DE102020128830A1

DE102020128830A1 - Method for introducing a heat-conducting agent into a gap between a battery cell and a wall of a battery housing and injection device

Info

Publication number: DE102020128830A1
Application number: DE102020128830.1A
Authority: DE
Inventors: Marc Gormanns
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-11-03
Filing date: 2020-11-03
Publication date: 2022-05-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen eines Wärmeleitmittels in einen Spalt (32) zwischen einer Oberseite (18) mindestens einer Batteriezelle (12) und einer Wand (30) eines Batteriegehäuses. Das Verfahren umfasst dabei ein Bereitstellen einer Injektionseinrichtung (34) zum Einbringen des Wärmeleitmittels in den Spalt (32), wobei die Injektionseinrichtung (34) eine Breitschlitzdüse (36) aufweist, die eine Austrittsöffnung (42) für das Wärmeleitmittel bereitstellt, ein zumindest teilweises Einführen der Breitschlitzdüse (36) in den Spalt (32), wobei die Breitschlitzdüse (36) durch Bewegen der Breitschlitzdüse (36) in einer ersten Richtung (R) mit der Austrittsöffnung (42) voran in den Spalt (32) eingeführt wird, ein Einbringen des Wärmeleitmittels durch Injektion mittels der Injektionseinrichtung (34) in den Spalt (32), wobei das Wärmeleitmittel während der Injektion durch die Austrittsöffnung (42) der Breitschlitzdüse (36) aus der Injektionseinrichtung (34) austritt, und ein Entfernen der Breitschlitzdüse (36) aus dem Spalt (32).The invention relates to a method for introducing a heat-conducting agent into a gap (32) between an upper side (18) of at least one battery cell (12) and a wall (30) of a battery housing. The method includes providing an injection device (34) for introducing the heat-conducting agent into the gap (32), the injection device (34) having a slot nozzle (36) which provides an outlet opening (42) for the heat-conducting agent, at least partial introduction of the sheet die (36) into the gap (32), wherein the sheet die (36) is introduced into the gap (32) with the outlet opening (42) first by moving the sheet die (36) in a first direction (R). the heat conducting agent by injection using the injection device (34) into the gap (32), with the heat conducting agent exiting the injection device (34) through the outlet opening (42) of the slot nozzle (36) during the injection, and removing the slot nozzle (36) from the gap (32).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen eines Wärmeleitmittels in einen Spalt zwischen mindestens einer Batteriezelle und einer Wand eines Batteriegehäuses, wobei die mindestens eine Batteriezelle derart relativ zur Wand positioniert ist, dass eine Oberseite der mindestens einen Batteriezelle der Wand zugewandt ist und eine Unterseite der mindestens einen Batteriezelle der Wand abgewandt ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Injektionseinrichtung zum Einbringen eines Wärmeleitmittels in einen Spalt zwischen mindestens einer Batteriezelle und einer Wand eines Batteriegehäuses.The invention relates to a method for introducing a heat-conducting agent into a gap between at least one battery cell and a wall of a battery housing, the at least one battery cell being positioned relative to the wall in such a way that an upper side of the at least one battery cell faces the wall and an underside of the at least a battery cell facing away from the wall. Furthermore, the invention also relates to an injection device for introducing a heat-conducting agent into a gap between at least one battery cell and a wall of a battery housing.

Aus dem Stand der Technik bekannte Hochvolt-Batterien für Kraftfahrzeuge weisen üblicherweise mehrere Batteriezellen auf, die zu Batteriemodulen zusammengefasst sein können. Die einzelnen Batteriezellen sind dabei üblicherweise in Form eines Zellstapels aneinandergereiht und in einem Batteriegehäuse aufgenommen. Um bei Elektrofahrzeugen die bei der Schnellladung und beim Leistungsabruf in den Hochvolt-Batterien entstehende Wärme abführen zu können, sind die Batteriezellen üblicherweise an eine Kühleinrichtung angebunden. Beispielsweise kann der Boden des Batteriegehäuses als Kühlboden ausgebildet sein. Um die Wärmeabfuhr zu verbessern, kommt zwischen die Batteriemodule beziehungsweise die Batteriezellen und dem Kühlboden ein Wärmeleitmittel, insbesondere eine Wärmeleitpaste, auch Gapfiller genannt. Dabei kann diese Wärmeleitpaste beispielsweise zuerst in das noch leere Batteriegehäuse, auch Batteriegefache genannt, raupenförmig appliziert werden und dann durch das Aufsetzen und Absenken der jeweiligen Batteriemodule langsam in die Fläche verdrückt werden. Durch das Aufsetzen der Batteriemodule wird die Wärmeleitpaste im Spalt zwischen den jeweiligen Unterseiten der Batteriemodule und dem Kühlboden verteilt. Diese Vorgehensweise ist jedoch mit einigen Nachteilen verbunden. Unter anderem sind hierzu sehr hohe Kräfte auf das Batteriemodul aufzubringen, um die Wärmeleitpaste hinreichend gleichmäßig verteilen zu können. Gleichzeitig dürfen solche Kräfte jedoch nicht zu einer Beschädigung des Batteriemoduls führen, was wiederum eine aufwendig robuste Ausbildung der Batteriemodule zur Folge hat. Zudem lassen sich bei diesem Verfahren bedingt durch den begrenzten Anpressdruck nur relativ große Spalthöhen zwischen den Batteriemodulen und dem Kühlboden bereitstellen, was einer effizienten Wärmeabfuhr entgegensteht, da das Gapfiller-Material Wärme zwar besser als Luft leitet, dennoch aber schlechter als Metalle. Zudem bringen große Spalthöhen eine Erhöhung von Kosten und Gewicht der Hochvolt-Batterie, da mehr Wärmeleitmasse erforderlich ist.High-voltage batteries for motor vehicles known from the prior art usually have a number of battery cells which can be combined to form battery modules. The individual battery cells are usually lined up in the form of a cell stack and accommodated in a battery housing. In order to be able to dissipate the heat generated in the high-voltage batteries during fast charging and when power is required in electric vehicles, the battery cells are usually connected to a cooling device. For example, the bottom of the battery housing can be designed as a cooling floor. In order to improve the heat dissipation, a heat-conducting agent, in particular a heat-conducting paste, also known as a gap filler, is placed between the battery modules or the battery cells and the cooling base. This heat-conducting paste can, for example, first be applied in the form of a bead into the still empty battery housing, also known as battery compartments, and then slowly pressed into the surface by placing and lowering the respective battery modules. By placing the battery modules, the thermal paste is distributed in the gap between the respective undersides of the battery modules and the cooling base. However, this approach has some disadvantages. Among other things, very high forces have to be applied to the battery module in order to be able to distribute the thermally conductive paste sufficiently evenly. At the same time, however, such forces must not lead to damage to the battery module, which in turn results in the battery modules being constructed in a costly and robust manner. In addition, due to the limited contact pressure, only relatively large gap heights can be provided between the battery modules and the cooling floor with this method, which prevents efficient heat dissipation, since the gap filler material conducts heat better than air, but worse than metals. In addition, large gap heights increase the cost and weight of the high-voltage battery, since more heat transfer compound is required.

Um diese Nachteile zu umgehen, wurde diese Art der Gapfiller-Applikation durch die sogenannte Gapfiller-Injektion ersetzt. Ein solches Injektionsverfahren ist beispielsweise in der DE 10 2018 208 070 A1 beschrieben. Dabei wird zunächst ein Batteriemodul an einem Gehäuseelement montiert und dann ein Wärmeleitmedium in einen Zwischenraum zwischen dem Batteriemodul und dem Gehäuseelement durch eine Einfüllöffnung eingeleitet. Das Einleiten erfolgt dabei unter einem bestimmten Druck, sodass hierdurch das Wärmeleitmedium zwischen die Unterseite des Batteriemoduls und dem Gehäuseelement verteilt wird. Hierdurch lassen sich deutlich geringere Spalthöhen erzielen.To avoid these disadvantages, this type of gap filler application was replaced by the so-called gap filler injection. Such an injection method is for example in DE 10 2018 208 070 A1 described. In this case, a battery module is first mounted on a housing element and then a heat-conducting medium is introduced into an intermediate space between the battery module and the housing element through a filling opening. In this case, the introduction takes place under a certain pressure, so that the heat-conducting medium is thereby distributed between the underside of the battery module and the housing element. As a result, significantly lower gap heights can be achieved.

Diese Vorgehensweise eignet sich jedoch vor allem für prismatische Zellen, die typischerweise relativ starre und glatte Zellgehäuse aufweisen, die sich zudem in ihrer Größe untereinander nicht sonderlich unterscheiden. Mehrere aneinander gereihte Zellen können somit einen flachen Zellboden bereitstellen, der aus den sich auf gleicher Höhe befindlichen Zellunterseiten gebildet ist.However, this procedure is particularly suitable for prismatic cells, which typically have relatively rigid and smooth cell housings, which also do not differ particularly in size from one another. A number of cells lined up next to one another can thus provide a flat cell floor which is formed from the undersides of the cells which are at the same height.

Anders verhält sich dies jedoch bei sogenannten Pouchzellen. Diese besitzen kein starres Zellgehäuse, sondern sind vielmehr beutelartig ausgebildet. Die Zellen sind typischerweise im Randbereich verschlossen und weisen daher Fügestellen auf, die als Grate oder Stege im Raum stehen können oder teilweise auf die Zelloberfläche umgefaltet sein können. Solche Pouchzellen sind entsprechend in ihrer Höhe auch stark variabel. Soll nun über die Unter- und/oder Oberseite einer solchen Pouchzelle Wärme abgeführt werden, zum Beispiel wiederum durch Anbindung an eine Kühleinrichtung, so stellt es eine Herausforderung dar, eine Wärmeleitpaste zwischen einer solchen Ober- oder Unterseite einer solchen Pouchzelle und einem Gehäuseteil zu applizieren. Das oben beschriebene Gapfiller-Injektionsverfahren hätte bei Anwendung auf solche Pouchzellen den Nachteil, dass der injizierte Gapfiller in seinem Fluss durch die abstehende Verschlussbereiche der Pouchzellen behindert wird. Ein vollständiges Ausfüllen des Spalts mit Wärmeleitpaste kann somit nicht sichergestellt werden. Diese Problematik tritt zwar hauptsächlich bei Pouchzellen auf, ist aber grundsätzlich auch bei anderen Zellen, wie zum Beispiel bei prismatischen Zellen, ebenso vorhanden, sofern die Zellgeometrien aufgrund von Fertigungstoleranzen stärker voneinander abweichen, wodurch zum Beispiel größere Höhenunterschiede entstehen.However, the situation is different with so-called pouch cells. These do not have a rigid cell housing, but rather have a bag-like design. The cells are typically closed in the edge area and therefore have joints that can stand out as ridges or webs in space or can be partially folded over onto the cell surface. Such pouch cells are correspondingly highly variable in their height. If heat is now to be dissipated via the bottom and/or top of such a pouch cell, for example again by connection to a cooling device, it poses a challenge to apply a thermally conductive paste between such a top or bottom of such a pouch cell and a housing part . When applied to such pouch cells, the gap filler injection method described above would have the disadvantage that the flow of the injected gap filler is impeded by the protruding closure areas of the pouch cells. It is therefore not possible to ensure that the gap is completely filled with thermal paste. Although this problem mainly occurs with pouch cells, it is basically also present with other cells, such as prismatic cells, if the cell geometries differ more greatly due to manufacturing tolerances, which results in larger height differences, for example.

In diesem Zusammenhang beschreibt beispielsweise die DE 2018 010 115 A1 ein Verfahren zum Herstellen einer mehrere Batteriezellen aufweisenden Batterie, bei welchem auf die Batteriezellen eine Wärmeleitpaste aufgebracht wird, über welche die Batteriezellen zumindest thermisch mit einem Kühler zum Kühlen der Batteriezellen gekoppelt werden, wobei bei dem Aufbringen der Wärmeleitpaste eine jeweilige Höhe der jeweiligen Batteriezelle erfasst wird und die Wärmeleitpaste in Abhängigkeit von der jeweiligen erfassten Höhe auf die jeweilige Batteriezelle aufgebracht wird. Hierbei lässt sich die Wärmeleitpaste jedoch nicht in einen schmalen Spalt einfüllen. Die Wärmeleitpaste muss entsprechend zunächst auf die Batteriezellen aufgebracht werden, und erst anschließend wird der Kühler auf den Batteriezellen montiert, sodass dieser die Wärmeleitpaste kontaktiert.In this context, for example, describes the DE 2018 010 115 A1 a method for producing a battery having a plurality of battery cells, in which a thermally conductive paste is applied to the battery cells, via which the battery cells are at least thermally coupled to a cooler for cooling the battery cells the, wherein a respective height of the respective battery cell is detected during the application of the thermal paste and the thermal paste is applied to the respective battery cell as a function of the respective detected height. However, the thermal paste cannot be filled into a narrow gap. The thermal paste must first be applied to the battery cells, and only then is the cooler mounted on the battery cells so that it contacts the thermal paste.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Einbringen eines Wärmeleitmittels in einen Spalt zwischen mindestens einer Batteriezelle und einer Wand eines Batteriegehäuses, sowie eine Injektionseinrichtung bereitzustellen, die eine möglichst gleichmäßige Ausfüllung eines schmalen Spalts mit Wärmeleitmittel ermöglicht.The object of the present invention is therefore to provide a method for introducing a heat-conducting agent into a gap between at least one battery cell and a wall of a battery housing, and an injection device that enables a narrow gap to be filled with heat-conducting agent as uniformly as possible.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Injektionseinrichtung mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.This object is achieved by a method and an injection device with the features according to the respective independent patent claims. Advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent patent claims, the description and the figures.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einbringen eines Wärmeleitmittels in einen Spalt zwischen mindestens einer Batteriezelle und einer Wand eines Batteriegehäuses, wobei die Batteriezelle derart relativ zur Wand positioniert ist, dass eine Oberseite der mindestens einen Batteriezelle der Wand zugewandt ist und eine Unterseite der mindestens einen Batteriezelle der Wand abgewandt ist, wird eine Injektionseinrichtung zum Einbringen des Wärmeleitmittels in den Spalt bereitgestellt, die eine Breitschlitzdüse aufweist, die eine Austrittsöffnung für das Wärmeleitmittel bereitstellt. Weiterhin wird die Breitschlitzdüse zumindest teilweise in den Spalt eingeführt, wobei die Breitschlitzdüse durch Bewegen der Breitschlitzdüse in eine erste Richtung mit der Austrittsöffnung voran in den Spalt eingeführt wird. Weiterhin wird das Wärmeleitmittel durch Injektion mittels der Injektionseinrichtung in den Spalt eingebracht, wobei das Wärmeleitmittel während der Injektion durch die Austrittsöffnung der Breitschlitzdüse aus der Injektionseinrichtung austritt. Darüber hinaus wird die Breitschlitzdüse aus dem Spalt entfernt.In a method according to the invention for introducing a heat-conducting agent into a gap between at least one battery cell and a wall of a battery housing, the battery cell being positioned relative to the wall in such a way that an upper side of the at least one battery cell faces the wall and an underside of the at least one battery cell faces the Facing away from the wall, an injection device for introducing the heat-conducting agent into the gap is provided, which has a slot nozzle that provides an outlet opening for the heat-conducting agent. Furthermore, the slot die is at least partially inserted into the gap, wherein the slot die is inserted into the gap with the outlet opening first by moving the slot die in a first direction. Furthermore, the heat-conducting agent is introduced into the gap by injection using the injection device, with the heat-conducting agent exiting the injection device through the outlet opening of the slot nozzle during the injection. In addition, the slot die is removed from the gap.

Durch das Bereitstellen einer Injektionseinrichtung mit einer Breitschlitzdüse ist es nun vorteilhafterweise möglich, diese Breitschlitzdüse selbst, zumindest zum Teil, in den Spalt einzuführen, in welchen das Wärmeleitmittel, wie zum Beispiel eine Wärmeleitpaste, insbesondere der eingangs beschriebene Gapfiller, eingebracht werden soll. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine schonendere und zugleich auch gleichmäßigere Applikation des Wärmeleitmittels, da das Wärmeleitmittel in diesen Spalt nicht durch einen entsprechend hohen Druck hineingepresst werden muss, sondern direkt dort appliziert werden kann, das heißt dort aus der Austrittsöffnung austritt, wo es letztendlich auch angeordnet beziehungsweise positioniert sein soll. Der Einfülldruck kann damit äußerst gering gehalten werden, insbesondere unter der Maximalgrenze von 4 bar, was typischerweise den maximal zulässigen Druck darstellt, der während der Injektion auf die Batterie bzw. die Zellen wirken darf, damit es nicht zu einer Beschädigung kommt. Vor allem aber ermöglicht diese Art der Applikation mit einer Breitschlitzdüse vorteilhafterweise auch ein vollständiges und insbesondere homogenes Ausfüllen des Spalts selbst dann, wenn die mindestens eine Batteriezelle eine Pouchzelle darstellt. Denn die Verwendung der Breitschlitzdüse ermöglicht es gleichzeitig, den oben beschriebenen Verschlussbereich einer solchen Pouchzelle, der beispielsweise von der Oberseite dieser Batteriezelle undefiniert abstehen kann, gleichzeitig geeignet zu formen, zum Beispiel umzubiegen beziehungsweise zu glätten beziehungsweise die Zelloberseiten insgesamt definiert zusammenzudrücken, und so die Oberfläche der Pouchzelle zu konditionieren, sodass diese Verschlussbereiche nicht mehr der Injektion der Wärmeleitpaste beziehungsweise im Allgemeinen des Wärmeleitmittels im Wege sind und das Wärmeleitmittel in seinem Fluss behindern. Weiterhin kann die Wärmeleitpaste beziehungsweise das Wärmeleitmittel, wie bereits beschrieben, mit deutlich geringerem Druck appliziert werden, was wiederum gerade dann von Vorteil ist, wenn es sich bei den Batteriezellen um Pouchzellen handelt, da deren Zellhülle deutlich empfindlicher ist. Durch den geringeren Injektionsdruck kann auch hier gewährleistet werden, dass es nicht zu einer Beschädigung der Batteriezellen kommt.By providing an injection device with a slot nozzle, it is now advantageously possible to introduce this slot nozzle itself, at least partially, into the gap into which the heat-conducting agent, such as a heat-conducting paste, in particular the gap filler described above, is to be introduced. This advantageously enables a gentler and at the same time more uniform application of the heat-conducting agent, since the heat-conducting agent does not have to be pressed into this gap with a correspondingly high pressure, but can be applied directly there, i.e. where it emerges from the outlet opening, where it is ultimately arranged or respectively should be positioned. The filling pressure can thus be kept extremely low, in particular below the maximum limit of 4 bar, which typically represents the maximum permissible pressure that may act on the battery or the cells during the injection so that damage does not occur. Above all, however, this type of application with a slot nozzle advantageously also enables the gap to be filled completely and in particular homogeneously, even if the at least one battery cell is a pouch cell. At the same time, the use of the slot die makes it possible to shape the above-described closure area of such a pouch cell, which can protrude in an undefined manner from the top of this battery cell, for example, by bending or smoothing it or pressing the cell tops together in a defined manner, and thus the surface to condition the pouch cell, so that these closure areas are no longer in the way of the injection of the thermally conductive paste or, in general, of the thermally conductive agent and impede the flow of the thermally conductive agent. Furthermore, the heat-conducting paste or the heat-conducting agent, as already described, can be applied with significantly less pressure, which in turn is particularly advantageous when the battery cells are pouch cells, since their cell envelope is significantly more sensitive. The lower injection pressure ensures that the battery cells are not damaged.

Bei dem Wärmeleitmittel kann es sich um aus dem Stand der Technik bekannte Wärmeleitmittel handeln. Insbesondere kann das Wärmeleitmittel eine Paste darstellen, die auch als Gapfiller bezeichnet wird, und welche in der Regel sehr zähflüssig ist. Das Wärmeleitmittel kann weiterhin zu beschaffen sein, dass es nach der Applikation im Spalt aushärtet. Die mindestens eine Batteriezelle kann beispielsweise als eine Lithium-Ionenzelle ausgebildet sein. Vorzugsweise stellt die mindestens eine Batteriezelle eine Pouchzelle dar, kann im Allgemeinen auch als prismatische Zelle oder Rundzelle ausgebildet sein. Die Wand des Batteriegehäuses kann beispielsweise eine Kühlwand darstellen, das heißt eine Wand, die zum Beispiel von einem Kühlmittel durchströmbar ist. Die Wand kann aber auch so ausgebildet sein, dass sie nicht selbst von einem Kühlmittel durchströmbar ist, sondern zum Beispiel an einen Kühlkörper angebunden ist oder lediglich eine Kühlplatte darstellt. Es muss also nicht notwendigerweise eine Kühlung an die Wand angebunden sein oder die Wand selber als Teil einer solchen Kühlung ausgebildet sein. Beispielsweise kann es auch lediglich vorgesehen sein, dass die von der mindestens einen Batteriezelle über das Wärmeleitmittel an die Wand übertragene Wärme über die Wandoberfläche nach au-ßen abgeführt wird, zum Beispiel direkt an die die Wand umgebende Luft. Die Wand kann beispielsweise gleichzeitig einen Deckel des Batteriegehäuses, welcher einem Boden des Batteriegehäuses gegenüberliegend angeordnet ist, darstellen, oder auch jede beliebige Seitenwand des Batteriegehäuses. Die Wand kann beispielsweise auch den Batteriegehäuseboden darstellen. Bevorzugt ist es jedoch, dass ein Wärmeleitmittel zwischen der Unterseite der mindestens einen Batteriezelle und einem Gehäuseboden mittels eines anderen Verfahrens appliziert wird, zum Beispiel durch die eingangs beschriebene Gapfiller-Injektion, da die Batteriezellen mit ihren Unterseiten zueinander ausgerichtet werden können, auch im Falle von Pouchzellen, sodass sich deren Unterseiten in einem gleichen Abstand zum Gehäuseboden befinden, sodass der dazwischen befindliche Spalt nicht in seiner Höhe homogenisiert werden muss. Nichtsdestoweniger könnte aber auch hierbei die beschriebene Injektionseinrichtung mit der Breitschlitzdüse zur Injektion des Wärmeleitmittels verwendet werden.The thermal conduction means can be thermal conduction means known from the prior art. In particular, the heat-conducting agent can be a paste, which is also referred to as a gap filler and which is generally very viscous. The thermal conduction agent can also be such that it hardens in the gap after application. The at least one battery cell can be designed as a lithium-ion cell, for example. The at least one battery cell is preferably a pouch cell, but can generally also be in the form of a prismatic cell or a round cell. The wall of the battery housing can represent a cooling wall, for example, that is to say a wall through which a coolant can flow, for example. However, the wall can also be designed in such a way that a coolant cannot flow through it itself, but is connected to a heat sink, for example, or merely represents a cooling plate. It does not necessarily have to be connected to the wall or the cooling Wall itself can be designed as part of such cooling. For example, it can also only be provided that the heat transferred from the at least one battery cell to the wall via the heat conducting means is dissipated to the outside via the wall surface, for example directly to the air surrounding the wall. The wall can, for example, at the same time represent a cover of the battery housing, which is arranged opposite a bottom of the battery housing, or also any desired side wall of the battery housing. The wall can also represent the battery housing floor, for example. However, it is preferred that a heat conducting agent is applied between the underside of the at least one battery cell and a housing base by means of another method, for example by the gap filler injection described at the beginning, since the battery cells can be aligned with their undersides to one another, even in the case of Pouch cells, so that their undersides are at the same distance from the bottom of the housing, so that the gap in between does not have to be homogenized in height. Nevertheless, the described injection device with the slot nozzle for injecting the heat-conducting agent could also be used here.

Die Breitschlitzdüse stellt dabei insbesondere eine Düse dar, deren Austrittsöffnung sehr breit ist, das heißt eine Breite aufweist, die deutlich größer ist als deren Höhe. Die Austrittsöffnung kann also beispielsweise durch einen länglichen Schlitz bereitgestellt sein. Aber nicht nur die Austrittsöffnung der Breitschlitzdüse kann derart breit und flach ausgebildet sein, sondern die Breitschlitzdüse insgesamt, insbesondere bis auf einen Anschlussbereich, über welchen sie beispielsweise mit einem Statikmischer oder Wärmeleitmittelreservoir koppelbar ist. Insbesondere kann die Breitschlitzdüse dadurch definiert sein, dass sie abgesehen vom Anschlussbereich eine Höhe aufweist, die kleiner ist, insbesondere deutlich kleiner, d.h. um mindestens ein Größenordnung, als ihre Breite und insbesondere auch ihre Länge. Dadurch, dass die Breitschlitzdüse breit und flach geformt ist, lässt diese sich einfach in sehr schmale Spalte einführen und dennoch ausreichend viel Wärmeleitmittel über den breiten Schlitz, der die Austrittsöffnung bereitstellt, applizieren. Durch das Bereitstellen einer sehr flachen Breitschlitzdüse lassen sich letztendlich auch sehr geringe Spaltbreiten zwischen der Wand und der Oberseite der mindestens einen Batteriezelle realisieren.The slot die is in particular a die whose outlet opening is very wide, ie has a width that is significantly greater than its height. The outlet opening can thus be provided, for example, by an elongated slot. However, not only the outlet opening of the flat sheet nozzle can be designed so wide and flat, but also the flat sheet nozzle as a whole, in particular except for a connection area via which it can be coupled to a static mixer or heat-conducting agent reservoir, for example. In particular, the slot die can be defined in that, apart from the connection area, it has a height that is smaller, in particular significantly smaller, i.e. by at least one order of magnitude, than its width and in particular also its length. Due to the fact that the slot nozzle is wide and flat, it can be easily inserted into very narrow gaps and yet a sufficient amount of heat-conducting agent can be applied via the wide slot that provides the outlet opening. By providing a very flat slot die, it is ultimately also possible to realize very small gap widths between the wall and the top of the at least one battery cell.

Im Übrigen kann das Verfahren auch die Schritte des Bereitstellens der mindestens einen Batteriezelle und der Wand des Batteriegehäuses umfassen, sowie auch das Anordnen der mindestens einen Batteriezelle derart in Bezug auf die Wand, dass die Oberseite der mindestens einen Batteriezelle der Wand zugewandt ist.The method can also include the steps of providing the at least one battery cell and the wall of the battery housing, as well as arranging the at least one battery cell in relation to the wall in such a way that the top of the at least one battery cell faces the wall.

Des Weiteren ist es bevorzugt, dass das Einbringen des Wärmeleitmittels im zumindest zum Teil im Batteriegehäuse montierten Zustand der mindestens einen Batteriezelle erfolgt. Bevor das Wärmeleitmittel in den Spalt eingebracht wird, kann also die mindestens eine Batteriezelle, insbesondere ein Batteriemodul mit mehreren solchen Batteriezellen, in das Batteriegehäuse eingesetzt und an diesem befestigt werden. Insbesondere kann auch die Gehäusewand, die der Oberseite der mindestens einen Batteriezelle zugewandt ist, in ihrer Position relativ zur mindestens einen Batteriezelle fest montiert sein.Furthermore, it is preferred that the introduction of the heat conducting means takes place in the state of the at least one battery cell in which it is at least partially mounted in the battery housing. Before the heat-conducting means is introduced into the gap, the at least one battery cell, in particular a battery module with a plurality of such battery cells, can be inserted into the battery housing and attached to it. In particular, the housing wall, which faces the top side of the at least one battery cell, can also be fixed in its position relative to the at least one battery cell.

Da, wie bereits erwähnt, das beschriebene Verfahren besonders vorteilhaft ist, wenn die mindestens eine Batteriezelle als Pouchzelle ausgebildet ist, so stellt es eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn die mindestens eine Batteriezelle eine Pouchzelle darstellt. Dabei kann die Pouchzelle eine Zelllänge, eine Zellhöhe und eine Zelldicke aufweisen, wobei die Zellhöhe sich in einer Richtung von der Unterseite zur Oberseite der Batteriezelle erstreckt und die Zelldicke kleiner ist als die Zelllänge und die Zellhöhe. Since, as already mentioned, the method described is particularly advantageous if the at least one battery cell is designed as a pouch cell, it represents an advantageous embodiment of the invention if the at least one battery cell is a pouch cell. The pouch cell can have a cell length, a cell height and a cell thickness, the cell height extending in a direction from the bottom to the top of the battery cell and the cell thickness being smaller than the cell length and the cell height.

Weiterhin kann die Pouchzelle einen Verschlussbereich aufweisen, die sich zumindest zum Teil über die Oberseite der Batteriezelle und zumindest teilweise in Richtung der Zelllänge erstreckt. Dabei steht der Verschlussbereich zumindest zum Teil von der Oberseite der Batteriezelle ab, wobei die erste Richtung zumindest zum Teil in Richtung der Zelllänge gerichtet ist, und wobei der zumindest zum Teil von der Oberseite der Batteriezelle abstehende Verschlussbereich beim Einführen der Breitschlitzdüse mittels der Breitschlitzdüse umgeformt, insbesondere umgebogen und/oder geglättet, wird.Furthermore, the pouch cell can have a closure area that extends at least partially over the top of the battery cell and at least partially in the direction of the cell length. The closure area protrudes at least partially from the top of the battery cell, with the first direction being directed at least partially in the direction of the cell length, and with the closure area protruding at least partially from the top of the battery cell being deformed when the slot nozzle is inserted by means of the slot nozzle, in particular bent and/or smoothed.

Mit anderen Worten kann die Oberseite der Batteriezelle inklusive des daran angeordneten Verschlussbereichs flachgedrückt und dadurch konditioniert werden. Da eine Pouchzelle, wie eingangs beschrieben, weniger prismatisch sondern vielmehr beutelartig ausgebildet ist, kann sich die Oberseite dieser Zelle, sowie auch z.B. deren Unterseite, auf einen Randbereich der Zelle beschränken, der die Erstreckung der Vorderseite und/oder Rückseite der Zelle in eine Richtung, in diesem Beispiel nach oben, begrenzt, und an welchem dann entsprechend der Verschlussbereich angeordnet ist. Der Verschlussbereich kann insbesondere, wie eingangs beschrieben, ausgebildet sein und einen Teil einer Fügestelle der Pouchzelle bereitstellen. Solche Fügestellen, beziehungsweise im Allgemeinen der Verschlussbereich, können zum Beispiel als Grat oder Steg ausgebildet sein und gegebenenfalls im Raum stehen beziehungsweise von der Zelloberfläche abstehen oder auf diese umgefaltet sein. Dieser Verschlussbereich kann zum Beispiel gefalzt oder gebördelt oder geschweißt oder gefaltet sein. Weiterhin kann sich dieser Verschlussbereich um die gesamte Pouchzelle herum erstrecken und/oder auch nur an manchen Seitenkanten beziehungsweise Seiten der Pouchzelle angeordnet sein. Dies kann je nach Ausgestaltung der Pouchzelle variieren.In other words, the top of the battery cell, including the closure area arranged thereon, can be pressed flat and thereby conditioned. Since a pouch cell, as described at the beginning, is less prismatic and more bag-like, the top of this cell, as well as its underside, for example, can be limited to an edge area of the cell that extends the front and/or back of the cell in one direction , in this example upwards, and on which the closure area is then arranged accordingly. The closure area can in particular be designed as described above and provide part of a joint of the pouch cell. Such joints, or in general the closure area, can be formed, for example, as a ridge or web and optionally stand in space or protrude from the cell surface or folded onto them. This closure area can, for example, be folded or beaded or welded or folded. Furthermore, this closure area can extend around the entire pouch cell and/or can also be arranged only on some side edges or sides of the pouch cell. This can vary depending on the configuration of the pouch cell.

Wird also die Breitschlitzdüse in den Spalt eingeführt, so wird durch diese Düse gleichzeitig auch dieser Verschlussbereich geplättet beziehungsweise glattgebügelt. Sind beispielsweise mehrere solche Batteriezellen nebeneinander angeordnet, so kann eine solche Glättung gleichzeitig für mehrere Batteriezellen mit nur einer Breitschlitzdüse erfolgen. Dadurch wird die Spaltbreite homogenisiert, was wiederum ein besonders homogenes und vollständiges Ausfüllen des Spalts mit dem Wärmeleitmittel ermöglicht. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Einbringen des Wärmeleitmittels während des Entfernens der Breitschlitzdüse aus dem Spalt. Die Breitschlitzdüse kann also zunächst in den Spalt eingefahren werden und dabei die Zelloberflächen konditionieren, indem die jeweiligen Verschlussbereiche umgeformt werden und beim Herausfahren der Breitschlitzdüse aus dem Spalt wird dann gleichzeitig das Wärmeleitmittel applizier. Dies stellt eine besonders effiziente Vorgehensweise dar, da durch das Hinein- und Herausfahren der Breitschlitzdüse gleichzeitig eine Konditionierung der Zelloberseiten bereitgestellt werden kann, sowie die Applikation des Wärmeleitmittels selbst. Das Wärmeleitmittel lässt sich dadurch besonders gleichmäßig in den nunmehr homogenisierten Spalt einbringen. Dabei kann die Breitschlitzdüse beispielsweise so weit in den Spalt eingeführt werden, bis ein Spaltende erreicht ist oder zumindest die komplette Länge der Batteriezelle mit der Breitschlitzdüse, insbesondere mit deren die Austrittsöffnung bereitstellenden Ende, überstrichen wurde. Dann kann die Bewegung der Breitschlitzdüse in ihrer Richtung umgekehrt werden und mit der Richtungsumkehr gleichzeitig auch mit dem Einbringen des Wärmeleitmittels begonnen werden, indem dieses durch die Breitschlitzdüse durchgepresst und aus der Austrittsöffnung herausgepresst wird, während die Breitschlitzdüse aus dem Spalt wieder herausgezogen wird.So if the wide slit nozzle is introduced into the gap, this nozzle also flattens or irons this sealing area at the same time. If, for example, several battery cells of this type are arranged next to one another, such a smoothing can be carried out simultaneously for several battery cells with only one slot nozzle. As a result, the gap width is homogenized, which in turn enables the gap to be filled particularly homogeneously and completely with the heat-conducting agent. In a further advantageous embodiment of the invention, the heat-conducting agent is introduced while the sheet die is being removed from the gap. The flat sheet nozzle can therefore first be moved into the gap and thereby condition the cell surfaces by reshaping the respective closure areas and when the flat sheet nozzle is moved out of the gap, the heat-conducting agent is then applied at the same time. This represents a particularly efficient procedure, since moving the sheet die in and out can simultaneously condition the cell tops and apply the heat-conducting agent itself. The heat-conducting agent can thus be introduced particularly evenly into the now homogenized gap. In this case, the slot nozzle can be inserted far enough into the gap, for example, until one end of the gap is reached or at least the entire length of the battery cell has been swept over with the slot nozzle, in particular with the end providing the outlet opening. The direction of movement of the slot die can then be reversed and, with the reversal of direction, the introduction of the heat conducting agent can also be started at the same time by pressing it through the slot die and pressing it out of the outlet opening, while the slot die is pulled out of the gap again.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Breitschlitzdüse einen der Austrittsöffnung gegenüberliegenden Anschlussbereich zum Koppeln mit einem Statikmischer auf, wobei die Breitschlitzdüse in einem vom Anschlussbereich verschiedenen Bereich eine Länge, eine Breite und eine Höhe aufweist, wobei die Höhe kleiner ist als die Länge und die Breite, wobei die Breitschlitzdüse einen Kanal zur Führung des Wärmeleitmittels in Richtung der Länge der Breitschlitzdüse aufweist, wobei der Kanal in die Austrittsöffnung mündet, und wobei das Wärmeleitmittel während der Injektion den Kanal in Richtung der Länge durchströmt und die Breitschlitzdüse nach Durchströmen des Kanals durch die Austrittsöffnung verlässt.In a further advantageous embodiment of the invention, the slot nozzle has a connection area opposite the outlet opening for coupling to a static mixer, the slot nozzle having a length, a width and a height in an area different from the connection area, the height being smaller than the length and the width, wherein the flat sheet nozzle has a channel for guiding the heat-conducting agent in the direction of the length of the sheet nozzle, the channel opening into the outlet opening, and wherein the heat-conducting agent flows through the channel in the length direction during the injection and through the sheet nozzle after flowing through the channel leaves the exit opening.

Mit anderen Worten ist die Breitschlitzdüse, wie oben bereits erwähnt, möglichst breit, lang und flach ausgebildet. Das heißt also, dass die oben definierte Höhe der Breitschlitzdüse deutlich kleiner ist als deren Länge und Breite. Diese geometrische Beschreibung der Breitschlitzdüse bezieht sich dabei insbesondere auf einen vom Anschlussbereich der Breitschlitzdüse verschiedenen Bereich. Der Anschlussbereich ist zum Koppeln mit einem Statikmischer vorgesehen und kann auf die Geometrie des Statikmischers angepasst sein. Der Anschlussbereich kann zum Beispiel durch eine runde Öffnung gebildet sein. Hierdurch lässt sich die Breitschlitzdüse zum Beispiel einfach auf das Ende eines Statikmischers aufstecken. Dieser Anschlussbereich ist entsprechend nicht flach geformt. Die Breitschlitzdüse ist darüber hinaus von diesem Anschlussbereich zur gegenüberliegenden Austrittsöffnung hin sich verjüngend ausgebildet. Diese Verjüngung findet dabei vorzugsweise unmittelbar nach dem Anschlussbereich statt, sodass die Höhe der Breitschlitzdüse ausgehend vom Anschlussbereich zunächst stark abnimmt und dann vorzugsweise über einen Großteil der Länge auf einem konstanten kleinen Wert bleibt. Auch die Breite der Breitschlitzdüse kann über die Länge der Breitschlitzdüse betrachtet konstant sein oder variieren. Wenn die Breite hier variiert, so ist es bevorzugt, dass die Breite ausgehend vom Anschlussbereich zur Austrittsöffnung hin zunimmt. Dies ermöglicht beispielsweise die Verwendung mehrerer solcher Breitschlitzdüsen nebeneinander, insbesondere unmittelbar nebeneinander, sodass beispielsweise auch ein lückenloses Befüllen des Spalts möglich ist, wenn mehrere solcher Breitschlitzdüsen gleichzeitig nebeneinander verwendet werden. Wenn im Folgenden auf die Länge, Breite und Höhe der Breitschlitzdüse Bezug genommen wird, so ist dabei immer der vom Anschlussbereich dieser Breitschlitzdüse verschiedene übrige Bereich der Breitschlitzdüse gemeint.In other words, as already mentioned above, the slot die is designed as wide, long and flat as possible. This means that the height of the sheet die defined above is significantly smaller than its length and width. This geometric description of the slot die relates in particular to an area that differs from the connection area of the slot die. The connection area is provided for coupling to a static mixer and can be adapted to the geometry of the static mixer. The connection area can be formed by a round opening, for example. As a result, the flat sheet nozzle can be easily attached to the end of a static mixer, for example. Accordingly, this connection area is not formed flat. In addition, the slot die is designed to taper from this connection area to the opposite outlet opening. This narrowing preferably takes place immediately after the connection area, so that the height of the slot die, starting from the connection area, initially decreases sharply and then preferably remains at a constant small value over a large part of the length. The width of the sheet die can also be constant or vary over the length of the sheet die. If the width varies here, it is preferred that the width increases starting from the connection area towards the outlet opening. This enables, for example, the use of several such flat sheet nozzles next to one another, in particular directly next to one another, so that, for example, the gap can also be filled without gaps if several such flat sheet nozzles are used next to one another at the same time. When reference is made below to the length, width and height of the sheet die, this always means the remaining area of the sheet die, which is different from the connection area of this sheet die.

Vorzugsweise ist die Länge der Breitschlitzdüse mindestens so lang wie die Zelllänge. Dies ermöglicht es vorteilhafterweise, die Austrittsöffnung der Breitschlitzdüse bis ans Ende des Spaltes in diesen einzuführen und dadurch die komplette Zelllänge zu überstreichen. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Breite der Breitschlitzdüse größer ist als die Zelldicke, insbesondere um ein Vielfaches. Dies hat den Vorteil, dass sich die Breitschlitzdüse auch verwenden lässt, um ein Wärmeleitmittel zwischen den Spalten mehrerer nebeneinander angeordneter Batteriezellen und der Wand einzufüllen. Die Breitschlitzdüse kann dabei die Oberseiten dieser mehreren Batteriezellen gleichzeitig vorkonditionieren. Außerdem können hierdurch mit nur einer Breitschlitzdüse besonders große Spaltbreiten ausgefüllt werden. Das Verfahren gestaltet sich hierdurch besonders effizient.The length of the slot die is preferably at least as long as the cell length. This advantageously makes it possible to insert the outlet opening of the sheet die into the gap up to the end of the gap and thus to cover the entire length of the cell. Furthermore, it is preferred that the width of the slot die is greater than the cell thickness, in particular by a multiple. This has the advantage that the sheet die can also be used to fill in a heat-conducting agent between the gaps between several battery cells arranged next to one another and the wall. the broad slit nozzle can precondition the tops of these several battery cells at the same time. In addition, this means that particularly large gap widths can be filled with just one slot die. This makes the process particularly efficient.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass beim Einführen der Breitschlitzdüse die Breitschlitzdüse derart in die erste Richtung bewegt wird, dass die Länge der Breitschlitzdüse in die erste Richtung zeigt, und wobei die Breitschlitzdüse beim Entfernen aus dem Spalt entgegen der ersten Richtung bewegt wird, und wobei der Spalt eine Spalthöhe, eine Spaltlänge und eine Spaltbreite aufweist, wobei die Spalthöhe kleiner ist als die Spaltbreite und Spaltlänge, und wobei beim Einführen und Entfernen die Breite der Austrittsöffnung der Breitschlitzdüse parallel zur Spaltbreite ausgerichtet ist, und wobei eine erste Richtung parallel zur Spaltlänge gerichtet ist. Mit anderen Worten wird die flache Breitschlitzdüse flach in den schmalen Spalt eingeschoben und wieder in entgegengesetzter Richtung herausgezogen. Die Breitschlitzdüse wird dabei nicht um ihre Längsachse oder irgend eine andere Achse rotiert. Die Breite der Breitschlitzdüse ist damit immer parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel zur Spaltbreite ausgerichtet und die Länge der Breitschlitzdüse parallel zur hier definierten Spaltlänge. Durch diese zueinander korrespondierenden Geometrien des Spalts in der Breitschlitzdüse lässt sich die Spalthöhe minimieren, was zu einer besonders effizienten, kompakten und leichten Ausgestaltung der letztendlich hierdurch bereitgestellten Batterie führt. Die Menge an benötigter Wärmeleitpaste lässt sich hierdurch ebenso minimieren. Durch die Reduzierung der Spalthöhe auf ein Minimum wird zudem die Wärmeabfuhr optimiert.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that when the slot nozzle is inserted, the slot nozzle is moved in the first direction in such a way that the length of the slot nozzle points in the first direction, and the slot nozzle is moved counter to the first direction when it is removed from the gap is moved, and wherein the gap has a gap height, a gap length and a gap width, the gap height being smaller than the gap width and gap length, and wherein during insertion and removal the width of the outlet opening of the slot die is aligned parallel to the gap width, and wherein a first Direction is directed parallel to the gap length. In other words, the flat slot die is pushed flat into the narrow gap and pulled out again in the opposite direction. The slot die is not rotated about its longitudinal axis or any other axis. The width of the slot die is thus always aligned parallel or at least essentially parallel to the gap width and the length of the slot die is parallel to the gap length defined here. The height of the gap can be minimized by these mutually corresponding geometries of the gap in the sheet die, which leads to a particularly efficient, compact and light design of the battery that is ultimately provided as a result. This also minimizes the amount of thermal paste required. By reducing the gap height to a minimum, heat dissipation is also optimized.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Batteriezellen umfassend die mindestens eine Batteriezelle in Richtung der Zelldicke nebeneinander angeordnet, wobei deren jeweilige Oberseiten der Wand des Batteriegehäuses zugewandt sind, wobei beim Einführen der Breitschlitzdüse in den Spalt die von den jeweiligen Oberseiten der mehreren Batteriezellen abstehenden Verschlussbereiche gleichzeitig umgeformt werden und wobei das Wärmeleitmittel mittels der Breitschlitzdüse in den Spalt zwischen den jeweiligen Oberseiten und der Wand während des Entfernens der Breitschlitzdüse aus dem Spalt gleichzeitig eingebracht wird. Mit anderen Worten kann mittels nur einer Breitschlitzdüse das Wärmeleitmittel gleichzeitig zwischen mehrere Batteriezellen und der Wand eingebracht werden, wobei die Oberseiten dieser Batteriezellen gleichzeitig zueinander ausgerichtet werden können. Auch wenn diese Batteriezellen anfangs Höhenunterschiede in Bezug auf ihre jeweiligen Oberseiten von bis zu 2 Millimetern aufweisen, so können diese Höhenunterschiede mittels der Breitschlitzdüse reduziert oder vollständig eliminiert werden, indem diese Breitschlitzdüse über die Oberflächen der betreffenden Batteriezellen beim Einführen der Breitschlitzdüse in den Spalt geführt wird, wodurch diese Oberflächen definiert zusammengedrückt und geglättet werden. Dies ist wiederum besonders dann von Vorteil, wenn es sich bei den Batteriezellen um Pouchzellen handelt, da diese keine starre Zellenhülle aufweisen und sich daher durch die Breitschlitzdüse leicht deformieren und dadurch in ihrer Höhe angleichen lassen. Dies ermöglicht insgesamt ein besonders schnelles, gleichmäßiges und effizientes Applizieren des Wärmeleitmittels.In a particularly advantageous embodiment of the invention, a plurality of battery cells comprising the at least one battery cell are arranged next to one another in the direction of the cell thickness, with their respective upper sides facing the wall of the battery housing, with the protruding from the respective upper sides of the several battery cells when the slot die is inserted into the gap Closure areas are formed at the same time and the heat conducting agent is simultaneously introduced from the gap by means of the slot die in the gap between the respective tops and the wall during the removal of the slot die. In other words, the heat conducting agent can be introduced simultaneously between a number of battery cells and the wall by means of only one slot nozzle, with the tops of these battery cells being able to be aligned with one another at the same time. Even if these battery cells initially have height differences in relation to their respective tops of up to 2 millimeters, these height differences can be reduced or completely eliminated by means of the sheet die by guiding this sheet die over the surfaces of the battery cells in question when inserting the sheet die into the gap , whereby these surfaces are compressed and smoothed in a defined manner. This is in turn particularly advantageous when the battery cells are pouch cells, since they do not have a rigid cell shell and can therefore be easily deformed by the slot die and their height can be adjusted as a result. Overall, this enables the heat-conducting agent to be applied particularly quickly, evenly and efficiently.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Injektionseinrichtung zum Einbringen eines Wärmeleitmittels in einen Spalt zwischen mindestens einer Batteriezelle und einer Wand eines Batteriegehäuses. Dabei weist die Injektionseinrichtung eine Breitschlitzdüse auf, die eine Austrittsöffnung für das Wärmeleitmittel bereitstellt, sodass das Wärmeleitmittel durch die Austrittsöffnung der Breitschlitzdüse zum Einbringen des Wärmeleitmittels in den Spalt aus der Injektionseinrichtung herausführbar ist.Furthermore, the invention also relates to an injection device for introducing a heat-conducting agent into a gap between at least one battery cell and a wall of a battery housing. The injection device has a slot nozzle that provides an outlet opening for the heat-conducting agent, so that the heat-conducting agent can be guided out of the injection device through the outlet opening of the slot nozzle for introducing the heat-conducting agent into the gap.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren und seine Ausgestaltungen beschriebenen Vorteile gelten in gleicher Weise für die erfindungsgemäße Injektionseinrichtung. Insbesondere ist die Injektionseinrichtung zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer seiner Ausgestaltungen ausgebildet. Es ergeben sich folglich die gleichen Vorteile.The advantages described for the method according to the invention and its configurations apply in the same way to the injection device according to the invention. In particular, the injection device is designed to carry out a method according to the invention or one of its configurations. Consequently, the same advantages result.

Wie bereits zum erfindungsgemäßen Verfahren oder seinen Ausführungsformen beschrieben, ist es auch hier bevorzugt, dass die Breitschlitzdüse einen der Austrittsöffnung gegenüberliegenden Anschlussbereich zum Koppeln mit einem Statikmischer aufweist. Weiterhin weist die Breitschlitzdüse in einem vom Anschlussbereich verschiedenen Bereich eine Länge, eine Breite und eine Höhe auf. Dabei ist die Höhe vorzugsweise kleiner als die Länge und als die Breite, wobei die Breitschlitzdüse einen Kanal zur Führung des Wärmeleitmittels in Richtung der Länge der Breitschlitzdüse umfasst, wobei der Kanal in die Austrittsöffnung mündet, und wobei die Höhe mindestens 1 Millimeter und maximal 2 Millimeter bis 5 Millimeter beträgt, und wobei die Länge vorzugsweise mindestens 10 Zentimeter, besonders bevorzugt mindestens 40 Zentimeter bis mindestens 50 Zentimeter beträgt. Typische Spalthöhen liegen im Bereich zwischen 2 und 5 Millimetern. Entsprechend ist es besonders vorteilhaft, wenn auch die Höhe der Breitschlitzdüse in diesem Bereich liegt. Dadurch lässt sich die Breitschlitzdüse einfach in den Spalt einführen, ohne dabei größere Spalthöhen in Kauf nehmen zu müssen. Ist die Breitschlitzdüse weiterhin mindestens 10 Zentimeter, vorzugsweise mindestens 40 bis 50 Zentimeter, lang, so kann erreicht werden, dass Batteriezellen mit Zellenlängen in diesem Bereich vollständig von der Breitschlitzdüse überstrichen werden können. Dies hat den Vorteil, dass das Wärmeleitmittel auf einfache Weise in den kompletten Spalt eingefüllt werden kann, insbesondere ohne dieses unter hohem Druck im Spalt zu verteilen. Zusätzlich können auch die Zelloberseiten über ihre komplette Länge hinweg mittels einer solchen Breitschlitzdüse geglättet und in ihrer Höhe aneinander angeglichen werden.As already described for the method according to the invention or its embodiments, it is also preferred here that the sheet die has a connection area opposite the outlet opening for coupling to a static mixer. Furthermore, the slot die has a length, a width and a height in a region that differs from the connection region. The height is preferably smaller than the length and than the width, with the slot die comprising a channel for guiding the heat-conducting agent in the direction of the length of the slot die, with the channel opening into the outlet opening, and the height being at least 1 millimeter and at most 2 millimeters to 5 millimeters, and the length is preferably at least 10 centimeters, more preferably at least 40 centimeters to at least 50 centimeters. Typical gap heights are in the range between 2 and 5 millimeters. Accordingly, it is particularly advantageous if the height of the slot die is also in this range. This allows the slot die to be easily inserted into the gap without larger ones having to accept gap heights. If the slot nozzle is also at least 10 centimeters, preferably at least 40 to 50 centimeters long, it can be achieved that battery cells with cell lengths in this range can be completely swept over by the slot nozzle. This has the advantage that the heat-conducting agent can be filled into the entire gap in a simple manner, in particular without distributing it in the gap under high pressure. In addition, the cell tops can also be smoothed over their entire length by means of such a slot die and their height can be adjusted to one another.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Injektionseinrichtung einen Statikmischer auf, der eine Einfüllöffnung und eine Austrittsöffnung aufweist, und eine von der Einfüllöffnung zur Austrittsöffnung verlaufende Durchgangsöffnung, wobei ein der Austrittsöffnung der Breitschlitzdüse gegenüberliegendes Ende, insbesondere der oben definierte Anschlussbereich zum Koppeln mit dem Statikmischer, an der Austrittsöffnung des Statikmischers angeordnet ist, wobei der Statikmischer dazu ausgebildet ist, mehrere in die Einfüllöffnung des Statikmischers eingefüllte, insbesondere separate, Komponenten beim Durchlaufen des Statikmischers zum Wärmeleitmittel zu mischen. Diese Komponenten können so ausgebildet sein, dass diese im ungemischten Zustand flüssig beziehungsweise zähflüssig sind, jedoch nicht aushärten, wobei der Aushärtungsprozess erst dann, insbesondere langsam, einsetzt, wenn diese Komponenten miteinander zum Wärmeleitmittel vermischt werden. Dabei kann der Statikmischer zum Mischen von zwei oder auch drei Komponenten, je nach Ausgestaltung des Wärmeleitmittels, ausgebildet sein. Die Breitschlitzdüse kann beispielsweise einfach an das entsprechende Ende des Statikmischers angeflanscht sein. Weiterhin können die Komponenten mit einem bestimmten Einfülldruck in den Statikmischer eingefüllt beziehungsweise eingepresst werden, sodass diese durch den Statikmischer gepresst, gemischt und letztendlich auch durch die Breitschlitzdüse hindurchgepresst und als Wärmeleitmittel in den Spalt appliziert wird.In a further advantageous embodiment of the invention, the injection device has a static mixer, which has a filling opening and an outlet opening, and a through-opening running from the filling opening to the outlet opening, with an end opposite the outlet opening of the slot nozzle, in particular the connection area defined above, for coupling to the Static mixer is arranged at the outlet opening of the static mixer, wherein the static mixer is designed to mix several, in particular separate, components filled into the filling opening of the static mixer as they pass through the static mixer to form the heat-conducting agent. These components can be designed in such a way that they are liquid or viscous in the unmixed state, but do not harden, with the hardening process only starting, particularly slowly, when these components are mixed with one another to form the heat-conducting agent. The static mixer can be designed for mixing two or even three components, depending on the design of the heat-conducting means. The flat sheet nozzle can, for example, simply be flanged onto the corresponding end of the static mixer. Furthermore, the components can be filled or pressed into the static mixer with a specific filling pressure, so that they are pressed through the static mixer, mixed and ultimately also pressed through the sheet die and applied into the gap as a heat-conducting agent.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Breitschlitzdüse aus einem Werkstoff gefertigt ist, der zum Beispiel härter und/oder fester ist als das Material der Hülle der Pouchzellen. Damit lässt es sich bewerkstelligen, die Folie, das heißt die Außenhülle der Batteriezelle, insbesondere im Bereich deren jeweiligen Oberseiten, ohne jegliche Beschädigung in ihrer Lage zu konditionieren. Die Breitschlitzdüse kann beispielsweise aus einem Metall gefertigt sein, was eine entsprechend harte und feste Ausbildung erlaubt. Sie kann aber auch aus einem besonders harten Kunststoff gefertigt sein. Insbesondere kann die Breitschlitzdüse auf einfache Weise mittels eines Spritzgussverfahrens, vorzugsweise aber aus zwei Bauteilen, hergestellt sein. Die jeweiligen Bauteile können in einem Spritzgussverfahren einfach gefertigt werden und anschließend aneinander angefügt werden. Dadurch lassen sich besonders flache Breitschlitzdüsen auf besonders einfache Weise fertigen.Furthermore, it is preferred that the sheet die is made of a material that is, for example, harder and/or stronger than the material of the shell of the pouch cells. This makes it possible to condition the position of the film, ie the outer shell of the battery cell, in particular in the area of its respective upper sides, without any damage whatsoever. The slot die can be made of a metal, for example, which allows a correspondingly hard and solid design. However, it can also be made of a particularly hard plastic. In particular, the slot die can be produced in a simple manner by means of an injection molding process, but preferably from two components. The respective components can be easily manufactured in an injection molding process and then attached to one another. As a result, particularly flat slot dies can be manufactured in a particularly simple manner.

Zur Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Injektionseinrichtung, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Injektionseinrichtung hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes developments of the injection device according to the invention, which have features as have already been described in connection with the developments of the method according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the injection device according to the invention are not described again here.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.The invention also includes the combinations of features of the described embodiments. The invention also includes implementations that each have a combination of the features of several of the described embodiments, unless the embodiments were described as mutually exclusive.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische und perspektivische Darstellung eines Batteriemoduls mit mehreren Batteriezellen, zwischen deren Oberseiten und einer Gehäusewand ein Spalt bereitgestellt ist, der gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Wärmeleitpaste gefüllt wird;
2 eine schematische Darstellung einer Breitschlitzdüse einer Injektionseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 eine schematische und perspektivische Darstellung einer Injektionseinrichtung mit einer Breitschlitzdüse gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
4 eine schematische und perspektivische Darstellung des Batteriemoduls und der Gehäusewand, sowie der Injektionseinrichtung, mittels welcher der Spalt zwischen dem Batteriemodul und der Gehäusewand mit einer Wärmeleitpaste gefüllt wird, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Exemplary embodiments of the invention are described below. For this shows:

1 a schematic and perspective view of a battery module with a plurality of battery cells, between the tops and a housing wall, a gap is provided, which is filled with a thermal paste according to an embodiment of the invention;
2 a schematic representation of a slot nozzle of an injection device according to an embodiment of the invention;
3 a schematic and perspective representation of an injection device with a slot nozzle according to a further embodiment of the invention; and
4 a schematic and perspective representation of the battery module and the housing wall, as well as the injection device, by means of which the gap between the battery module and the housing wall is filled with a thermally conductive paste, according to an embodiment of the invention.

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.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and that each also develop the invention independently of one another. Therefore should the disclosure also encompass combinations of the features of the embodiments other than those illustrated. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention that have already been described.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols designate elements with the same function.

1 zeigt eine schematische und perspektivische Darstellung eines Batteriemoduls 10 mit mehreren Batteriezellen 12, von denen hier exemplarisch vier dargestellt sind. Die Batteriezellen 12 sind in diesem Beispiel als Pouchzellen ausgebildet. Die Darstellung des Batteriemoduls 10 sowie der Pouchzellen 12 ist hierbei stark vereinfacht. Solche Pouchzellen 12 sind üblicherweise beutelartig ausgebildet und weisen eine Zellhülle 14 auf, welche nicht starr, sondern deformierbar ausgebildet ist. Eine solche Hülle 14 kann beispielsweise aus relativ dünnem metallischem Material gebildet sein, zum Beispiel in Form einer Außenhaut aus einer Aluminiumfolie. Eine solche Hülle 14 wird typischerweise in einem Randbereich verschlossen, zum Beispiel durch Bördeln, Verschweißen, Falzen oder ähnliches. Hierdurch entsteht typischerweise ein Verschlussbereich 16, welcher so ausgebildet ist, dass er eine jeweilige Batteriezelle 12 im Randbereich ganz oder nur teilweise umläuft. Des Weiteren ist für jede Batteriezelle 12 eine Oberseite 18 sowie eine der Oberseite 18 gegenüberliegende Unterseite 20 definiert, sowie eine Vorderseite 22 und eine Rückseite 24. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in 1 nur eine Vorderseite 22, eine Rückseite 24, eine Oberseite 18 und eine Unterseite 20 mit einem Bezugszeichen versehen. Die jeweiligen Vorder- und Rückseiten 22, 24 stellen dabei die flächenmäßig größten Seiten der Pouchzellen 12 dar. Die Ober- und Unterseiten 18, 20, sowie auch jeweilige gegenüberliegende Außenseiten 26, 28 können auch auf einen schmalen Randbereich, der an den Vorder- und Rückseiten 22, 24 angrenzt, beschränkt sein. Mit anderen Worten können die beiden Außenseiten 26, 28 und die Ober- und Unterseite 18, 20 einen um die Vorder- und Rückseite jeweils 22, 24 umlaufenden Randbereich darstellen. Weiterhin ist eine Dicke D einer jeweiligen Batteriezelle 12 in Richtung von der Vorderseite 22 zur Rückseite 24 definiert. Diese Richtung entspricht dabei der x-Richtung des dargestellten Koordinatensystems. Weiterhin ist eine Zelllänge L definiert, die parallel zur y-Richtung des dargestellten Koordinatensystems verläuft, insbesondere von der ersten Außenseite 26 einer jeweiligen Batteriezelle 12 zu der zweiten Außenseite 28 der Batteriezelle 12, welche der ersten Außenseite 26 gegenüberliegt. Weiterhin ist eine Zellhöhe H in z-Richtung des dargestellten Koordinatensystems definiert, das heißt in Richtung von der Unterseite 20 einer jeweiligen Batteriezelle 12 zur zugeordneten Oberseite 18. 1 shows a schematic and perspective view of a battery module 10 with a plurality of battery cells 12, four of which are shown here as an example. In this example, the battery cells 12 are designed as pouch cells. The representation of the battery module 10 and the pouch cells 12 is greatly simplified here. Such pouch cells 12 are usually designed in the manner of a bag and have a cell envelope 14 which is not rigid but is designed to be deformable. Such a shell 14 can be formed, for example, from relatively thin metallic material, for example in the form of an outer skin made of aluminum foil. Such a sleeve 14 is typically closed in an edge area, for example by flanging, welding, folding or the like. This typically results in a closure area 16 which is designed in such a way that it completely or only partially surrounds a respective battery cell 12 in the edge area. Furthermore, a top 18 and a bottom 20 opposite the top 18 are defined for each battery cell 12, as well as a front 22 and a back 24. For reasons of clarity, FIG 1 only a front 22, a back 24, a top 18 and a bottom 20 are provided with a reference number. The respective front and back sides 22, 24 represent the largest sides of the pouch cells 12 in terms of surface area Backs 22, 24 adjacent, be limited. In other words, the two outer sides 26, 28 and the upper and lower sides 18, 20 can represent an edge region running around the front and rear sides 22, 24, respectively. Furthermore, a thickness D of a respective battery cell 12 is defined in the direction from the front side 22 to the back side 24 . This direction corresponds to the x-direction of the coordinate system shown. Furthermore, a cell length L is defined, which runs parallel to the y-direction of the coordinate system shown, in particular from the first outer side 26 of a respective battery cell 12 to the second outer side 28 of the battery cell 12, which is opposite the first outer side 26. Furthermore, a cell height H is defined in the z-direction of the coordinate system shown, i.e. in the direction from the bottom 20 of a respective battery cell 12 to the associated top 18.

Weiterhin sind die jeweiligen Batteriezelle 12 derart nebeneinander angeordnet, dass ihre jeweiligen Vorder- und Rückseiten 22, 24 einander zugeordnet sind. Darüber hinaus kann das Zellmodul 10 in einem Batteriegehäuse angeordnet sein, von welchem exemplarisch nur eine einzige Wand 30 dargestellt ist, welche hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nur gestrichelt gezeichnet ist. Dabei sind die jeweiligen Oberseiten 18 der Batteriezellen 12 dieser Wand 30 zugewandt.Furthermore, the respective battery cells 12 are arranged side by side in such a way that their respective front and back sides 22, 24 are associated with one another. In addition, the cell module 10 can be arranged in a battery housing, of which only a single wall 30 is shown as an example, which is only drawn in dashed lines here for reasons of clarity. The respective upper sides 18 of the battery cells 12 face this wall 30 .

Weiterhin stellen die Dicken D der jeweiligen Batteriezellen 12 die kleinsten Abmessungen der jeweiligen Batteriezellen 12 dar. Zudem kann das Batteriemodul 10 beziehungsweise die gesamte Batterie noch zahlreiche weitere Komponenten aufweisen, die auch hier wiederum aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind. Beispielsweise sind die einzelnen Batteriezellen 12 voneinander elektrisch und vorzugsweise auch thermisch isoliert. Hierzu können Platten, wie zum Beispiel sogenannte Mica-Sheets, zwischen den jeweiligen Batteriezellen 12 angeordnet sein. Außerdem können die einzelnen Batteriezellen 12 in einem Modulgehäuse gehalten und insbesondere auch miteinander verspannt sein. Zudem weisen die Batteriezellen 12 jeweils zwei nicht dargestellte Zellpole auf, die vorzugsweise auf einer von der Vorderseite 22, Rückseite 24 und Unterseite20 verschiedenen Seite 18, 26, 28 der Batteriezelle 12 angeordnet sind.Furthermore, the thicknesses D of the respective battery cells 12 represent the smallest dimensions of the respective battery cells 12. In addition, the battery module 10 or the entire battery can also have numerous other components, which are again not shown here for reasons of clarity. For example, the individual battery cells 12 are electrically and preferably also thermally insulated from one another. For this purpose, plates, such as so-called mica sheets, can be arranged between the respective battery cells 12 . In addition, the individual battery cells 12 can be held in a module housing and, in particular, can also be clamped together. In addition, the battery cells 12 each have two cell poles, not shown, which are preferably arranged on a side 18 , 26 , 28 of the battery cell 12 that is different from the front 22 , rear 24 and underside 20 .

Um die bei Leistungsabruf und bei der Schnellladung in der Hochvolt-Batterie, insbesondere in den Batteriezellen 12, entstehende Wärme abführen zu können, werden derartige Batteriemodule 10 üblicherweise gekühlt. Hierzu ist es vorteilhaft, die Batteriemodule 10 an einen Kühlkörper anzubinden. Dieser ist oftmals unterhalb der jeweiligen Batteriemodule 10 angeordnet und als Kühlboden des Gehäuses ausgebildet. Um die Wärmeabfuhr noch effizienter zu gestalten, ist es vorteilhaft, beispielsweise auch die übrigen Seiten eines solchen Batteriemoduls 10 thermisch an das Gehäuse, insbesondere an die hier dargestellte Gehäusewand 30, anzubinden. Diese Anbindung kann über ein Wärmeleitmittel, insbesondere eine Wärmeleitpaste, erfolgen. Diese soll vorliegend in den schmalen Spalt 32 zwischen der Wand 30 und den Oberseiten 18 der Batteriemodule 12 eingebracht werden. Gerade im Falle von Pouchzellen 12 ist dies jedoch nicht so einfach, da hier bisher bekannte Verfahren zum Einbringen solcher Wärmeleitpasten nicht geeignet sind. Infrage kommen daher für diesen Fall bislang nur Verfahren, die eine solche Wärmeleitpaste im noch nicht montierten Zustand des Batteriemoduls auf die entsprechenden Seiten der Batteriezellen und/oder der Gehäusewände aufbringen und diese im Nachhinein miteinander verpressen. Dadurch entstehen jedoch relativ große Spalte und es ist sehr viel Gapfiller-Material erforderlich, da der maximal zulässige Druck bei dieser Vorgehensweise limitiert ist, um eine Beschädigung der Batteriezellen zu vermeiden. Auch bislang bekannte Verfahren zur Gapfiller-Injektion, bei welchen die Wärmeleitpaste durch eine Einfüllöffnung in den Spalt gepresst wird und die Wärmeleitpaste unter dem Einfülldruck im Spalt verteilt wird, ist hierfür nicht geeignet, da aufgrund der Verschlussbereiche der Pouchzellen eine gleichmäßige Verteilung der Wärmeleitpaste nicht gewährleistet ist.In order to be able to dissipate the heat generated when power is called up and during fast charging in the high-voltage battery, in particular in the battery cells 12, such battery modules 10 are usually cooled. To this end, it is advantageous to connect the battery modules 10 to a heat sink. This is often arranged below the respective battery module 10 and is designed as a cooling floor of the housing. In order to make the heat dissipation even more efficient, it is advantageous, for example, to also thermally connect the other sides of such a battery module 10 to the housing, in particular to the housing wall 30 shown here. This connection can take place via a thermally conductive medium, in particular a thermally conductive paste. In the present case, this should be introduced into the narrow gap 32 between the wall 30 and the upper sides 18 of the battery modules 12 . In the case of pouch cells 12 in particular, however, this is not so simple, since previously known methods for introducing such thermally conductive pastes are not suitable here. In this case, only methods that apply such a thermally conductive paste to the corresponding sides of the battery cells and/or the housing walls when the battery module has not yet been installed and apply this afterwards no press together. However, this results in relatively large gaps and a lot of gap filler material is required, since the maximum permissible pressure is limited with this procedure in order to avoid damaging the battery cells. Previously known methods for gap filler injection, in which the thermal paste is pressed through a filling opening into the gap and the thermal paste is distributed under the filling pressure in the gap, are also not suitable for this purpose, since the sealing areas of the pouch cells do not guarantee an even distribution of the thermal paste is.

Insbesondere sind die Zelloberseiten solcher Pouchzellen 12 in einer Anordnung in einem Batteriemodul 10 üblicherweise undefiniert und variieren sehr stark in ihrer Höhe. Aufgrund ihrer Bauweise weisen die Oberseiten 18, sowie gegebenenfalls auch ihre Unterseiten 20, eine wellige und möglicherweise undefinierte Oberflächentopologie auf. Die Fügestellen, d.h. die Verschlussbereiche 16 der Pouchzellen 12 können, wie bereits beschrieben, als Grate oder Stege im Raum stehen, insbesondere von den hier dargestellten Oberseiten 18 abstehen oder auf die Zelloberfläche angefaltet sein. Auch dies kann von Zelle 12 zu Zelle 12 variieren. Außerdem sind die Zellen 12 in ihrer Höhe H stark variabel. Es können Höhenunterschiede von bis zu 2 Millimetern auftreten. Ein mittels herkömmlicher Verfahren injizierter Gapfiller würde entsprechend in seinem Fluss behindert werden, woraus folgt, dass der Prozess der Injektion nicht reproduzierbar gestaltet werden kann.In particular, the cell tops of such pouch cells 12 in an arrangement in a battery module 10 are usually undefined and vary greatly in height. Because of their construction, the upper sides 18 and possibly also their lower sides 20 have a wavy and possibly undefined surface topology. The joints, i.e. the closure areas 16 of the pouch cells 12, can, as already described, stand in the form of ridges or webs, in particular protrude from the upper sides 18 shown here or be folded onto the cell surface. Again, this can vary from cell 12 to cell 12. In addition, the height H of the cells 12 is highly variable. Differences in height of up to 2 millimeters can occur. A gap filler injected using conventional methods would be restricted in its flow, which means that the injection process cannot be designed to be reproducible.

Diese Probleme können nun vorteilhafterweise durch eine Injektionseinrichtung mit einer Breitschlitzdüse vermieden werden. Diese wird nun im Folgenden näher beschrieben.These problems can now advantageously be avoided by an injection device with a slot nozzle. This is now described in more detail below.

2 zeigt dabei eine schematische Darstellung einer Injektionseinrichtung 34 mit einer Breitschlitzdüse 36a gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Diese Breitschlitzdüse 36a weist zum einen einen Anschlussbereich 38 auf, welcher beispielsweise mit einem Statikmischer 40 (vergleiche 3) koppelbar ist. An diesem Anschlussbereich 38 gegenüberliegend ist eine Austrittsöffnung 42 der Breitschlitzdüse 36a angeordnet, aus welcher die Wärmeleitpaste während des Injektionsvorgangs austritt. Diese Austrittsöffnung 42 ist entsprechend als breiter Schlitz ausgeführt. Weiterhin weist die Breitschlitzdüse 36a eine Breite B, eine Länge I und eine Höhe h auf. Diese Abmessungen beziehen sich dabei insbesondere auf einen vom Anschlussbereich 38 verschiedenen übrigen Bereich der Breitschlitzdüse 36a. Die Breite B korrespondiert dabei im Wesentlichen zur Breite der Austrittsöffnung 42, das heißt die Austrittsöffnung 42 kann ebenso breit sein wie die maximale Breite B der Breitschlitzdüse 36a, oder geringfügig kleiner. Weiterhin korrespondiert auch die Höhe h der Breitschlitzdüse 36a im Wesentlichen zur Höhe der Austrittsöffnung 42. Weiterhin müssen Höhe h und Breite B der Breitschlitzdüse 36a nicht über die gesamte Düse 36a hinweg konstant sein, sondern können auch variieren. 2 shows a schematic representation of an injection device 34 with a slot nozzle 36a according to an embodiment of the invention. This slot die 36a has, on the one hand, a connection area 38 which, for example, can be connected to a static mixer 40 (cf 3 ) can be coupled. An outlet opening 42 of the slot nozzle 36a is arranged opposite this connection area 38, from which the thermally conductive paste emerges during the injection process. This outlet opening 42 is designed accordingly as a wide slot. Furthermore, the slot die 36a has a width B, a length I and a height h. In this case, these dimensions relate in particular to a remaining area of the sheet die 36a that differs from the connection area 38 . The width B essentially corresponds to the width of the outlet opening 42, that is to say the outlet opening 42 can be just as wide as the maximum width B of the slot nozzle 36a, or slightly smaller. Furthermore, the height h of the slot nozzle 36a essentially corresponds to the height of the outlet opening 42. Furthermore, the height h and width B of the slot nozzle 36a do not have to be constant over the entire nozzle 36a, but can also vary.

In 3 ist beispielsweise ein weiteres Beispiel einer Breitschlitzdüse 36b schematisch dargestellt, die sich ausgehend vom Anschlussbereich 38 in Richtung der Austrittsöffnung 42 verbreitert, das heißt in ihrer Breite B zunimmt. Ansonsten kann diese Breitschlitzdüse 36b wie die zu 2 beschriebene Breitschlitzdüse 36a ausgebildet sein. Auch hier entspricht die maximale Breite B der Breitschlitzdüse 36b im Wesentlichen der Breite der Austrittsöffnung 42. Weiterhin ist auch in diesem Beispiel wiederum der Anschlussbereich 38 zur Kopplung mit einem Statikmischer 40 vorgesehen und in dieser Darstellung auch gekoppelt. Dabei können zwei oder mehr voneinander separierte Komponenten in den Statikmischer auf einer Seite, welche dem Ende, welches mit der Breitschlitzdüse 36b gekoppelt ist, gegenüberliegt, eingefüllt werden, insbesondere unter Druck. Diese Komponenten durchlaufen den Statikmischer 40 und werden beim Durchlaufen miteinander zur Wärmeleitpaste vermischt. Die aus dem Statikmischer 40 austretende Wärmeleitpaste strömt entsprechend gleich in die Breitschlitzdüse 36b ein und tritt aus deren Austrittsöffnung 42 aus.In 3 For example, a further example of a slot die 36b is shown schematically, which widens starting from the connection area 38 in the direction of the outlet opening 42, ie increases in width B. Otherwise, this slot die 36b as the 2 described flat sheet nozzle 36a may be formed. Here, too, the maximum width B of the slot nozzle 36b essentially corresponds to the width of the outlet opening 42. Furthermore, in this example too, the connection area 38 is again provided for coupling to a static mixer 40 and is also coupled in this illustration. In this case, two or more components which are separated from one another can be introduced into the static mixer on a side which is opposite the end which is coupled to the slot nozzle 36b, in particular under pressure. These components pass through the static mixer 40 and are mixed with one another as they pass through to form the thermally conductive paste. The thermally conductive paste emerging from the static mixer 40 correspondingly flows immediately into the slot nozzle 36b and emerges from its outlet opening 42 .

Zum Befüllen des zu 1 beschriebenen Spalts 32 können nun zum Beispiel die zu 2 und/oder 3 beschriebenen Breitschlitzdüsen 36a, 36b in den Spalt 32 eingeführt werden. Die in 2 und 3 dargestellten Koordinatensysteme sind dabei so orientiert, dass diese in ihrer Ausrichtung mit dem in 1 (und auch dem in 4) dargestellten Koordinatensystem übereinstimmen, wenn die Breitschlitzdüsen 36a, 36b so in ihrer bestimmungsgemäßen Ausgangsposition und Orientierung relativ zur Anordnung der Batteriezellen 12 und der Wand 30 positioniert sind, wie sind in den Spalt eingeführt werden sollen. Dies ist nun noch einmal in 4 anhand einer weiteren schematisch dargestellten Breitschlitzdüse 36 illustriert, die wie zu 2 und/oder zu 3 beschrieben ausgebildet sein kann. Insbesondere wird nun das Befüllen des Spalts 32 mit einer solchen Breitschlitzdüse 36a, 36b, 36 anhand von 4 näher erläutert.To fill the 1 described gap 32 can now, for example, to 2 and or 3 described slot nozzles 36a, 36b are introduced into the gap 32. In the 2 and 3 The coordinate systems shown are oriented in such a way that their alignment with the 1 (and also the in 4 ) correspond to the coordinate system shown when the flat sheet nozzles 36a, 36b are positioned in their intended starting position and orientation relative to the arrangement of the battery cells 12 and the wall 30, as are to be introduced into the gap. This is in again now 4 based on a further sheet die 36 shown schematically illustrated, as to 2 and/or to 3 described can be formed. In particular, the filling of the gap 32 with such a slot die 36a, 36b, 36 is now based on 4 explained in more detail.

4 zeigt dabei eine schematische Darstellung des Zellmoduls 10 aus 1 mit der Gehäusewand 30, sowie einer Injektionseinrichtung 34 mit einem Statikmischer 36 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Batteriemodul 10 kann dabei insbesondere, wie zur 1 bereits beschrieben, ausgebildet und relativ zur Wand 30 angeordnet sein. 4 10 shows a schematic representation of the cell module 10 1 with the housing wall 30, and an injection device 34 with a static mixer 36 according to a further embodiment of the invention. The battery module 10 can in particular, as for 1 already described, be designed and arranged relative to the wall 30.

Um nun die Wärmeleitpaste in den Spalt 32 einzuführen, wird die Breitschlitzdüse 36 zunächst in den Spalt 32 eingeführt. Dazu wird die Breitschlitzdüse 36 mit der Austrittsöffnung 42 voran in eine erste Richtung R bewegt, welche parallel zur y-Richtung des dargestellten Koordinatensystems verläuft. Diese Richtung R entspricht wiederum der Richtung der Länge L der Batteriezellen 12, in welche sich auch die Verschlussbereiche 16 auf den jeweiligen Oberseiten 18 der Batteriezellen 12 im Wesentlichen erstrecken. Die Breite B der Breitschlitzdüse 36 ist dabei weiterhin im Wesentlichen parallel zur Dicke D der betreffenden Batteriezellen 12 ausgerichtet. Wird die Breitschlitzdüse 36 nun auf diese Weise in den schmalen Spalt 32 eingeführt, so werden durch die Breitschlitzdüse 36 die Zelloberseiten 18 mit den darauf befindlichen Verschlussbereichen 16 definiert zusammengedrückt und dadurch die Oberseiten 18 in ihrer Höhe untereinander angeglichen und sozusagen geglättet. In 4 ist die Breitschlitzdüse 36 zudem noch einmal im in den Spalt 32 eingeführten Zustand dargestellt, insbesondere mit einer gestrichelten Kontur. Insbesondere ist die gestrichelte Breitschlitzdüse 36 dabei nun vollständig in den Spalt 32 eingeführt. Bis zum Erreichen dieser Endposition tritt noch keine Wärmeleitpaste aus der Breitschlitzdüse 36 aus. Hat die Breitschlitzdüse 36 nunmehr diese Endposition erreicht und ist vollständig in den Spalt 32 eingeführt, sodass die Austrittsöffnung 42 die betreffenden Oberseiten 18 der Batteriezellen 12 vollständig in ihrer Länge L überstrichen hat, so wird die Breitschlitzdüse 36 wieder entgegen der ersten Richtung R aus dem Spalt 32 herausgeführt. Mit Beginn dieses Herausführens wird auch die Injektion der Wärmeleitpaste eingeleitet beziehungsweise initiiert. Während des Herausführens der Breitschlitzdüse 36 aus dem Spalt 32 tritt also kontinuierlich Wärmeleitpaste aus der Austrittsöffnung 42 der Breitschlitzdüse 36 aus. Hierdurch wird der Zwischenraum zwischen den Oberseiten 18 und der Wand 30 mit Wärmeleitpaste während des Herausziehens der Breitschlitzdüse 36 befüllt, bis diese den Spalt 32 wieder vollständig verlassen hat und zum Beispiel in ihre initiale Ausgangsposition zurückgekehrt ist.In order to introduce the thermally conductive paste into the gap 32 , the sheet die 36 is first introduced into the gap 32 . For this purpose, the slot die 36 is moved with the outlet opening 42 in front in a first direction R, which runs parallel to the y-direction of the coordinate system shown. This direction R in turn corresponds to the direction of the length L of the battery cells 12, in which the closure areas 16 on the respective upper sides 18 of the battery cells 12 essentially extend. The width B of the sheet die 36 is still aligned essentially parallel to the thickness D of the relevant battery cells 12 . If the slit nozzle 36 is now introduced in this way into the narrow gap 32, the cell tops 18 with the closure areas 16 located thereon are compressed in a defined manner by the slit nozzle 36 and the tops 18 are thereby adjusted in height to one another and smoothed, so to speak. In 4 1, the slot die 36 is also shown again in the state inserted into the gap 32, in particular with a dashed contour. In particular, the dotted slot die 36 is now fully inserted into the gap 32 . Until this end position is reached, no heat-conducting paste emerges from the sheet die 36 . If the slot nozzle 36 has now reached this end position and is fully inserted into the gap 32, so that the outlet opening 42 has completely swept over the relevant upper sides 18 of the battery cells 12 in its length L, the slot nozzle 36 is again counter to the first direction R out of the gap 32 led out. With the start of this leading out, the injection of the thermally conductive paste is also started or initiated. Thermally conductive paste thus continuously escapes from the outlet opening 42 of the slot nozzle 36 while the slot nozzle 36 is being guided out of the gap 32 . As a result, the space between the tops 18 and the wall 30 is filled with heat-conducting paste while the slot die 36 is being pulled out until it has completely left the gap 32 and has returned, for example, to its initial starting position.

Wie zu erkennen ist, ist es vorteilhaft, wenn die Länge I der Breitschlitzdüse 36 mindestens so groß ist, wie die Länge L einer Batteriezelle 12, da die Breitschlitzdüse 36 mit ihrer Austrittsöffnung 42 bis ans gegenüberliegende Ende der Batteriezellen 12 in den Spalt 32 eingeführt werden kann. Zudem ist es vorteilhaft, wenn die Breite B der Breitspritzdüse 36 größer ist als die Dicke D einer Batteriezelle, insbesondere um ein Vielfaches, da somit mittels nur einer Breitschlitzdüse 36 gleichzeitig der Spalt zwischen mehreren Batteriezellen 12 und der Wand 30 befüllt werden kann. Hierdurch gestaltet sich das Verfahren besonders schnell und effizient. Die Höhe h der Breitschlitzdüse ist möglichst gering, um hierdurch möglichst geringe Spaltbreiten des Spalts 32 zu erreichen. Diese liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 2 und 5 Millimetern. Die Länge I der Breitschlitzdüse kann zum Beispiel mindestens 10 Zentimeter, vorzugsweise mindestens 40 bis mindestens 50 Zentimeter betragen. Dies entspricht einer typischen Batteriezellenlänge L. Die Breite B der Breitschlitzdüse 36 kann beispielsweise im Bereich zwischen 4 und 6 Zentimetern liegen. Dies korrespondiert zu einer Breite von zum Beispiel drei nebeneinander angeordneten Batteriezellen 12.As can be seen, it is advantageous if the length I of the slot nozzle 36 is at least as great as the length L of a battery cell 12, since the slot nozzle 36 is inserted with its outlet opening 42 into the gap 32 to the opposite end of the battery cells 12 can. In addition, it is advantageous if the width B of the wide spray nozzle 36 is greater than the thickness D of a battery cell, in particular by a multiple, since the gap between a plurality of battery cells 12 and the wall 30 can thus be filled simultaneously using only one wide slot nozzle 36. This makes the process particularly fast and efficient. The height h of the slot die is as small as possible in order to achieve the smallest possible gap widths of the gap 32. This is preferably in the range between 2 and 5 millimeters. The length I of the slot die can be, for example, at least 10 centimeters, preferably at least 40 to at least 50 centimeters. This corresponds to a typical battery cell length L. The width B of the slot die 36 can be in the range between 4 and 6 centimeters, for example. This corresponds to a width of, for example, three battery cells 12 arranged next to one another.

Diese Vorgehensweise kann im Übrigen ganz analog auch für andere Gehäusewände 30, die sich auf anderen Seiten des Batteriemoduls 10 befinden, zum Beispiel der Unterseite 20 der Batteriezellen 12 zugewandt sind, oder den Außenseiten 26, 28 der Batteriezellen 12 zugewandt sind und entsprechende Spalte zu den betreffenden Seiten 20, 26, 28 der Batteriezellen 12 bereitstellen, angewandt werden.Incidentally, this procedure can also be used analogously for other housing walls 30 that are located on other sides of the battery module 10, for example facing the underside 20 of the battery cells 12, or facing the outer sides 26, 28 of the battery cells 12 and corresponding gaps to the provide relevant pages 20, 26, 28 of the battery cells 12, are applied.

Weiterhin kann das Batteriemodul 10 bereits vor der Injektion der Wärmeleitpaste im Gehäuse montiert sein. Dies erleichtert die Montage der Batterie.Furthermore, the battery module 10 can already be mounted in the housing before the injection of the thermally conductive paste. This makes it easier to mount the battery.

Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass der Statikmischer des Gapfiller somit um eine Art Breitschlitzdüse erweitert werden kann. Diese wird zum Beispiel an den Statikmischer angeflanscht. Weiterhin wird ein möglichst langer Breitschlitz verwendet, der im Spritzguss aber zum Beispiel aus zwei Bauteilen hergestellt werden kann. Pouchzellen bestehen in ihrer Außenhaut aus einer dünnen Aluminiumfolie. Daher ist es vorteilhaft, wenn der Werkstoff der Düse härter und fester ist, damit die Folie ohne jegliche Beschädigung in ihrer Lage konditioniert werden kann.In summary, it can be said that the static mixer of the gap filler can be expanded to include a type of slot nozzle. This is flanged to the static mixer, for example. Furthermore, a wide slot that is as long as possible is used, but it can be produced in injection molding from two components, for example. Pouch cells consist of a thin aluminum foil in their outer skin. Therefore, it is advantageous if the die material is harder and stronger so that the film can be conditioned in place without any damage.

Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine Injektionsvorrichtung, d.h. die oben genannte Injektionseinrichtung, zur schonenden Füllung schmaler Spalte mit Gapfiller bereitgestellt werden kann. Insbesondere kann eine Vorrichtung an der Injektionsanlage genutzt werden, welche in den zu füllenden Spalt eingeführt wird und die Oberfläche der Pouchzellen konditioniert. Diese Vorrichtung, insbesondere in Form einer Injektionslanze, kann mit einer Breitschlitzdüse ausgeführt sein. Diese wird in den noch ungefüllten Spalt eingeführt und drückt dabei die weichen Zelloberseiten definiert zusammen. Beim Herausfahren der Vorrichtung wird dann zeitgleich Gapfiller injiziert und füllt somit den Spalt von hinten nach vorne. Dadurch werden die Spalte in ihrer Höhe homogenisiert, was später im Produkt eine bessere beziehungsweise homogenere Wärmeabfuhr bewirkt. Zum anderen kann der Gapfiller beim Herausfahren der Lanze mit möglichst wenig Druck injiziert werden, was zu keinen Schäden bei den Pouchzellen führt.Overall, the examples show how the invention can provide an injection device, ie the above-mentioned injection device, for the gentle filling of narrow gaps with gap fillers. In particular, a device can be used on the injection system, which is inserted into the gap to be filled and which conditions the surface of the pouch cells. This device, in particular in the form of an injection lance, can be designed with a slot nozzle. This is inserted into the unfilled gap and presses the soft cell tops together in a defined manner. When the device is moved out, gap filler is injected at the same time and thus fills the gap from the back to the front. As a result, the height of the gaps is homogenized, which later in the product results in better or more homogeneous heat dissipation. On the other hand, the gap filler can use as little as possible when the lance is extended Pressure can be injected, which does not damage the pouch cells.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102018208070 A1 [0003]
DE 2018010115 A1 [0006]

Claims

Method for introducing a heat conducting agent into a gap (32) between at least one battery cell (12) and a wall (30) of a battery housing, the battery cell (12) being positioned relative to the wall (30) such that an upper side (18) of the at least one battery cell (12) faces the wall (30) and an underside (20) of the at least one battery cell (12) faces away from the wall (30), characterized by the steps: - providing an injection device (34) for introducing the heat-conducting agent into the gap (32), the injection device (34) having a slot nozzle (36) which provides an outlet opening (42) for the heat-conducting agent; - at least partially inserting the slot nozzle (36) into the gap (32), the slot nozzle (36) being introduced into the slot (32) with the outlet opening (42) first by moving the slot nozzle (36) in a first direction (R). will; - Introducing the heat-conducting agent by injection using the injection device (34) into the gap (32), the heat-conducting agent exiting the injection device (34) through the outlet opening (42) of the slot nozzle (36) during the injection; and - removing the sheet die (36) from the gap (32).

procedure after claim 1 , characterized in that the at least one battery cell (12) is designed as a pouch cell (12), the pouch cell (12) having a cell length (L), cell height (H) and a cell thickness, the cell height (H) being divided into a Direction (R) from the bottom (20) to the top (18) of the battery cell (12) and the cell thickness (D) is smaller than the cell length (L) and the cell height (H), the pouch cell (12) having a closure area (16) which extends at least partially over the top (18) of the battery cell (12) and at least partially in the direction (R) of the cell length (L), the closure area (16) extending at least partially from the top (18) of the battery cell (12), wherein the first direction (R) is directed at least partially in the direction (R) of the cell length (L), and wherein the closure region ( 16) umgef when inserting the slot nozzle (36) by means of the slot nozzle (36). shaped, in particular bent and/or smoothed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the heat-conducting agent is introduced while the sheet die (36) is being removed from the gap (32).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the slot nozzle (36) has a connection area (38) opposite the outlet opening (42) for coupling to a static mixer (40), the slot nozzle (36) being in one of the connection areas (38) having a length (I), a width (B) and a height (h) in different areas, the height (h) being smaller than the length (I) and the width (B), the slot die (36) having a channel for guiding the heat conducting means in the direction (R) of the length (I) of the sheet die (36), the channel opening into the outlet opening (42), the heat conducting means opening up the channel in the direction (R) of the length (I) during the injection flows through and leaves the slot nozzle (36) after flowing through the channel through the outlet opening (42).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the length (I) of the slot die (36) is at least as long as the cell length (L) and the width (B) of the slot die (36) is greater than the cell thickness (D) , especially by a multiple.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that when the slot nozzle (36) is inserted, the slot nozzle (36) is moved in the first direction (R) in such a way that the length (I) of the slot nozzle (36) is in the first direction ( R) shows, and wherein the slot die (36) is moved counter to the first direction (R) when removed from the gap (32), and the gap (32) has a gap height, a gap length and a gap width, the gap height being smaller is as the gap width and gap length, and wherein during insertion and removal the width (B) of the exit opening (42) of the sheet die (36) is aligned parallel to the gap width, the first direction (R) being directed parallel to the gap length.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of battery cells (12), comprising the at least one battery cell (12), are arranged next to one another in the direction (R) of the cell thickness (D), the respective upper sides (18) of the wall (30 ) of the battery housing, wherein when the slot nozzle (36) is inserted into the gap (32), the closure areas (16) protruding from the respective upper sides (18) of the plurality of battery cells (12) are shaped at the same time, and the heat-conducting agent is formed by means of the slot nozzle ( 36) is simultaneously introduced into the gap (32) between the respective upper sides (18) and the wall (30) during the removal of the sheet die (36) from the gap (32).

Injection device (34) for introducing a heat-conducting agent into a gap (32) between at least one battery cell (12) and a wall (30) of a battery housing, characterized in that the injection device (34) has a slot nozzle (36) which has an outlet opening ( 42) for the thermally conductive agent, so that the thermally conductive agent can be guided out of the injection device (34) through the outlet opening (42) of the slot nozzle (36) for introducing the thermally conductive agent into the gap (32).

Injection device (34) after claim 8 , characterized in that the slot nozzle (36) has a connection area (38) opposite the outlet opening (42) for coupling to a static mixer (40), the slot nozzle (36) having a length (I ), has a width (B) and a height (h), the height (h) being smaller than the length (I) and than the width (B), the slot die (36) having a channel for guiding the heat-conducting agent in Direction (R) of the length (I) of the slot die (36), the channel opening into the outlet opening (42), and the height (h) being at least 1 millimeter and at most 2 millimeters to at most 5 millimeters, the length (I) is at least 10 centimeters, preferably at least 40 centimeters to at least 50 centimeters.

Injection device (34) according to one of Claims 8 or 9 , characterized in that the injection device (34) has a static mixer (40) which has a filling opening and an outlet opening (42), and a through-opening running from the filling opening to the outlet opening (42), with one of the outlet opening (42) of the slot nozzle (36) the opposite end is arranged at the outlet opening (42) of the static mixer, the static mixer (40) being designed to mix a plurality of components filled into the filling opening of the static mixer as they pass through the static mixer to the heat-conducting agent.