DE102019201745A1 - Battery, process for its production and motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (4), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (2), mit einem Batteriegehäuse (6), in welchem ein Zellmodul (12) mit einem Zellmodulgehäuse (14) aufgenommen ist, und mit einer Batteriezelle (20), welche im Zellmodulgehäuse (14) aufgenommen ist, wobei zum Ausgleich von Toleranzen und/oder zur Erhöhung einer Wärmeübertragung eine erste Schaumkeramik (26) zwischen dem Batteriegehäuse (6) und einem dem Zellmodulgehäuse (14) und/oder zweite Schaumkeramik (28) zwischen dem Zellmodulgehäuse (14) und einer dem Zellmodulgehäuse (14) zugewandten Seite (30) der Batteriezelle (20) angeordnet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Batterie (4) sowie ein Kraftfahrzeug (2) mit einer solchen Batterie (4).The invention relates to a battery (4), in particular for a motor vehicle (2), with a battery housing (6) in which a cell module (12) with a cell module housing (14) is accommodated, and with a battery cell (20) which is in the Cell module housing (14) is accommodated, with a first foam ceramic (26) between the battery housing (6) and one of the cell module housing (14) and / or second foam ceramic (28) between the cell module housing (28) to compensate for tolerances and / or to increase heat transfer. 14) and a side (30) of the battery cell (20) facing the cell module housing (14). The invention also relates to a method for producing such a battery (4) and to a motor vehicle (2) with such a battery (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Die Batterie weist ein Batteriegehäuse, in welchem ein Zellmodul mit einem Zellmodulgehäuse aufgenommen ist, sowie eine Batteriezelle auf, welche im Zellmodulgehäuse aufgenommen ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Batterie sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterie.The invention relates to a battery, in particular for a motor vehicle. The battery has a battery housing in which a cell module with a cell module housing is accommodated, and a battery cell which is accommodated in the cell module housing. The invention also relates to a method for producing such a battery and to a motor vehicle with such a battery.

Ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug weist typischerweise eine Batterie (Traktions-Batterie) auf, welche einen Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs mit Energie versorgt. Dabei ist unter einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug insbesondere ein Elektrofahrzeug, welches die zum Antrieb notwendige Energie lediglich in der Batterie speichert (BEV, battery electric vehicle), ein Elektrofahrzeug mit einem Reichweitenverlängerer (REEV, range extended electric vehicle), ein Hybridfahrzeug (HEV, hybrid electric vehicle), ein Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV, plug-in hybrid electric vehicle) und/oder ein Brennstoffzellenfahrzeug (FCEV, fuel cell electric vehicle) zu verstehen, welches die mittels einer Brennstoffzelle erzeugte elektrische Energie in der Batterie zwischenspeichert.An electrically driven motor vehicle typically has a battery (traction battery) which supplies an electric motor with energy to drive the motor vehicle. In this context, an electrically powered motor vehicle is in particular an electric vehicle which stores the energy required for propulsion only in the battery (BEV, battery electric vehicle), an electric vehicle with a range extender (REEV, range extended electric vehicle), a hybrid vehicle (HEV, hybrid electric vehicle), a plug-in hybrid vehicle (PHEV, plug-in hybrid electric vehicle) and / or a fuel cell vehicle (FCEV, fuel cell electric vehicle), which temporarily stores the electrical energy generated by a fuel cell in the battery.

Eine solche Batterie weist ein Batteriegehäuse auf, in welchem Zellmodule mit jeweils einer Anzahl an Batteriezellen aufgenommen sind. Herstellungsbedingt können dabei ein Batteriegehäuseboden des Batteriegehäuses und/oder ein Zellmodulboden eines die Batteriezellen aufnehmenden Zellmodulgehäuses vergleichsweise große Toleranzen oder Unebenheiten aufweisen, welche sich in einem entsprechenden Höhenprofil des Batteriegehäuseboden und des Zellmodulbodens äußern. Beispielsweise betragen diese Toleranzen bzw. die Höhe dieser Unebenheiten bis zu einigen Millimetern, beispielsweise bis zu 5 mm. Die Toleranzen und Unebenheiten können bei Betrieb des die Batterie aufweisenden Kraftfahrzeugs, insbesondere aufgrund mechanischer oder thermischer Einwirkungen, weiter zunehmen. Zusammenfassend ist der Zellmodulboden bzw. der Batteriegehäuseboden somit nicht eben.Such a battery has a battery housing in which cell modules, each with a number of battery cells, are accommodated. Due to the manufacturing process, a battery housing base of the battery housing and / or a cell module base of a cell module housing accommodating the battery cells can have comparatively large tolerances or unevenness, which are expressed in a corresponding height profile of the battery housing base and the cell module base. For example, these tolerances or the height of these unevenness are up to a few millimeters, for example up to 5 mm. The tolerances and unevenness can increase further during the operation of the motor vehicle having the battery, in particular due to mechanical or thermal effects. In summary, the cell module base or the battery housing base is therefore not flat.

Infolge dessen ist zwischen dem Batteriegehäuseboden und einem Zellmodulboden sowie zwischen dem Zellmodulboden und einer dem Zellmodulboden zugewandten Unterseite der Batteriezelle eine Kontaktfläche verringert. In zwischen dem Batteriegehäuseboden und dem Zellmodulboden bzw. zwischen dem Zellmodulboden und der Unterseite der Batteriezelle gebildeten Hohlräumen ist dementsprechend Luft angeordnet, welche allerdings eine vergleichsweise geringe thermische Leitfähigkeit aufweist, so dass eine Wärmeübertragung (Wärmetransport) von bei Betrieb der Batteriezelle entstehenden Wärme von der Batteriezelle weg, nachteilig vergleichsweise gering ist.As a result, a contact area is reduced between the battery housing base and a cell module base and between the cell module base and an underside of the battery cell facing the cell module base. Correspondingly, air is arranged in cavities formed between the battery housing base and the cell module base or between the cell module base and the underside of the battery cell, which, however, has a comparatively low thermal conductivity, so that a heat transfer (heat transport) of the heat generated during operation of the battery cell from the battery cell away, disadvantageous is comparatively small.

Es ist bekannt, thermisch vergleichsweise gut leitende (Wärmeleit-)Paste zu verwenden, welche zwischen dem Batteriegehäuseboden und dem Zellmodulboden bzw. zwischen dem Zellmodulboden und der Unterseite der Batteriezelle eingebracht ist. Beispielsweise weist die Wärmeleitpaste zum Ausgleich des variierenden Höhenprofils einen elastischen Kunststoff auf. Insbesondere ist die Paste zur Erhöhung deren thermischen Leitfähigkeit mit thermisch gut leitenden, keramischen Partikeln angereichert. Für eine ausreichend hohe thermische Leitfähigkeit ist dabei ein vergleichsweise hoher Anteil an keramischen Partikeln notwendig, welche allerdings das Gewicht der Paste und somit das Gewicht der Batterie nachteilig erhöhen.It is known to use (heat-conducting) paste which is comparatively good thermally conductive and which is introduced between the battery housing base and the cell module base or between the cell module base and the underside of the battery cell. For example, the thermal paste has an elastic plastic to compensate for the varying height profile. In particular, in order to increase its thermal conductivity, the paste is enriched with thermally highly conductive, ceramic particles. For a sufficiently high thermal conductivity, a comparatively high proportion of ceramic particles is necessary, which, however, disadvantageously increase the weight of the paste and thus the weight of the battery.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Batterie anzugeben. Bei dieser sollen insbesondere Unebenheiten ausgeglichen und/oder eine Wärmeübertragung, insbesondere von einer Batteriezelle zur einer Wärmesenke, erhöht sein. Des Weiteren soll ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Batterie sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterie angegeben werden. The invention is based on the object of specifying a particularly suitable battery. In this case, unevenness should be compensated for and / or heat transfer, in particular from a battery cell to a heat sink, should be increased. Furthermore, a method for producing such a battery and a motor vehicle with such a battery are to be specified.

Bezüglich der Batterie wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und bezüglich des Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit der Batterie sinngemäß auch für das Verfahren sowie für das Kraftfahrzeug und umgekehrt.With regard to the battery, the object is achieved according to the invention by the features of claim 1. With regard to the method, the object is achieved with the features of claim 8 and with regard to the motor vehicle with the features of claim 10. Advantageous refinements and developments are the subject of the dependent claims. The statements in connection with the battery also apply accordingly to the method and to the motor vehicle and vice versa.

Die Batterie, welche insbesondere für ein Kraftfahrzeug vorgesehen und geeignet ist, weist ein Batteriegehäuse auf, in welchem ein Zellmodul mit einem Zellmodulgehäuse aufgenommen ist. Des Weiteren weist die Batterie eine Batteriezelle auf, welche wiederum im Zellmodulgehäuse aufgenommen ist. Zweckmäßigerweise weist die Batterie mehrere im Batteriegehäuse aufgenommene Zellmodule auf, wobei innerhalb der Zellmodulgehäuse jeweils mehrere Batteriezellen aufgenommen sind.The battery, which is provided and suitable in particular for a motor vehicle, has a battery housing in which a cell module with a cell module housing is received. Furthermore, the battery has a battery cell, which in turn is accommodated in the cell module housing. The battery expediently has a plurality of cell modules accommodated in the battery housing, a plurality of battery cells being accommodated within the cell module housing.

Zum Ausgleich von Toleranzen und/oder zur Erhöhung einer Wärmeübertragung ist dabei eine erste Schaumkeramik zwischen dem Batteriegehäuse und dem Zellmodulgehäuse, insbesondere zwischen einem Batteriegehäuseboden des Batteriegehäuses und einem Zellmodulboden des oder jedes Zellmodulgehäuses, angeordnet. Alternativ oder vorzugsweise zusätzlich ist zwischen dem Zellmodulgehäuse und einer dem Zellmodul zugewandten Seite der jeweiligen Batteriezelle, insbesondere zwischen dem Zellmodulboden und einer dem Zellmodulboden zugewandten Unterseite der jeweiligen Batteriezelle, zum Ausgleich von Toleranzen und oder zur Erhöhung einer Wärmeübertragung eine zweite Schaumkeramik angeordnet.To compensate for tolerances and / or to increase heat transfer, a first foam ceramic is arranged between the battery housing and the cell module housing, in particular between a battery housing base of the battery housing and a cell module base of the or each cell module housing. Alternatively or preferably in addition, there is between the cell module housing and a side facing the cell module the respective battery cell, in particular between the cell module base and an underside of the respective battery cell facing the cell module base, to compensate for tolerances and / or to increase heat transfer, a second foam ceramic is arranged.

Alternativ oder zusätzlich ist bzw. sind die erste Schaumkeramik zwischen einem Batteriegehäusedeckel des Batteriegehäuses und einem Zellmoduldeckel des Zellmodulgehäuses und/oder die zweite Schaumkeramik zwischen dem Zellmoduldeckel und einer diesem zugewandten (Ober-)Seite der Batteriezelle angeordnet.Alternatively or additionally, the first ceramic foam is or are arranged between a battery housing cover of the battery housing and a cell module cover of the cell module housing and / or the second ceramic foam is or are arranged between the cell module cover and an (upper) side of the battery cell facing it.

Aufgrund der zumindest geringfügigen Flexibilität und Verformbarkeit der ersten und der zweiten Schaumkeramik ist es vorteilhafterweise ermöglicht, die eingangs erwähnten Toleranzen bzw. Unebenheiten des Zellmodulbodens, des Batteriegehäuseboden und/oder der Unterseite der Batteriezelle bzw. entsprechende Unebenheiten des Zellmoduldeckels, des Batteriegehäusedeckels und/oder der Oberseite der Batteriezelle auszugleichen. Mittels der Schaumkeramik ist somit eine vergleichsweise große Anlagefläche (Kontaktfläche) der ersten Schaumkeramik am Batteriegehäuse sowie am Zellmodulgehäuse bzw. eine vergleichsweise gro-ße Anlagefläche der zweiten Schaumkeramik an der jeweiligen Seite der Batteriezelle sowie am Zellmodulgehäuse realisiert. Damit einhergehend ist besonders vorteilhaft eine vergleichsweise große Wärmeübertragung von der Batteriezelle über die zweite Schaumkeramik an das Zellmodulgehäuse bzw. vom Zellmodulgehäuse über die erste Schaumkeramik an das Batteriegehäuse ermöglicht. Zudem ist vorteilhafterweise eine Dichte und damit einhergehend das Gewicht der ersten und/oder der zweiten Schaumkeramik vergleichsweise gering.Due to the at least slight flexibility and deformability of the first and the second ceramic foam, it is advantageously possible to reduce the aforementioned tolerances or unevenness of the cell module base, the battery housing base and / or the underside of the battery cell or corresponding unevenness of the cell module cover, the battery housing cover and / or the Balance the top of the battery cell. By means of the foam ceramic, a comparatively large contact surface (contact surface) of the first foam ceramic on the battery housing and on the cell module housing or a comparatively large contact surface of the second foam ceramic on the respective side of the battery cell and on the cell module housing is realized. This enables a comparatively large heat transfer from the battery cell via the second ceramic foam to the cell module housing or from the cell module housing via the first ceramic foam to the battery housing. In addition, the density and, consequently, the weight of the first and / or the second foam ceramic is advantageously comparatively low.

Besonders bevorzugt wirkt die Schaumkeramik elektrisch isolierend. Mit anderen Worten ist der Schaumkeramik vorzugsweise elektrisch nicht leitfähig. Insbesondere bei Batteriemodellen, deren Batteriegehäuse mit einem elektrischen Potenzial beaufschlagt ist, ist dies hinsichtlich eines sicheren Betriebs der Batterie vorteilhaft. Hierzu ist beispielsweise eine Schaumkeramik aus Aluminiumoxid geeignet. In bevorzugter Ausgestaltung ist die Schaumkeramik jedoch ein aus Bornitrid gebildeter Bornitrit-Schaum, denn Bornitrid-Schaum weist eine vergleichsweise hohe thermische Leitfähigkeit (Wärmeleitfähigkeit) auf. Bei einer Schaumkeramik, insbesondere bei Bornitrid-Schaum sind bei einer solchen Schaumkeramik Stege (Bahnen) aus der jeweiligen Keramik gebildet, welche sich zumindest abschnittsweise vom Batteriegehäuse zum Zellmodulgehäuse bzw. vom Zellmodulgehäuse zur Batteriezelle erstrecken. Insbesondere ist der Keramikschaum also kein Polymerschaum mit keramischen Partikeln. Eine Wärmeübertragung (Wärmetransport, Wärmeleitung) erfolgt dann im Wesentlichen entlang dieser Stege. Weiterhin ist die Schaumkeramik dabei insbesondere offenzellig (offenporig) ausgebildet.The foam ceramic particularly preferably has an electrically insulating effect. In other words, the foam ceramic is preferably not electrically conductive. In particular in the case of battery models whose battery housing has an electrical potential applied to it, this is advantageous with regard to safe operation of the battery. Foam ceramic made of aluminum oxide is suitable for this, for example. In a preferred embodiment, however, the ceramic foam is a boron nitride foam formed from boron nitride, because boron nitride foam has a comparatively high thermal conductivity (thermal conductivity). In a foam ceramic, in particular boron nitride foam, webs (tracks) are formed from the respective ceramic in such a foam ceramic, which extend at least in sections from the battery housing to the cell module housing or from the cell module housing to the battery cell. In particular, the ceramic foam is therefore not a polymer foam with ceramic particles. A heat transfer (heat transport, heat conduction) then takes place essentially along these webs. Furthermore, the foam ceramic is in particular open-celled (open-pored).

Gemäß einer geeigneten Ausgestaltung weist das Bornitrid der ersten und/oder der zweiten Schaumkeramik zumindest bereichsweise eine hexagonale (Kristall-) Struktur auf. Diese Struktur des Bornitrids des Bornitrid-Schaums weist vorteilhaft eine vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Bornitrid (BN) mit einer solchen Struktur wird auch als h-BN, α-BN, g-BN bezeichnet. Ferner ist Bornitrid mit hexagonaler Struktur isostrukturell zu Graphit. Entsprechend weist das Bornitrid planare Schichten (Basalebenen) auf, welche isostrukturell zu Graphen sind, wobei die Schichten zueinander parallel angeordnet sind. Aufgrund dessen wird Bornitrid mit hexagonaler Struktur auch als weißer Graphit und Bornitrid-Schaum mit einer solchen Struktur entsprechend als weißer Graphit-Schaum bezeichnet.According to a suitable embodiment, the boron nitride of the first and / or the second foam ceramic has a hexagonal (crystal) structure at least in some areas. This structure of the boron nitride of the boron nitride foam advantageously has a comparatively high thermal conductivity. Boron nitride (BN) with such a structure is also called h-BN, α-BN, g-BN. Furthermore, boron nitride with a hexagonal structure is isostructural to graphite. Correspondingly, the boron nitride has planar layers (basal planes) which are isostructural to graphene, the layers being arranged parallel to one another. Because of this, boron nitride with a hexagonal structure is also referred to as white graphite and boron nitride foam with such a structure is correspondingly referred to as white graphite foam.

Alternativ ist das Bornitrid des Bornitrid-Schaums turbostratisch. Mit anderen Worten sind die planaren Schichten des hexagonalen Bornitrids zueinander verschoben und/oder verdreht.Alternatively, the boron nitride of the boron nitride foam is turbostratic. In other words, the planar layers of the hexagonal boron nitride are shifted and / or twisted with respect to one another.

Weiter alternativ ist der Bornitrid-Schaum zumindest bereichsweise aus sog. Bornitrid-Nanoröhren (boron nitride nanotube) gebildet, welche isostrukturell zu Kohlenstoff-Nanoröhren sind.As a further alternative, the boron nitride foam is formed at least in some areas from so-called boron nitride nanotubes (boron nitride nanotube), which are isostructural to carbon nanotubes.

Gemäß einer geeigneten Ausgestaltung weist die erste Schaumkeramik und/oder die zweite Schaumkeramik eine Wärmeleitfähigkeit auf, die größer als 0,4 W ·m-1·K-1 (Watt pro Meter und pro Kelvin), vorzugsweise größer als 0,8 W·m-1-K-1, ist. gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist die Schaumkeramik eine Dichte kleiner als 20 mg·cm-3 (Milligramm pro Kubikzentimeter), insbesondere kleiner als 10 mg·cm-3, vorzugsweise kleiner als 6 mg·cm-3, und/oder eine Porosität auf, die größer als 95%, insbesondere größer als 98%, vorzugsweise größer als 99% ist. Insbesondere im Vergleich zu der eingangs erwähnten Wärmeleitpaste mit keramischen Partikeln weist die erste und/oder die zweite Schaumkeramik eine kleinere Dichte auf. Somit ist ein zusätzliches Gewicht der Batterie zur Verbesserung der Wärmeübertragung aufgrund Schaumkeramik vergleichsweise gering. Zusammenfassend ist die Wärmeübertragung von dem Batteriegehäuse und/oder von der Batteriezelle zum Zellmodulgehäuse mittels der ersten bzw. mittels der zweiten Schaumkeramik vorteilhaft aufgrund der vergleichsweise geringen Dichte der Schaumkeramik gewichtssparend erhöht.According to a suitable embodiment, the first ceramic foam and / or the second ceramic foam has a thermal conductivity that is greater than 0.4 W m -1 K -1 (watts per meter and per Kelvin), preferably greater than 0.8 W m -1 -K -1 , is. According to an expedient embodiment, the foam ceramic has a density of less than 20 mg cm -3 (milligrams per cubic centimeter), in particular less than 10 mg cm -3 , preferably less than 6 mg cm -3 , and / or a porosity, which is greater than 95%, in particular greater than 98%, preferably greater than 99%. The first and / or the second foam ceramic has a lower density, in particular in comparison to the thermal paste with ceramic particles mentioned at the beginning. The additional weight of the battery to improve the heat transfer due to foam ceramics is therefore comparatively low. In summary, the heat transfer from the battery housing and / or from the battery cell to the cell module housing by means of the first or by means of the second ceramic foam is advantageously increased in a weight-saving manner due to the comparatively low density of the ceramic foam.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist am Batteriegehäuseboden gehäuseaußenseitig eine insbesondere als Flüssigkeitskühlsystem ausgebildete Kühlvorrichtung als Wärmesenke angeordnet. Geeigneterweise ist die Kühlvorrichtung dabei in demjenigen Bereich des Batteriegehäusebodens angeordnet, in welchem gehäuseinnenseitig die erste Schaumkeramik angeordnet ist. Die von der Batteriezelle abgegebene und mittels der ersten und/oder der zweiten Schaumkeramik von dort in den Batteriegehäuseboden abgeleitete Wärme wird somit vom Batteriegehäuseboden abtransportiert, so dass der Wärmeabtransport von der Batteriezelle aufgrund der Wärmesenke auch bei zeitlich langem Betrieb der Batteriezelle vergleichsweise effektiv und/oder mit einem vergleichsweise großem Wärmestrom erfolgt.According to an advantageous further development, a cooling device designed in particular as a liquid cooling system as a heat sink is located on the battery housing base on the outside of the housing arranged. The cooling device is suitably arranged in that region of the battery housing bottom in which the first ceramic foam is arranged on the inside of the housing. The heat given off by the battery cell and dissipated from there into the battery housing bottom by means of the first and / or the second ceramic foam is thus transported away from the battery housing bottom so that the heat removal from the battery cell due to the heat sink is comparatively effective and / or even when the battery cell is operated for a long time takes place with a comparatively large heat flow.

Alternativ hierzu ist die Kühlvorrichtung batteriegehäuseaußenseitig an einem Batteriegehäusedeckel des Batteriegehäuses angeordnet. Insbesondere ist die Anordnung der Kühlvorrichtung nach vorhandenem Bauraum im entsprechenden Kraftfahrzeug gewählt. Geeigneterweise ist in diesem Fall die erste Schaumkeramik zwischen dem Batteriegehäusedeckel und dem Zellmoduldeckel und/oder die zweite Schaumkeramik zwischen dem Zellmoduldeckel der Oberseite der Batteriezelle angeordnet.As an alternative to this, the cooling device is arranged on the outside of the battery housing on a battery housing cover of the battery housing. In particular, the arrangement of the cooling device is selected according to the space available in the corresponding motor vehicle. In this case, the first ceramic foam is suitably arranged between the battery housing cover and the cell module cover and / or the second ceramic foam is arranged between the cell module cover of the top of the battery cell.

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Batterie, welche insbesondere nach einer oben dargestellten Varianten ausgebildet ist, wird zunächst auf einen zur Anordnung eines Zellmoduls vorgesehenen und gehäuseinternen Bereich eines Batteriegehäuses der Batterie eine erste Schaumkeramik und anschließend auf die erste Schaumkeramik ein Zellmodulgehäuse des Zellmoduls aufgebracht. Alternativ hierzu oder anschließend wird auf einen zur Anordnung einer Batteriezelle vorgesehenen zellmodulinternen Bereich des Zellmodulgehäuses eine zweite Schaumkeramik und anschließend auf die zweite Schaumkeramik die Batteriezelle aufgebracht.In a method for producing a battery, which is designed in particular according to one of the variants shown above, a first ceramic foam is first applied to an area of a battery housing of the battery provided for the arrangement of a cell module and internal to the housing, and a cell module housing of the cell module is then applied to the first ceramic foam. As an alternative to this or subsequently, a second ceramic foam is applied to a cell module-internal area of the cell module housing provided for the arrangement of a battery cell, and the battery cell is then applied to the second ceramic foam.

Sofern die erste Schaumkeramik auf das Batteriegehäuse aufgebracht worden ist, wird in einem darauf folgenden Schritt das Zellmodulgehäuse und das Batteriegehäuse gegeneinander verpresst. Sofern dabei die erste Schaumkeramik bodenseitig angeordnet sind, werden zweckmäßig der Zellmodulboden und der Batteriegehäuseboden gegeneinander verpresst, sofern die erste Schaumkeramik deckelseitig angeordnet ist, wird zweckmäßigerweise der Batteriegehäusedeckel und der Zellmoduldeckel gegeneinander verpresst.If the first ceramic foam has been applied to the battery housing, the cell module housing and the battery housing are pressed against one another in a subsequent step. If the first ceramic foam is arranged on the bottom side, the cell module bottom and the battery housing bottom are expediently pressed against each other, if the first ceramic foam is arranged on the cover side, the battery housing cover and the cell module cover are expediently pressed against each other.

Sofern die zweite Schaumkeramik auf den Zellmodulgehäuse aufgebracht wurde, wird die Batteriezelle und das Zellmodulgehäuse gegeneinander verpresst. Sofern dabei die zweite Schaumkeramiken bodenseitig angeordnet sind, werden zweckmäßig der Zellmodulboden und die Unterseite der Batteriezelle gegeneinander verpresst, sofern die zweite Schaumkeramik deckelseitig angeordnet ist, wird zweckmäßigerweise der Zellmoduldeckel und die Oberseite der Batterie gegeneinander verpresst.If the second ceramic foam has been applied to the cell module housing, the battery cell and the cell module housing are pressed against one another. If the second ceramic foam is arranged on the bottom side, the cell module base and the underside of the battery cell are expediently pressed against one another, if the second ceramic foam is arranged on the lid side, the cell module lid and the upper side of the battery are expediently pressed against one another.

Sofern sowohl das Batteriegehäuse und das Zellmodulgehäuse als auch das Zellmodulgehäuse und die Batteriezelle gegeneinander verpresst werden, können die beiden Verpressvorgänge zeitlich nacheinander, oder gleichzeitig, also in einem gemeinsamen Verpressschritt, erfolgen.If both the battery housing and the cell module housing and the cell module housing and the battery cell are pressed against one another, the two pressing processes can take place one after the other or simultaneously, that is to say in a common pressing step.

Aufgrund des Verpressens sowie aufgrund der zumindest geringfügigen Flexibilität und Verformbarkeit der Schaumkeramik passt sich diese an die Geometrie, also an das Höhenprofil des Batteriegehäusebodens bzw. des Batteriegehäusedeckels, des Zellmodulbodens bzw. des Zellmoduldeckels und der Batteriezelle an.Due to the pressing and due to the at least slight flexibility and deformability of the ceramic foam, it adapts to the geometry, i.e. to the height profile of the battery housing bottom or the battery housing cover, the cell module bottom or the cell module cover and the battery cell.

Dabei weist die Schaumkeramik insbesondere in Abhängigkeit eines zur Verfügung stehenden Bauraums gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung eine Dicke zwischen 0,5 mm und 7 mm, insbesondere zwischen 2 mm und 3 mm auf. Dabei ist unter der Dicke der Schaumkeramik deren räumliche Ausdehnung senkrecht zum Batteriegehäuseboden bzw. senkrecht zum Zellmodulboden zu verstehen. Allenfalls ist die Dicke so gewählt, dass aufgrund des Verpressens die eingangs beschriebenen Unebenheiten bzw. die Toleranzen zumindest teilweise ausgeglichen und eine thermische Kopplung des Batteriegehäuses, des Zellmodulgehäuses und der Batteriezelle verbessert werden.The foam ceramic has a thickness between 0.5 mm and 7 mm, in particular between 2 mm and 3 mm, in particular depending on the available installation space according to an expedient embodiment. The thickness of the ceramic foam is to be understood as its spatial extent perpendicular to the battery housing base or perpendicular to the cell module base. At most, the thickness is selected so that the unevenness or the tolerances described at the outset are at least partially compensated for and a thermal coupling of the battery housing, the cell module housing and the battery cell is improved due to the pressing.

Beispielsweise wird der Batteriegehäuseboden bzw. der Batteriegehäusedeckel, der Zellmodulboden bzw. der Zellmoduldeckel und/oder die entsprechende Seite der Batteriezelle vermessen und die Schaumkeramik in entsprechend des derart erfassten Unebenheiten bzw. der derart erfassten Toleranzen mit einer ortsabhängigen Dicke auf den Batteriegehäuseboden bzw. den Batteriegehäusedeckel und/oder auf den Zellmodulboden bzw. auf den Zellmoduldeckel aufgebracht werden. Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung jedoch wird als erste Schaumkeramik bzw. als zweite Schaumkeramik ein vorgefertigtes Einlegeteil zum Anordnen herangezogen. Geeigneterweise ist das vorgefertigte Einlegeteil plattenförmig als sogenanntes Pad ausgebildet. Auf diese Weise ist ein Aufwand zum Aufbringen der ersten bzw. der zweiten Schaumkeramik vergleichsweise gering.For example, the battery housing base or the battery housing cover, the cell module base or the cell module cover and / or the corresponding side of the battery cell is measured and the foam ceramic is measured in accordance with the unevenness detected in this way or the tolerances detected in this way with a location-dependent thickness on the battery housing base or the battery housing cover and / or can be applied to the cell module base or to the cell module cover. According to an expedient development, however, a prefabricated insert is used as the first foam ceramic or as the second foam ceramic for arranging. The prefabricated insert is suitably designed in the form of a plate as a so-called pad. In this way, the expenditure for applying the first or the second foam ceramic is comparatively low.

Geeigneter Weise ist die erste Schaumkeramik aus dem gleichen Material gebildet wie die zweite Schaumkeramik und weist die gleichen Eigenschaften bezüglich deren thermischen Leitfähigkeit, deren Dichte, deren Porosität und/oder deren Struktur auf. So ist eine Herstellung der Schaumkeramik vereinfacht. Beispielsweise ist die Dicke der ersten Schaumkeramik und der zweiten Schaumkeramik jeweils an einen zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst und ist gegebenenfalls unterschiedlich.The first ceramic foam is suitably formed from the same material as the second ceramic foam and has the same properties with regard to its thermal conductivity, its density, its porosity and / or its structure. Production of the ceramic foam is thus simplified. For example, the thickness of the first ceramic foam and the second ceramic foam is each adapted to an available installation space and may be different.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug eine (Traktions-)Batterie in einer der oben dargelegten Varianten auf. Insbesondere ist also zum Ausgleich von Toleranzen und/oder zur Erhöhung der Wärmeübertragung eine erste Schaumkeramik, vorzugsweise aus Bornitrid, zwischen dem Batteriegehäuse und dem Zellmodulgehäuse angeordnet. Alternativ oder vorzugsweise zusätzlich ist eine zweite Schaumkeramik zwischen dem Zellmodulgehäuse und der dem Zellmodulgehäuse zugewandten Seite der Batteriezelle angeordnet. Vorzugsweise ist die Batterie dabei nach dem Verfahren in einer der oben dargelegten Varianten hergestellt. According to an advantageous development, an electrically driven motor vehicle has a (traction) battery in one of the variants set out above. In particular, a first ceramic foam, preferably made of boron nitride, is arranged between the battery housing and the cell module housing to compensate for tolerances and / or to increase the heat transfer. Alternatively or preferably in addition, a second foam ceramic is arranged between the cell module housing and the side of the battery cell facing the cell module housing. In this case, the battery is preferably manufactured according to the method in one of the variants set out above.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

  • 1 in einer schematischen Draufsicht ein Kraftfahrzeug mit einer Batterie, innerhalb deren Batteriegehäuse eine Anzahl an Zellmodulen mit jeweils einem Zellmodulgehäuse aufgenommen ist, wobei in jedem Zellmodulgehäuse wiederum eine Anzahl an Batteriezellen aufgenommen ist,
  • 2 einen schematischen Querschnitt der Batterie, wobei zwischen einem Batteriegehäuseboden des Batteriegehäuses und einem Zellmodulboden des Zellmodulgehäuses sowie zwischen dem Zellmodulboden und einer dem Unterseite der Batteriezelle jeweils eine Schaumkeramik angeordnet ist, und
  • 3 in einem Flussdiagramm einen Verfahrensablauf zur Herstellung der Batterie.
In the following, exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to a drawing. Show in it:
  • 1 in a schematic top view of a motor vehicle with a battery, within the battery housing of which a number of cell modules, each with a cell module housing, is accommodated, a number of battery cells in turn being accommodated in each cell module housing,
  • 2 a schematic cross section of the battery, with a ceramic foam being arranged between a battery housing bottom of the battery housing and a cell module bottom of the cell module housing and between the cell module bottom and one of the underside of the battery cell, and
  • 3 in a flow chart a process sequence for producing the battery.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference symbols in all figures.

In 1 ist ein Kraftfahrzeug 2 mit einer (Traktions-) Batterie 4 dargestellt. Die Batterie 4 weist ein Batteriegehäuse 6 mit einen Batteriegehäuseboden 8 und mit einem Batteriegehäuserahmen 10 auf, wobei der Batteriegehäuseboden 8 und der Batteriegehäuserahmen 10 zusammen eine wannenförmige Aufnahme für Zellmodule 12 bilden (2). Zum Zweck einer besseren Übersichtlichkeit sind lediglich sechs Zellmodule 12 dargestellt. Zusammenfassend sind die Zellmodule 12 im Batteriegehäuse 6 aufgenommen, also batteriegehäuseintern angeordnet.In 1 is a motor vehicle 2 with a (traction) battery 4th shown. The battery 4th has a battery case 6 with a battery case bottom 8th and with a battery case frame 10 on, with the battery case bottom 8th and the battery case frame 10 together a trough-shaped receptacle for cell modules 12th form ( 2 ). For the sake of clarity, there are only six cell modules 12th shown. In summary are the cell modules 12th in the battery case 6 recorded, so arranged inside the battery housing.

Jedes der Zellmodule 12 weist wiederum ein Zellmodulgehäuse 14 mit einem Zellmodulboden 16 und mit einem Zellmodulrahmen 18 auf. Der Zellmodulboden 16 und der Zellmodulrahmen 18 bilden gemäß dem Ausführungsbeispiel ebenfalls eine wannenförmige Aufnahme für eine Anzahl an Batteriezellen 20. Dabei sind beispielhaft lediglich drei im Zellmodulgehäuse 14 aufgenommene Batteriezellen 20 des jeweiligen Zellmoduls 12 dargestellt. Die Batteriezellen 20 sind in nicht weiter dargestellter Weise miteinander verschaltet. Beispielsweise sind die Batteriezellen 20 eines jeden Zellmoduls 12 zueinander parallel und die Zellmodule 12 untereinander in Serie und/oder parallel zueinander geschaltet, so dass an Lastanschlüssen 22 der Batterie 4 eine Spannung bzw. ein Strom bereit gestellt wird, welche bzw. welcher zum Betrieb eines an den Lastanschlüsse 22 angeschlossenen Verbrauchers 24 geeignet ist. Hierzu sind die elektrischen Pole 25 der Batteriezellen 20 entsprechend (elektrisch) miteinander verbunden. Beispielsweise ist der Verbraucher 24 ein Wechselrichter eines Antriebstrangs des Kraftfahrzeugs 2, welcher Wechselrichter den von der Batterie 4 bereitgestellten Gleichstrom in einen zum Betrieb eines (nicht dargestellten) Elektromotors geeigneten Wechselstrom wandelt.Each of the cell modules 12th again has a cell module housing 14th with a cell module base 16 and with a cell module frame 18th on. The cell module floor 16 and the cell module frame 18th also form a trough-shaped receptacle for a number of battery cells according to the exemplary embodiment 20th . There are, for example, only three in the cell module housing 14th recorded battery cells 20th of the respective cell module 12th shown. The battery cells 20th are interconnected in a manner not shown. For example, the battery cells 20th of each cell module 12th parallel to each other and the cell modules 12th connected to each other in series and / or parallel to each other, so that at load connections 22nd the battery 4th a voltage or a current is provided, which or which is used to operate one at the load connections 22nd connected consumer 24 suitable is. For this are the electrical poles 25 of the battery cells 20th correspondingly (electrically) connected to each other. For example is the consumer 24 an inverter of a drive train of the motor vehicle 2 which inverter is used by the battery 4th converts the provided direct current into an alternating current suitable for operating an electric motor (not shown).

Wie in der Schnittdarstellung gemäß der 2 gezeigt ist, ist zwischen dem Batteriegehäuseboden 8 des Batteriegehäuses 6 und dem Zellmodulboden 16 des Zellmodulgehäuses 14 eine erste Schaumkeramik 26 angeordnet. Weiterhin ist eine zweite Schaumkeramik 28 zwischen dem Zellmodulboden 16 und einer dem Zellmodulboden 16 zugewandten Unterseite 30 der Batteriezelle 20 angeordnet.As in the sectional view according to 2 shown is between the battery case base 8th of the battery case 6 and the cell module base 16 of the cell module housing 14th a first foam ceramic 26th arranged. There is also a second foam ceramic 28 between the cell module base 16 and one the cell module base 16 facing bottom 30th the battery cell 20th arranged.

Die erste Schaumkeramik 26 und die zweite Schaumkeramik 28 ist dabei ein Bornitrid-Schaum. Mit anderen Worten ist der Bornitrid-Schaum also eine Schaumkeramik 26 bzw. 28, welche aus Bornitrid gebildet ist. Die Schaumkeramiken 26 und 28 weisen dabei zumindest bereichsweise eine zu Graphit isostrukturelle hexagonale Struktur auf, bei welcher zu Graphen isostrukturelle Schichten übereinandergestapelt sind, welche jeweils eine planare Wabenstruktur aus hexagonal und in Umfangsrichtung der Wabenstruktur alternierend angeordneten sowie kovalent miteinander gebundenen Bor- und Stickstoffatomen aufweisen.The first foam ceramic 26th and the second foam ceramic 28 is a boron nitride foam. In other words, the boron nitride foam is a foam ceramic 26th or. 28 which is formed from boron nitride. The foam ceramics 26th and 28 have at least some areas of a hexagonal structure isostructural to graphite, in which layers isostructural to graphene are stacked one on top of the other, each of which has a planar honeycomb structure made of hexagonal and covalently bonded boron and nitrogen atoms alternating in the circumferential direction of the honeycomb structure.

Die jeweils als Bornitrid-Schaum ausgebildete erste Schaumkeramik 26 und zweite Schaumkeramik 28 weisen dabei eine Wärmeleitfähigkeit von 0,83 W·m-1·K-1 und eine Dichte von 5 mg·cm-3 bei einer Porosität von 99,6% auf.The first foam ceramic, each designed as a boron nitride foam 26th and second foam ceramic 28 have a thermal conductivity of 0.83 W · m -1 · K -1 and a density of 5 mg · cm -3 with a porosity of 99.6%.

Die erste Schaumkeramik 26 bzw. die zweite Schaumkeramik 28 sind jeweils als ein Einlegeteil ausgebildet und weisen ferner eine Dicke, also eine räumliche Ausdehnung senkrecht zu einer mittels des Batteriegehäusebodens 8 aufgespannten Ebene, zwischen 2 mm und 3 mm auf. Allenfalls ist die Dicke der Schaumkeramiken 26 und 28 derart gewählt, dass eine Wärmeübertragung von dem Zellmodulboden 16 zum Batteriegehäuseboden 8 bzw. von der Batteriezelle 20 zum Zellmodulboden16 möglichst hoch ist. Hierbei ist berücksichtigt, dass bei größerer Dicke der entsprechenden Schaumkeramik 26 bzw. 28 ein maximal möglicher Wärmestrom (Wärmemenge pro Zeiteinheit) zwar kleiner ist. Allerdings können bei größerer Dicke der entsprechenden Schaumkeramik 26 bzw. 28 entsprechend größere, und insbesondere herstellungsbedingte, Toleranzen bzw. Unebenheiten des Batteriegehäusebodens 8, des Zellmodulbodens 16 und der Unterseite 30 der Batteriezelle 20 ausglichen werden, sodass ein maximal möglicher Wärmestrom zwischen diesen erhöht ist.The first foam ceramic 26th or the second foam ceramic 28 are each designed as an insert and also have a thickness, that is, a spatial extent perpendicular to a means of the battery housing bottom 8th spanned plane, between 2 mm and 3 mm. At most, the thickness of the foam ceramics is 26th and 28 chosen such that a heat transfer from the cell module base 16 to the bottom of the battery case 8th or from the battery cell 20th to the cell module base16 is as high as possible. This takes into account that the corresponding foam ceramic is thicker 26th or. 28 a maximum possible heat flow (amount of heat per unit of time) is smaller. However, with a greater thickness of the corresponding foam ceramic 26th or. 28 correspondingly larger, and in particular manufacturing-related, tolerances or unevenness of the battery housing base 8th , the cell module base 16 and the bottom 30th the battery cell 20th be balanced so that a maximum possible heat flow between them is increased.

Das Batteriegehäuse 6 weist ferner einen Batteriegehäusedeckel 32 auf, mittels welchem die Aufnahme verschlossen ist. In analoger Weise weist das Zellmodulgehäuse einen Zellmoduldeckel 34 mittels welchem das Zellmodulgehäuse 14 abgedeckt oder verschlossen ist.The battery case 6 also has a battery housing cover 32 on, by means of which the recording is closed. In an analogous manner, the cell module housing has a cell module cover 34 by means of which the cell module housing 14th covered or locked.

Zudem weist die Batterie 4 an deren Batteriegehäuseboden 8 gehäuseaußenseitig eine als Flüssigkeitskühlsystem ausgebildete Kühlvorrichtung 36 auf. Diese ist dabei in demjenigen Bereich des Batteriegehäusebodens 8 angeordnet, in welchem gehäuseinnenseitig die erste Schaumkeramik 26 angeordnet ist. Die Kühlvorrichtung 36 dient somit als eine Wärmesenke, insbesondere für eine von der Batteriezelle 20 abgegebene und mittels der beiden Schaumkeramiken 26 und 28 von dort in den Batteriegehäuseboden 8 abgeleitete Wärme.In addition, the battery 4th at the bottom of the battery case 8th on the outside of the housing, a cooling device designed as a liquid cooling system 36 on. This is in that area of the battery housing bottom 8th arranged, in which the housing inside the first ceramic foam 26th is arranged. The cooler 36 thus serves as a heat sink, especially for one of the battery cells 20th released and by means of the two foam ceramics 26th and 28 from there into the bottom of the battery case 8th dissipated heat.

Gemäß nicht weiter dargestellten Alternativen ist lediglich zwischen dem Batteriegehäuseboden 8 und dem Zellmodulboden 16 die erste Schaumkeramik 26 eingebracht. Zwischen der Batteriezelle 20 und dem Zellmodulboden 16 ist entsprechend keine Schaumkeramik angeordnet. Alternativ ist lediglich zwischen dem Zellmodulboden 16 und der Unterseiten 30 der Batteriezelle 20 die zweite Schaumkeramik 28 eingebracht. Dabei ist zwischen dem Batteriegehäuseboden 8 und dem Zellmodulboden 16 keine Schaumkeramik angeordnet.According to alternatives not shown further, there is only between the battery housing bottom 8th and the cell module base 16 the first foam ceramic 26th brought in. Between the battery cell 20th and the cell module base 16 accordingly no foam ceramic is arranged. Alternatively, it is only between the cell module base 16 and the undersides 30th the battery cell 20th the second foam ceramic 28 brought in. It is between the bottom of the battery housing 8th and the cell module base 16 no foam ceramic arranged.

Bei dem in der 3 mittels eines Flussdiagramms dargestellten Verfahren zur Herstellung einer Batterie 4, insbesondere der Batterie 4 gemäß der 1 und 2, wird in einem ersten Schritt I die erste Schaumkeramik 26 auf einen Bereich des Batteriegehäusebodens 8 aufgebracht, welcher Bereich zur Anordnung des Zellmoduls 12 vorgesehen ist. in einem daran anschließenden zweiten Schritt II wird auf die ersten Schaumkeramik 26 das Zellmodulgehäuse 14 derart aufgebracht, dass die erste Schaumkeramik 26 zwischen dem Zellmodulboden 16 des Zellmodulgehäuses 14 und dem Batteriegehäuseboden 8 angeordnet ist. In einem dritten Schritt III wird der Zellmodulboden 16 und der Batteriegehäuseboden 8 gegeneinander verpresst, so dass aufgrund der damit einhergehenden Verformung die Toleranzen bzw. die Unebenheiten des Batteriegehäusebodens 8 und des Zellmodulbodens 16 ausgeglichen und eine Anlagefläche (Kontaktfläche) der ersten Schaumkeramik 26 am Batteriegehäuseboden 8 sowie am Zellmodulboden 16 erhöht sind. Aufgrund dessen ist eine mögliche Wärmeübertragung verbessert.The one in the 3 Method for manufacturing a battery illustrated by means of a flow chart 4th , especially the battery 4th according to the 1 and 2 , is the first step I. the first foam ceramic 26th on an area of the battery case bottom 8th applied which area to arrange the cell module 12th is provided. in a subsequent second step II is on the first ceramic foam 26th the cell module housing 14th applied in such a way that the first foam ceramic 26th between the cell module base 16 of the cell module housing 14th and the bottom of the battery case 8th is arranged. In a third step III becomes the cell module base 16 and the bottom of the battery case 8th pressed against each other, so that due to the associated deformation, the tolerances or the unevenness of the battery housing bottom 8th and the cell module base 16 balanced and a contact surface (contact surface) of the first foam ceramic 26th on the bottom of the battery housing 8th as well as on the cell module base 16 are increased. Because of this, possible heat transfer is improved.

In einem Bereich des Zellmodulbodens 16, welcher zur Anordnung der Batteriezelle 20 vorgesehen ist, wird eine zweite Schaumkeramik 28 aufgebracht (Schritt IV). Auf diese wird in einem darauf folgenden fünften Schritt V die Batteriezelle 20 aufgebracht, so dass die zweite Schaumkeramik 26 zwischen dem Zellmodulboden 16 des Zellmodulgehäuses 14 und der Batteriezelle 20 angeordnet ist. Die Batteriezelle 20 und der Zellmodulboden 16 werden anschließend gegeneinander verpresst (Schritt VI), so dass hier in analoger Weise zu Schritt III aufgrund der Verformung die Toleranzen bzw. die Unebenheiten des Zellmodulbodens 16 und der Unterseite 30 ausgeglichen eine mögliche Wärmeübertragung verbessert sind.In one area of the cell module floor 16 , which for the arrangement of the battery cell 20th a second foam ceramic is provided 28 applied (step IV ). This is followed in a fifth step V the battery cell 20th applied so that the second ceramic foam 26th between the cell module base 16 of the cell module housing 14th and the battery cell 20th is arranged. The battery cell 20th and the cell module base 16 are then pressed against each other (step VI ), so here in an analogous way to step III due to the deformation, the tolerances or the unevenness of the cell module base 16 and the bottom 30th balanced a possible heat transfer are improved.

Dabei ist die erste Schaumkeramik 26 und/oder die zweite Schaumkeramik 28 vorzugsweise ein Bornitrid-Schaum entsprechend den Ausführungen der 2. Die erste Schaumkeramik 26 und die zweite Schaumkeramik sind dabei ein vorgefertigtes Einlegeteil, welches lediglich an die entsprechenden Stellen aufgebracht werden muss.Here is the first foam ceramic 26th and / or the second foam ceramic 28 preferably a boron nitride foam according to the statements of 2 . The first foam ceramic 26th and the second ceramic foam are a prefabricated insert that only needs to be applied to the appropriate locations.

Gemäß einer nicht weiter dargestellten Variante des Verfahrens erfolgt das gegeneinander Verpressen des Zellmodulbodens 16 und des Batteriegehäusebodens 8 sowie der Batteriezelle 20 und dem Zellmodulboden 16 in einem gemeinsamen Schritt. Also erfolgen die Schritte I, II, IV und V in analoger weise zu der in der 3 gezeigten Variante des Verfahrens, Schritt III und Schritt VI erfolgen dabei gemeinsam im Anschluss an Schritt V.According to a variant of the method not shown further, the cell module bases are pressed against one another 16 and the bottom of the battery case 8th as well as the battery cell 20th and the cell module base 16 in one step. So the steps are done I. , II , IV and V in an analogous way to that in the 3 shown variant of the method, step III and step VI take place together after step V .

Gemäß nicht weiter dargestellten Alternativen des Verfahrens wird lediglich auf den Batteriegehäuseboden 8 oder lediglich auf den Zellmodulboden 16 die, insbesondere als Einlegeteil und insbesondere als Bornitrid-Schaum ausgebildete, Schaumkeramik 26 bzw. 28 aufgebracht. Entsprechend wird lediglich der Batteriegehäuseboden 8 gegen den Zellmodulboden 16 bzw. lediglich die Batteriezelle gegen den Zellmodulboden 16 verpresst.According to alternatives of the method, which are not shown further, only the bottom of the battery housing is used 8th or just on the cell module base 16 the foam ceramic, designed in particular as an insert and in particular as boron nitride foam 26th or. 28 upset. Only the bottom of the battery housing is corresponding 8th against the cell module floor 16 or only the battery cell against the cell module base 16 pressed.

In einer nicht weiter dargestellten Alternative zur 2 ist die erste Schaumkeramik 26 zwischen dem Batteriegehäusedeckel 32 und dem Zellmoduldeckel 34 und/oder die zweite Schaumkeramik 28 zwischen dem Zellmoduldeckel 34 und einer diesem zugewandten Seite der Batteriezelle 20 angeordnet. Dabei sind die elektrischen Pole 25 der Batteriezelle 20 zweckmäßiger an einer dem Zellmoduldeckel 34 abgewandten Seite der Batteriezelle 20 angeordnet. Weiterhin ist dabei die Kühlvorrichtung 36 batteriegehäuseaußenseitig am Batteriegehäusedeckel 32 angeordnet. Entsprechend wird in einer nicht weiter dargestellten Alternative zur 3 auf einen zur Anordnung des Zellmoduls 12 vorgesehenen Bereich des Batteriegehäusedeckels 32 die erste Schaumkeramik 26 und anschließend auf die erste Schaumkeramik 26 ein Zellmodulgehäuse 14 aufgebracht. Zusätzlich oder anschließend wird auf einen zur Anordnung der Batteriezelle 20 vorgesehenen Bereich des Zellmoduldeckels 34 die zweite Schaumkeramik 28 und anschließend auf die zweite Schaumkeramik 28 die Batteriezelle 20 aufgebracht. Andernfalls erfolgen die Schritte des Verfahrens zur Herstellung analog zu den Ausführungen der 3.In an alternative to the 2 is the first foam ceramic 26th between the battery case cover 32 and the cell module cover 34 and / or the second foam ceramic 28 between the cell module cover 34 and a side of the battery cell facing this 20th arranged. Here are the electrical poles 25 the battery cell 20th more expedient on one of the cell module covers 34 facing away from the battery cell 20th arranged. Furthermore, there is the cooling device 36 on the outside of the battery housing on the battery housing cover 32 arranged. Correspondingly, in an alternative, not shown, to 3 on one to arrange the cell module 12th designated area of the battery housing cover 32 the first foam ceramic 26th and then on the first ceramic foam 26th a cell module housing 14th upset. Additionally or afterwards, one is used to arrange the battery cell 20th designated area of the cell module cover 34 the second foam ceramic 28 and then on the second ceramic foam 28 the battery cell 20th upset. Otherwise, the steps of the method for production are analogous to the explanations in FIG 3 .

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described above. Rather, other variants of the invention can also be derived from this by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all of the individual features described in connection with the exemplary embodiments can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

22
KraftfahrzeugMotor vehicle
44th
Batteriebattery
66
BatteriegehäuseBattery case
88th
BatteriegehäusebodenBattery case bottom
1010
BatteriegehäuserahmenBattery housing frame
1212th
ZellmodulCell module
1414th
ZellmodulgehäuseCell module housing
1616
ZellmodulbodenCell module base
1818th
ZellmodulrahmenCell module frame
2020th
BatteriezelleBattery cell
2222nd
LastanschlussLoad connection
2424
Verbraucherconsumer
2525
elektrischer Pol der Batteriezelleelectrical pole of the battery cell
2626th
erste Schaumkeramikfirst foam ceramic
2828
zweite Schaumkeramiksecond foam ceramic
3030th
Seite/Unterseite der BatteriezelleSide / bottom of the battery cell
3232
BatteriegehäusedeckelBattery case cover
3434
ZellmoduldeckelCell module cover
3636
Kühlvorrichtung Cooling device
II.
Aufbringen der ersten Schaumkeramik auf den BatteriegehäusebodenApplying the first ceramic foam to the bottom of the battery case
IIII
Aufbringen des Zellmodulgehäuses auf die erste SchaumkeramikApplying the cell module housing to the first ceramic foam
IIIIII
Gegeneinander Verpressen des Batteriegehäusebodens und des ZellmodulbodensPress the bottom of the battery housing and the bottom of the cell module against one another
IVIV
Aufbringen der zweiten Schaumkeramik auf den ZellmodulbodenApplying the second ceramic foam to the cell module base
VV
Aufbringen der Batteriezelle auf die zweite SchaumkeramikApplying the battery cell to the second ceramic foam
VIVI
Gegeneinander Verpressen der Batteriezelle und des ZellmodulbodensPressing the battery cell and the cell module base against one another

Claims (10)

Batterie (4), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (2), aufweisend - ein Batteriegehäuse (6), in welchem ein Zellmodul (12) mit einem Zellmodulgehäuse (14) aufgenommen ist, - eine Batteriezelle (20), welche im Zellmodulgehäuse (14) aufgenommen ist, - wobei zum Ausgleich von Toleranzen und/oder zur Erhöhung einer Wärmeübertragung eine erste Schaumkeramik (26) zwischen dem Batteriegehäuse (6) und dem Zellmodulgehäuse (14) und/oder eine zweite Schaumkeramik (28) zwischen dem Zellmodulgehäuse (14) und einer dem Zellmodulgehäuse (14) zugewandten Seite (30) der Batteriezelle (20) angeordnet ist.Having a battery (4), in particular for a motor vehicle (2) - A battery housing (6) in which a cell module (12) with a cell module housing (14) is received, - A battery cell (20) which is received in the cell module housing (14), - wherein to compensate for tolerances and / or to increase heat transfer, a first ceramic foam (26) between the battery housing (6) and the cell module housing (14) and / or a second ceramic foam (28) between the cell module housing (14) and one of the cell module housings (14) facing side (30) of the battery cell (20) is arranged. Batterie (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schaumkeramik (26) und/oder die zweite Schaumkeramik (28) ein Bornitrid-Schaum ist.Battery (4) Claim 1 , characterized in that the first foam ceramic (26) and / or the second foam ceramic (28) is a boron nitride foam. Batterie (4) nach Anspruche 2, dadurch gekennzeichnet, dass die als Bornitrid-Schaum ausgebildete erste Schaumkeramik (26) bzw. die als Bornitrid-Schaum ausgebildete zweite Schaumkeramik (28) zumindest bereichsweise eine hexagonale Struktur aufweist.Battery (4) Claims 2 , characterized in that the first ceramic foam (26) designed as boron nitride foam or the second ceramic foam (28) designed as boron nitride foam has a hexagonal structure at least in some areas. Batterie (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schaumkeramik (26) und/oder die zweite Schaumkeramik (28) eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer als 0,4 W·m-1·K-1, vorzugsweise größer als 0,8 W·m-1·K-1, ist.Battery (4) after one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the first ceramic foam (26) and / or the second ceramic foam (28) has a thermal conductivity that is greater than 0.4 W m -1 K -1 , preferably greater than 0.8 W m - 1 · K -1 . Batterie (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schaumkeramik (26) und/oder die zweite Schaumkeramik (28) eine Dichte, die kleiner als 20 mg·cm-3, insbesondere kleiner als 10 mg·cm-3, vorzugsweise kleiner als 6 mg·cm-3 ist, und/oder eine Porosität aufweist, die größer als 95%, insbesondere größer als 98%, vorzugsweise größer als 99% ist.Battery (4) after one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the first foam ceramic (26) and / or the second foam ceramic (28) have a density that is less than 20 mg · cm -3 , in particular less than 10 mg · cm -3 , preferably less than 6 mg · cm -3 , and / or has a porosity that is greater than 95%, in particular greater than 98%, preferably greater than 99%. Batterie (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schaumkeramik (26) bzw. die zweite Schaumkeramik (28) eine Dicke zwischen 0,5 mm und 7 mm, insbesondere zwischen 2 mm und 3 mm aufweist.Battery (4) after one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the first ceramic foam (26) or the second ceramic foam (28) has a thickness between 0.5 mm and 7 mm, in particular between 2 mm and 3 mm. Batterie (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Batteriegehäuseboden (8) des Batteriegehäuses (6) gehäuseaußenseitig eine Kühlvorrichtung (36) angeordnet ist.Battery (4) after one of the Claims 1 to 6 , characterized in that a cooling device (36) is arranged on a battery housing base (8) of the battery housing (6) on the outside of the housing. Verfahren zur Herstellung einer Batterie (4), insbesondere nach einen der Ansprüche 1 bis 7, - wobei auf einen zur Anordnung eines Zellmoduls (12) vorgesehenen Bereich eines Batteriegehäuses (6) der Batterie (4) eine erste Schaumkeramik (26) und anschließend auf die erste Schaumkeramik (26) ein Zellmodulgehäuse (14) aufgebracht wird, und/oder - wobei auf einen zur Anordnung einer Batteriezelle (20) vorgesehenen Bereich eines Zellmodulgehäuses (14) des Zellmoduls (12) eine zweite Schaumkeramik (28) und anschließend auf die zweite Schaumkeramik (28) die Batteriezelle (20) aufgebracht wird, und - wobei das Zellmodulgehäuse (14) und das Batteriegehäuse (6) bzw. die Batteriezelle (20) und das Zellmodulgehäuse (14) gegeneinander verpresst werden.Method for producing a battery (4), in particular according to one of the Claims 1 to 7th - A first ceramic foam (26) and then a cell module housing (14) being applied to the first ceramic foam (26) on an area of a battery housing (6) of the battery (4) provided for the arrangement of a cell module (12), and / or - wherein a second ceramic foam (28) is applied to an area of a cell module housing (14) of the cell module (12) provided for the arrangement of a battery cell (20) and then the battery cell (20) is applied to the second ceramic foam (28), and Cell module housing (14) and the battery housing (6) or the battery cell (20) and the cell module housing (14) are pressed against one another. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Schaumkeramik (26) bzw. als zweite Schaumkeramik (28) ein vorgefertigtes Einlegeteil zum Anordnen auf dem Batteriegehäuseboden (8) oder auf dem Zellmodulboden (16) herangezogen wird.Procedure according to Claim 8 , characterized in that a prefabricated insert is used as the first ceramic foam (26) or the second ceramic foam (28) to be arranged on the battery housing base (8) or on the cell module base (16). Kraftfahrzeug (2) mit einer Batterie (4), welche nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet und/oder nach Anspruch 8 oder 9 hergestellt ist.Motor vehicle (2) with a battery (4), which according to one of the Claims 1 to 7th trained and / or after Claim 8 or 9 is made.
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