DE102019129473A1

DE102019129473A1 - Vermeidung eines thermischen Durchgehens in einem Zellmodul mit mehreren Batteriezellen

Info

Publication number: DE102019129473A1
Application number: DE102019129473.8A
Authority: DE
Inventors: Philipp Schmidt; Tobias Schmieg; Sophie Solchenbach; Mark Aaron Chan; Sebastian Scharner; Andreas Klaffki; Alexander Rheinfeld
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2021-05-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zellmodul für einen Hochvoltspeicher, aufweisend: zwei oder mehrere Zellen zum Speichern von elektrischer Energie; und eine oder mehrere thermische Blockaden, die jeweils zwischen zwei benachbarten Zellen angeordnet sind, die jeweils eine Aerogel enthalten und zwischen den jeweiligen benachbarten Zellen eine thermisch isolierende Wirkung entfalten. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Hochvoltspeicher, der ein solches Zellmodul enthält.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zellmodul mit mehreren Zellen zum Speichern von elektrischer Energie, in dem das thermische Durchgehen verzögert/verhindert wird, und einen Hochvoltspeicher, der dieses Zellmodul enthält.
Die 1 zeigt ein Zellmodul 100, das mehrere in einer Reihe angeordnete Batteriezellen 101 aufweist. In dieser Reihe werden zwei benachbarte Batteriezellen 101 jeweils durch eine PET-Kunststofffolie 102 und zwei kompressible Abstandshalter 103 voneinander getrennt. Die PET-Kunststofffolie 102 ist auf einer der zwei gegenüberstehenden Außenflächen von zwei benachbarten Batteriezellen 101 vorgesehen und die zwei Abstandshalter auf die jeweilige PET-Kunststofffolie 102 geklebt. Dadurch werden die Außenflächen der Batteriezellen 101 elektrisch voneinander isoliert und es entsteht neben jeder Batteriezelle 101 ein Raum, in den sich die Batteriezelle 101 während der Lade-/Entladezyklen ausbauchen kann. Die Reihe der Batteriezellen ist an beiden Enden mit jeweils einer Druckplatte 115 abgeschlossen und wird mit einem (in der Figur nicht gezeigten) Rahmen zusammengehalten. Beim Herstellen des Zellmoduls 100 werden die Abstandshalter 103 auf die jeweilige PET-Kunststofffolie 102 geklebt; die Batteriezellen 101 derart in Reihe angeordnet, dass jeweils zwei benachbarte Zellen von der PET-Kunststofffolie 102 und den Abstandshaltern 103 getrennt sind; die Enden der Reihe jeweils mit einer Druckplatte 115 abgeschlossen; die so gebildete Reihe auf eine vorgegebene Länge verpresst; und die auf die vorgegebene Länge verpresste Reihe mit einem Rahmen versehen, der die Reihe zusammenhält. Etwaige Toleranzschwankungen der Batteriezellen 101 können beim Verpressen der in Reihe angeordneten Batteriezellen durch die kompressiblen Abstandshalter ausgeglichen werden. Die PET-Kunststofffolie 102 kann eine Dicke von 0,1 mm und die Abstandshalter 103 jeweils eine Dicke von 1 mm aufweisen.
Durch den Einsatz von kompressiblen Abstandshaltern 103 werden in dem Zellmodul 100 einerseits Toleranzschwankungen der Batteriezellen 101 beim Verpressen ausgeglichen und andererseits das Ausbauchen der Batteriezellen 101 während der Lade-/Entladezyklen ermöglicht. Jedoch bieten die PET-Kunststofffolie 102 und die Abstandshalter 103 keinen Schutz gegen das Übergreifen von in einer der Batteriezelle 101 entstehenden Wärme/Hitze auf andere Batteriezellen; und somit auch keinen Schutz gegen ein thermisches Durchgehen des Zellmodul 100.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Zellmodul und einen Hochvoltspeicher bereitzustellen, bei dem die Wärmeleitung zwischen benachbarten Zellen des Zellmoduls soweit verringert ist, dass ein thermisches Durchgehen (engl. thermal runaway) des Zellmoduls verzögert oder verhindert werden kann, ohne dass dabei die Energiedichte des Zellmoduls wesentlich beeinträchtigt wird.
Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Lehre des Anspruchs 1 bzw. des unabhängigen Anspruches 15 erreicht. Verschiedene Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Zellmodul für einen Hochvoltspeicher, aufweisend:

zwei oder mehrere Zellen zum Speichern von elektrischer Energie; und
eine oder mehrere thermische Blockaden, die jeweils zwischen zwei benachbarten Zellen angeordnet sind, die jeweils ein Aerogel enthalten und zwischen den jeweiligen benachbarten Zellen eine thermisch isolierende Wirkung entfalten.

Dadurch kann die Wärmeleitung zwischen benachbarten Zellen innerhalb eines Zellmoduls soweit verringert werden, dass ein thermisches Durchgehen des Zellmoduls verzögert oder sogar verhindert werden kann. Durch den Einsatz von Aerogel kann die Dicke der thermischen Blockade sehr klein gehalten werden, so dass der für die thermische Blockade zur Verfügung gestellte Platz die Energiedichte des Zellmoduls nicht wesentlich beeinträchtigt. Die Dicke der thermischen Blockade kann vorzugsweise in einem Bereich von 0,5 mm bis 1 mm liegen.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Zellmoduls und deren Weiterbildungen beschrieben, die jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird oder technisch unmöglich ist, beliebig miteinander sowie mit den weiteren beschriebenen anderen Aspekten der Erfindung kombiniert werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die eine oder die mehreren thermischen Blockaden kompressibel oder elastisch verformbar.
Dadurch können einerseits Toleranzschwankungen der Zellen ausgeglichen und andererseits das Ausbauchen der Zellen während der Lade-/Entladezyklen ermöglicht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Aerogel eine Wärmeleitfähigkeit von kleiner als 0,05 W/mK, insbesondere aber kleiner als 0,02 W/mK auf.
Dadurch kann das Übergreifen eines in einer Zelle ausgelösten thermischen Durchgehens auf andere Zellen verhindert oder zumindest soweit herauszögert werden, dass einem Nutzer des Zellmoduls, nach dem Entdecken des thermischen Durchgehens, noch ausreichend Zeit zur Verfügung steht, um darauf in geeigneter Weise zu reagieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die thermische Blockade ein thermisch stabiles Fasermaterial, in das das Aerogel eingebettet ist, wobei das Fasermaterial insbesondere Glas- und/oder Keramikfasern enthält.
Dadurch kann die Kompressibilität und/oder Elastizität der Aerogel enthaltenden thermischen Blockade besser eingestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die thermische Blockade zumindest eines der folgenden Merkmale oder eine Kombination davon auf:

- bei einer Temperatur von 1200°C mindestens für eine Dauer von 30 Sekunden thermisch stabil bleibt;
- bei einer Temperatur von 600°C mindestens für eine Dauer von einer Stunde thermisch stabil bleibt;
- eine Dicke aufweist, die in einem Bereich zwischen 0,5 mm und 1,0 mm liegt.

Dadurch kann, auch bei Temperaturspitzen von 1200 °C im Innern einer thermisch durchgehenden Zelle, das Übergreifen des thermischen Durchgehens auf das gesamte Zellmodul herausgezögert werden, und damit mehr Zeit zur Verfügung gestellt, um sich vor einem eventuellen thermischen Durchgehen des Zellmoduls in Sicherheit zu bringen. Auch kann dadurch das Übergreifen des thermischen Durchgehens auf das gesamte Zellmodul auf eine Stunde herausgezögert oder sogar verhindert werden, wenn die Temperatur im Innern der thermisch durchgehenden Zelle 600 °C nicht übersteigt.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die zwei oder mehreren Zellen in einer Reihe angeordnet,
jede Zelle weist eine erste Außenfläche und eine dieser gegenüberliegenden zweite Außenfläche auf,
die zweite Außenfläche der ersten Zelle von zwei benachbarten Zellen steht der ersten Außenfläche der zweiten der zwei benachbarten Zellen gegenüber, und
die thermische Blockade ist zwischen der zweiten Außenfläche der ersten Zelle und der ersten Außenfläche der zweiten Zelle angeordnet.
Dadurch lässt sich die Herstellung des erfindungsgemäßen Zellmoduls, insbesondere das Verpressen der Zellen, vereinfachen. Auch lässt sich dadurch das erfindungsgemäße Zellmodul besser in einen Hochvoltspeicher integrieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erste Zelle eine erste elektrische Isolationsfolie auf, die sich, zumindest abschnittsweise, entlang der zweiten Außenfläche der ersten Zelle erstreckt,
ist die thermische Blockade zwischen der ersten elektrischen Isolationsfolie und der ersten Außenfläche der zweiten Zelle angeordnet,
weist die thermische Blockade eine erste Seitenfläche und eine der ersten Seitenfläche gegenüberliegende zweite Seitenfläche auf,
berührt die erste Seitenfläche der thermischen Blockade die erste elektrische Isolationsfolie und deckt entlang dieser die zweite Außenfläche der ersten Zelle zumindest teilweise ab, und
deckt die zweite Seitenfläche der thermischen Blockade die erste Außenfläche der zweiten Zelle zumindest teilweise ab.
Dadurch können die Zellen eines Zellmoduls auch elektrisch voneinander isoliert werden. Auch kann dadurch die thermische Blockade, beispielsweise durch Kleben an die erste elektrische Isolationsfolie, in einfacher Weise auf die Außenfläche einer Zelle aufgebracht/platziert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform deckt die erste elektrische Isolationsfolie die ganze zweite Außenfläche der ersten Zelle ab,
deckt die erste Seitenfläche der thermischen Blockade entlang der ersten elektrischen Isolationsfolie die gesamte zweite Außenfläche der ersten Zelle ab, und berührt und deckt die zweite Seitenfläche der thermischen Blockade die gesamte erste Außenfläche der zweiten Zelle ab.
Dadurch kann eine homogene Verteilung der Wärmeisolation zwischen den beiden sich gegenüberstehenden Außenflächen erreicht werden, was das Übergreifen eines thermischen Durchgehens von einer Zelle auf eine andere weiter erschwert. Vorzugsweise kann die Dicke der thermischen Blockade 1,0 mm sein. Eine gleichbleibende thermische Isolationsfähigkeit kann auch für eine dünnere thermische Blockade erzielt werden, wenn die Wärmeleitfähigkeit des darin enthaltenen Aerogels niedriger ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind an der ersten elektrischen Isolationsfolie ein oder mehrere kompressible oder elastisch verformbare Abstandshalter angebracht,
ist die thermische Blockade an den Stellen der ersten elektrischen Isolationsfolie angebracht, an denen keine Abstandshalter angebracht sind,
berühren der eine oder die mehreren Abstandshalter die erste Außenfläche der zweiten Zelle, und
ist die Dicke der thermischen Blockade kleiner als die Dicke des einen oder eines der mehreren Abstandshalter.
Dadurch kann die Kompressibilität und/oder Elastizität der thermischen Blockade beliebig sein, denn das Ausgleichen der Toleranzschwankungen der Zellen und das Schaffen von Raum für das Ausbauchen der Zellen werden durch die Abstandshalter gewährleistet. Darüber hinaus kann eine thermische Blockade auch zwischen die Abstandshalter eines schon bestehenden, wie in 1 gezeigten, Zellmoduls eingebaut werden, um dieses, wie in der 6 gezeigt, hochzurüsten. Die Dicke der thermischen Blockade kann 0,5 mm und die Dicke des einen oder eines der mehreren Abstandshalter kann jeweils 1,0 mm betragen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der zweiten Seitenfläche der thermischen Blockade und der ersten Außenfläche der zweiten Zelle eine zweite elektrische Isolationsfolie angeordnet,
berühren sich die zweite Seitenfläche der thermischen Blockade und die ihr zugewandte Seite der zweiten elektrischen Isolationsfolie, und
berührt und deckt die der ersten Außenfläche der zweiten Zelle zugewandte Seite der zweiten elektrischen Isolationsfolie die gesamte erste Außenfläche der zweiten Zelle ab.
Dadurch kann die elektrische Isolation zwischen den Zellen, insbesondere ihre thermische Stabilität, verbessert werden. Darüber hinaus kann das Aerosol durch Anordnen/Kleben der zweiten elektrischen Isolationsfolie auf die zweite Seitenfläche der thermischen Blockade eingekapselt werden, und somit eine Verschmutzung des Fertigungsumfeldes sowie des Zellmoduls durch Entweichen von einer Aerogel-Partikel vermieden werden. Die Dicke der thermischen Blockade kann 0,9 mm und die Dicke der ersten und zweiten elektrische Isolationsfolie kann jeweils 0,1 mm betragen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der zweiten Seitenfläche der thermischen Blockade und der ersten Außenfläche der zweiten Zelle eine zweite elektrische Isolationsfolie angeordnet,
berühren sich die zweite Seitenfläche der thermischen Blockade und die ihr zugewandte Seite der zweiten elektrischen Isolationsfolie,
sind an der der ersten Außenfläche der zweiten Zelle zugewandten Seite der zweiten elektrischen Isolationsfolie, zwischen der zweiten elektrischen Isolationsfolie und der zweiten Zelle, ein oder mehrere kompressible oder elastisch verformbare Abstandshalter angebracht, und
berühren der eine oder die mehreren Abstandshalter die erste Außenfläche der zweiten Zelle.
Dadurch können Toleranzschwankungen der Zellen größtenteils von den Abstandshaltern ausgeglichen werden, und somit die thermische Blockade nur eine geringere Kompressibilität oder gar keine aufweisen. Darüber hinaus kann das Ausbauchen der Zellen während der Lade-/Entladezyklen größtenteils von den Abstandshalter kompensiert werden, und somit die thermische Blockade nur eine geringe oder gar keine Elastizität aufweisen. Die Dicke der thermischen Blockade kann dementsprechend kleiner gewählt werden. Vorzugsweise ist diese 0,5 mm. Die Dicke der ersten elektrischen Isolationsfolie kann 0,1 mm, die Dicke der zweiten elektrische Isolationsfolie kann 0,05 mm, und die die Dicke des einen oder der mehreren Abstandshalter kann jeweils 0,45 mm sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind an der zweiten Außenfläche der ersten Zelle ein oder mehrere elektrisch isolierende, kompressible oder elastisch verformbare Abstandshalter angebracht,
ist die erste elektrische Isolationsfolie an den Stellen der zweiten Außenfläche der ersten Zelle aufgebracht, an denen keine Abstandshalter angebracht sind,
deckt die erste Seitenfläche der thermischen Blockade die erste elektrische Isolationsfolie ab,
ist an der gesamten zweiten Seitenfläche der thermischen Blockade eine zweite elektrische Isolationsfolie angebracht, und
ist die Summe der Dicken der ersten elektrischen Isolationsfolie, der thermischen Blockade und der zweiten elektrischen Isolationsfolie kleiner als die Dicke des einen oder eines der mehreren Abstandshalters.
Dadurch kann die Kompression und/oder Elastizität der thermischen Blockade beliebig sein, denn das Ausgleichen der Toleranzschwankungen der Zellen und das Schaffen von Raum für das Ausbauen der Zellen werden durch die Abstandshalter gewährleistet. Dementsprechend kann Dicke der thermischen Blockade kleiner gewählt werden. Vorzugsweise kann diese 0,5 mm sein und die Dicke des einen oder der mehreren Abstandshalter kann jeweils 1,1 mm betragen. Darüber hinaus kann die elektrische Isolation zwischen den Zellen, insbesondere ihre thermische Stabilität, verbessert werden. Auch kann das Aerosol durch Anordnen/Kleben der zweiten elektrischen Isolationsfolie auf die zweite Seitenfläche der thermischen Blockade eingekapselt werden, und somit eine Verschmutzung des Fertigungsumfeldes sowie des Zellmoduls durch Entweichen von Aerogel-Partikel vermieden werden. Ein schon bestehendes, wie in 1 gezeigtes Zellmodul kann zu einem, wie in der 6 gezeigten, Zellmodul hochgerüstet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform deckt die erste elektrische Isolationsfolie die gesamte zweite Außenfläche der ersten Zelle ab,
ist auf den der zweiten Außenfläche der ersten Zelle abgewandten Seite der ersten elektrischen Isolationsfolie eine zweite elektrische Isolationsfolie so aufgebracht, dass die thermische Blockade von der ersten und zweiten Isolationsfolie eingekapselt wird,
sind auf der zweiten elektrischen Isolationsfolie, vorzugsweise an Stellen, an denen die thermische Blockade nicht von der ersten und der zweiten elektrischen Isolationsfolie eingekapselt wird, ein oder mehrere kompressible oder elastisch verformbare Abstandshalter angeordnet, und
ist die Summe der Dicken der ersten elektrischen Isolationsfolie, der thermischen Blockade und der zweiten elektrischen Isolationsfolie kleiner als die die Summe der Dicken der ersten elektrischen Isolationsfolie, der zweiten elektrischen Isolationsfolie und des einen oder eines der mehreren Abstandshalters.
Dadurch kann die Kompression und/oder Elastizität der thermischen Blockade beliebig sein, denn das Ausgleichen der Toleranzschwankungen der Zellen und das Schaffen von Raum für das Ausbauen der Zellen werden durch die Abstandshalter gewährleistet. Dementsprechend kann Dicke der thermischen Blockade kleiner gewählt werden. Darüber hinaus kann die elektrische Isolation zwischen den Zellen, insbesondere ihre thermische Stabilität, verbessert werden. Auch kann das Aerosol eingekapselt werden, und somit eine Verschmutzung des Fertigungsumfeldes sowie des Zellmoduls durch Entweichen von einer Aerogel-Partikel vermieden werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die zweite elektrische Isolationsfolie Glimmer (engl. Mica).
Dadurch kann die thermische Stabilität der elektrischen Isolation der Zellen bis zu einer Temperatur von 900°C erhöht werden.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Hochvoltspeicher, der ein oder mehrere erfindungsgemäße Zellmodule aufweist.
Dadurch kann ein Hochvoltspeicher mit hoher Energie bereitgestellt werden, bei dem ein thermisches Durchgehen verhindert oder zumindest soweit herauszögert wird, dass einem Nutzer des Hochvoltspeicher noch ausreichend Zeit zur Verfügung steht, um darauf in geeigneter Weise zu reagieren.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.
Dabei zeigt

1 schematisch den Aufbau eines Zellmoduls;
2 schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Zellmoduls;
3 schematisch die thermische Isolation von benachbarten Zellen in einer ersten Ausführungsform;
4 schematisch die thermische Isolation von benachbarten Zellen in einer zweiten Ausführungsform;
5 schematisch die thermische Isolation von benachbarten Zellen in einer dritten Ausführungsform;
6 schematisch die thermische Isolation von benachbarten Zellen in einer vierten Ausführungsform;
7 schematisch die thermische Isolation von benachbarten Zellen in einer fünften Ausführungsform; und
8 schematisch die thermische Isolation von benachbarten Zellen in einer sechsten Ausführungsform.

In den Figuren werden durchgängig dieselben Bezugszeichen für dieselben oder einander entsprechenden Elemente der Erfindung verwendet.

Die 2 zeigt eine perspektivische Ansicht, teilweise in Explosionsdarstellung, eines erfindungsgemäßen Zellmoduls. Das Zellmodul 200 kann für einen Hochvoltspeicher zum Speichern von elektrischer Energie vorgesehen sein. Es weist auf: zwei oder mehrere Zellen 201 zum Speichern von elektrischer Energie, und eine oder mehrere thermische Blockaden 204, die jeweils zwischen zwei benachbarte Zellen 201 angeordnet sind. Die Zellen 201 sind Batteriezellen zum Speichern von elektrischer Energie, insbesondere Lithium-Zellen oder Lithium-Ionen Zellen. Die thermischen Blockaden 204, die jeweils zwischen zwei benachbarten Zellen 201 angeordnet sind, enthalten ein Aerogel, beispielsweise eines auf Silicat-Basis. Aufgrund seiner hochporösen Struktur weist das Aerogel nicht nur eine sehr kleine Wärmeleitfähigkeit auf, sondern kann auch kompressibel und/oder elastisch verformbar sein. Vorzugsweise weist das in einer thermischen Blockade 204 enthaltene Aerogel eine Wärmeleitfähigkeit von kleiner als 0,05 W/mK, insbesondere aber kleiner als 0,02 W/mK auf. Das als thermische Blockade eingesetzte Aerogel kann in ein thermisches stabiles Fasermaterial eingebettet sein, das Glas- und/oder Keramikfasern enthalten kann. Zudem kann das Aerogel mit einem UV-Lack überzogen und doppelseitig mit einem Kleber versehen sein, so dass es auf blankem Aluminium haftend angebracht werden kann. Vorzugsweise erfüllt das als thermische Blockade eingesetzte Aerogel die in der Tabelle 1 gezeigten elektrischen und thermischen Anforderungen. Tabelle 1

HV Spannungsfestigkeit (im Neuzustand sowie nach Alterung)	2700V DC ± 2%
Elektrischer Isolationswiderstand (im Neuzustand sowie nach Alterung)	10¹⁰ Ohm
Kriech stromfestig keit (im Neuzustand sowie nach Alterung)	Min. CTI400, Isolierstoffgruppe I oder II
Wärmeleitfähigkeit/Wärmeisolation	< 0,01 W/mK, bei 20°C und einer Verpresskraft von 1,5 MPa
Wärmeleitfähigkeit/Wärmeisolation	< 0,02 W/mK, bei 600°C und einer Verpresskraft von 1,5 MPa
Thermische Stabilität	≥ 1200°C bei Temperaturspitzen bis zu 30s
Thermische Stabilität	≥ 600°C bei Temperaturplateaus bis zu 1 h
Entflammbarkeit	Nicht entflammbar

Beim Herstellen des in der 2 gezeigten Zellmoduls werden die Zellen 201 und die jeweils zwischen zwei benachbarten Zellen befindlichen thermischen Blockaden 204 in eine Reihe angeordnet, die beiden Enden der Reihe jeweils mit einer Druckplatte 215 versehen, die so gebildete Reihe auf eine vorgegebene Länge verpresst, und die auf die vorgegebene Länge verpresste Reihe mit einem Rahmen versehen, der die Reihe zusammenhält. Beim Verpressen können Toleranzschwankungen der Zellen 201 durch Komprimieren des Aerogels ausgeglichen werden. Beispielsweise kann vor dem Verpressen die Dicke der thermischen Blockade 1,5 mm aufweisen, und durch das Verpessen kann diese Dicke bis auf 1 mm schrumpfen. Wie nachfolgende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung noch zeigen werden, kann das Ausgleichen der Toleranzschwankungen der Zellen beim Verpressen auch anders erfolgen.
Das Bezugszeichen 210 bezeichnet zwei benachbarte (in der Reihe hintereinander) angeordnete Zellen 201 und eine thermische Blockade 204, die zwischen diesen Zellen angeordnet ist und zwischen ihnen eine thermische isolierende Wirkung entfaltet. Erfindungsgemäß wird dadurch das Übergreifen eines in diesen Zellen ausgelöstes thermisches Durchgehen auf die andere Zelle verhindert oder zumindest herausgezögert.
In dem in der 2 dargestellten Zellmodul sind die Zellen 201 entlang einer Dimension (in Reihe) angeordnet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht allein darauf beschränkt, sondern kann auch auf Anordnungen angewendet werden, bei denen die Zellen entlang zweier Dimensionen angeordnet sind. Insbesondere können sich die zwei Dimensionen entlang zweier senkrecht zueinander stehenden Richtungen erstrecken. In einer solchen Anordnung kann eine Zelle von bis zu vier thermischen Blockaden umgeben sein, um ein Übergreifen eines in ihr ausgelösten thermischen Durchgehens auf die vor ihr, auf die hinter ihr, auf die seitlich rechts von ihr, und auf die seitlich links von ihr angeordnete Zelle zu verhindern.
Die 3 bis 8 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen der thermischen Blockade 204, insbesondere die Anordnung des Aerogels zwischen den beiden benachbarten Zellen. Jede dieser Figuren zeigt eine Seitenansicht der mit dem Bezugszeichen 210 gekennzeichneten benachbarten Zellen und der zwischen ihnen angeordneten thermischen Blockade. Die linke der in 2 dargestellten Zellen wird im Folgenden mit dem Bezugszeichen 201₁ und die rechte mit dem Bezugszeichen 201₂ gekennzeichnet.
Die 3 zeigt eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 211₁ eine erste Außenfläche der Zelle 201₁, das Bezugszeichen 212₁ eine der ersten Außenfläche 211₁ gegenüberliegende zweite Außenfläche der Zelle 201₁, das Bezugszeichen 211₂ eine erste Außenfläche der Zelle 201₂, und das Bezugszeichen 212₂ eine der ersten Außenfläche 211₂ gegenüberliegende zweite Außenfläche der Zelle 201₂. Die Außenflächen stehen vorzugsweise senkrecht auf die Anordnungsrichtung der Zellen in der Reihe. Auf der zweiten Außenfläche 212₁ der ersten Zelle 201₁ ist eine erste elektrische Isolationsfolie 202 haftend angeordnet, die die gesamte zweite Außenfläche 212₁ bedeckt. Die erste elektrische Isolationsfolie 202 kann eine PET-Kunststofffolie sein, die eine Dicke d₁=0,1 mm aufweist. Die thermische Blockade 204 ist eine Aerogel-Platte, die eine erste Seitenfläche und eine dieser gegenüberliegende zweite Seitenfläche aufweist. Beide Seitenflächen stehen vorzugsweise senkrecht zur Anordnungsrichtung der Zellen in der Reihe. In der ersten Ausführungsform ist die thermische Blockade 204 zwischen der ersten elektrischen Isolationsfolie 202 und der ersten Außenfläche 211₂ der zweiten Zelle 201₂ angeordnet. Dabei berührt die erste Seitenfläche der thermischen Blockade 204 die erste elektrische Isolationsfolie 202 und deckt entlang dieser die gesamte zweite Außenfläche 212₁ der ersten Zelle 201₁ ab; und die zweite Seitenfläche der thermischen Blockade 204 berührt und deckt die gesamte erste Außenfläche 211₂ der zweiten Zelle 201₂ ab. Die Aerogel-Platte kann auf ihrer ersten Seitenfläche einen Kleber aufweisen und über diesen mit der ersten Isolationsfolie 202 haftend verbunden sein.
In der ersten Ausführungsform weist die Aerogel-Platte 204 eine Kompressibilität auf, die es der Aerogel-Platte erlaubt, beim Verpressen die Toleranzschwankungen der Zellen 201 auszugleichen. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Aerogel-Platte 204 eine Elastizität aufweist, die es der Aerogel-Platte erlaubt, das Ausbauchen der Zellen 201₁ und 201₂ während den Lade-/Entladezyklen aufzunehmen oder zu kompensieren.
In dem vorverpressten Zustand, d. h. vor dem Verpressen der in Reihe angeordneten Zellen auf eine vorgegebene Länge, kann die Aerogel-Platte eine Dicke von 1,5 mm haben. Im verpressten Zustand, d. h. nach dem Verpressen der in Reihe angeordneten Zellen, weist die Aerogel-Platte vorzugsweise eine Dicke von d₂=1 mm auf. Länge und Breite der Aerogel-Platte richten sich nach der Länge bzw. Breite der Außenflächen 212₁ und 211₂. Vorzugsweise sind sie mit diesen gleich.
Weil die Aerogel-Platte 204 die gesamten Außenflächen 212₁ und 211₂ bedeckt, ist die Wärmeisolation zwischen den Zellen 201₁ und 201₂ homogen, was ein Übergreifen eines thermischen Durchgehens von einer Zelle auf die andere verhindert.
Die 4 zeigt eine zweite Ausführungsform. Diese unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass zwischen der zweiten Seitenfläche der thermischen Blockade 404 und der ersten Außenfläche 211₂ der zweiten Zelle 201₂ eine zweite elektrische Isolationsfolie 405 angeordnet ist. Dabei berührt und bedeckt die der thermischen Blockade 404 zugewandte Seite der zweiten elektrischen Isolationsfolie 405 die gesamte zweite Seitenfläche der thermischen Blockade 404; und die der Außenfläche 211₂ der zweiten Zelle 201₂ zugewandte Seite der zweiten elektrischen Isolationsfolie 405 berührt und bedeckt die gesamte erste Außenfläche 211₂ der zweiten Zelle 201₂. Die thermische Blockade 404 ist wie in der ersten Ausführungsform eine Aerogel-Platte, die ihm verpressten Zustand eine Dicke d₂=0,9 mm aufweisen kann. Die zweite elektrische Isolationsfolie 405 kann auf die Aerogel-Platte 404 durch Kleben haftend angebracht werden. Die zweite elektrische Isolationsfolie 405 kann eine Dicke d₃=0,1 mm aufweisen und kann insbesondere Glimmer enthalten.
Weil in dieser Ausführungsform die Aerogel-Platte 404 durch die erste und zweite elektrische Isolationsfolie eingekapselt ist, kann eine Verschmutzung des Fertigungsumfeldes sowie des Zellmoduls durch Entweichen von Aerogel-Partikel vermindert werden. Zudem ist diese Ausführungsform besonders dann vorteilhaft, wenn die zweite elektrische Isolationsfolie 405 Glimmer enthält. In diesem Fall kann die elektrische Isolation zwischen den Zellen 201₁ und 201₂ bis zu einer Temperatur von 900 °C thermisch stabil gehalten werden.
Die 5 zeigt eine dritte Ausführungsform. Diese unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform dadurch, dass zwischen der zweiten elektrischen Isolationsfolie 505 und der zweiten Zelle 201₂ ein oder mehrere kompressibel oder elastisch verformbare Abstandshalter 503 angeordnet sind. Diese können beispielsweise durch Kleben an der Seite der zweiten elektrischen Isolationsfolie 505 haftend angebracht werden, die der ersten Außenfläche 211₂ der zweiten Zelle 201₂ zugewandt ist. Insbesondere können zwei stabförmige Abstandshalter 503, quer zur Anordnungsrichtung der Reihe, am Außenrand der zweiten elektrischen Isolationsfolie 505, auf dieser angeordnet werden. Der eine oder die mehreren Abstandshalter 503 berühren die erste Außenfläche 211₂ der zweiten Zelle 201₂.
Die thermische Blockade 504 ist wie in der zweiten Ausführungsform eine Aerogel-Platte, die ihm verpressten Zustand eine Dicke d₂=0,5 mm aufweisen kann. Die zweite elektrische Isolationsfolie 505 kann eine Dicke d₃=0,05 mm aufweisen und Glimmer enthalten. Der oder die mehreren Abstandshalter können jeweils eine Dicke d₄=0,45 mm aufweisen.
In der dritten Ausführungsform ist die Kompressibilität des oder der Abstandshalter 503 so konfiguriert, dass dieser/diese beim Verpressen des Zellmoduls Toleranzabweichungen der Zellen 201 ausgleichen können. Zudem ist es vorteilhaft, wenn die Elastizität des/der Abstandshalter 503 so konfiguriert ist, dass dieser/diese das Ausbauchen der Zellen 201₁ und 201₂ aufnehmen/kompensieren können. Weil das Ausgleichen der Toleranzabweichungen sowie das Kompensieren des Ausbauchens der Zellen durch die Abstandshalter 503 erfolgt, muss die Aerogel-Platte 504 nicht in dem Maße kompressibel oder elastisch verformbar sein, wie die Aerogel-Platten der ersten und zweiten Ausführungsform. Dementsprechend kann die Aerogel-Platte 504 dünner als die Aerogel-Platten 204 und 404 ausgeführt werden.
Die 6 zeigt eine vierte Ausführungsform. Diese unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass an der ersten elektrischen Isolationsfolie 202 ein oder mehrere kompressible oder elastisch verformbare Abstandshalter 603 angebracht sind, und die thermische Blockade 604 nur an den Stellen der ersten elektrischen Isolationsfolie 202 angebracht ist, an denen keine Abstandshalter 603 angebracht sind. Die thermische Blockade 604 kann als Aerogel-Platte ausgeführt werden, die eine Dicke aufweist, die kleiner als die Dicke des einen oder eines der mehreren Abstandshalter 603 ist. Nach dem Verpressen des Zellmoduls berührt der eine oder die mehreren Abstandshalter 603 die erste Außenfläche 211₂ der zweiten Zelle 201₂. Beispielsweise können zwei stabförmige Abstandshalter 603, quer zur Anordnungsrichtung der Reihe, am Außenrand der ersten elektrischen Isolationsfolie 202 durch Kleben angeordnet werden.
Auch in der vierten Ausführungsform sind die Kompressibilität und die Elastizizät der Abstandshalter 603 so konfiguriert, dass diese beim Verpressen des Zellmoduls Toleranzabweichungen der Zellen 201 durch Komprimieren ausgleichen bzw. das Ausbauchen der Zellen 201₁ und 201₂ aufnehmen/kompensieren können. Dementsprechend muss die Aerogel-Platte 604 nicht in dem Maße kompressibel oder elastisch verformbar sein, wie die Aerogel-Platten der ersten und zweiten Ausführungsform. Die Aerogel-Platte 604 kann eine Dicke d₂=0,5mm und die Abstandhalter 603 jeweils eine Dicke d₄=1,0 mm aufweisen.
Die vierte Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, weil sie sich durch Hochrüsten des in der 1 gezeigten Zellmoduls erreichen lässt. Dabei werden die mit der PET-Kunststofffolie 102 und den Abstandshaltern 103 versehenen Zellen 101 voneinander getrennt, und an die PET-Kunststofffolie 102 einer jeden Zelle 101, zwischen die Abstandshalter 103 eine Aerogel-Platte geklebt, die eine Dicke aufweist, die kleiner als die Dicke der Abstandshalter ist. Dadurch kann der Schutz gegen thermisches Versagen in bestehenden, wie in 1 gezeigten Zellmodulen verbessert werden.
Die 7 zeigt eine fünfte Ausführungsform. Diese unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform dadurch, dass: an der zweiten Außenfläche 212₁ der ersten Zelle 201₁ ein oder mehrere elektrisch isolierende, kompressible oder elastisch verformbare Abstandshalter 703 angebracht sind; die erste elektrische Isolationsfolie 702 nur an den Stellen der zweiten Außenfläche 212₁ der ersten Zelle 201₁ angebracht ist, an denen kein/keine Abstandshalter 703 angebracht sind; die an der ersten elektrischen Isolationsfolie 702 (bspw. durch Kleben) angeordnete und als Aerogel-Platte ausgeführte thermische Blockade 704 nur die Stellen der zweiten Außenfläche 212₁ der ersten Zelle 201₁ abdeckt, an denen keine Abstandshalter angebracht sind; und die thermische Blockade 704 und die zweite elektrische Isolationsfolie 705 die erste Außenfläche 211₂ der zweiten Zelle 201₂ nur abschnittsweise bedeckt, nämlich die Abschnitte, welche von dem oder den Abstandshalter 703 nicht berührt werden. Die zweite elektrische Isolationsfolie 705 ist auf der zweiten Seitenfläche der Aerogel-Platte 704 bspw. durch Kleben angebracht und bedeckt diese vorzugsweise ganz. Die Dicken der ersten elektrischen Isolationsfolie 702, der thermischen Blockade 704 und der zweiten elektrischen Isolationsfolie 705 sind so gewählt, dass ihre Summe kleiner als die Dicke des einen oder eines der mehreren Abstandshalters 703 ist. Die Aerogel-Platte 704 kann eine Dicke d₂=0,5 mm und die Abstandhalter 703 jeweils eine Dicke d₄=1,1 mm aufweisen. Nach dem Verpressen des Zellmoduls berührt der eine oder die mehreren Abstandshalter 703 die erste Außenfläche 211₂ der zweiten Zelle 201₂. Beispielweise können zwei stabförmige Abstandshalter 703, quer zur Anordnungsrichtung der Reihe, am Außenrand der zweiten Außenfläche 212₁ der ersten Zelle 201₁ durch Kleben angeordnet werden.
Die Kompressibilität und die Elastizität des/der Abstandshalter 703 ist so konfiguriert, dass dieser/diese beim Verpressen des Zellmoduls Toleranzabweichungen der Zellen 201 durch Komprimieren ausgleichen bzw. das Ausbauchen der Zellen 201₁ und 201₂ aufnehmen/kompensieren können. Dementsprechend muss die Aerogel-Platte 704 nicht in dem Maße kompressibel oder elastisch verformbar sein, wie die Aerogel-Platten der ersten und zweiten Ausführungsform.
Die 8 zeigt eine sechste Ausführungsform. Diese unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform dadurch, dass: die zweite elektrische Isolationsfolie 805 abschnittsweise direkt/unmittelbar auf der ersten elektrischen Isolationsfolie 202 aufgebracht ist; und dadurch die als Aerogel-Platte ausgeführte thermische Blockade 805 von der ersten und zweiten elektrischen Isolationsfolie eingekapselt wird; der eine oder die mehreren kompressibel und/oder elastisch verformbaren Abstandhalter 803 auf der zweiten elektrischen Isolationsfolie 805 angebracht sind, vorzugsweise an den Stellen der zweiten elektrischen Isolationsfolie 805, an denen die thermische Blockade (Aerogel-Platte) 804 nicht von der ersten und der zweiten elektrischen Isolationsfolie eingekapselt wird; und die Dicken der ersten elektrischen Isolationsfolie 202, der thermischen Blockade 804, der zweiten elektrischen Isolationsfolie 805 und des einen oder der mehreren Abstandshalter 803 so gewählt sind, dass die Summe der Dicken der ersten elektrischen Isolationsfolie 202, der thermischen Blockade 804 und der zweiten elektrischen Isolationsfolie 805 kleiner als die die Summe der Dicken der ersten elektrischen Isolationsfolie 202, der zweiten elektrischen Isolationsfolie 805 und des einen oder eines der mehreren Abstandshalters 803 ist. Nach dem Verpressen des Zellmoduls berührt der eine oder die mehreren Abstandshalter 803 die erste Außenfläche 211₂ der zweiten Zelle 201₂. Beispielweise können zwei stabförmige Abstandshalter 803, quer zur Anordnungsrichtung der Reihe, am Außenrand der zweiten elektrischen Isolationsfolie 805 durch Kleben angeordnet werden.
Die Kompressibilität und die Elastizität des/der Abstandshalter 803 ist so konfiguriert, dass dieser/diese beim Verpressen des Zellmoduls Toleranzabweichungen der Zellen 201 durch Komprimieren ausgleichen bzw. das Ausbauchen der Zellen 201₁ und 201₂ aufnehmen/kompensieren können. Dementsprechend muss die Aerogel-Platte 804 nicht in dem Maße kompressibel oder elastisch verformbar sein, wie die Aerogel-Platten der ersten und zweiten Ausführungsform.
Durch das Einkapseln der Aerogel-Platte 804 kann eine Verschmutzung des Fertigungsumfeldes sowie des Zellmoduls durch Entweichen von Aerogel-Partikel vermieden werden.
Jede in der fünften und sechsten Ausführungsform eingesetzte zweite elektrische Isolationsfolie, 705 bzw. 805, kann Glimmer enthalten, und damit die elektrische Isolation zwischen den Zellen 201₁ und 201₂ bis zu einer Temperatur von 900 °C thermisch stabil halten.
Während vorausgehend wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, ist zu bemerken, dass eine große Anzahl von Variationen dazu existiert. Es ist dabei auch zu beachten, dass die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen nur nichtlimitierende Beispiele darstellen, und es nicht beabsichtigt ist, dadurch den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren zu beschränken. Vielmehr wird die vorausgehende Beschreibung dem Fachmann eine Anleitung zur Implementierung mindestens einer beispielhaften Ausführungsform liefern, wobei sich versteht, dass verschiedene Änderungen in der Funktionsweise und der Anordnung der in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne dass dabei von dem in den angehängten Ansprüchen jeweils festgelegten Gegenstand sowie seinen rechtlichen Äquivalenten abgewichen wird.
Bezugszeichenliste

100: Zellmodul
101: Zelle zum Speichern von elektrischer Energie
102: Kunststofffolie (PET)
103: Abstandshalter
115: Druckplatte
200: Erfindungsgemäßes Zellmodul
201: Zelle zum Speichern von elektrischer Energie
202: Erste elektrische Isolationsfolie (PET- Kunststofffolie)
204: Thermische Blockade
211: Erste Außenfläche einer Zelle zum Speichern von elektrischer Energie
212: Zweite Außenfläche einer Zelle zum Speichern von elektrischer Energie
210: Benachbarte Zellen eines erfindungsgemäßen Zellmoduls
215: Druckplatte
404: Thermische Blockade
503: Abstandshalter
504: Thermische Blockade
505: Zweite elektrische Isolationsfolie (Glimmer)
603: Abstandshalter
604: Thermische Blockade
702: Erste elektrische Isolationsfolie (PET- Kunststofffolie)
703: Abstandshalter
704: Thermische Blockade
705: Zweite elektrische Isolationsfolie (Glimmer)
803: Abstandshalter
804: Thermische Blockade
805: Zweite elektrische Isolationsfolie (Glimmer

Claims

Zellmodul (200) für einen Hochvoltspeicher, aufweisend: zwei oder mehrere Zellen (201) zum Speichern von elektrischer Energie; und eine oder mehrere thermische Blockaden (204, 404, 504, 604, 704, 804), die jeweils zwischen zwei benachbarten Zellen (201₁, 201₂) angeordnet sind, die jeweils ein Aerogel enthalten und zwischen den jeweiligen benachbarten Zellen eine thermisch isolierende Wirkung entfalten.
Zellmodul nach Anspruch 1, wobei die eine oder die mehreren thermischen Blockaden kompressibel oder elastisch verformbar sind.
Zellmodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Aerogel eine Wärmeleitfähigkeit von kleiner als 0,05 W/mK, insbesondere aber kleiner als 0,02 W/mK aufweist.
Zellmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die thermische Blockade ein thermisch stabiles Fasermaterial enthält, in das das Aerogel eingebettet ist, wobei das Fasermaterial insbesondere Glas- und/oder Keramikfasern enthält.
Zellmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die thermische Blockade zumindest eines der folgenden Merkmale oder eine Kombination davon aufweist: - bei einer Temperatur von 1200°C mindestens für eine Dauer von 30 Sekunden thermisch stabil bleibt; - bei einer Temperatur von 600°C mindestens für eine Dauer von einer Stunde thermisch stabil bleibt; - eine Dicke aufweist, die in einem Bereich zwischen 0,5 mm und 1,0 mm liegt.
Zellmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zwei oder mehreren Zellen (201) in einer Reihe angeordnet sind, jede Zelle (201₁) eine erste Außenfläche (211₁) und eine dieser gegenüberliegenden zweite Außenfläche (212₁) aufweist, die zweite Außenfläche (212₁) der ersten Zelle (201₁) von zwei benachbarten Zellen (201₁, 201₂) der ersten Außenfläche (211₂) der zweiten der zwei benachbarten Zellen gegenübersteht, und die thermische Blockade (204, 404, 504, 604, 704, 804) zwischen der zweiten Außenfläche (212₁) der ersten Zelle (201₁) und der ersten Außenfläche (211₂) der zweiten Zelle (201₂) angeordnet ist.
Zellmodul nach Anspruch 6, wobei die erste Zelle (201₁) eine erste elektrische Isolationsfolie (202) aufweist, die sich, zumindest abschnittsweise, entlang der zweiten Außenfläche (212₁) der ersten Zelle (201₁) erstreckt, die thermische Blockade (204, 404, 504, 604, 704, 804) zwischen der ersten elektrischen Isolationsfolie (202) und der ersten Außenfläche (211₂) der zweiten Zelle (201₂) angeordnet ist, die thermische Blockade eine erste Seitenfläche und eine der ersten Seitenfläche gegenüberliegende zweite Seitenfläche aufweist, die erste Seitenfläche der thermischen Blockade die erste elektrische Isolationsfolie (202) berührt und entlang dieser die zweite Außenfläche (212₁) der ersten Zelle (201₁) zumindest teilweise abdeckt, und die zweite Seitenfläche der thermischen Blockade die erste Außenfläche (211₂) der zweiten Zelle (201₂) zumindest teilweise abdeckt.
Zellmodul nach Anspruch 7, wobei die erste elektrische Isolationsfolie (202) die ganze zweite Außenfläche (212₁) der ersten Zelle (201₁) abdeckt, die erste Seitenfläche der thermischen Blockade (204) entlang der ersten elektrischen Isolationsfolie (202) die gesamte zweite Außenfläche (212₁) der ersten Zelle (201₁) abdeckt, und die zweite Seitenfläche der thermischen Blockade (204) die gesamte erste Außenfläche (211₂) der zweiten Zelle (201₂) berührt und abdeckt.
Zellmodul nach Anspruch 7, wobei an der ersten elektrischen Isolationsfolie (202) ein oder mehrere kompressible oder elastisch verformbare Abstandshalter (603) angebracht sind, die thermische Blockade (604) an den Stellen der ersten elektrischen Isolationsfolie (202) angebracht ist, an denen keine Abstandshalter (603) angebracht sind, der eine oder die mehreren Abstandshalter (603) die erste Außenfläche (211₂) der zweiten Zelle (201₂) berühren, und die Dicke der thermischen Blockade (604) kleiner als die Dicke des einen oder eines der mehreren Abstandshalter (603) ist.
Zellmodul nach Anspruch 7, wobei zwischen der zweiten Seitenfläche der thermischen Blockade (404) und der ersten Außenfläche (211₂) der zweiten Zelle (201₂) eine zweite elektrische Isolationsfolie (405) angeordnet ist, die zweite Seitenfläche der thermischen Blockade (404) und die ihr zugewandte Seite der zweiten elektrischen Isolationsfolie (405) sich berühren, und die der ersten Außenfläche (211₂) der zweiten Zelle (201₂) zugewandte Seite der zweiten elektrischen Isolationsfolie (405) die gesamte erste Außenfläche (211₂) der zweiten Zelle (201₂) berührt und abdeckt.
Zellmodul nach Anspruch 7, wobei zwischen der zweiten Seitenfläche der thermischen Blockade (504) und der ersten Außenfläche (211₂) der zweiten Zelle (201₂) eine zweite elektrische Isolationsfolie (505) angeordnet ist, die zweite Seitenfläche der thermischen Blockade (504) und die ihr zugewandte Seite der zweiten elektrischen Isolationsfolie (505) sich berühren, an der der ersten Außenfläche (211₂) der zweiten Zelle (201₂) zugewandten Seite der zweiten elektrischen Isolationsfolie (505), zwischen der zweiten elektrischen Isolationsfolie (505) und der zweiten Zelle (201₂), ein oder mehrere kompressible oder elastisch verformbare Abstandshalter (503) angebracht sind, und der eine oder die mehreren Abstandshalter (503) die erste Außenfläche (211₂) der zweiten Zelle (201₂) berühren.
Zellmodul nach Anspruch 7, wobei an der zweiten Außenfläche (212₁) der ersten Zelle (201₁) ein oder mehrere elektrisch isolierende, kompressible oder elastisch verformbare Abstandshalter (703) angebracht sind, die erste elektrische Isolationsfolie (702) an den Stellen der zweiten Außenfläche (212₁) der ersten Zelle (201₁) aufgebracht ist, an denen keine Abstandshalter angebracht sind, die erste Seitenfläche der thermischen Blockade (704) die erste elektrische Isolationsfolie (702) abdeckt, an der gesamten zweiten Seitenfläche der thermischen Blockade (704) eine zweite elektrische Isolationsfolie (705) angebracht ist, und die Summe der Dicken der ersten elektrischen Isolationsfolie (702), der thermischen Blockade (704) und der zweiten elektrischen Isolationsfolie (705) kleiner als die Dicke des einen oder eines der mehreren Abstandshalters (703) ist.
Zellmodul nach Anspruch 7, wobei die erste elektrische Isolationsfolie (202) die gesamte zweite Außenfläche (212₁) der ersten Zelle (201₁) abdeckt, auf den der zweiten Außenfläche (212₁) der ersten Zelle (201₁) abgewandten Seite der ersten elektrischen Isolationsfolie (202) eine zweite elektrische Isolationsfolie (805) so aufgebracht ist, dass die thermische Blockade (804) von der ersten und zweiten Isolationsfolie eingekapselt wird, auf der zweiten elektrischen Isolationsfolie (805), vorzugsweise an Stellen, an denen die thermische Blockade (804) nicht von der ersten und der zweiten elektrischen Isolationsfolie eingekapselt wird, ein oder mehrere kompressible oder elastisch verformbare Abstandshalter (803) angeordnet sind, und die Summe der Dicken der ersten elektrischen Isolationsfolie (202), der thermischen Blockade (804) und der zweiten elektrischen Isolationsfolie (805) kleiner als die die Summe der Dicken der ersten elektrischen Isolationsfolie (202), der zweiten elektrischen Isolationsfolie (805) und des einen oder eines der mehreren Abstandshalters (803) ist.
Zellmodul nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die zweite elektrische Isolationsfolie (405, 505, 705, 805) Glimmer enthält.
Hochvoltspeicher, der ein oder mehrere Zellmodule nach einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweist.