappe miteinander elektrisch verbunden sind. Diese Verbindung der Schichten des Energiespeichers bewirkt eine elektrische Parallelschaltung der Schichten, wodurch die Induktivität des Energiespeichers abnimmt. Durch die zusätzlichen elektrischen Verbindungen nimmt auch sowohl der elektrische als auch thermische Widerstand ab und steigt die maximale Stromstärke an.The energy storage in the cell is usually layered, for example by folding it inside itself or by wrapping it around the inner jacket. The energy storage device thus has layers. The energy store is similar to a coil in this respect. Consequently, the energy store also has a corresponding inductance, which impairs transient changes in a current through the energy store. One embodiment of the cell therefore provides that on the one hand the first energy storage pole and the first cap and on the other hand the second energy storage pole and the second cap are electrically connected to one another. Thus on the one hand the inner jacket and the first cap and on the other hand the first energy storage pole are electrically connected and on the other hand the outer jacket and the second cap and on the other hand the second energy storage pole are electrically connected. The electrical connection between the first energy storage pole and the first cap is such that the first energy storage pole, preferably at each layer of the energy store, and the first cap are electrically connected to one another. Correspondingly, the electrical connection between the second energy storage pole and the second cap is such that the second energy storage pole, preferably at each layer of the energy storage device, and the second cap are electrically connected to one another. This connection of the layers of the energy store results in an electrical parallel connection of the layers, as a result of which the inductance of the energy store decreases. As a result of the additional electrical connections, both the electrical and thermal resistance decrease and the maximum current strength increases.
In einer weiteren Ausgestaltung der Zelle ist vorgesehen, dass das Gehäuse derart ausgebildet ist, sodass ein Medium zur Temperierung der Zelle durch den Innenmantel strömbar ist. Bei diesem Medium handelt es sich vorzugsweise um ein flüssiges Medium. Ein flüssiges Medium zeichnet sich dadurch aus, dass es zum einen eine hohe Wärmekapazität hat und zum anderen im unmittelbaren Kontakt mit dem Innenmantel ist, sodass der thermische Widerstand zwischen Medium und Innenmangel gering ist. Ein Vorteil eines flüssigen Mediums gegenüber einem festen Medium ist, dass dem elektrischen Energiespeicher zu- oder abgeführte Wärme nicht nur durch die Wärmeleitfähigkeit des Mediums, sondern auch durch die Bewegung des strömenden Mediums transportiert wird.In a further embodiment of the cell it is provided that the housing is designed in such a way that a medium for temperature control of the cell can flow through the inner jacket. This medium is preferably a liquid medium. A liquid medium is characterized by the fact that on the one hand it has a high heat capacity and on the other hand it is in direct contact with the inner jacket, so that the thermal resistance between the medium and the inner deficiency is low. One advantage of a liquid medium compared to a solid medium is that the heat supplied to or removed from the electrical energy storage device is not only transported by the thermal conductivity of the medium but also by the movement of the flowing medium.
Die erste Buchse und die zweite Buchse im Innenmantel des Gehäuses sind zur Aufnahme von Steckern von Zellverbindern ausgebildet. In einer weiteren Ausgestaltung der Zelle ist vorgesehen, dass die erste Buchse und/oder die zweite Buchse zum Stecken, Verschrauben, Verkleben, Verlöten, Verschweißen, Verquetschen oder Verpressen eines Steckers eines Zellverbinders ausgebildet sind bzw. ist. Ein Vorteil von Verschrauben und Stecken gegenüber Verkleben, Verlöten, Verschweißen, Verquetschen und Verpressen ist, dass diese Verbindungen leichter trennbar sind. Ein Vorteil von Verkleben, Verlöten, Verschweißen, Verquetschen und Verpressen gegenüber Stecken und Verschrauben ist, dass die Verbindungen für gewöhnlich einen geringeren elektrischen Widerstand aufweisen.The first socket and the second socket in the inner jacket of the housing are designed to accommodate plugs of cell connectors. In a further embodiment of the cell it is provided that the first socket and / or the second socket are or is designed for plugging, screwing, gluing, soldering, welding, squeezing or pressing a plug of a cell connector. An advantage of screwing and plugging in over gluing, soldering, welding, squeezing and pressing is that these connections are easier to separate. One advantage of gluing, soldering, welding, squeezing and pressing compared to plugging and screwing is that the connections usually have a lower electrical resistance.
Das Gehäuse der Zelle kann verschiedenste elektrische Energiespeicher beherbergen. In einer Ausgestaltung der Zelle ist vorgesehen, dass der elektrische Energiespeicher ein Lithium-Ionen-, Natrium-Ionen-, Mangan-Ionen-, Magnesium-Ionen- oder Lithium-Schwefel-Energiespeicher ist. Alternativ dazu kann der elektrische Energiespeicher auch ein Kondensator wie z. B. ein Superkondensator sein. Ein Superkondensator ist z. B. ein Doppelschichtkondensator, Pseudokondensator oder Hybridkondensator.The housing of the cell can accommodate a wide variety of electrical energy stores. In one embodiment of the cell, it is provided that the electrical energy store is a lithium-ion, sodium-ion, manganese-ion, magnesium-ion or lithium-sulfur energy store. Alternatively, the electrical energy store can also be a capacitor such. B. be a super capacitor. A super capacitor is e.g. B. a double layer capacitor, pseudo capacitor or hybrid capacitor.
Das Gehäuse mit Außenmantel, Innenmantel, erster Kappe und zweiter Kappe kann verschiedenste hohlzylinderförmige Geometrien aufweisen. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Innenmantel eine kreisförmige Querschnittskontur aufweist. In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Außenmantel eine kreisförmige Querschnittskontur aufweist. In einer zur vorangehenden alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Außenmantel eine vieleckige Querschnittskontur aufweist.The housing with outer jacket, inner jacket, first cap and second cap can have a wide variety of hollow cylindrical geometries. In one embodiment it is provided that the inner jacket has a circular cross-sectional contour. In a further embodiment it is provided that the outer jacket has a circular cross-sectional contour. In an embodiment alternative to the preceding one, it is provided that the outer jacket has a polygonal cross-sectional contour.
Um die Herstellung weiter zu vereinfachen und infolgedessen die Herstellungskosten auch weiter zu senken, ist in einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass der erste elektrische Zellleiter einstückig ist und aus einem einzigen Stück hergestellt ist. In einer weiteren Ausgestaltung, welche die gleiche Zielrichtung wie die vorangehende hat, ist vorgesehen, dass der zweite elektrische Zellleiter einstückig ist und aus einem einzigen Stück hergestellt ist.In order to further simplify the production and consequently also further reduce the production costs, it is provided in a further embodiment that the first electrical cell conductor is in one piece and is made from a single piece. In a further embodiment, which has the same aim as the previous one, it is provided that the second electrical cell conductor is in one piece and is made from a single piece.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Gehäuse, vorzugsweise der Außenmantel, eine Sollbruchstelle aufweist, sodass das Gehäuse an der Sollbruchstelle bricht, wenn der Energiespeicher eine vorgegebene Kraft auf die Sollbruchstelle ausübt. Der Energiespeicher übt zum Beispiel dann eine solche Kraft auf die Sollbruchstelle aus, wenn er thermisch durchgeht, zum Beispiel infolge einer elektrischen Überlastung.In a further embodiment it is provided that the housing, preferably the outer jacket, has a predetermined breaking point, so that the housing breaks at the predetermined breaking point when the energy store exerts a predetermined force on the predetermined breaking point. The energy store then exerts such a force on the predetermined breaking point, for example, when it goes through thermally, for example as a result of an electrical overload.
Im Kontext der Erfindung bedeutet eine elektrische Verbindung stets eine elektrisch leitende Verbindung und eine elektrische Kontaktierung eine elektrisch leitende Kontaktierung.In the context of the invention, an electrical connection always means an electrically conductive one Connection and an electrical contact an electrically conductive contact.
Im Einzelnen ist eine Vielzahl von Möglichkeiten gegeben, die Zelle auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche als auch auf die nachfolgende Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen einer Zelle in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt abstrahiert
-
1a ,1b ein erstes Ausführungsbeispiel einer Zelle, -
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Zelle, -
3 eine elektrische Serienschaltung von zwei Zellen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch ein Ausführungsbeispiel eines Serienzellverbinders, -
4a-4c das Ausführungsbeispiel eines Serienzellverbinders, -
5 eine elektrische Parallelschaltung von zwei Zellen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch ein Ausführungsbeispiel eines Parallelzellverbinders und -
6a-6c das Ausführungsbeispiel eines Parallelzellverbinders.
-
1a ,1b a first embodiment of a cell, -
2 a second embodiment of a cell, -
3 an electrical series connection of two cells according to the first embodiment by an embodiment of a series cell connector, -
4a-4c the embodiment of a serial cell connector, -
5 an electrical parallel connection of two cells according to the first embodiment by an embodiment of a parallel cell connector and -
6a-6c the embodiment of a parallel cell connector.
Das Gehäuse
Durch die Einstückigkeit des ersten Zellleiters
Der Innenmantel
Der elektrische Energiespeicher
Zum einen sind der erste Energiespeicherpol
Die Temperatur des elektrischen Energiespeichers
Weiter umschließt das Gehäuse
Somit ermöglicht die Hohlzylinderform des Gehäuses
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Zellecell
- 22
- elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
- 33
- Gehäusecasing
- 44th
- AußenmantelOuter jacket
- 55
- InnenmantelInner jacket
- 66
- erste Kappefirst cap
- 77th
- zweite Kappesecond cap
- 88th
- erster Zellleiterfirst cell leader
- 99
- zweiter Zellleitersecond cell conductor
- 1010
- erste Buchsefirst socket
- 1111
- zweite Buchsesecond socket
- 1212
- erster Energiespeicherpolfirst energy storage pole
- 1313
- zweiter Energiespeicherpolsecond energy storage pole
- 1414th
- SerienzellverbinderSerial cell connector
- 1515th
- erster Steckerfirst connector
- 1616
- zweiter Steckersecond connector
- 1717th
- Kragencollar
- 1818th
- ParallelzellverbinderParallel cell connector
- 1919th
- Ringring
- 2020th
- EnergiespeicherlageEnergy storage location
Claims (12)
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