DE102020007551A1 - Method for assembling battery cells into cell packs of electric batteries and corresponding cell pack - Google Patents

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Zusammenstellung von Batteriezellen (1) zu Zellpacks (2) von Elektrobatterien werden die zu einem Zellpack (2) zusammenzufassenden Batteriezellen (1) an ihren einander zugeordneten Zellpolen mittels Zellverbindern (6) miteinander verbunden.Um mit einem möglichst geringen Aufwand Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der Batteriezellen (1) auszugleichen, wird vorgeschlagen, dass an den Zellpolen (5) der Batteriezellen (1) Zelladapter (7) mit zellverbinderseitigen Anschlussflächen (8) angebracht werden, deren zellverbinderseitige Anschlussflächen (8) in einer Ebene angeordnet werden.In a method for assembling battery cells (1) into cell packs (2) of electric batteries, the battery cells (1) to be combined into a cell pack (2) are connected to one another at their assigned cell poles by means of cell connectors (6). In order to reduce manufacturing tolerances with as little effort as possible in the manufacture of the battery cells (1), it is proposed that cell adapters (7) with cell connector-side terminal surfaces (8) be attached to the cell poles (5) of the battery cells (1), the cell connector-side terminal surfaces (8) of which are arranged in one plane.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Zusammenstellung von Batteriezellen zu Zellpacks von Elektrobatterien, bei dem die zu einem Zellpack zusammenzufassenden Batteriezellen an ihren einander zugeordneten Zellpolen mittels Zellverbindern miteinander verbunden werden und auf ein entsprechend gestaltetes Zellpack für Elektrobatterien.The invention relates to a method for assembling battery cells into cell packs of electric batteries, in which the battery cells to be combined into a cell pack are connected to one another at their associated cell poles using cell connectors, and to a correspondingly designed cell pack for electric batteries.

Bei derartigen Elektrobatterien und den sie bildenden Batteriezellen handelt es sich um Massenware, die in großen Serien hergestellt werden.Such electric batteries and the battery cells that form them are mass-produced goods that are produced in large series.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Zusammenstellung von Batteriezellen zu Zellpacks von Elektrobatterien und ein entsprechendes Zellpack zur Verfügung zu stellen, bei dem Fertigungstoleranzen der Batteriezellen in konstruktiv-technisch wenig aufwendiger Weise ausgeglichen werden können.The object of the invention is to provide a method for assembling battery cells into cell packs of electric batteries and a corresponding cell pack, in which manufacturing tolerances of the battery cells can be compensated for in a way that is less complex in terms of design and technology.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an den Zellpolen der Batteriezellen Zelladapter mit zellverbinderseitigen Anschlussflächen angebracht werden, deren zellverbinderseitige Anschlussflächen in einer Ebene angeordnet werden. Entsprechend wird bei den erfindungsgemäßen Zellpacks zwischen den Zellpolen der Batteriezellen und den Zellverbindern jeweils ein Zelladapter mit einer zellpolseitigen Anschlussfläche und einer zellverbinderseitigen Anschlussfläche angeordnet, wobei die zellpolseitigen Anschlussflächen so mit den Zellpolen verbunden sind, dass ihre zellverbinderseitigen Anschlussflächen in einer Ebene ausgerichtet sind. Infolge der Ausrichtung der zellverbinderseitigen Anschlussflächen in einer Ebene kann der Zellverbinder des Zellpacks spannungsfrei flächig mit den Zelladaptern verbunden werden, wodurch sich auch bei Fertigungsungenauigkeiten der jeweiligen Batteriezellen ein gleichmäßiger und spannungsfreier Anschluss der Zellpole der jeweiligen Batteriezellen an den Zellverbinder ergibt.According to the invention, this object is achieved in that cell adapters with cell connector-side terminal surfaces are attached to the cell poles of the battery cells, the cell connector-side terminal surfaces of which are arranged in one plane. Correspondingly, in the cell packs according to the invention, a cell adapter with a cell-pole-side connection surface and a cell-connector-side connection surface is arranged between the cell poles of the battery cells and the cell connectors, the cell-pole-side connection surfaces being connected to the cell poles in such a way that their cell-connector-side connection surfaces are aligned in one plane. As a result of the alignment of the cell connector-side connection surfaces in one plane, the cell connector of the cell pack can be connected to the cell adapters over a stress-free surface, which results in an even and stress-free connection of the cell poles of the respective battery cells to the cell connector even if there are manufacturing inaccuracies in the respective battery cells.

Eine thermische Überlastung bzw. eine Überhitzung des aus den eng aneinander angeordneten Batteriezellen bestehenden inneren Zellpacks lässt sich durch den Einsatz der Zelladapter vorteilhaft vermeiden.Thermal overload or overheating of the inner cell pack, which consists of the battery cells arranged close together, can advantageously be avoided by using the cell adapter.

Außerdem bietet der Einsatz der Zelladapter die Möglichkeit, im Wege einer ohne weiteres realisierbaren flexiblen Modularität neue prismatische Batteriezellen in bereits etablierten industriellen Prozessen einzusetzen, wobei lediglich eine kurzfristig zu realisierende Anpassung der Adaptergeometrie zu vollziehen ist und auf die vollständige Neuauslegung des Verfahrens zur Konstruktion und Entwicklung des Zellpacks verzichtet werden kann.In addition, the use of the cell adapter offers the possibility of using new prismatic battery cells in already established industrial processes by means of a flexible modularity that can be easily implemented, whereby only a short-term adjustment of the adapter geometry has to be carried out and the complete redesign of the process for construction and development of the cell pack can be dispensed with.

Darüber hinaus können die Batteriezellen im Rahmen eines unter vielen Gesichtspunkten vorteilhaften „Second-Life-Konzepts“ kostengünstig wiederverwendet werden, wobei mittels der Zelladapter der stromschienen- bzw. zellverbinderseitige elektrische Anschluss der Batteriezellen schneller und damit mit einem geringeren technisch-konstruktiven Aufwand und entsprechend einem geringeren wirtschaftlicheren Aufwand realisierbar ist als bei der Installierung einer unmittelbaren elektrischen Verbindung zwischen den Zellpolen einerseits und den Zellverbindern bzw. Stromschienen andererseits.In addition, the battery cells can be reused cost-effectively as part of a "second-life concept" that is advantageous from many points of view lower economic effort can be realized than installing a direct electrical connection between the cell poles on the one hand and the cell connectors or busbars on the other.

Vorteilhaft werden die Zelladapter mit zu ihren zellverbinderseitigen Anschlussflächen rechtwinklig angeordneten zellpolseitigen Anschlussflächen eingesetzt, deren zellpolseitige Anschlussflächen flächig mit den Zellpolen verbunden, vorzugsweise gefügt, verschraubt, verschweißt, z.B. mittels Laser-, Ultraschall- oder Induktionsschweißen, oder mit einem elektrisch leitfähigen Klebstoff verklebt werden.Advantageously, the cell adapters are used with cell-pole-side terminal surfaces arranged at right angles to their cell-connector-side terminal surfaces, whose cell-pole-side terminal surfaces are connected flat to the cell poles, preferably joined, screwed, welded, e.g. by means of laser, ultrasonic or induction welding, or glued with an electrically conductive adhesive.

Entsprechend werden vorteilhaft die zellverbinderseitigen Anschlussflächen der Zelladapter flächig mit den Zellverbindern verbunden, vorzugsweise gefügt, verschraubt, verschweißt, z.B. mittels Laser-, Ultraschall- oder Induktionsschweißen, oder mit einem elektrisch leitfähigen Klebstoff verklebt.Accordingly, the cell connector-side connection surfaces of the cell adapters are advantageously connected to the cell connectors over a large area, preferably joined, screwed, welded, e.g. by means of laser, ultrasonic or induction welding, or glued with an electrically conductive adhesive.

Die senkrecht zu den zellpolseitigen Anschlussflächen angeordneten zellverbinderseitigen Anschlussflächen der Zelladapter sind vorteilhaft in Querrichtung des Zellverbinders größer als der Zellverbinder. Hierdurch kann der Zellverbinder in seiner Querrichtung mit jedem Zelladapter über die gleiche Abmessung verbunden werden.The cell connector-side connection surfaces of the cell adapter, which are arranged perpendicular to the cell-pole-side connection surfaces, are advantageously larger than the cell connector in the transverse direction of the cell connector. In this way, the cell connector can be connected to each cell adapter over the same dimension in its transverse direction.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in deren einziger Figur eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Zusammenstellung von Batteriezellen zu Zellpacks von Elektrobatterien sowie eines entsprechenden Zellpacks für Elektrobatterien dargestellt sind.The invention is explained in more detail below using an embodiment with reference to the drawing, in the single figure of which an embodiment of a method according to the invention for assembling battery cells into cell packs of electric batteries and a corresponding cell pack for electric batteries are shown.

In der einzigen Figur sind beispielhaft sechs Batteriezellen 1 zu einem Zellpack 2 zusammengefügt. Aus derartigen Zellpacks 2 werden Elektrobatterien zusammengestellt, wobei je nach Anforderungsprofil an die in der Figur nicht dargestellte Elektrobatterie eine entsprechende Anzahl von Zellpacks2 kombiniert wird.In the single figure, six battery cells 1 are combined to form a cell pack 2 by way of example. Electric batteries are assembled from such cell packs 2, with a corresponding number of cell packs 2 being combined depending on the profile of requirements for the electric battery, which is not shown in the figure.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahrens bzw. des Zellpacks 2 sind die sechs Batteriezellen 1 mittels geeigneter Fixierbänder 3, von denen im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei vorhanden sind, aneinander fixiert. Auf Oberflächen 4 der Batteriezellen 1 sind deren Zellpole 5 angeordnet. Die Zellpole 5 der einzelnen Batteriezellen 1 sind, wie sich aus einer Zusammenschau der beiden Darstellungen in der einzigen Figur ergibt, mittels Zellverbindern 6 miteinander verbunden.In the illustrated embodiment of the method or the cell pack 2, the six Bat tery cells 1 are fixed to one another by means of suitable fixing straps 3, of which there are two in the exemplary embodiment shown. The cell poles 5 are arranged on surfaces 4 of the battery cells 1 . The cell poles 5 of the individual battery cells 1 are connected to one another by means of cell connectors 6, as can be seen by looking at the two illustrations in the single figure.

Die Batteriezellen 1 bzw. deren Zellpole 5 sind je Zellpol 5 mit einem Zelladapter 7 ausgestaltet.The battery cells 1 or their cell poles 5 are designed with a cell adapter 7 for each cell pole 5 .

Jeder Zelladapter 7 hat eine zellverbinderseitige Anschlussfläche 8 und eine dazu im dargestellten Ausführungsbeispiel rechtwinklig angeordnete zellpolseitige Anschlussfläche 9.Each cell adapter 7 has a terminal surface 8 on the cell connector side and a terminal surface 9 on the cell pole side arranged at right angles thereto in the exemplary embodiment shown.

Der Zelladapter 7 wird an seiner zellpolseitigen Anschlussfläche 9 so mit dem ihm zugeordneten Zellpol der jeweiligen Batteriezelle 1 verbunden bzw. auf diesem Zellpol 5 so angeordnet, dass seine zellverbinderseitige Anschlussfläche 8 mit den zellverbinderseitigen Anschlussflächen 8 der anderen dem jeweiligen Zellverbinder 6 zugeordneten Zelladapter 7 in einer Ebene angeordnet sind.The cell adapter 7 is connected on its cell-pole-side connection surface 9 to the cell pole of the respective battery cell 1 assigned to it or is arranged on this cell pole 5 in such a way that its cell-connector-side connection surface 8 connects to the cell-connector-side connection surfaces 8 of the other cell adapter 7 assigned to the respective cell connector 6 in one level are arranged.

Mittels der Zelladapter 7 können entsprechend bei der Massenherstellung der Batteriezellen 1 auftretende Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden. Jeder Zellpol 5 jeder Batteriezelle 1 kann in qualitativ gleicher Weise mit dem ihm zugeordneten Zellverbinder 6 verbunden werden.Manufacturing tolerances that occur during mass production of the battery cells 1 can be compensated for by means of the cell adapter 7 . Each cell pole 5 of each battery cell 1 can be connected to the cell connector 6 assigned to it in qualitatively the same way.

Die Verbindung zwischen den zellpolseitigen Anschlussflächen 9 der Zelladapter 7 und den Zellpolen 5 kann durch ein geeignetes Gefüge, eine Verschraubung, eine Verschweißung, z.B. eine Laser-, eine Ultraschall- oder eine Induktionsverschweißung, oder mittels eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs realisiert werden. Entsprechend kann die Verbindung zwischen den zellverbinderseitigen Anschlussflächen 8 der Zelladapter 7 und dem Zellverbinder 6 realisiert werden.The connection between the terminal surfaces 9 of the cell adapter 7 on the cell pole side and the cell poles 5 can be realized by a suitable structure, screwing, welding, e.g. laser, ultrasonic or induction welding, or by means of an electrically conductive adhesive. Correspondingly, the connection between the cell connector-side connection surfaces 8 of the cell adapter 7 and the cell connector 6 can be realized.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Zusammenstellung von Batteriezellen 1 zu Zellpacks 2 von Elektrobatterien bzw. des Zellpacks 2 sind die zellverbinderseitigen Anschlussflächen 8 der Zelladapter 7 senkrecht zu den zellpolseitigen Anschlussflächen 9 der Zelladapter 7 angeordnet. Die zellverbinderseitigen Anschlussflächen 8 der Zelladapter 7 weisen in der in der Figur durch den Pfeil 10 angedeuteten Querrichtung der Zellverbinder 6 eine größere Abmessung auf als der Zellverbinder 6. Hierdurch wird gewährleistet, dass der Zellverbinder 6, wie dies insbesondere in der rechten Darstellung der einzigen Figur gezeigt ist, mit jedem Zelladapter 7 gleichmäßig flächig verbunden ist.In the illustrated exemplary embodiment of the method according to the invention for assembling battery cells 1 into cell packs 2 of electric batteries or the cell pack 2 , the terminal surfaces 8 of the cell adapter 7 on the cell connector side are arranged perpendicular to the terminal surfaces 9 of the cell adapter 7 on the cell pole side. The cell connector-side connection surfaces 8 of the cell adapter 7 have a larger dimension than the cell connector 6 in the transverse direction of the cell connector 6 indicated by the arrow 10 in the figure is shown, is evenly connected to each cell adapter 7 over a large area.

Claims (6)

Verfahren zur Zusammenstellung von Batteriezellen (1) zu Zellpacks (2) von Elektrobatterien, bei dem die zu einem Zellpack (2) zusammenzufassenden Batteriezellen (1) an ihren einander zugeordneten Zellpolen (5) mittels Zellverbindern (6) miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass an den Zellpolen (5) der Batteriezellen (1) Zelladapter (7) mit zellverbinderseitigen Anschlussflächen (8) angebracht werden, deren zellverbinderseitige Anschlussflächen (8) in einer Ebene angeordnet werden.Method for combining battery cells (1) into cell packs (2) of electric batteries, in which the battery cells (1) to be combined into a cell pack (2) are connected to one another at their mutually assigned cell poles (5) by means of cell connectors (6), characterized in that that on the cell poles (5) of the battery cells (1) cell adapters (7) with cell connector-side terminal surfaces (8) are attached, the cell connector-side terminal surfaces (8) are arranged in one plane. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem Zelladapter (7) mit zu ihren zellverbinderseitigen Anschlussflächen (8) rechtwinklig angeordneten zellpolseitigen Anschlussflächen (9) eingesetzt werden, deren zellpolseitige Anschlussflächen (9) flächig mit den Zellpolen (5) verbunden, vorzugsweise gefügt, verschraubt, verschweißt, z.B. mittels Laser-, Ultraschall- oder Induktionsschweißen, oder mit einem elektrisch leitfähigen Klebstoff verklebt werden.procedure after claim 1 , in which cell adapters (7) are used with cell-pole-side terminal surfaces (9) arranged at right angles to their cell-connector-side terminal surfaces (8), whose cell-pole-side terminal surfaces (9) are connected to the cell poles (5), preferably joined, screwed, welded, e.g. by means of a laser -, ultrasonic or induction welding, or bonded with an electrically conductive adhesive. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die zellverbinderseitigen Anschlussflächen (8) der Zelladapter (7) flächig mit den Zellverbindern (6) verbunden, vorzugsweise gefügt, verschraubt, verschweißt, z.B. mittels Laser-, Ultraschall- oder Induktionsschweißen, oder mit einem elektrisch leitfähigen Klebstoff verklebt werden.procedure after claim 2 , in which the connection surfaces (8) of the cell adapter (7) on the cell connector side are connected to the cell connectors (6), preferably joined, screwed, welded, e.g. by means of laser, ultrasonic or induction welding, or glued with an electrically conductive adhesive. Zellpack für Elektrobatterien, mit Batteriezellen (1), die unterschiedliche Abmessungen und die Zellpole (5) aufweisen, und Zellverbindern (6), mittels denen die einander zugeordneten Zellpole (5) der Batteriezellen (1) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Zellpolen (5) der Batteriezellen (1) und den Zellverbindern (6) Zelladapter (7) mit zellpolseitigen Anschlussflächen (7) und mit zellverbinderseitigen Anschlussflächen (8) angeordnet sind, deren zellpolseitige Anschlussflächen (9) so mit den Zellpolen (5) verbunden sind, dass ihre zellverbinderseitigen Anschlussflächen (8) in einer Ebene ausgerichtet sind.Cell pack for electric batteries, with battery cells (1), which have different dimensions and the cell poles (5), and cell connectors (6), by means of which the mutually associated cell poles (5) of the battery cells (1) are connected to one another, characterized in that between the cell poles (5) of the battery cells (1) and the cell connectors (6) cell adapters (7) with cell pole-side connection surfaces (7) and with cell connector-side connection surfaces (8), whose cell pole-side connection surfaces (9) are connected to the cell poles (5). are that their terminal surfaces (8) on the cell connector side are aligned in one plane. Zellpack nach Anspruch 4, bei dem die zellpolseitigen Anschlussflächen (9) und die zellverbinderseitigen Anschlussflächen (8) der Zelladapter (7) senkrecht zueinander angeordnet sind.cell pack after claim 4 , in which the terminal surfaces (9) on the cell pole side and the terminal surfaces (8) on the cell connector side of the cell adapter (7) are arranged perpendicular to one another. Zellpack nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die zellverbinderseitigen Anschlussflächen (8) der Zelladapter (7) in Querrichtung (10) zum Zellverbinder (6) eine größere Abmessung aufweisen als der Zellverbinder (6).cell pack after claim 4 or 5 , in which the cell connector-side connection surfaces (8) of the cell adapter (7) in the transverse direction (10) to the cell connector (6) have a larger dimension than the cell connector (6).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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