DE102020214637A1 - Battery cell assembly - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezellenanordnung, wie sie beispielsweise für Traktionsbatterien von Fahrzeugen verwendet wird. Derartige Traktionsbatterien von Fahrzeugen weisen üblicherweise eine Anzahl von einzelnen Batteriezellen auf, die benachbart zueinander und nebeneinander angeordnet sind. Eine derartige Batteriezellenanordnung wird dann anschließend in einem Batteriekasten untergebracht, so dass sie beispielsweise als Unterflurbatterie eines Fahrzeugs eingesetzt werden kann.The present invention relates to a battery cell arrangement of the type used, for example, for traction batteries in vehicles. Such traction batteries for vehicles usually have a number of individual battery cells which are arranged adjacent to one another and next to one another. Such a battery cell arrangement is then accommodated in a battery box so that it can be used, for example, as an underfloor battery of a vehicle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezellenanordnung, wie sie beispielsweise für Traktionsbatterien von Fahrzeugen verwendet wird. Derartige Traktionsbatterien von Fahrzeugen weisen üblicherweise eine Anzahl von einzelnen Batteriezellen auf, die benachbart zueinander und nebeneinander angeordnet sind. Eine derartige Batteriezellenanordnung wird dann anschließend in einem Batteriekasten untergebracht, so dass sie beispielsweise als Unterflurbatterie eines Fahrzeugs eingesetzt werden kann.The present invention relates to a battery cell arrangement of the type used, for example, for traction batteries in vehicles. Such traction batteries for vehicles usually have a number of individual battery cells which are arranged adjacent to one another and next to one another. Such a battery cell arrangement is then accommodated in a battery box so that it can be used, for example, as an underfloor battery of a vehicle.

Batteriezellen können dabei eine Vielzahl unterschiedlicher Bauarten haben, insbesondere bezüglich Ihrer chemischen Zusammensetzung, der ihnen zugrundeliegenden chemischen Reaktionen, ihrer Bauform etc. Die vorliegende Erfindung ist auf jede Anordnung jeglicher Batteriezellen anwendbar.Battery cells can have a large number of different types, in particular with regard to their chemical composition, the chemical reactions on which they are based, their structural shape, etc. The present invention can be applied to any arrangement of any battery cells.

Batteriezellen weisen dabei in den Batteriemodulen bzw. Batteriezellenanordnungen einen Abstand von üblicherweise bis zu 2 mm auf. Dieser Abstand ist notwendig, da sich die einzelnen Batteriezellen beim Laden ausdehnen und beim Entladen wieder zusammenziehen. Zudem dehnen sich die einzelnen Batteriezellen im Laufe der Zeit durch Alterungsprozesse aus, was als sogenanntes „Swelling“ bekannt ist. Um diese Größenänderungen zu kompensieren, ist ein Abstand zwischen den Zellen erforderlich.Battery cells have a spacing of usually up to 2 mm in the battery modules or battery cell arrangements. This distance is necessary because the individual battery cells expand when charging and contract again when discharging. In addition, the individual battery cells expand over time due to aging processes, which is known as "swelling". To compensate for these changes in size, spacing between cells is required.

Die einzelnen Zellen sollen jedoch gegeneinander abgeschirmt werden. Dies betrifft zum einen die elektrische Abschirmung einzelner Zellen und zum anderen auch die thermische Abschirmung zwischen einzelnen Zellen. Denn sollte eine der Zellen einen Defekt aufweisen, so soll ein Übergreifen dieses Defekts auf benachbarte Batteriezellen verhindert werden. Zwischen den Zellen ist daher üblicherweise eine Abschirmlage angeordnet, die typischerweise aus porösen oder faserigen Materialien besteht. Auch Folien oder Platten aus hochtemperaturbeständigem und/oder elektrisch isolierendem Material kommen zwischen Batteriezellen zum Einsatz. Zugleich füllen diese Abschirmlagen den Spalt zwischen benachbarten Batteriezellen und halten diese auseinander.However, the individual cells should be shielded from one another. This concerns on the one hand the electrical shielding of individual cells and on the other hand also the thermal shielding between individual cells. If one of the cells should have a defect, this defect should be prevented from spreading to neighboring battery cells. A shielding layer, which typically consists of porous or fibrous materials, is therefore usually arranged between the cells. Films or plates made of high temperature-resistant and / or electrically insulating material are also used between battery cells. At the same time, these shielding layers fill the gap between neighboring battery cells and keep them apart.

Problematisch bei derartigen herkömmlichen Batteriezellanordnungen bzw. Batteriemodulen ist, dass die Materialien der Abschirmlage ihrerseits altern. Beispielsweise weisen Abschirmlagen aus Fasern ein Setzverhalten auf, sodass die Dicke der Abschirmlagen im Laufe der Zeit abnimmt. Weiterhin können die Fasern der Abschirmlage aushärten und ihre Elastizität verlieren.The problem with such conventional battery cell arrangements or battery modules is that the materials of the shielding layer in turn age. For example, shielding layers made of fibers have a settling behavior so that the thickness of the shielding layers decreases over time. Furthermore, the fibers of the shielding layer can harden and lose their elasticity.

Daher sind Abschirmlagen allein nicht geeignet, dauerhaft eine mechanische Vorspannung zwischen benachbarten Batteriezellen zu erzeugen, um diese in einem definierten Abstand gegeneinanderzuhalten. Es wird daher üblicherweise eine Optimierung der Materialien für die Abschirmlage, die sowohl im Neuzustand wie im entladenen Zustand der Batteriezellen eine korrekte Positionierung benachbarter Zellen und eine Vorspannung bzw. konstante Einspannung als auch eine konstante Einspannung bei im Laufe der Zeit sich verdickenden Batteriezellen oder im vollgeladenen Zustand sowie bei gealterten Materialien der Abschirmlage halten, angestrebt.Therefore, shielding layers alone are not suitable for permanently generating a mechanical pre-tension between adjacent battery cells in order to hold them at a defined distance from one another. It is therefore usually an optimization of the materials for the shielding layer, both when new and when the battery cells are discharged, a correct positioning of neighboring cells and a preload or constant clamping as well as constant clamping in the case of battery cells that thicken over time or when the battery cells are fully charged Maintain condition as well as aged materials of the shielding layer.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Batteriezellenanordnung zur Verfügung zu stellen, bei der die benachbarten einzelnen Batteriezellen dauerhaft gegeneinander vorgespannt gehalten und ggf. elektrisch und thermisch gegeneinander isoliert werden können.The object of the present invention is to provide a battery cell arrangement in which the adjacent individual battery cells are kept permanently biased against one another and, if necessary, can be electrically and thermally insulated from one another.

Diese Aufgabe wird durch die Batteriezellenanordnung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Batteriezellenanordnung werden in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen gegeben.This object is achieved by the battery cell arrangement according to claim 1. Advantageous developments of the battery cell arrangement according to the invention are given in the respective dependent claims.

Die vorliegende Erfindung löst das oben genannte Problem nun dadurch, dass zusätzlich zwischen den zwei Batteriezelleneine metallische Lage angeordnet ist, die mindestens ein Element aufweist, das senkrecht zur Lagenrichtung der metallischen Lage elastisch ist bzw. federtThe present invention solves the above-mentioned problem in that a metallic layer is additionally arranged between the two battery cells, which has at least one element that is elastic or resilient perpendicular to the direction of the layer of the metallic layer

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung sind also zwei Batteriezellen benachbart zueinander angeordnet und parallel zu den benachbarten Seiten der zwei Batteriezellen eine metallische Lage mit einem federnden Element angeordnet. Zusätzlich ist diese metallische Lage zur thermischen oder elektrischen Abschirmung ausgerüstet oder es ist eine Abschirmlage benachbart zur metallischen Lage angeordnet.In the arrangement according to the invention, two battery cells are arranged adjacent to one another and a metallic layer with a resilient element is arranged parallel to the adjacent sides of the two battery cells. In addition, this metallic layer is equipped for thermal or electrical shielding or a shielding layer is arranged adjacent to the metallic layer.

Vorteilhafterweise besteht die metallische Lage aus Federstahl oder weist diesen auf, insbesondere im Bereich des federnden Elements. Es ist besonders vorteilhaft, wenn als federndes Element eine Sicke, insbesondere eine Halbsicke oder eine Vollsicke eingesetzt wird. Diese Sicke kann sich mit ihren Sickenfüßen und Sickendach auf jeweils einer der Batteriezellen oder auf einer Batteriezelle und der benachbarten Abschirmlage oder bei Vorhandensein mehrerer Abschirmlagen mit ihren Sickenfüßen und Sickendach beidseitig auf je einer Abschirmlage abstützen. Derartige federnde Elemente haben den Vorteil, dass sie auch nach langem Einsatz ein gesichertes, konstantes Federverhalten aufweisen und zusätzlich Änderungen in der Breite des Spalts zwischen den beiden benachbarten Batteriezellen (beispielsweise aufgrund von Alterung der Batteriezellen oder variierendem Ladungszustand der Batteriezellen) aufnehmen. Die benachbarten Batteriezellen werden also dauerhaft unter einer definierten Vorspannung gegeneinander mit nur geringen Abweichungen in der Vorspannung gehalten.The metallic layer advantageously consists of or has spring steel, in particular in the area of the resilient element. It is particularly advantageous if a bead, in particular a half bead or a full bead, is used as the resilient element. This bead can be supported with its beaded feet and beaded roof on one of the battery cells or on a battery cell and the adjacent shielding layer or, if several shielding layers are present, with its beaded feet and beaded roof on both sides on a shielding layer. Such resilient elements have the advantage that they have a secure, constant spring behavior even after long use and that there are also changes in the width of the gap between the two adjacent battery cells ( for example due to the aging of the battery cells or the varying state of charge of the battery cells). The neighboring battery cells are therefore kept permanently under a defined bias against each other with only slight deviations in the bias.

Die erfindungsgemäße Batteriezellenanordnung mit mindestens zwei benachbart zueinander angeordneten Batteriezellen, weist wie bereits erwähnt mindestens eine thermische und/oder elektrische Abschirmlage auf. Diese Abschirmlage ist zwischen den mindestens zwei Batteriezellen angeordnet, um die jeweiligen benachbarten Batteriezellen gegeneinander thermisch und/oder elektrisch abzuschirmen. Sind mehr als zwei Batteriezellen in der Batteriezellenanordnung benachbart zueinander angeordnet, so kann zwischen den Batteriezellen mehrerer Paare benachbarter Batteriezellen sowie auch zwischen den Batteriezellen aller Paare jeweils eine Abschirmlage angeordnet sein.The battery cell arrangement according to the invention with at least two battery cells arranged adjacent to one another has, as already mentioned, at least one thermal and / or electrical shielding layer. This shielding layer is arranged between the at least two battery cells in order to thermally and / or electrically shield the respective adjacent battery cells from one another. If more than two battery cells are arranged adjacent to one another in the battery cell arrangement, a shielding layer can be arranged between the battery cells of several pairs of neighboring battery cells and also between the battery cells of all pairs.

Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Lösung ist weiterhin, dass die metallische Lage als separates Element und unabhängig von den verwendeten Batteriezellen und dem eingesetzten Material für die Abschirmlage ist. Es können also unterschiedliche Zellen, auch Standardzellen, gegeneinander entsprechend ohne großen Entwicklungsaufwand gelagert werden. Auch die Materialauswahl für die metallische Lage ist nicht vom Zellgehäuse und dessen Eigenschaften abhängig. Es wird weiterhin auch möglich, da die Abschirmlage die Vorspannungsfunktion nicht mehr übernehmen muss, andere, bezüglich der thermischen oder elektrischen Isolierung bessere Materialien für die Abschirmlage zu verwenden.Another advantage of the solution according to the invention is that the metallic layer is a separate element and is independent of the battery cells used and the material used for the shielding layer. Different cells, including standard cells, can therefore be stored in relation to one another without great development effort. The choice of material for the metallic layer is also not dependent on the cell housing and its properties. Furthermore, since the shielding layer no longer has to assume the pretensioning function, it is also possible to use other materials for the shielding layer that are better in terms of thermal or electrical insulation.

Vorteilhaft ist weiterhin, dass die thermische Isolierung durch die metallische Lage insofern übernommen werden kann, als ein Durchbrennen zwischen Zellen und damit ein Überspringen eines Zelldefekts auf eine benachbarte Zelle verzögert oder verhindert wird. Vor allem das Durchgehen von einzelnen Batteriezellen kann dadurch so lange verzögert werden, dass eine hinreichende Sicherheit für die Benutzer, beispielsweise des Fahrzeugs mit einer derart ausgerüsteten Traktionsbatterie, gewährleistet ist.It is also advantageous that the thermal insulation can be taken over by the metallic layer insofar as a burning through between cells and thus a cell defect jumping over to an adjacent cell is delayed or prevented. In particular, the passage of individual battery cells can be delayed so long that sufficient safety is ensured for the user, for example of the vehicle with a traction battery equipped in this way.

Vorteilhaft an der erfindungsgemäß eingesetzten metallischen Lage mit Federelement ist, dass die Dickenkompensation und die Kraftaufnahme unabhängig von der Zellgeometrie einstellbar ist. Die Zellgeometrie spielt insofern keine Rolle, da es im Wesentlichen auf den Abstand der Zellen voneinander und die gewünschte Vorspannkraft zwischen den benachbarten Zellen ankommt. Die Kennlinie des Federelements kann individuell eingestellt werden, ohne dass eine Änderung des Zellgehäuses erforderlich wird. Insbesondere kann die Kennlinie auch individuell über den Verlauf des federnden Elements in der metallischen Lage an das Verhalten der zueinander benachbarten Zellen, insbesondere bei uneinheitlichem Aufblähen der Zellen im Laufe der Zeit oder während der Ladung der Zellen, eingestellt werden. Bei Bedarf kann auch mehr als ein federndes Element oder ein größeres oder ein in besonderer Weise verlaufendes federndes Element, wie beispielsweise eine Sicke, vorgesehen werden, um eine gesicherte Vorspannung zwischen benachbarten Batteriezellen zu gewährleisten.The advantage of the metallic layer with spring element used according to the invention is that the thickness compensation and the force absorption can be set independently of the cell geometry. The cell geometry is irrelevant, since it essentially depends on the distance between the cells and the desired pretensioning force between the neighboring cells. The characteristic curve of the spring element can be set individually without having to change the cell housing. In particular, the characteristic curve can also be adjusted individually via the course of the resilient element in the metallic layer to the behavior of the cells adjacent to one another, in particular in the case of inconsistent expansion of the cells over time or during the charging of the cells. If necessary, more than one resilient element or a larger resilient element or a resilient element that runs in a special way, such as a bead, for example, can be provided in order to ensure a secure pretensioning between adjacent battery cells.

Die erfindungsgemäße metallische Lage mit Federelement weist ein nur geringes Setzverhalten auf, das insbesondere viel geringer ist als bei den bisher verwendeten Abschirmlagen aus Fasermaterial, Kunststoff- oder Compound-Zwischenmaterialien. Hierdurch ist eine lange Betriebszeit der Batteriezellenanordnung gewährleistet.The metallic layer according to the invention with a spring element has only a slight settling behavior, which is in particular much lower than in the case of the previously used shielding layers made of fiber material, plastic or intermediate compound materials. This ensures a long operating time for the battery cell arrangement.

Weiterhin weist das Federelement der metallischen Lage, beispielsweise eine Sicke, nur eine geringe Temperaturabhängigkeit, zumindest geringer als bei den herkömmlichen Abschirmlagen aus Fasermaterial, Kunststoff- und Compound-Zwischenmaterialien, auf.Furthermore, the spring element of the metallic layer, for example a bead, has only a slight temperature dependency, at least less than in the case of the conventional shielding layers made of fiber material, plastic and intermediate compound materials.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann eine gesonderte Abschirmlage beispielsweise eine geringe Wärmeleitfähigkeit, gegebenenfalls eine elektrische Isolation, aufweisen, ist thermisch beständig, weist eine geringe Feuchtigkeitsaufnahme auf, ist vibrationsfest und überträgt Druck zwischen den beiden benachbarten Batteriezellen.In the solution according to the invention, a separate shielding layer can, for example, have low thermal conductivity, possibly electrical insulation, is thermally stable, has low moisture absorption, is vibration-proof and transfers pressure between the two adjacent battery cells.

Die erfindungsgemäße metallische Lage ist ebenfalls thermisch beständig, weist eine geringe Feuchtigkeitsaufnahme auf, ist vibrationsfest und überträgt Druck zwischen benachbarten Batteriezellen und spannt diese so gegeneinander vor. Das Federelement kann insbesondere auch Dickenänderungen aufnehmen, da es eine hohe Rückstellkraft und hohe Kompressibilität aufweist. Die metallische Lage eignet sich weiterhin als Durchbrennschutz.The metallic layer according to the invention is also thermally resistant, has a low moisture absorption, is vibration-proof and transmits pressure between adjacent battery cells and thus biases them against one another. In particular, the spring element can also absorb changes in thickness, since it has a high restoring force and high compressibility. The metallic layer is also suitable as burn-through protection.

Die metallische Lage ist entgegen den Materialien herkömmlicher Abschirmlagen mit einer hohen Dauerhaltbarkeit versehen gegenüber einer Ermüdung des elastische Elements, gegenüber Vibrationen und weist auch im hohen Alter eine hohe Rückstellbarkeit (Kraft und Weg) auf.In contrast to the materials of conventional shielding layers, the metallic layer is provided with a high level of durability against fatigue of the elastic element, against vibrations and has a high resilience (force and displacement) even in old age.

Die metallische Lage kann daher einige Funktionen der Abschirmlage übernehmen, so dass die Abschirmlage im Wesentlichen noch eine geringe Wärmeleitfähigkeit und/oder elektrische Isolation zur Verfügung stellen muss. Hierdurch ergibt sich eine größere Auswahl an Materialien für die Abschirmlage, so dass durch die erfindungsgemäße Batteriezellenanordnung auch die Abschirmlage bezüglich ihrer Materialien weiter verbessert werden kann. Dies stellt jedoch nicht die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung dar, ist jedoch ein Vorteil der vorliegenden Erfindung.The metallic layer can therefore take over some functions of the shielding layer, so that the shielding layer essentially still has to provide a low thermal conductivity and / or electrical insulation. This results in a greater selection of materials for the shielding layer, so that the battery cell arrangement according to the invention also means that the shielding layer is also used Materials can be further improved. However, this is not the main object of the present invention, but it is an advantage of the present invention.

Bei der erfindungsgemäßen Batteriezellenanordnung weist vorteilhafterweise eines, mehrere oder alle der mindestens einen federnden Elemente einen Federweg auf, der größer ist als der durch das Setzen der Abschirmlage während der Lebensdauer der Abschirmlage auftretende Dickenverlust der Abschirmlage. Mit anderen Worten gleicht die metallische Lage mit ihrem federnden Element eine Abnahme der Dicke der Abschirmlage über die Lebensdauer der Abschirmlage aus. Insgesamt wird hierdurch erzielt, dass die benachbarten Batteriezellen, zwischen denen sich die Abschirmlage und die metallische Lage befinden, auch bei Alterung der Abschirmlage und bei Alterung der Batteriezellen weiterhin in einem gegeneinander definiert vorgespannten Zustand bleiben. Alternativ weist eines, mehrere oder alle der mindestens einen federnden Elemente einen Federweg auf derart, dass das jeweilige federnde Element auch bei Setzen der benachbart angeordneten Abschirmlagen vorgespannt bleibt.In the case of the battery cell arrangement according to the invention, one, several or all of the at least one resilient elements advantageously have a spring travel that is greater than the loss in thickness of the shield layer that occurs during the service life of the shield layer as a result of the shielding layer being set. In other words, the metallic layer with its resilient element compensates for a decrease in the thickness of the shielding layer over the service life of the shielding layer. Overall, this ensures that the adjacent battery cells, between which the shielding layer and the metallic layer are located, continue to remain in a mutually pre-stressed state even when the shielding layer ages and the battery cells age. Alternatively, one, several or all of the at least one resilient elements have a spring travel such that the respective resilient element remains pretensioned even when the adjacent shielding layers are set.

Das Federelement, beispielsweise eine wie oben beschriebene Sicke, kann beispielsweise beabstandet zum Umfangsrand der metallischen Lage und in der Lagenebene beabstandet zum Außenrand der benachbarten Batteriezellen, um den Umfangsrand der metallischen Lage umlaufend angeordnet seien. Dies kann insbesondere in geschlossener Weise erfolgen, sodass die Batteriezellen vollständig gegeneinander vorgespannt angeordnet sind.The spring element, for example a bead as described above, can for example be arranged at a distance from the circumferential edge of the metallic layer and spaced in the layer plane from the outer edge of the adjacent battery cells, circumferentially around the circumferential edge of the metallic layer. This can in particular take place in a closed manner, so that the battery cells are arranged completely pretensioned against one another.

Zwischen benachbarten Batteriezellen sind selbstverständlich nicht nur lediglich eine Abschirmlage und eine metallische Lage anordenbar. Vielmehr können mehrere Abschirmlagen und/oder mehrere metallische Lagen vorgesehen sein, um eine hinreichende Anordnung und Isolierung der benachbarten Batteriezellen zu erreichen.Of course, not only a shielding layer and a metallic layer can be arranged between adjacent battery cells. Rather, several shielding layers and / or several metallic layers can be provided in order to achieve adequate arrangement and insulation of the adjacent battery cells.

Vorteilhafterweise ist die metallische Lage derart zwischen den benachbarten Batteriezellen angeordnet, dass das mindestens eine federnde Element vorgespannt ist.Da die metallische Lage mit ihrem Federelement hauptsächlich eine gesicherte Vorspannung zwischen benachbarten Batteriezellen erreichen soll, ist es möglich, innerhalb der metallischen Lage, dort, wo das federnde Element nicht vorhanden ist, Ausnehmungen vorzusehen. Dies führt zu einem geringeren Gewicht der metallischen Lage und damit des gesamten Batteriemoduls bzw. der gesamten Batteriezellenanordnung.The metallic layer is advantageously arranged between the adjacent battery cells in such a way that the at least one resilient element is prestressed. Since the metallic layer with its spring element is mainly intended to achieve a secure prestress between neighboring battery cells, it is possible within the metallic layer wherever the resilient element is not available to provide recesses. This leads to a lower weight of the metallic layer and thus of the entire battery module or the entire battery cell arrangement.

Vorteilhafterweise wird daher ein hoher Anteil an Ausnehmungen, insbesondere zwischen 8% und 60%, angestrebt, der hinreichende Stabilität und Funktion der metallischen Lage mit möglichst geringem Gewicht der metallischen Lage verbindet.It is therefore advantageous to aim for a high proportion of recesses, in particular between 8% and 60%, which combine sufficient stability and function of the metallic layer with the lowest possible weight of the metallic layer.

Das federnde Element in der metallischen Lage kann, beispielsweise wenn es als Vollsicke ausgebildet ist, weiterhin der Führung von Luft dienen. So ist es möglich, eine oder beide Seiten der metallischen Lage zu kühlen und eine verbesserte thermische Isolierung zwischen benachbarten Batteriezellen zu erreichen.The resilient element in the metallic layer can, for example if it is designed as a full bead, continue to serve to guide air. It is thus possible to cool one or both sides of the metallic layer and to achieve improved thermal insulation between adjacent battery cells.

Die Abschirmlage in der erfindungsgemäßen Batteriezellanordnung kann vorteilhafterweise mindestens eine Isolationslage, jedoch auch mehr Isolationslagen aufweisen. Diese können beispielsweise aus Fasermaterial, Glasfaser, einem Compoundmaterial, einem Fasercompoundmaterial oder einem anorganischen Compoundmaterial bestehen oder dieses aufweisen. Vorteilhafterweise kann das Material der Isolationslage als Gewebe, Gestrick, Gewirk, Gelege, Gewalz, gepritztes oder gepreßtes Formteil oder dergleichen ausgestaltet sein. Eine wasserabweisende Imprägnierung des Materials der Abschirmlage ist ebenfalls vorteilhaft, da diese verhindert, dass Feuchtigkeit die Isolationswirkung beeinträchtigt und Alterungserscheinungen durch Feuchteeinwirkung verhindert werden.The shielding layer in the battery cell arrangement according to the invention can advantageously have at least one insulation layer, but also more insulation layers. These can for example consist of fiber material, glass fiber, a compound material, a fiber compound material or an inorganic compound material or have this. Advantageously, the material of the insulation layer can be designed as a woven fabric, knitted fabric, knitted fabric, scrim, rolled, injection-molded or pressed molded part or the like. A water-repellent impregnation of the material of the shielding layer is also advantageous, since this prevents moisture from impairing the insulating effect and aging phenomena due to the action of moisture being prevented.

Die Isolationslage kann als eigenständige Lage zwischen den beiden benachbarten Batteriezellen angeordnet sein, es ist jedoch auch möglich, diese als Beschichtung auf der metallischen Lage auszuführen. Dies hat den Vorteil, dass die Montage der Batteriezellenanordnung weniger Teile benötigt und daher mit geringerem Aufwand und geringeren Kosten durchgeführt werden kann.The insulation layer can be arranged as an independent layer between the two adjacent battery cells, but it is also possible to design this as a coating on the metallic layer. This has the advantage that the assembly of the battery cell arrangement requires fewer parts and can therefore be carried out with less effort and lower costs.

Das federnde Element der metallischen Lage ist jedoch nicht als Kanal für Kühlflüssigkeiten vorgesehen, insbesondere nicht, um das federnde Element mit einem hydraulischen Druck zu beaufschlagen.However, the resilient element of the metallic layer is not provided as a channel for cooling liquids, in particular not in order to apply hydraulic pressure to the resilient element.

Bei herkömmlichen Batteriezellanordnungen ist zwischen den benachbarten Batteriezellen jeweils ein Spalt von ca. 0,5 - 4 mm, typischerweise 1 bis 2 mm, vorgesehen. Die Gesamtdicke aller Abschirmlagen und metallischen Lagen zwischen benachbarten Batteriezellen beträgt daher vorteilhafterweise in gleicher Weise 0,5 - 4 mm.In conventional battery cell arrangements, a gap of approx. 0.5-4 mm, typically 1 to 2 mm, is provided between the adjacent battery cells. The total thickness of all shielding layers and metallic layers between adjacent battery cells is therefore advantageously 0.5-4 mm in the same way.

Als metallische Lage haben sich insbesondere Edelstahllagen bzw. Federstahllagen als geeignet erwiesen, da sie insbesondere bei Verwendung von geprägten Sicken als federnde Elemente eine hohe Rückstellkraft und eine hohe Dauerhaltbarkeit des federnden Elements aufweisen.In particular, stainless steel layers or spring steel layers have proven to be suitable as the metallic layer, since they have a high restoring force and a high durability of the resilient element, especially when using embossed beads as resilient elements.

Die Abschirmlage ihrerseits besteht vorteilhafterweise aus Glasfasergewebe, insbesondere E-Glasfaser, vorteilhafterweise mit wasserabweisender Imprägnierung, oder weist diese auf. Die Gesamtdicke der Abschirmlage bzw. einzelner Isolationsschichten der Abschirmlage beträgt vorteilhafterweise ≤ 2mm.The shielding layer for its part is advantageously made of glass fiber fabric, in particular E-glass fiber, advantageously with a water-repellent one Impregnation, or has it. The total thickness of the shielding layer or individual insulation layers of the shielding layer is advantageously 2 mm.

Mit einer derartigen Dimensionierung der metallischen Lage und der Abschirmlage ist es möglich, Batteriezellanordnungen dicht mit benachbarten Batteriezellen zu versehen und so eine hohe Energiespeicherdichte der gesamten Batteriezellenanordnung zu erzielen, ohne dabei die mechanische, thermische und elektrische Sicherheit der Batteriezellanordnung zu vernachlässigen.With such a dimensioning of the metallic layer and the shielding layer, it is possible to provide battery cell assemblies tightly with adjacent battery cells and thus to achieve a high energy storage density of the entire battery cell assembly without neglecting the mechanical, thermal and electrical safety of the battery cell assembly.

Das Federelement kann, wie oben beschrieben, vorteilhafterweise als Halbsicke oder Vollsicke ausgeführt sein. Die Kontur des erfindungsgemäßen Federelements kann entsprechend den Anforderungen für die Vorspannung zwischen benachbarten Batteriezellen und damit abhängig von deren Größe, Gestalt etc., unterschiedliche Formen annehmen. Besonders vorteilhaft ist ein runder, eckiger oder elliptischer Verlauf, vorteilhafterweise in Draufsicht auf die metallische Lage umlaufend bzw. in sich geschlossen umlaufend, vorteilhafterweise längs der Zellaußenkontur bzw. dieser folgend ausgebildet.As described above, the spring element can advantageously be designed as a half bead or full bead. The contour of the spring element according to the invention can assume different shapes according to the requirements for the preload between adjacent battery cells and thus depending on their size, shape, etc. A round, angular or elliptical course is particularly advantageous, advantageously running around the metallic layer in a plan view or running in a closed loop, advantageously along or following the cell outer contour.

Werden Halbsicken oder Vollsicken als Federelemente eingesetzt, so eignet sich als Blechdicke ein Blech mit einer Dicke zwischen 0,05 und 2 mm, vorteilhafterweise von 0,2 mm. Als Sickenhöhe eignen sich Sickenüberhöhungen von 0,1 bis 2 mm, vorteilhafterweise 1 mm. Als Blech kann beispielsweise mit Vorteil ein Edelstahl 1.4310 eingesetzt werden. Die Gesamtdicke der Lage zwischen benachbarten Batteriezellen beträgt vorteilhafterweise 0,2 bis 2 mm.If half beads or full beads are used as spring elements, a sheet metal with a thickness between 0.05 and 2 mm, advantageously 0.2 mm, is suitable as the sheet metal thickness. Bead heights of 0.1 to 2 mm, advantageously 1 mm, are suitable as the bead height. Stainless steel 1.4310, for example, can advantageously be used as the sheet metal. The total thickness of the layer between adjacent battery cells is advantageously 0.2 to 2 mm.

Im Folgenden werden nun einzelne Beispiele erfindungsgemäßer Batteriezellanordnungen gegeben. Darin werden für gleiche und ähnliche Elemente gleiche und ähnliche Bezugszeichen verwendet, sodass deren Beschreibung nicht immer wiederholt wird.Individual examples of battery cell assemblies according to the invention are given below. Identical and similar reference symbols are used therein for identical and similar elements, so that their description is not always repeated.

Die nachfolgenden Beispiele weisen jeweils eine Vielzahl optionaler Merkmale auf, die einzeln oder auch in Kombination miteinander vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung darstellen.The following examples each have a large number of optional features which, individually or in combination with one another, represent advantageous developments of the present invention.

Es zeigen

  • 1 bis 3 verschiedene erfindungsgemäße Batteriezellanordnungen ohne separate Abschirmlage;
  • 4 eine erfindungsgemäße Batteriezellanordnung;
  • 5 bis 7 verschiedene metallischen Lagen erfindungsgemäßer Batteriezellanordnungen;
  • 8 bis 15 verschiedene erfindungsgemäße Batteriezellanordnungen im Querschnitt durch die Batteriezellanordnung in einer Ebene senkrecht zu der Erstreckungsebene der metallischen Lage und jeweils im Ausschnitt um eine oder mehrere der in der erfindungsgemäßen Batteriezellanordnung enthaltenen Batteriezellen.
Show it
  • 1 to 3rd various battery cell arrangements according to the invention without a separate shielding layer;
  • 4th a battery cell assembly according to the invention;
  • 5 to 7th various metallic layers of battery cell assemblies according to the invention;
  • 8th to 15th various battery cell arrangements according to the invention in cross section through the battery cell arrangement in a plane perpendicular to the plane of extent of the metallic layer and in each case in the cutout around one or more of the battery cells contained in the battery cell arrangement according to the invention.

1 zeigt eine Batteriezellanordnung 1 mit drei Batteriezellen 2a, 2b und 2c. Die Batteriezellen 2a, 2b und 2c sind in Form eines rechteckigen Kastens gebaut und sind parallel zueinander mit ihren größten Oberflächen zueinander gewandt angeordnet. Zwischen den Batteriezellen 2a, 2b sowie 2b und 2c befindet sich jeweils ein Spalt, in dem jeweils eine metallische Lage 10a bzw. 10b aus Federstahl 1.4310 angeordnet ist. Die Außenmaße in Länge und Breite in der Lagenebene entsprechen denjenigen der benachbarten Oberfläche der benachbarten Batteriezellen oder sind diesen gleich. Die metallische Federlage 10a weist eine sich über die gesamte Breite der Batteriezelle 2a erstreckende Halbsicke 11a auf. Am anderen Ende der metallischen Lage 10a ist eine weitere Halbsicke 11a' angeordnet, die sich entgegengesetzt zur Halbsicke 11a erstreckt. Damit liegt die metallische Lage 10a mit ihrem oberen und unteren Rand auf der Batteriezelle 2a auf und im Bereich zwischen den beiden Halbsicken 11a und 11a' auf der Batteriezelle 2b auf. Die Federkraft, die durch die beiden Halbsicken 11a und 11a' ausgeübt wird, verspannt die beiden Batteriezellen 2a und 2b gegeneinander. 1 shows a battery cell arrangement 1 with three battery cells 2a , 2 B and 2c . The battery cells 2a , 2 B and 2c are built in the form of a rectangular box and are arranged parallel to one another with their largest surfaces facing one another. Between the battery cells 2a , 2 B as 2 B and 2c there is a gap in each of which a metallic layer 10a or. 10b made of spring steel 1.4310 is arranged. The external dimensions in length and width in the layer plane correspond to or are the same as those of the adjacent surface of the adjacent battery cells. The metallic spring layer 10a has a spread across the entire width of the battery cell 2a extending half bead 11a on. At the other end of the metallic layer 10a is another half bead 11a ' arranged opposite to the half bead 11a extends. This is the metallic layer 10a with its upper and lower edge on the battery cell 2a on and in the area between the two half beads 11a and 11a ' on the battery cell 2 B on. The spring force exerted by the two half beads 11a and 11a ' is exercised, tensioned the two battery cells 2a and 2 B against each other.

Zwischen den Batteriezellen 2b und 2c ist eine gleiche metallische Lage 10b angeordnet, die ihrerseits zwei Halbsicken 11b und 11b' aufweist, die sich jeweils über die gesamte Breite der Batteriezelle 2b erstrecken und die Batteriezellen 2b und 2c gegeneinander vorspannen.Between the battery cells 2 B and 2c is the same metallic layer 10b arranged, in turn, two half beads 11b and 11b ' has, each over the entire width of the battery cell 2 B extend and the battery cells 2 B and 2c bias against each other.

2 zeigt eine ähnliche Batteriezellanordnung 1 im selben Ausschnitt, nun jedoch in Querschnittsansicht. Im Bereich, in dem die Federlage 10a auf der Batteriezelle 2b aufliegt ist die Federlage 10a teilweise mit einer Ausnehmung 12a zur Gewichtsersparnis versehen. Auch die metallische Lage 10b weist eine Ausnehmungen 12b in demjenigen Bereich auf, in dem sie auf der Batteriezelle 2c aufliegt. 2 shows a similar battery cell arrangement 1 in the same section, but now in a cross-sectional view. In the area where the spring position 10a on the battery cell 2 B is the spring layer 10a partly with a recess 12a to save weight. Also the metallic layer 10b has a recesses 12b in the area where they are on the battery cell 2c rests.

3 zeigt eine Batteriezellanordnung 1 ähnlich derjenigen in 1 und 2. Allerdings ist zusätzlich eine metallische Lage 10c dargestellt, die sich zwischen der Batteriezelle 2c und einem nicht dargestellten Gehäuse oder einer weiteren nichtdargestellten Batteriezelle befindet. Die metallischen Lagen 10a, 10b und 10c sind so wie die metallischen Lagen in 2 aufgebaut. Statt einer Ausnehmung weisen sie jedoch zwei weitere Sicken, also insgesamt Sicken 11a, 11a' 11a'', 11a''' sowie 11b, 11b', 11b'', 11b''' sowie 11c, 11c', 11c'', 11c''' auf, die als Halbsicken ausgebildet sind, die sich über die gesamte Breite der Batteriezellen erstrecken. 3rd shows a battery cell arrangement 1 similar to that in 1 and 2 . However, there is also a metallic layer 10c shown, which is located between the battery cell 2c and a housing (not shown) or another battery cell (not shown) is located. The metallic layers 10a , 10b and 10c are like the metallic ones Layers in 2 built up. Instead of one recess, however, they have two further beads, that is to say a total of beads 11a , 11a ' 11a '' , 11a ''' as 11b , 11b ', 11b '' , 11b ''' as 11c , 11c ', 11c '' , 11c ''' which are designed as half beads that extend over the entire width of the battery cells.

4 zeigt eine weitere Batteriezellanordnung 1 mit drei Batteriezellen 2a, 2b und 2c. Die Batteriezellen 2a, 2b und 2c sind ebenfalls in Form eines rechteckigen Kastens gebaut und sind parallel zueinander mit ihren größten Oberflächen zueinander gewandt angeordnet. Zwischen diesen Batteriezellen 2a, 2b sowie 2b und 2c befindet sich jeweils ein Spalt, in dem jeweils eine Abschirmlage 3a bzw. 3b angeordnet ist. Diese Abschirmlage isoliert jeweils zwei benachbart zueinander angeordnete Batteriezellen (3a für die Batteriezellen 2a und 2b sowie 3b für die Batteriezellen 2b und 2c) elektrisch und thermisch gegeneinander. Die Abschirmlagen 3a und 3b sind einlagig und bestehen aus einem anorganischen Compund bzw. verpresstem Glimmer. 4th shows a further battery cell arrangement 1 with three battery cells 2a , 2 B and 2c . The battery cells 2a , 2 B and 2c are also built in the form of a rectangular box and are arranged parallel to one another with their largest surfaces facing one another. Between these battery cells 2a , 2 B as 2 B and 2c there is a gap in each of which a shielding layer 3a or. 3b is arranged. This shielding layer insulates two adjacent battery cells ( 3a for the battery cells 2a and 2 B as 3b for the battery cells 2 B and 2c) electrically and thermally against each other. The shielding layers 3a and 3b are single-layer and consist of an inorganic compound or pressed mica.

Zusätzlich befindet sich mit im Wesentlichen denselben Außenmaßen wie die Abschirmlagen 3a und 3b zwischen den Batteriezellen 2a, 2b und 2c jeweils eine metallische Lage 10a bzw. 10b aus Federstahl 1.4310. Die metallische Federlage 10a weist eine sich über die gesamte Breite der Batteriezelle 2a erstreckende Halbsicke 11a auf. Am anderen Ende der metallischen Lage 10a ist eine weitere Halbsicke 11a' angeordnet, die sich entgegengesetzt zur Halbsicke 11a erstreckt. Damit liegt die metallische Lage 10a mit ihrem oberen und unteren Rand (in der 4) auf der Batteriezelle 2a auf und im Bereich zwischen den beiden Halbsicken 11a und 11a' auf der Abschirmlage 3a und damit indirekt auf der Batteriezelle 2b auf. Die Federkraft, die durch die beiden Halbsicken 11a und 11a' ausgeübt wird, verspannt die beiden Batteriezellen 2a und 2b gegeneinander.In addition, there are essentially the same external dimensions as the shielding layers 3a and 3b between the battery cells 2a , 2 B and 2c one metallic layer each 10a or. 10b made of spring steel 1.4310. The metallic spring layer 10a has a spread across the entire width of the battery cell 2a extending half bead 11a on. At the other end of the metallic layer 10a is another half bead 11a ' arranged opposite to the half bead 11a extends. This is the metallic layer 10a with their upper and lower margins (in the 4th ) on the battery cell 2a on and in the area between the two half beads 11a and 11a ' on the shielding layer 3a and thus indirectly on the battery cell 2 B on. The spring force exerted by the two half beads 11a and 11a ' is exercised, tensioned the two battery cells 2a and 2 B against each other.

Zwischen den Batteriezellen 2b und 2c ist eine gleiche metallische Lage 10b angeordnet, die ihrerseits zwei Halbsicken 11b und 11b' aufweist, die sich jeweils über die gesamte Breite der Batteriezelle 2b erstrecken und die Batteriezellen 2b und 2c gegeneinander vorspannen. Die metallische Lage 10a und die metallische Lage 10b weisen keine Ausnehmungen auf, sodass sie zwischen den jeweiligen benachbarten Batteriezellen auch ein Durchbrennen verhindern bzw. verzögern können.Between the battery cells 2 B and 2c is the same metallic layer 10b arranged, in turn, two half beads 11b and 11b ' has, each over the entire width of the battery cell 2 B extend and the battery cells 2 B and 2c bias against each other. The metallic layer 10a and the metallic layer 10b do not have any recesses, so that they can also prevent or delay a burn through between the respective adjacent battery cells.

5 zeigt ein weiteres Beispiel einer metallischen Lage in einer Anordnung, wie sie in 4 gezeigt wird. Die metallische Lage 10 weist einen Außenumfangsrand 13 auf und ist in ihrer Mitte mit einer Ausnehmung 12 zur Gewichtsverringerung versehen. Umlaufend um die Ausnehmung 12 als Durchgangsöffnung ist eine Halbsicke 11 angeordnet, die der Vorspannung zwischen benachbarten Batteriezellen dient. Die Halbsicke 11 ist dabei in sich geschlossen umlaufend ausgebildet, sodass die beiden benachbarten Batteriezellen durchgängig gegeneinander abgestützt werden. 5 FIG. 11 shows a further example of a metallic layer in an arrangement as shown in FIG 4th will be shown. The metallic layer 10 has an outer peripheral edge 13th and is in its center with a recess 12th provided for weight reduction. All around the recess 12th a half bead is used as a passage opening 11 arranged, which is used to bias between adjacent battery cells. The half bead 11 is designed to be self-contained, so that the two adjacent battery cells are continuously supported against one another.

6 zeigt ein weiteres Beispiel einer metallischen Lage 10 in einer Batteriezellanordnung wie in 4 gezeigt. Statt einem elastischen Element sind nunmehr vier elastische Elemente vorgesehen, nämlich vier Halbsicken 11, 11', 11'', 11''', die sich sämtlich mit ihrem Sickendach in die gleiche Richtung über die Haupterstreckungsebene der metallischen Lage 10 erheben und der Vorspannung zwischen benachbarten Batteriezellen dienen. Die Halbsicken 11, 11' sind dabei längs der langen Seite der metallischen Lage 10 über deren Gesamtlänge angeordnet. Die Halbsicke 11' erstreckt sich parallel zur Halbsicke 11, jedoch nicht bis zum Außenrand der metallischen Lage 10. Die beiden Sicken 11' und 11''' erstrecken sich zu den Sicken 11, 11' in senkrechter Weise, jedoch nicht vollständig bis zu den beiden Sicken 11, 11'. 6th shows another example of a metallic layer 10 in a battery cell arrangement as in 4th shown. Instead of one elastic element, four elastic elements are now provided, namely four half beads 11 , 11 ' , 11 '' , 11 ''' all of which have their corrugated roof in the same direction over the main plane of extent of the metallic layer 10 raise and serve to bias between adjacent battery cells. The half beads 11 , 11 ' are along the long side of the metallic layer 10 arranged over their total length. The half bead 11 ' extends parallel to the half bead 11 , but not to the outer edge of the metallic layer 10 . The two beads 11 ' and 11 ''' extend to the crimps 11 , 11 ' in a vertical way, but not completely up to the two beads 11 , 11 ' .

7 zeigt eine entsprechende metallische Lage 10 wie diejenige in 6. Zusätzlich ist jedoch eine Ausnehmung 12 in der Mitte der metallischen Lage 10 in runder Form angeordnet. Längs des Umfangsrandes dieser Ausnehmung 12 erstreckt sich eine weitere Halbsicke 11'''', die sich in gleicher Weise über die Haupterstreckungsebene der metallischen Lage 10 erhebt wie die Sicken 11, 11', 11'', 11'''. 7th shows a corresponding metallic layer 10 like the one in 6th . However, there is also a recess 12th in the middle of the metallic layer 10 arranged in a round shape. Along the peripheral edge of this recess 12th another half bead extends 11 '''' which extend in the same way over the main plane of extent of the metallic layer 10 rises like the beads 11 , 11 ' , 11 '' , 11 ''' .

8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezellanordnung im Querschnitt senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung der metallischen Lage 10 im Ausschnitt um eine Batteriezelle 2 und eine zu dieser benachbarte Abschirmlage 3. Die metallische Lage 10 weist nun insgesamt vier Halbsicken 11, 11', 11'' und 11''' auf, wobei die Halbsicken 11'' und 11''' gemeinsam eine Vollsicke bilden. Zwischen den Halbsicken 11 und 11' befindet sich eine Ausnehmung 12, die der Materialersparnis und Gewichtsreduzierung der metallischen Lage 10 dient. 8th shows a further embodiment of a battery cell arrangement according to the invention in cross section perpendicular to the main direction of extent of the metallic layer 10 in the cutout around a battery cell 2 and a shielding layer adjacent to it 3rd . The metallic layer 10 now has a total of four half beads 11 , 11 ' , 11 '' and 11 ''' on, with the half beads 11 '' and 11 ''' together form a full bead. Between the half beads 11 and 11 ' there is a recess 12th that saves material and reduces the weight of the metallic layer 10 serves.

9 zeigt eine weitere Batteriezellanordnung 1 im Ausschnitt um zwei Batteriezellen 2a und 2b im Querschnitt senkrecht zur Haupterstreckungsebene der beiden metallischen Lagen 10a und 10b. Die Anordnung in 9 ist ähnlich derjenigen in 8, wobei jedoch die metallischen Lagen 10a und 10b nicht die in 8 dargestellten Halbsicken 11'' und 11''' aufweisen. 9 shows a further battery cell arrangement 1 in the cutout around two battery cells 2a and 2 B in cross section perpendicular to the main plane of extension of the two metallic layers 10a and 10b . The arrangement in 9 is similar to that in 8th , but the metallic layers 10a and 10b not the in 8th shown half beads 11 '' and 11 ''' exhibit.

10 zeigt eine weitere Batteriezellenanordnung im Ausschnitt von zwei Batteriezellen 2a und 2b im Querschnitt senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung der metallischen Lagen 10a und 10b. Zwischen den beiden Batteriezellen 2a und 2b ist nun eine Abschirmlage 3 aus einem Fasermaterial angeordnet. Zwischen dieser Abschirmlage 3 befindet sich zu beiden Seiten der Abschirmlage 3 zwischen der Abschirmlage 3 und den Batteriezellen 2a bzw. 2b jeweils eine metallische Lage 10a und 10b. Diese beiden metallischen Lagen 10a und 10b sind spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet mit Sicken 11a, 11a' bzw. Sicken 11b, 11b'. Im Gegensatz zu den ähnlich ausgebildeten metallischen Lagen in 9 weisen die metallischen Lagen 10a und 10b keine Ausnehmungen auf. Zwischen den Sicken 11a und 11a' bzw. 11b und 11b' stützen sich die metallischen Lagen 10a und 10b folglich auf der Abschirmlage 3 ab. Außerhalb dieses Bereichs stützen sie sich auf der Batteriezelle 2a bzw. 2b ab. 10 shows a further battery cell arrangement in a section of two battery cells 2a and 2 B in cross section perpendicular to the main direction of extent of the metallic layers 10a and 10b . Between the two battery cells 2a and 2 B is now a shielding layer 3rd arranged from a fiber material. Between this shielding layer 3rd is located on both sides of the shielding layer 3rd between the shielding layer 3rd and the battery cells 2a or. 2 B one metallic layer each 10a and 10b . These two metallic layers 10a and 10b are mirror-symmetrical to each other with beads 11a , 11a ' or beads 11b , 11b ' . In contrast to the similarly formed metallic layers in 9 show the metallic layers 10a and 10b no recesses. Between the beads 11a and 11a ' or. 11b and 11b ' the metallic layers are supported 10a and 10b consequently on the shielding layer 3rd from. Outside of this area, they are supported on the battery cell 2a or. 2 B from.

11 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Batteriezellanordnung im Ausschnitt um zwei Batteriezellen 2a und 2b in einem Querschnitt senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung der metallischen Lage 10. Während in 10 eine Abschirmlage und zwei metallische Lagen miteinander kombiniert werden, werden in 11 zwei Abschirmlagen 3, 3' mit einer metallischen Lage 10 kombiniert. Die Abschirmlagen 3, 3' sind dabei als Isolationslagen in Form von Beschichtungen auf der metallischen Lage 10 aufgebracht. Sie folgen daher auch den Sickenverläufen der Sicken 11, 11' der metallischen Lage 10. Die metallische Lage 10 ist ansonsten in gleicher Weise ausgebildet wie die metallische Lage 10 in 10. 11 shows a further embodiment of a battery cell arrangement in a cutout around two battery cells 2a and 2 B in a cross section perpendicular to the main direction of extent of the metallic layer 10 . While in 10 a shielding layer and two metallic layers are combined with each other in 11 two shielding layers 3rd , 3 ' with a metallic layer 10 combined. The shielding layers 3rd , 3 ' are in this case as insulation layers in the form of coatings on the metallic layer 10 upset. They therefore also follow the corrugation of the corrugations 11 , 11 ' the metallic layer 10 . The metallic layer 10 is otherwise designed in the same way as the metallic layer 10 in 10 .

12 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezellanordnung im Ausschnitt um Batteriezellen 2a und 2b in einem Querschnitt senkrecht zur Haupterstreckungsebene der metallischen Lage 10. Die Ausführungsform der 12 ist ähnlich derjenigen in 11, wobei jedoch zusätzlich die Abschirmlage 3a in einem Bereich zwischen den Sicken 11, 11', die sich als Sicken 5a, 5a' und 5b, 5b' in den Abschirmlagen 3a und 3b wiederfinden, eine Ausnehmung 4 aufweist, um das Gewicht der Abschirmlage 3 zu verringern ohne den abschirmenden Effekt wesentlich zu verschlechtern. 12th shows a further embodiment of a battery cell arrangement according to the invention in a detail around battery cells 2a and 2 B in a cross section perpendicular to the main plane of extent of the metallic layer 10 . The embodiment of the 12th is similar to that in 11 , but additionally the shielding layer 3a in an area between the beads 11 , 11 ' that turn out to be beading 5a , 5a ' and 5b , 5b ' in the shielding layers 3a and 3b find again a recess 4th has to the weight of the shielding layer 3rd to reduce without significantly worsening the shielding effect.

13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezellanordnung ähnlich derjenigen in 12. Im Unterschied zu derjenigen in 12 ist jedoch hier die Abschirmlage 3a nicht vorhanden und die Abschirmlage 3b der 12 wird nunmehr als Abschirmlage 3 bezeichnet. 13th shows a further embodiment of a battery cell arrangement according to the invention similar to that in FIG 12th . In contrast to the one in 12th however, here is the shielding layer 3a not available and the shielding layer 3b the 12th is now used as a shielding layer 3rd designated.

14 zeigt in den Teilbildern A und B jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel im Ausschnitt im Bereich der Batteriezellen 2a und 2b im Querschnitt senkrecht zur der Haupterstreckungsrichtung der metallischen Lage 10 (14A) und als Aufsicht auf die Haupterstreckungsebene der metallischen Lage 10 (14B). In diesem Ausführungsbeispiel ist keine Abschirmlage vorgesehen. 14th shows in the partial images A and B each a further exemplary embodiment in the section in the area of the battery cells 2a and 2 B in cross section perpendicular to the main direction of extent of the metallic layer 10 ( 14A) and as a view of the main plane of extent of the metallic layer 10 ( 14B) . No shielding layer is provided in this exemplary embodiment.

Zwischen den beiden Batteriezellen 2a und 2b ist eine metallische Lage 10 angeordnet, die eine Vielzahl von in Reihen und Spalten regelmäßig angeordneten Sicken 11, 11' etc. aufweist. In 14 sind lediglich ein Teil der Sicken 11 mit Bezugszeichen versehen. Die Sicken 11 sind aus der Haupterstreckungsebene der metallischen Lage 10 ausgestanzt und aus dieser ausgebogen, sodass sich am freistehenden Ende der Stege, die die Sicke 11 aufweisen, eine Ausnehmung 12 ergibt. Diese Ausnehmung dient hier jedoch nicht der Gewichtsersparnis, sondern ermöglicht es lediglich, Halbsicken vorzusehen, bei denen zusätzlich keine Ausdünnung des gesickten Bereichs 11 auftreten muss. Dies ermöglicht weitere Gestaltungsspielräume bezüglich der von den Sicken 11, 11' etc. auf die benachbarten Batteriezellen 2a und 2b aufgebrachten Vorspannkräfte. Insbesondere können durch die Halbsicken die Vorspannkräfte der metallischen Lage 10 mit ihren Federelementen in einem weiten Bereich eingestellt werden. Außerdem ist es möglich, jedes der Federelemente mit einer eigenen Steifigkeit und damit Rückfederung sowie Vorspannkraft zu versehen und damit die Vorspannkraft innerhalb der metallischen Lage 10 lokal einzustellen und/oder anzupassen.Between the two battery cells 2a and 2 B is a metallic layer 10 arranged, the a plurality of regularly arranged in rows and columns beads 11 , 11 ' etc. has. In 14th are only part of the beads 11 provided with reference numerals. The beads 11 are from the main plane of extent of the metallic layer 10 punched out and bent out of this, so that at the free end of the webs that form the bead 11 have a recess 12th results. However, this recess does not serve to save weight here, but only makes it possible to provide half beads in which the beaded area is also not thinned out 11 must occur. This allows further design leeway with regard to the beading 11 , 11 ' etc. to the neighboring battery cells 2a and 2 B applied preload forces. In particular, the pretensioning forces of the metallic layer can be increased by the half beads 10 can be adjusted with their spring elements in a wide range. In addition, it is possible to provide each of the spring elements with its own rigidity and thus springback and pretensioning force and thus the pretensioning force within the metallic layer 10 set and / or adapt locally.

15 zeigt eine ähnliche Ausführungsform zu 14 gemäß einer erfindungsgemäßen Batteriezellenanordnung 1, wobei jedoch zwar die Halbsicken 11, 11', 11" etc. in Spalten und Reihen in regelmäßiger Anordnung angeordnet sind, jedoch jeweils benachbarte Spalten in Spaltenrichtung um jeweils eine halbe Zeile gegeneinander versetzt sind. So steht jede Sicke 11, 11', 11" etc. verglichen mit zwei in Zeilenrichtung benachbarten Sicken jeweils auf Lücke. 15th shows a similar embodiment to FIG 14th according to a battery cell arrangement according to the invention 1 , although the half beads 11 , 11 ' , 11 " etc. are arranged in columns and rows in a regular arrangement, but each adjacent columns are offset from one another by half a row in the column direction. This is how every bead stands 11 , 11 ' , 11 " etc. compared to two adjacent corrugations in the direction of the row, each with a gap.

Claims (12)

Batteriezellenanordnung (1) mit mindestens zwei benachbart zueinander angeordneten Batteriezellen (2a, 2b), wobei zwischen den mindestens zwei Batteriezellen (2a, 2b) eine metallische Lage (10) angeordnet ist, die mindestens ein senkrecht zu ihrer Lagenrichtung federndes Element (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens einer der Batteriezellen (2a, 2b) und der metallischen Lage (10) eine thermische und/oder elektrische Abschirmlage (3) angeordnet ist, und dass a) eines, mehrere oder alle der mindestens einen federnden Elemente (11) einen Federweg aufweist, der größer ist als der durch Setzen der Abschirmlagen (3) während der Lebensdauer der Abschirmlagen (3) auftretende Dickenverlust der benachbart zu der metallischen Lage angeordneten Abschirmlagen (3), oder b) eines, mehrere oder alle der mindestens einen federnden Elemente (11) einen Federweg aufweist derart, dass das jeweilige federnde Element (11) auch bei Setzen der benachbart angeordneten Abschirmlagen (3) vorgespannt bleibt.Battery cell arrangement (1) with at least two battery cells (2a, 2b) arranged adjacent to one another, wherein a metallic layer (10) is arranged between the at least two battery cells (2a, 2b) and has at least one spring element (11) perpendicular to its layer direction , characterized in that a thermal and / or electrical shielding layer (3) is arranged between at least one of the battery cells (2a, 2b) and the metallic layer (10), and that a) one, several or all of the at least one resilient elements ( 11) has a spring deflection which is greater than the loss in thickness of the shielding layers (3) arranged adjacent to the metallic layer during the service life of the shielding layers (3), or b) one, several or all of the at least a resilient element (11) has a spring travel in such a way that the respective resilient element (11) remains pretensioned even when the adjacent shielding layers (3) are set. Batteriezellenanordnung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Lage (10) aus Federstahl besteht oder diesen aufweist.Battery cell arrangement (1) according to the preceding claim, characterized in that the metallic layer (10) consists of or has spring steel. Batteriezellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der federnden Elemente (11) eine Sicke, insbesondere eine Halbsicke oder eine Vollsicke, in der metallischen Lage (10) ist, die sich mit ihrem Sickenfuß oder ihren Sickenfüßen mittelbar oder unmittelbar auf einer der Batteriezellen (2a, 2b) und mit ihrem Sickendach mittelbar oder unmittelbar auf der benachbarten Batteriezelle (2a, 2b) abstützt.Battery cell arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the resilient elements (11) is a bead, in particular a half bead or a full bead, in the metallic layer (10), which is indirectly with its bead base or feet or directly on one of the battery cells (2a, 2b) and with its beaded roof directly or indirectly on the adjacent battery cell (2a, 2b). Batteriezellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (11) mehrere in der metallischen Lage (10) separat ausgebildete federnde Elemente (11, 11', 11") aufweist.Battery cell arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element (11) has a plurality of spring elements (11, 11 ', 11 ") formed separately in the metallic layer (10). Batteriezellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (11) ein in der metallischen Lage (10) beabstandet zum und entlang des Außenrandes (13) der metallischen Lage (10) verlaufendes federndes Element aufweist.Battery cell arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element (11) has a resilient element running in the metallic layer (10) at a distance from and along the outer edge (13) of the metallic layer (10). Batteriezellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (11) ein in der metallischen Lage (10) in sich geschlossen verlaufendes federndes Element (11) aufweist.Battery cell arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element (11) has a resilient element (11) running in a closed manner in the metallic layer (10). Batteriezellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmlage (3) mindestens eine Isolationslage (3a, 3b) aufweist, die zwischen der metallischen Lage (10) und einer der Batteriezellen (2a, 2b) angeordnet ist, insbesondere als eigenständige Lage oder als Beschichtung der metallischen Lage (10) ausgebildet ist.Battery cell arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the shielding layer (3) has at least one insulation layer (3a, 3b) which is arranged between the metallic layer (10) and one of the battery cells (2a, 2b), in particular is designed as an independent layer or as a coating of the metallic layer (10). Batteriezellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu beiden Seiten der metallischen Lage (10) eine Abschirmlage angeordnet ist, die jeweils eine Isolationslage (3a, 3b) aufweisen.Battery cell arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a shielding layer is arranged on both sides of the metallic layer (10), each of which has an insulation layer (3a, 3b). Batteriezellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu beiden Seiten der Abschirmlage (3) je eine metallische Lage (10) mit mindestens einem federnden Element (11) angeordnet ist.Battery cell arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a metallic layer (10) with at least one resilient element (11) is arranged on each side of the shielding layer (3). Batteriezellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Lage (10) mindestens eine Ausnehmung (12) aufweist.Battery cell arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the metallic layer (10) has at least one recess (12). Batteriezellenanordnung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenanteil der mindestens einen Ausnehmung (12) an der vom Außenrand (13) der metallischen Lage (10) aufgespannten Fläche zwischen 8% und 60% beträgt.Battery cell arrangement (1) according to the preceding claim, characterized in that the area proportion of the at least one recess (12) on the area spanned by the outer edge (13) of the metallic layer (10) is between 8% and 60%. Batteriezellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement (11) als Luftführungskanal ausgebildet ist.Battery cell arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one spring element (11) is designed as an air duct.
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