-
Die Erfindung betrifft eine Batterie, umfassend zumindest eine Batteriezelle und ein Batteriegehäuse. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Batterie sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterie.
-
Eine Batterie im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine sogenannte Hochvoltbatterie. Als solche ist die Batterie dazu ausgelegt, elektrische Spannungen in einem Bereich von mehr als 60 Volt, insbesondere in einem Bereich von mehreren 100 Volt, bereitzustellen. Derartige elektrische Spannungen können bereitgestellt sein, indem eine Vielzahl einzelner Batteriezellen in der Batterie elektrisch miteinander verschaltet sind. Eine Batteriezelle kann beispielsweise als eine prismatische Zelle oder als eine Rundzelle ausgebildet sein. In jedem Fall weist die Batteriezelle ein Zellengehäuse auf. Innerhalb des Zellengehäuses ist in der Regel eine galvanische Zelle der jeweiligen Batteriezelle angeordnet. Das Zellengehäuse dient mit anderen Worten also dazu, eine jeweilige galvanische Zelle und ein Elektrolyt aufzunehmen und gegen einen Außenraum abzugrenzen. Eine Batterie der beschriebenen Art weist darüber hinaus in der Regel ein Batteriegehäuse oder Gehäuse auf, wobei die Batteriezellen zumeist zu Batteriemodulen zusammengefasst und in einem Innenraum des Gehäuses angeordnet sind.
-
Eine Batteriezelle der oben beschriebenen Art sollte bevorzugt unter Einhaltung eines vorbestimmten Betriebstemperaturbereichs betrieben werden. Abweichungen von dem vorbestimmten Betriebstemperaturbereich können zu einer vorzeitigen Alterung der Batteriezelle führen. Bei dem Betrieb einer Batteriezelle der oben beschriebenen Art kommt es jedoch durch bekannte Prozesse innerhalb der galvanischen Zelle zu einer Wärmeentwicklung oder Hitzeentwicklung. Hierbei kann in nachteiliger Weise der vorbestimmte Betriebstemperaturbereich verlassen oder eine vorbestimmte Betriebstemperatur der Batteriezelle überschritten werden. Auch kann sich die Batteriezelle, beispielsweise bei einem Kaltstart, innerhalb eines Temperaturbereichs befinden, der unterhalb des vorbestimmten Betriebstemperaturbereichs oder unterhalb der vorbestimmten Betriebstemperatur liegt. Um einer übermäßigen Erwärmung der Batteriezelle entgegenzuwirken und/oder um die Batteriezelle vor einer Inbetriebnahme vorzuwärmen, sieht der Stand der Technik eine thermische Beeinflussung oder Temperierung der Batteriezelle vor. Dies kann beispielsweise durch eine thermische Kopplung der Batteriezelle an einen Temperierkörper und eine Abgabe thermischer Energie von der Batteriezelle an den Temperierkörper (zur Kühlung der Batteriezelle) oder umgekehrt (zur Erwärmung der Batteriezelle) bewirkt werden.
-
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Ansätze bekannt, eine Effizienz der beschriebenen thermischen Kopplung zu verbessern. In diesem Zusammenhang sieht die
DE 10 2010 007 633 A1 einen Steg vor, welcher sich derart zwischen zwei benachbarten Batteriezellen erstreckt, dass eine thermische Übergangsfläche oder Kontaktoberfläche zwischen den Batteriezellen vergrößert ist. In nachteiliger Weise muss hierbei unter konstruktivem Mehraufwand ein zusätzliches Bauteil verbaut werden.
-
Die
DE 10 2011 081 573 A1 sieht Kühlfinnen oder Kühlbleche oder dergleichen vor, die in einem Modulverbund zwischen zwei benachbarten Speichermodulen angeordnet werden und somit eine effiziente Wärmeabfuhr aus den Speichermodulen über die mit den Kühlfinnen in Kontakt befindlichen Außenflächenabschnitte ermöglichen. Auch hier sind in nachteiliger Weise zusätzliche Bauteile als Kühlfinnen einzusetzen.
-
Die
DE 10 2016 115 647 B3 beschreibt, wie ebenfalls unter Verwendung zusätzlicher Bauteile eine Kühlanordnung für Batteriezellen in einem Gehäuse oder einer Wanne bereitgestellt werden kann. Die Wanne weist eine erste Bodenlage und eine zweite Bodenlage auf, wobei die Bodenlagen Kühlkanäle ausbilden.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine effiziente Temperierung für Batteriezellen einer Batterie der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, wobei auf zusätzliche Bauteile verzichtet werden soll, um insbesondere eine wartungsarme und platzsparend zu verbauende Batterie bereitzustellen.
-
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
-
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ganz allgemein eine Effizienz einer Temperierung eines zu temperierenden Körpers in dem Maß erhöht werden kann, in dem eine jeweilige thermische Übergangsfläche zwischen dem zu temperierenden Körper und einem Temperierkörper vergrö-ßert wird.
-
Durch die Erfindung ist eine Batterie der eingangs beschriebenen Art bereitgestellt. Die Batterie umfasst zumindest eine Batteriezelle und ein Batteriegehäuse, wobei die zumindest eine Batteriezelle ein Zellengehäuse aufweist und unter Ausbildung einer thermischen Übergangsfläche zwischen einer Außenoberfläche des Zellengehäuses und einer der Außenoberfläche zugewandten Innenoberfläche des Batteriegehäuses in einem Innenraum des Batteriegehäuses angeordnet und thermisch mit dem Batteriegehäuse gekoppelt ist. Die thermische Übergangsfläche entspricht derjenigen Fläche, entlang derer ein Austausch thermischer Energie zwischen dem Zellengehäuse und dem Batteriegehäuse stattfinden kann. Die thermische Kopplung kann zusätzlich durch ein thermisch leitfähiges Füllmaterial (sogenannter Gapfiller) unterstützt werden. In der Regel werden als Gapfiller thermisch leitfähige Pasten oder Massen oder Fluide oder sogenannte Gapfillerpads eingesetzt.
-
In der beschriebenen Anordnung überdeckt die zumindest eine Batteriezelle die Innenoberfläche des Batteriegehäuses zumindest abschnittsweise innerhalb eines Überdeckungsbereichs. Der Überdeckungsbereich kann beispielsweise dem Umriss oder Umfang einer Standfläche der Batteriezelle entsprechen, auf der die Batteriezelle in dem Batteriegehäuse steht.
-
Erfindungsgemäß ist die Außenoberfläche des Zellengehäuses mit einer zellgehäuseseitigen ersten Reliefstruktur und/oder die Innenoberfläche des Batteriegehäuses mit einer batteriegehäuseseitigen zweiten Reliefstruktur versehen. Mit anderen Worten ist die Außenoberfläche und/oder die Innenoberfläche nicht glatt oder eben oder plan ausgestaltet, sondern geriffelt oder anderweitig dreidimensional geformt. Hierbei ist die erste und/oder die zweite Reliefstruktur in der Form derart ausgestaltet, dass unter Beibehaltung des Überdeckungsbereichs eine gegenüber dem Überdeckungsbereich vergrößerte thermische Übergangsfläche bereitgestellt ist. Für den oben beschriebenen beispielhaften Fall, dass der Überdeckungsbereich dem Umriss oder Umfang einer Standfläche der Batteriezelle entspricht, gilt also, dass der Umriss oder der Umfang der Standfläche sich nicht oder nur minimal ändert, obwohl die Außenoberfläche durch die Reliefstruktur im Vergleich zur Standfläche vergrößert ist. Mit anderen Worten führt eine jeweilige Reliefstruktur dazu, dass die thermische Übergangsfläche gegenüber einem unreliefierten Zustand vergrößert ist.
-
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass eine vergrößerte thermische Übergangsfläche bereitgestellt ist, ohne auf ein zusätzliches Bauteil zugreifen zu müssen und ohne dass die Batteriezelle an sich ein größeres Raumvolumen innerhalb des Batteriegehäuses einnimmt.
-
Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
-
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die zellgehäuseseitige erste Reliefstruktur Erhebungen und/oder Vertiefungen bezüglich einer Außenumfangsfläche des Zellengehäuses aufweist, wobei die Erhebungen und/oder die Vertiefungen jeweils eine im Wesentlichen senkrecht auf der Außenumfangsfläche stehende Hochachse aufweisen und sich entlang der Hochachse erstrecken. Als Außenumfangsfläche kann beispielsweise eine Umfangsfläche einer jeweiligen Grundform des Zellengehäuses dienen. Im Falle der prismatischen Zelle entspricht die genannte Grundform im Wesentlichen einem Quader. Bezüglich dieser geometrischen Grundform erstrecken sich nun also die genannten Erhebungen und/oder die genannten Vertiefungen. Eine jeweilige Höhe einer Erhebung und/oder einer Vertiefung entlang der Hochachse entspricht hierbei bevorzugt einem vorbestimmten prozentualen Anteil an einer Gesamthöhe, insbesondere 20 Prozent der Gesamthöhe, des Zellengehäuses. Für den Fall, dass ein jeweiliges Zellengehäuse also eine Höhe von zehn Zentimetern aufweist, könnte eine jeweilige Erhebung und/oder Vertiefung beispielsweise eine Höhe von insgesamt zwei Zentimetern entlang der genannten Hochachse aufweisen. Fertigungstoleranzen, die sich in der Regel im Millimeter- oder Submillimeterbereich befinden, gelten im Zusammenhang mit der hier beschriebenen Ausführungsform nicht als Erhebungen und/oder Vertiefungen. Dies gilt nicht nur für die hier beschriebene zellgehäuseseitige erste Reliefstruktur, sondern ebenso für die batteriegehäuseseitige zweite Reliefstruktur.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste und/oder die zweite Reliefstruktur als Sicken und/oder Waben und/oder Zapfen und/oder Rippen und/oder Nuten ausgebildet. Eine jeweilige Reliefgeometrie kann vom Fachmann bedarfsgerecht ausgewählt werden. Die jeweilige Reliefgeometrie kann sich auch vorteilhaft an einem jeweils verfügbaren Bauraum für die Batterie orientieren.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Zellengehäuse der zumindest einen Batteriezelle eine erste Grundfläche und eine von der ersten Grundfläche beabstandete und zu dieser im Wesentlichen parallel verlaufende zweite Grundfläche auf. Die erste und die zweite Grundfläche sind bevorzugt an einander gegenüberliegenden Enden jeweiliger Seitenflächen des Zellengehäuses angeordnet und stellen gemeinsam mit den Seitenflächen die Außenoberfläche des Zellengehäuses bereit. Mit anderen Worten weist die zumindest eine Batteriezelle eine quaderförmige Grundgeometrie oder einen quaderförmigen Grundkörper mit Seitenflächen und erster und zweiter Grundfläche auf. Gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform verläuft die zellgehäuseseitige erste Reliefstruktur zumindest abschnittsweise entlang der ersten und/oder entlang der zweiten Grundfläche. Mit anderen Worten bleiben die Seitenflächen von der Reliefstruktur frei. Eine Reliefierung der Seitenflächen unterbleibt also. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die zumindest eine Batteriezelle besonders platzsparend innerhalb des Batteriegehäuses angeordnet werden kann.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Batterie eine Vielzahl weiterer Batteriezellen, wobei jeweils eine vorbestimmte Anzahl der Batteriezellen derart mechanisch zu einem jeweiligen Zellstapel verspannt ist, dass jeweilige Seitenflächen der Zellengehäuse benachbarter Batteriezellen aneinander anliegen und jeweilige Grundflächen der Zellengehäuse bündig unter Ausbildung einer gemeinsamen Zellstapelgrundfläche aneinander anschlie-ßen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass jeweilige Batteriezellen besonders kompakt aneinander angeordnet sein können. Durch die bündige Ausbildung einer gemeinsamen Zellstapelgrundfläche hat jede Batteriezelle „Zugriff“ auf eine vergrößerte thermische Übergangsfläche. Jede Batteriezelle speist also ihre jeweilige thermische Energie in die gemeinsame Zellstapelgrundfläche oder umgekehrt.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform, nach der sowohl eine zellgehäuseseitige erste Reliefstruktur, als auch eine batteriegehäuseseitige zweite Reliefstruktur vorhanden ist, ist es vorgesehen, dass die erste und die zweite Reliefstruktur in der Form korrespondierend zueinander ausgestaltet sind und formschlüssig miteinander in Eingriff stehen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine Anbindungsfläche oder eine thermische Kontaktfläche zwischen jeweiliger Batteriezelle und Gehäuse als thermische Übergangsfläche bereitgestellt und vergrößert ist. Zugleich sind die jeweiligen Batteriezellen entlang der Anbindungsfläche formschlüssig in dem Batteriegehäuse fixiert. Zudem erleichtert die hier beschriebene Ausführungsform eine Montage der Batteriezellen in dem Batteriegehäuse, da diese entlang der Reliefstrukturen bei einem Einsetzen zwangsgeführt werden.
-
Eine Ausführungsform sieht vor, dass entlang der thermischen Übergangsfläche ein Wärmeleitmedium, also insbesondere ein Gapfiller oder ein Wärmeleitpad oder ein Wärmeleitfluid, angeordnet ist. Bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass lediglich jeweilige Vertiefungen mit dem Wärmeleitmedium gefüllt sind. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise zum einen eine thermische Kopplung zwischen Batteriezelle und Batteriegehäuse verbessert und zum anderen kann an Wärmeleitmedium gespart werden. Ist das Wärmeleitmedium beispielsweise ausschließlich in batteriegehäuseseitigen Vertiefungen angeordnet und werden jeweilige Batteriezellen mit in der Form korrespondierend zu den Vertiefungen ausgebildeten Erhebungen auf die Batteriegehäuseinnenfläche aufgesetzt, so verdrängen die Erhebungen das Wärmeleitmedium aus den Vertiefungen und es kommt automatisch zu einem Verteilen des Wärmeleitmediums entlang der thermischen Übergangsfläche.
-
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Batterie eine Temperiereinheit auf, wobei die Temperiereinheit als ein die Innenoberfläche des Batteriegehäuses zumindest abschnittsweise bereitstellender Temperierboden ausgebildet ist, wobei der Temperierboden zumindest abschnittsweise die zweite Reliefstruktur aufweist.
-
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit einer Batterie. In diesem Zusammenhang ist die Batterie bevorzugt als ein elektrischer Energiespeicher zum Bereitstellen elektrischer Antriebsenergie für einen Antrieb des zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs ausgestaltet. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
-
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Batterie beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs hier nicht noch einmal beschrieben.
-
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Herstellen einer Batterie, wobei die Batterie zumindest eine Batteriezelle und ein Batteriegehäuse umfasst, wobei die zumindest eine Batteriezelle ein Zellengehäuse aufweist und unter Ausbildung einer thermischen Übergangsfläche zwischen einer Außenoberfläche des Zellengehäuses und einer der Außenoberfläche zugewandten Innenoberfläche des Batteriegehäuses in einem Innenraum des Batteriegehäuses angeordnet und thermisch mit dem Batteriegehäuse gekoppelt ist. Hierbei ist die Innenoberfläche des Batteriegehäuses zumindest abschnittsweise innerhalb eines Überdeckungsbereichs durch die zumindest eine Batteriezelle überdeckt.
-
In einem ersten Verfahrensschritt werden das Batteriegehäuse und die zumindest eine Batteriezelle bereitgestellt. Daraufhin wird die zumindest eine Batteriezelle in dem Innenraum des Batteriegehäuses angeordnet, wobei zwischen der Außenoberfläche des Zellengehäuses und der der Außenoberfläche zugewandten Innenoberfläche des Batteriegehäuses die thermische Übergangsfläche ausgebildet und die zumindest eine Batteriezelle thermisch mit dem Batteriegehäuse gekoppelt wird.
-
Erfindungsgemäß werden die Außenoberfläche mit einer zellgehäuseseitigen ersten Reliefstruktur und/oder die Innenoberfläche mit einer batteriegehäuseseitigen zweiten Reliefstruktur versehen. Die erste und/oder die zweite Reliefstruktur werden derart in der Form ausgestaltet, dass unter Beibehaltung des Überdeckungsbereichs eine gegenüber dem Überdeckungsbereich vergrößerte thermische Übergangsfläche bereitgestellt wird.
-
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Batterie beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind auch die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
-
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
-
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung von Batteriezellen in einem Innenraum eines Batteriegehäuses;
- 2 eine schematische Detailansicht einer Batteriezelle, welche auf einem Temperierboden angeordnet ist;
- 3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen einer Batterie.
-
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
-
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Batterie 10. Die Batterie 10 umfasst ein Batteriegehäuse 12 und Batteriezellen 14. In der in 1 dargestellten Batterie 10 befinden sich beispielhaft drei Batteriezellen 14. Außerdem zeigt die 1 weitere strukturelle Bauteile der Batterie 10, die im Folgenden nicht näher beschrieben werden. Hierzu gehört beispielsweise eine Endplatte 16, Zwischenplatten 18 sowie eine endständige Außenplatte 20.
-
Eine jeweilige Batteriezelle 14 weist in der in 1 gezeigten Ausführungsform ein Zellengehäuse 22 auf, wobei die Zellengehäuse 22 der 1 eine quaderförmige Grundform oder einen quaderförmigen Grundkörper oder eine quaderförmige Außenumfangsfläche aufweisen. An einer Seite des Batteriegehäuses 12 befindet sich ein Temperierboden 24. Der Temperierboden 24 stellt in der in 1 gezeigten Ausführungsform zumindest abschnittsweise eine Innenoberfläche 26 des Batteriegehäuses 12 bereit. Die Innenoberfläche 26 ist hierbei einem Innenraum 28 der Batterie 10 zugewandt. Zwischen der Innenoberfläche 26 und einer Außenoberfläche einer jeweiligen Batteriezelle 14, ist eine thermische Übergangsfläche 30 ausgebildet. In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist ein Wärmeleitmedium 32 entlang der thermischen Übergangsfläche 30 angeordnet.
-
Jede der Batteriezellen 14 der 1 weist eine zellgehäuseseitige erste Reliefstruktur 38 auf, welche formschlüssig in eine batteriegehäuseseitige zweite Reliefstruktur 40 eingreift. Eine genauere Beschreibung der jeweiligen Reliefstrukturen 38, 40 findet sich in der nachfolgenden 2. Die Reliefstrukturen 38, 40 führen zu einer vorteilhaften Vergrößerung der thermischen Übergangsfläche 30 im Vergleich zu einem jeweiligen Überdeckungsbereich 34 zwischen jeweiliger Batteriezelle 14 und Innenoberfläche 26.
-
Unter Bezugnahme auf die im Zusammenhang mit 1 bezeichneten und beschriebenen Komponenten zeigt 2 nun eine vorteilhafte Ausführungsform der beschriebenen Batterie 10, wobei im Detail eine Batteriezelle 14 gezeigt ist, wobei an einer ersten Grundfläche 36 der Batteriezelle 14 eine als Noppen oder Zapfen ausgebildete erste Reliefstruktur 38 ausgebildet ist. Die zellenseitige Reliefstruktur 38 greift mit ihren Zapfen in in der Form korrespondierend ausgebildete Waben einer batteriegehäuseseitigen zweiten Reliefstruktur 40 ein. In einem Hohlraum 42 des Temperierbodens 24 kann ein Wärmeleitmittel oder Wärmeleitmedium 32 angeordnet sein.
-
Unter Bezugnahme auf die im Zusammenhang mit den 1 und 2 bezeichneten und beschriebenen Komponenten zeigt 3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen einer Batterie 10. Die Batterie 10 weist zumindest eine Batteriezelle 14 und ein Batteriegehäuse 12 auf, wobei die zumindest eine Batteriezelle 14 ein Zellengehäuse 22 aufweist und unter Ausbildung einer thermischen Übergangsfläche 30 zwischen einer Außenoberfläche des Zellengehäuses 22 und einer der Außenoberfläche zugewandten Innenoberfläche 26 des Batteriegehäuses 12 in einem Innenraum 28 des Batteriegehäuses 12 angeordnet ist. Die Batteriezelle 14 ist thermisch mit dem Batteriegehäuse 12 gekoppelt, wobei die Innenoberfläche 26 des Batteriegehäuses 12 zumindest abschnittsweise innerhalb eines Überdeckungsbereichs 34 durch die zumindest eine Batteriezelle 14 überdeckt ist.
-
In einem ersten Schritt S1 werden das Batteriegehäuse 12 und die zumindest eine Batteriezelle 14 bereitgestellt. Außerdem wird die zumindest eine Batteriezelle 14 in dem Innenraum 28 des Batteriegehäuses 12 angeordnet, wobei zwischen der Außenoberfläche des Zellengehäuses 22 und der der Außenoberfläche zugewandten Innenoberfläche 26 des Batteriegehäuses 12 die thermische Übergangsfläche 30 ausgebildet und die zumindest eine Batteriezelle 14 thermisch mit dem Batteriegehäuse 12 gekoppelt wird. In einem weiteren Schritt S2 wird die Außenoberfläche mit einer zellgehäuseseitigen ersten Reliefstruktur 38 und/oder die Innenoberfläche 26 mit einer batteriegehäuseseitigen zweiten Reliefstruktur 40 versehen. In einem Schritt S3 wird die erste und/oder die zweite Reliefstruktur 38, 40 derart in der Form ausgestaltet, dass unter Beibehaltung des Überdeckungsbereichs 34 eine gegenüber dem Überdeckungsbereich 34 vergrößerte thermische Übergangsfläche 30 bereitgestellt wird.
-
In Batteriemodule mit prismatischen Zellen wird der Raum unterhalb der Zellen vorzugsweise mit einem wärmeleitenden Medium an eine Kühlplatte angekoppelt. Da Platten zwischen den Zellen jedoch üblicherweise stark thermisch isolierend sind, kann die Abwärme alleine über den Zellboden abgeführt werden. Eine gute Wärmeabfuhr hat einen sehr großen Einfluss auf die Lebensdauer der Zelle.
-
Das Wärmeleitmedium wird üblicherweise auf den Kühlboden oder auf Kühlplatten aufgetragen. Anschließend werden die Zellen, vorzugsweise in einem Modul gruppiert, in das Wärmeleitmedium hineingedrückt. Die Wärmeleitung von der Zelle in den Kühlboden ist dabei stark abhängig von der Wärmeleitfähigkeit, der verbleibenden Schichtstärke des Wärmeleitmediums und dem Benetzungsgrad der Oberflächen von Kühlboden und/oder Kühlplatten und/oder Batteriezelle mit Wärmeleitmedium.
-
Durch eine vergrößerte Oberfläche am Zellboden und/oder der Kühlplatte kann die Wärmeabfuhr erheblich verbessert werden. Durch Abbildung einer Zapfen- und Wabenkontur auf Zell- und/oder Kühlboden kann dieses erreicht werden (siehe 1 und 2). Gleichzeitig vereinfacht sich der Gapfillerauftrag auf den Kühlboden, da nur die Waben (oder Zapfen) gefüllt werden müssen. Gleichzeitig werden die Zellen (bzw. Module) in der X,Y-Ebene formschlüssig fixiert.
-
Der Kühlboden kann mit einer Wabenstruktur versehen sein, während eine Zelle mit Zapfen versehen sein kann, oder umgekehrt.
-
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit von Batteriezellen bereitgestellt werden kann.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102010007633 A1 [0004]
- DE 102011081573 A1 [0005]
- DE 102016115647 B3 [0006]
