DE102021000452A1 - Energiespeicherzellenmodul, Modulrahmen zur Aufnahme eines solchen Energiespeicherzellenmoduls und Modulrahmenstapel, umfassend eine Anzahl solcher Modulrahmen - Google Patents

Energiespeicherzellenmodul, Modulrahmen zur Aufnahme eines solchen Energiespeicherzellenmoduls und Modulrahmenstapel, umfassend eine Anzahl solcher Modulrahmen Download PDF

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Abstract

Bei einem Energiespeicherzellenmodul (1), umfassend zumindest eine Energiespeicherzelle (3), enthaltend zumindest einen Elektrolyt, und zumindest ein Taschenelement (2), wobei in dem Taschenelement (2) die zumindest eine Energiespeicherzelle (3) mit dem zumindest einen Elektrolyten aufgenommen ist, ist zum Befüllen mit dem und zum Austausch des zumindest einen Elektrolyten und/oder zum Entgasen der Energiespeicherzellen (3) zumindest eine Anschlusseinrichtung (44, 45) in oder an dem zumindest einen Taschenelement (2) vorgesehen. Bei einem Modulrahmen (200) zur Aufnahme zumindest einer Energiespeicherzellenmodul (1) weist der Modulrahmen (200) zumindest einen Aufnahmebereich (203, 203a, 203b) zur Aufnahme des zumindest einen Energiespeicherzellenmoduls (1) auf und ist mit zumindest einem Folienelement (205) versehen und mit diesem mediendicht verbunden, wobei das zumindest eine Folienelement (205) den Aufnahmebereich mediendicht umgibt und eine Medienbarriere gegenüber dem zumindest einen in dem Aufnahmebereich (203, 203a, 203b) des Modulrahmens (200) aufzunehmenden Energiespeicherzellenmodul (1) bildet. Ein Modulrahmenstapel (300) umfasst eine Anzahl an solchen Modulrahmen (200) mit einer Anzahl von Energiespeicherzellenmodulen (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Energiespeicherzellenmodul, umfassend zumindest eine Energiespeicherzelle, enthaltend zumindest einen Elektrolyt, und zumindest ein Taschenelement, wobei in dem Taschenelement die zumindest eine Energiespeicherzelle mit dem zumindest einen Elektrolyten aufgenommen ist, einen Modulrahmen zur Aufnahme zumindest eines solchen Energiespeicherzellenmoduls sowie einen Modulrahmenstapel, umfassend eine Anzahl solcher Modulrahmen, die eine Anzahl solcher Energiespeicherzellenmodule enthalten.
  • Energiespeicherzellen sind im Stand der Technik beispielsweise in Form von Batteriezellen bekannt, wobei diese eine elektrochemisch aktive Zelle und eine Elektrolytfüllung umfassen. Beispiele hierfür sind Lithium-Ionen- und Lithium-Schwefel-Batteriezellen. Derartige Energiespeicherzellen bzw. Batteriezellen weisen insbesondere eine flache, ebene Form mit einer im Wesentlichen rechteckigen Grundfläche auf. Hierdurch besteht die Möglichkeit, die einzelnen Energiespeicherzellen bzw. Batteriezellen parallel nebeneinander oder übereinander zu stapeln. Sind Stapel mehrerer solcher Energiespeicherzellen vorgesehen, kann hierüber z.B. durch Reihenschaltung der Energiespeicherzellen die zur Verfügung stehende Spannung erhöht werden, was für verschiedenste Anwendungen, beispielsweise im Fahrzeugbereich, nützlich sein kann. Einerseits sind hierbei vergleichsweise fest miteinander in dem Stapel verbundene Energiespeicherzellen, andererseits sog. modulare Energiespeicherzellenstapel bekannt, bei denen einzelne Energiespeicherzellen modulartig in ein Gehäuse eingesetzt und aus diesem auch wieder gelöst und entnommen werden können.
  • Die einzelnen Energiespeicherzellen bzw. Batteriezellen können in Form sog. Pouchzellen ausgebildet werden. Bei diesen ist ein Taschenelement vorgesehen, in dem die Energiespeicherzelle zusammen mit dem Elektrolyten aufgenommen ist. Die aktiven Komponenten der Energiespeicherzelle befinden sich dabei in dem Taschenelement, das in den bekannten Lösungen oftmals aus einer Kunststoff-Aluminium-Verbundfolie ausgebildet ist, deren Seitenränder thermisch miteinander verschweißt sind, um das Taschenelement zu verschließen. Aus dem Taschenelement ragen üblicherweise lediglich zwei Anschlusselektroden heraus, wobei an der einen die positive Elektrode der Energiespeicherzelle und an der anderen die negative Elektrode der Energiespeicherzelle innerhalb des Taschenelements angeschlossen ist. Die erforderliche elektrische Kontaktierung zwischen Anode bzw. Kathode und einer jeweiligen stromableitenden Folie im Innern der Energiespeicherzelle erfolgt beispielsweise durch Ultraschallschweißen der jeweiligen Anschlusselektrode mit den stromableitenden bzw. Elektrodenfolien. Ferner ist es bekannt, Druck auf die Energiespeicherzelle auszuüben, um die elektrochemischen Vorgänge und Kontaktierung zu unterstützen. Hierzu wird innerhalb des verschlossenen Taschenelementes ein Vakuum erzeugt, mittels dessen die Anode und Kathode der Energiespeicherzelle, wie der Batteriezelle, mit dazwischen angeordnetem Separator verpresst werden können.
  • Wie beispielsweise aus der WO 2011/069625 für Brennstoffzellen bekannt, kann das Gehäuse einer Brennstoffzelleneinheit eine Druckkammer bilden, in der eine Flüssigkeit oder ein Gas unter Druck gehalten wird. Die Brennstoffzellen liegen dabei in der Flüssigkeit, so dass beim Aufbau eines Überdrucks in der Druckkammer die Flüssigkeit den Druck auf die Polplatten der Brennstoffzellen überträgt, somit eine hydraulische Verpressung der Brennstoffzellen erfolgt. Hierbei wird der Innenraum eines Gehäuses zum Ausbilden einer unter Druck setzbaren Kammer mit einem Mittel verschlossen, das eine Tasche zur Aufnahme einer Brennstoffzelle oder Elektrolyseurzelle aufweist, wobei das Mittel im Bereich der Tasche flexibel ist und die Tasche in die Kammer hineinragt. Bei Erzeugen eines Überdrucks in der mit Flüssigkeit gefüllten Druckkammer legt sich die Taschenwandung an die in die Tasche eingesetzte Zelle an, so dass Druck auf die Polplatten der Zelle ausgeübt wird. Es erfolgt ein hydraulisches oder pneumatisches Verpressen der Zelle. Das Gehäuse ist zu einer Seite hin offen, wobei sich die Zelle von der offenen Seite des Gehäuses in das Gehäuse hinein erstreckt und die offene Seite des Gehäuses von einer die Zelle haltenden und/oder versorgenden Platte verschlossen wird. Zwischen dem Gehäuse und der Platte ist ein Dichtelement angeordnet, das die offene Seite des Gehäuses unter Ausbilden der Druckkammer flüssigkeitsdicht und/oder gasdicht verschließt. Das Dichtelement besteht aus einem elastischen Material und weist die sich in die Druckkammer erstreckende Tasche auf, in der die Zelle liegt und deren Taschenwandung durch das elastische Material flexibel ist, so dass die Taschenwandung bei Überdruck in der Druckkammer an der Zelle anliegt. Zum Tausch einer defekten Zelle verbleibt die Flüssigkeit in der Druckkammer, jedoch wird der Druck in der Kammer abgebaut. Im drucklosen Zustand kann die Zelle aus der Tasche des Dichtelements entnommen und gegen eine funktionsfähige ausgetauscht werden.
  • Gemäß der WO 2018/001543 A1 ist ferner eine Vorrichtung zur Umwandlung chemischer Energie in elektrische oder elektrischer Energie in chemische Energie bekannt, bei der eine elektrochemisch aktive, planare Zelle zwischen koaxialen Ringscheiben eines elektrisch isolierenden Trägerrahmens gehalten ist, durch den sich eine Versorgungsstruktur mit Kanälen für Prozessmedien zur Zelle erstreckt. An den beiden Seiten der Zelle liegt in axialer Richtung je ein freier Raumbereich vor, der durch eine der Ringscheiben in radialer Richtung begrenzt wird. Die Raumbereiche sind jeweils über einen Durchgang durch die entsprechende Ringscheibe zu einem Druckraum hin offen, wobei der Druckraum im Betrieb der Vorrichtung mit einem druckbeaufschlagten Medium gefüllt ist. Primärkanäle erstrecken sich in axialer Richtung quer zur Zelle durch die Ringscheiben, während Sekundärkanäle sich in einer radialen Ebene quer zur Achse der Zelle durch den Trägerrahmen erstrecken, wobei die Sekundärkanäle die Zelle mit den Primärkanälen verbinden. Die Zelle wird mit ihrem äußeren Randbereich an einem inneren Randbereich der Ringscheiben zwischen diesen gehalten. Zwischen dem äußeren Randbereich der Zelle und dem gegenüberliegenden inneren Randbereich der Ringscheiben sind Formdichtungen angeordnet. Die Zelle wird mittels Federelementen in axialer Richtung elektrisch kontaktiert, wobei die Federelemente jeweils eine Nachbarzelle oder einen elektrischen Anschluss an einem axialen Ende des Trägerrahmens elektrisch kontaktieren. Alle Ringscheiben können konzentrisch aufeinander gestapelt sein. Der Trägerrahmen ist zur Abdichtung der Zellen und der Versorgungsstruktur mittels eines sich achsparallel durch die Ringscheiben erstreckenden Zugankers axial mechanisch zusammengepresst.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Energiespeicherzellenmodul, umfassend zumindest eine Energiespeicherzelle, enthaltend zumindest einen Elektrolyten, und zumindest ein Taschenelement, wobei in dem Taschenelement die zumindest eine Energiespeicherzelle und der zumindest eine Elektrolyt aufgenommen sind, einen Modulrahmen zur Aufnahme zumindest eines solchen Energiespeicherzellemoduls und einen Modulrahmenstapel mit einer Anzahl solcher Modulrahmen, die eine Anzahl von Energiespeicherzellenmodulen umfassen, vorzusehen, bei denen ein Elektrolytaustausch, ein Kühlen der Zelle und ein Verpressen von dieser möglich sind.
  • Die Aufgabe wird für ein Energiespeicherzellenmodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass zum Befüllen mit dem und zum Austausch des zumindest einen Elektrolyten und/oder zum Entgasen der Energiespeicherzelle zumindest eine Anschlusseinrichtung in oder an dem zumindest einen Taschenelement vorgesehen ist. Für einen Modulrahmen zur Aufnahme zumindest eines solchen Energiespeicherzellenmoduls wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Modulrahmen zumindest einen Aufnahmebereich zur Aufnahme des zumindest einen Energiespeicherzellenmoduls aufweist und mit zumindest einem Folienelement versehen und mit diesem mediendicht verbunden ist, wobei das zumindest eine Folienelement den Aufnahmebereich mediendicht umgibt und eine Medienbarriere gegenüber dem zumindest einen in dem Aufnahmebereich des Modulrahmens aufzunehmenden Energiespeicherzellenmodul bildet. Für einen Modulrahmenstapel, umfassend eine Anzahl solcher Modulrahmen, die ihrerseits jeweils zumindest ein Energiespeicherzellenmodul enthalten, wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest ein Anschlussverbinder für einen Zulauf von Kühlmedium, zumindest ein Anschlussverbinder für einen Rücklauf von Kühlmedium und Strömungskanäle zum Umströmen der in den Modulrahmen angeordneten Energiespeicherzellenmodule mit Kühlmedium vorgesehen sind. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Dadurch wird ein Energiespeicherzellenmodul geschaffen, das durch Vorsehen zumindest einer Anschlusseinrichtung in oder an dem zumindest einen Taschenelement mit Elektrolyt befüllt und hierüber auch von dem Elektrolyt entleert werden kann, um diesen auszutauschen und hierdurch die Lebensdauer der Energiespeicherzelle, insbesondere einer Batteriezelle, zu verlängern. Auch ein Entgasen des Inneren des Taschenelements kann über die zumindest eine Anschlusseinrichtung erfolgen, so dass dessen Aufblähen und ggf. Bersten hierdurch verhindert werden kann. Bei der Herstellung und Wartung der im Innern des Taschenelements angeordneten Energiespeicherzelle, wie Batteriezelle, kann über die zumindest eine Anschlusseinrichtung ein Befüllen und Austausch des Elektrolyten von außen, somit außerhalb des Taschenelements, vorgenommen werden. Dies verbessert deutlich die Fertigungs- bzw. Wartungsabläufe. Beispielsweise können eine erste Anschlusseinrichtung für einen Elektrolytzulauf und eine zweite Anschlusseinrichtung für einen Elektrolytablauf vorgesehen werden. Über die erste Anschlusseinrichtung, die dem Elektrolytzulauf dient, kann Elektrolyt in das Innere des Taschenelementes einströmen, während Elektrolyt aus dem Taschenelement durch die zweite Anschlusseinrichtung für den Elektrolytablauf wieder herausströmen kann. Die Energiespeicherzellen können über die zumindest eine Anschlusseinrichtung somit kontrolliert entgast und bei Bedarf im Service der Elektrolyt individuell ausgetauscht und somit die Lebensdauer der Energiespeicherzelle, wie Batteriezelle, verlängert werden.
  • Vorteilhaft kann zumindest ein Rahmenelement die zumindest eine Energiespeicherzelle zumindest teilweise umgebend vorgesehen und zumindest teilweise in dem Taschenelement aufgenommen und mit diesem mediendicht verbunden sein, wobei die zumindest eine Anschlusseinrichtung an dem Rahmenelement vorgesehen ist. Das zumindest eine Rahmenelement kann dem zumindest einen Taschenelement eine größere Stabilität verleihen. Bei den bekannten Pouchzellen besteht nämlich die Problematik, dass es zu mechanischen Beschädigungen der Zelle kommen kann. Durch das Vorsehen des zumindest einen Rahmenelements, das zumindest teilweise in dem Taschenelement aufgenommen ist, erhält letzteres umfangseitige Stabilität. Das Rahmenelement erstreckt sich vorteilhaft vollständig umlaufend entlang dem Taschenelement und ist mit diesem umlaufend, zumindest teilweise im Bereich der Anschlusseinrichtung mediendicht verbunden. Zum Erzielen einer solchen mediendichten Verbindung ist das zumindest eine Taschenelement mit dem Rahmenelement vorteilhaft stoffschlüssig, beispielsweise durch Verschweißen oder Hinterspritzen des Taschenelementes, insbesondere eines Taschenelementunterteils, mit dem Rahmenelement verbunden. Durch das Anordnen, insbesondere Integrieren, der zumindest einen Anschlusseinrichtung an bzw. in dem Rahmenelement ist eine stabile Anordnung der Anschlusseinrichtung(en) an dem zumindest einen Taschenelement möglich. Ein Anschließen einer Leitung an einer solchen Anschlusseinrichtung zum Zuführen oder Abführen von Elektrolyt ist hierdurch gut und sicher möglich.
  • Weiter vorteilhaft ist zumindest ein Ventilelement in oder an der zumindest einen Anschlusseinrichtung vorgesehen. Insbesondere ist es möglich, in die zumindest eine erste Anschlusseinrichtung für den Elektrolytzulauf ein Ventilelement zu integrieren und ebenfalls in die zumindest eine Anschlusseinrichtung für den Elektrolytablauf. Durch Vorsehen des zumindest einen Ventilelements ist es möglich, das Innere des zumindest einen Taschenelementes zu entgasen, ohne die Gefahr, dass über den oder die Anschlusseinrichtung(en) für den Zu- und Ablauf von Elektrolyt erneut Gas in das Innere des Taschenelementes des Energiespeicherzellenmoduls gelangt.
  • Die zumindest eine Anschlusseinrichtung kann zum Spülen von dieser zum Verhindern von Medienrückständen im Bereich des Ventilelements und/oder im Bereich zumindest eines Dichtelements mit zumindest einem Anschlussabschnitt versehen sein. Hierüber können insbesondere nach einem Befüllvorgang des Energiespeicherzellenmoduls bzw. von dessen zumindest einem Taschenelement mit Elektrolyt Medienrückstände bzw. Elektrolytrückstände im Bereich des Ventilelements, aber auch im Bereich von einem oder mehreren Dichtelementen, die dort vorgesehen sind, entfernt werden.
  • Das zumindest eine Rahmenelement kann vorteilhaft zumindest einen keilförmigen Übergangsabschnitt umfassen, wobei das zumindest eine Taschenelement mit dem Rahmenelement im Bereich von dessen zumindest einen keilförmigen Übergangsabschnitt mediendicht, insbesondere stoffschlüssig, verbunden ist bzw. wird. Ein solcher keilförmiger Übergangsabschnitt ermöglicht eine besonders gute mediendichte Befestigung des Taschenelementes an diesem Teil des Rahmenelements und bietet einen geschützten Raum für das Anordnen von Strömungskanälen, die die Anschlusseinrichtung(en) mit dem Innern des Taschenelements verbinden. Die Anschlusseinrichtung(en) werden vorteilhaft in einem Abschnitt des Rahmenelements angeordnet, der breiter ausgebildet ist, um diese gegen Beschädigung zu schützen, so dass der keilförmige Übergangsabschnitt den Übergang zu den flacheren oder flachen Abschnitten des Rahmenelements bildet, die sich insbesondere entlang der Seiten des Taschenelements erstrecken. Das Rahmenelement kann insbesondere zwei Längsseitenrahmenteile und zwei diese miteinander verbindende Querseitenrahmenteile umfassen, die eine innere Aufnahmeöffnung zur Aufnahme der Energiespeicherzelle umrahmen. Ein mediendichtes stoffschlüssiges Verbinden des keilförmigen Übergangsabschnitts des Rahmenelements und des Taschenelements ermöglicht es, Leckagen in diesem Bereich zu vermeiden. Die Strömungskanäle dienen dem Zuströmen von Elektrolyt in Richtung der inneren Aufnahmeöffnung des Rahmenelements, in der die Energiespeicherzelle aufgenommen wird.
  • Scharfkantige Übergänge im Verbindungsbereich, insbesondere Schweißbereich, zwischen Rahmeneinheit und Taschenelement werden vorteilhaft vermieden, um ein Beschädigen des Folienmaterials des Taschenelements durch Spannungsspitzen zu verhindern.
  • Durch das Vorsehen der zumindest einen Anschlusseinrichtung zur Zufuhr und Abfuhr von Elektrolyt an dem Energiespeicherzellenmodul kann eine geometrische Trennung von Elektroytanschluss und elektrischer Kontaktierung der Energiespeicherzelle geschaffen werden.
  • Das zumindest eine Rahmenelement besteht vorteilhaft aus zumindest einem polyolefinischen Material, wie Polypropylen. Zur Stabilitätssteigerung kann das zumindest eine Rahmenelement beispielsweise aus zumindest einem faserverstärkten Material, wie einem mit glasfaserverstärkten bzw. glasfasergefüllten polyolefinischen Material bestehen. Das zumindest eine Taschenelement kann vorteilhaft aus zumindest einer Mehrschichtverbundfolie, enthaltend zumindest eine Sperrschicht, insbesondere eine Sperrschicht aus Aluminium, zum Verhindern einer Diffusion von Elektrolytbestandteilen von innen nach außen und von Gasen und Feuchtigkeit von außen nach innen bestehen. Die Fügeschicht zu dem Rahmenelement kann aus einem zu deren Material kompatiblen Material, wie Polypropylen, bestehen. Bei Ausbilden des zumindest einen Rahmenelements aus einem polyolefinischen Material ist ein gutes mediendichtes stoffschlüssiges Verbinden des Taschenelements mit dem Rahmenelement möglich.
  • Um eine Barrierewirkung in dem oder den stoffschlüssig verbundenen Bereich(en) zu erzielen, kann das zumindest eine Rahmenelement ferner in diesem Bereich/diesen Bereichen aus zumindest einem Barrierematerial, also einem Material mit Barriereeigenschaften, bestehen, insbesondere aus zumindest einem Material mit einer die Barriere- oder Sperrwirkung verbessernden Dotierung. Beispielsweise kann als ein Material mit Barriereeigenschaften PVDC (Polyvinylidenchlorid), BOPP (biaxial orientiertes Polypropylen), COC (Cycloolefin-Copolymer), HDPE (High Density Polyethylen), insbesondere mit einer die Barrierewirkung verbessernden Dotierung, wie einer Dotierung mit metallischen Additiven, oder zumindest eine Barrierebeschichtung, wie eine Metallisierung, vorgesehen werden. Durch das Vorsehen eines Materials mit Barriereeigenschaften kann eine Diffusion von Elektrolytbestandteilen und Wasserdampf im Bereich der Verbindungsbereiche von Taschenelement und Rahmeneinheit reduziert werden, um die Lebensdauer der Energiespeicherzelle zu verbessern. Das für die Herstellung des Rahmenelements verwendete Material, z.B. Polypropylen, kann zum Erzielen der Sperr- bzw. Barrierewirkung beispielsweise entsprechend dotiert werden/sein, z.B. mit einem metallischen Additiv.
  • Das zumindest eine Rahmenelement weist weiter vorteilhaft Strömungskanäle zum Durchströmen mit und Verteilen des Elektrolyten innerhalb des Taschenelements auf. Diese können beispielsweise entlang von Längsseitenrahmenteilen des Rahmenelements vorgesehen sein. Insbesondere kann der Durchströmungsquerschnitt der Strömungskanäle vom Einlauf in Richtung stromabwärts zunehmen. Durch die Strömungskanäle kann Elektrolyt gleichmäßig in dem Taschenelement verteilt werden, insbesondere unter Vorsehen eines stromabwärts größer werdenden Durchströmungsquerschnitts.
  • Zur Strömungsführung des Elektrolyten durch Anoden- und Kathodenstapel der zumindest einen Energiespeicherzelle und zum Vermeiden von Leckageströmung zwischen Zu- und Rücklauf des Elektrolyten kann vorteilhaft zumindest ein Dichtelement vorgesehen sein. Das zumindest eine Dichtelement kann z.B. ein Dichtelement in Form eines niedrig schmelzenden Hotmelts sein. Das zumindest eine Dichtelement kann zusätzlich den Randbereich zwischen stromableitenden Anoden- und Kathodenfolie und dem Separator der zumindest einen Energiespeicherzelle abdichten und hierdurch zu einem sichereren Betrieb der Energiespeicherzelle führen.
  • Zur gerichteten Druckentlastung der zumindest einen Energiespeicherzelle bzw. des zumindest einen Taschenelements kann zumindest ein Entgasungskanal, umfassend zumindest eine Sicherheitsventileinrichtung in das zumindest eine Rahmenelement integriert sein. Die Sicherheitsventileinrichtung kann beispielsweise eine Berstscheibe oder eine druckbegrenzende Barriereeinrichtung sein. Hierdurch ist eine gerichtete Druckentlastung der zumindest einen Energiespeicherzelle in einem Havariefall möglich. Auf der Außenseite des Energiespeicherzellenmoduls kann ein Sammelkanal vorgesehen, insbesondere dort aufgesteckt, werden oder sein, um ein Herausführen der unter Druck stehenden Gase aus dem Energiespeicherzellenmodul zu ermöglichen.
  • Die Energiespeicherzellenmodule werden in einem jeweiligen Modulrahmen aufgenommen und mehrere solcher Modulrahmen können aufeinander gestapelt werden, um einen Modulrahmenstapel zu bilden. Die Modulrahmen dienen dazu, dass die Energiespeicherzellenmodule aufeinander gestapelt werden können. Ferner dienen die Modulrahmen dazu, ein Kühlen bzw. Oberflächenkühlen der Energiespeicherzellen zu ermöglichen, da ein Durchströmen der aufgestapelten Modulrahmen mit einem Kühlmedium möglich ist. Ein Kühlen der Energiespeicherzellen erweist sich zum Abführen von Wärme beim Laden und Entladen der Energiespeicherzellen als vorteilhaft. Ferner kann die zumindest eine Energiespeicherzelle durch Wärmezufuhr zum Erreichen einer geeigneten bzw. vorgebbaren Betriebstemperatur temperiert werden. Durch das Vorsehen des von dem zumindest einen Folienelement mediendicht umgebenen zumindest einen Aufnahmebereichs zur Aufnahme des Energiespeicherzellenmoduls in dem Modulrahmen kann das in diesem aufgenommene Energiespeicherzellenmodul mit Kühlmedium umströmt werden, ohne dass dieses mit Kühlmedium in Berührung kommt. Es ist somit eine jederzeitige Entnahme eines jeden Energiespeicherzellenmoduls, insbesondere im Service- oder Wartungsfall, ohne das Erfordernis eines Ablassens von Kühlmedium aus dem Modulrahmenstapel möglich. Durch das zumindest eine die Energiespeicherzelle umgebende Taschenelement und das zumindest eine Folienelement des Modulrahmens, das dessen Aufnahmebereich für das Energiespeicherzellenmodul umgibt, sind vorteilhaft zwei Barriereschichten zwischen Kühlmedium und Energiespeicherzelle zum Vermeiden eines Kontakts des Kühlmediums mit dem Elektrolyt vorgesehen.
  • Durch das um das Energiespeicherzellenmodul herum strömende Kühlmedium kann ferner ein hydraulisches Verpressen der Energiespeicherzelle zum Verbessern der Kontaktierung von Anode, Kathode und der stromleitenden Anoden- und Kathodenfolien erfolgen, also der aktiven Bereiche der Energiespeicherzelle, wenn das Kühlmedium unter einem entsprechenden Druck dort ansteht. Es wird dabei sichergestellt, dass über den gesamten aktiven Bereich jeder Energiespeicherzelle der gleiche Anpressdruck aufgebracht wird.
  • Eine Zufuhr und Abfuhr des Kühlmediums kann durch zumindest eine erste Anschlusseinrichtung und zumindest eine zweite Anschlusseinrichtung des Modulrahmenstapels erfolgen. Die zumindest eine erste Anschlusseinrichtung und die zumindest eine zweite Anschlusseinrichtung können in endseitigen Platten, die auf der Oberseite und der Unterseite des Modulrahmenstapels angeordnet werden können, vorgesehen sein. Innerhalb der Platten können Strömungskanäle zum gesammelten Zuleiten bzw. Ableiten des Kühlmediums zu der zweiten Anschlusseinrichtung bzw. von der ersten Anschlusseinrichtung ausgebildet sein. Strömungskanäle zum Umströmen der in den Modulrahmen angeordneten Energiespeicherzellenmodule mit Kühlmedium werden durch die übereinander gestapelten Modulrahmen hindurch innerhalb von diesen gebildet bzw. sind in diesen vorgesehen.
  • An einem jeweiligen Modulrahmen kann zumindest eine Einrichtung zur Strömungsführung von Kühlmedium ausgebildet sein. Insbesondere können Geometrien zur Strömungsführung an dem Modulrahmen angespritzt sein. Hierdurch können die Strömungskanäle zum Umströmen der Energiespeicherzellenmodule mit Kühlmedium erzeugt werden. Hierdurch ist es nicht mehr erforderlich, Kühlplatten zwischen den einzelnen in jeweiligen Taschenelementen aufgenommenen Energiespeicherzellen anzuordnen, um letztere zu kühlen, wie dies bei den bekannten in einem Gehäuse angeordneten Pouchzellen der Fall ist. Das Kühlmedium kann als wärmetransportierendes Hydraulikmedium dielektrisch ausgebildet sein, muss das jedoch nicht, da es nicht mit dem Elektrolyten der Energiespeicherzelle, wie Batteriezelle, in Berührung kommt.
  • Das zumindest eine Folienelement, das als Medienbarriere den Aufnahmebereich des Modulrahmens, in dem das Energiespeicherzellenmodul aufgenommen wird, umgibt, kann insbesondere ein Mehrschichtverbundfolienelement sein. Beispielsweise kann das zumindest eine Folienelement auf Basis polyolefinischer Materialkombination ausgebildet sein.
  • Der Modulrahmen kann mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgebildet sein. Beispielsweise können zwei Gleichteile ausgebildet und aufeinandergefügt werden. Die Modulrahmenteile sind jeweils mit einem Folienelement im Bereich des Aufnahmebereichs versehen bzw. ausgekleidet, wobei das jeweilige Folienelement dort mediendicht mit dem Material des Modulrahmens verbunden ist. Das zumindest eine Folienelement kann mit dem Modulrahmen z.B. durch Verschweißen mediendicht stoffschlüssig verbunden sein. Ferner ist es möglich, dass der Modulrahmen einteilig um das zumindest eine Folienelement herum mediendicht gespritzt ist. Der Modulrahmen kann z.B. aus einer polyolefinischen Materialkombination bestehen, so dass ein mediendichtes stoffschlüssiges Verbinden mit dem Folienelement erfolgen kann.
  • Aus dem Modulrahmenstapel können die Energiespeicherzellenmodule einzeln entnommen werden. Die Anschlusseinrichtung(en) eines jeweiligen Energiespeicherzellenmoduls sind daher in dem Modulrahmen vorteilhaft so angeordnet, dass sie nach dem Aufeinanderstapeln der Modulrahmen zum Ausbilden des Modulrahmenstapels von außen zugänglich bleiben. Hierdurch kann einerseits ein Entnehmen eines jeden der Energiespeicherzellenmodule aus dem Modulrahmenstapel und andererseits ein Befüllen und Entleeren der Energiespeicherzellenmodule mit/von Elektrolyt problemlos von außen, also außerhalb des Modulrahmenstapels, erfolgen.
  • Zum Detektieren einer Leckage kann zumindest eine Einrichtung zur Drucküberwachung oder zur Volumenüberwachung im Hinblick auf einen Flüssigkeitsverlust des Raums zwischen dem Modulrahmen und dem in diesem aufgenommenen zumindest einen Energiespeicherzellenmodul und/oder des Kühlmediumkreislaufs durch den Modulrahmen und den Modulrahmenstapel hindurch vorgesehen sein. Bei Vorliegen eines Druckabfalls des Kühlmediumdrucks oder einer Volumenänderung im Kreislauf kann eine Leckage detektiert werden. In diesem Falle würde auch der hydraulische Druck auf die aktiven Bereiche der Energiespeicherzellen als Folge einer Leckage nachlassen, so dass deren Betriebsfähigkeit und -sicherheit gefährdet würde. Dies kann durch die Einrichtung zur Druck- und Volumenüberwachung vermieden werden, indem die Energiespeicherzellen elektrisch getrennt werden.
  • Der Fertigungsablauf des Energiespeicherzellenmoduls kann beispielsweise folgendermaßen vorgesehen werden. In einem ersten Schritt kann zum Ausbilden des Taschenelements ein Mehrschichtfolienelement tiefgezogen werden, wobei zwei Teile vorgesehen werden, ein Unterteil und ein Oberteil. In einem zweiten Schritt kann das Unterteil des tiefgezogenen Taschenelements mit dem Rahmenelement hinterspritzt oder mit diesem im Bereich der Anschlusseinrichtung verschweißt bzw. stoffschlüssig verbunden werden. In einem dritten Schritt können die Ventilelemente an dem Rahmenelement bzw. den daran ausgebildeten Anschlusseinrichtungen montiert werden. In einem vierten Schritt kann der Elektrodenstapel mit Anschlusselektroden der Energiespeicherzelle in das Taschenelement-Unterteil eingelegt werden. In einem fünften Schritt kann zumindest ein Dichtelement zur Flüssigdichtung für den Elektrodenstapel in oder an dem Rahmenelement angeordnet werden. In einem sechsten Schritt können das Taschenelement-Oberteil und das Taschenelement-Unterteil, Anschlusselektroden und das Rahmenelement verschweißt bzw. stoffschlüssig verbunden werden. Nachfolgend können in einem siebten Schritt Kontakthalter außenseitig an den Anschlusselektroden des Elektrodenstapels montiert werden zum Ermöglichen eines Kontaktierens der Energiespeicherzelle. In einem achten Schritt können auf der Oberseite und/oder Unterseite der Energiespeicherzelle Rahmenteile montiert werden, die durch Verbinden untereinander oder durch Kleben oder Schweißen oder anderweitig stoffschlüssig mit dem Taschenelement-Oberteil und dem Taschenelement-Unterteil verbunden werden können. In einem neunten Schritt kann die Energiespeicherzelle evakuiert bzw. getrocknet werden. In einem zehnten Schritt kann Elektrolyt über die zumindest eine Anschlusseinrichtung mit den darin angeordneten Ventilelementen an dem Rahmenelement zugeführt werden. In einem elften Schritt kann die Energiespeicherzelle formiert bzw. entgast werden. In einem zwölften Schritt können die Ventilelemente geschlossen und über ihre Anschlussabschnitte gespült werden, um diese von Elektrolytresten zu befreien.
  • Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im Folgenden Ausführungsbeispiele von dieser näher anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen in:
    • 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Energiespeicherzellenmoduls,
    • 2 eine Draufsicht auf das Energiespeicherzellenmodul gemäß 1,
    • 3 eine perspektivische Detailansicht des Energiespeicherzellenmoduls gemäß 1 und 2 im Bereich zweier Anschlusseinrichtungen, wobei außerhalb der einen von diesen ein darin einzufügendes Ventilelement gezeigt ist,
    • 4 eine perspektivische Explosionsansicht des Energiespeicherzellenmoduls gemäß 1 und 2,
    • 5 eine perspektivische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Energiespeicherzellenmoduls mit zwei außenseitigen Rahmenteilen,
    • 5a eine perspektivische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Einheit aus einem Taschenelementunterteil, das mit einem erfindungsgemäßen Rahmenelement hinterspritzt ist,
    • 5b eine perspektivische Unteransicht der Einheit aus Taschenelementunterteil und Rahmenelement gemäß 5a,
    • 6a eine perspektivische teilweise gebrochene Ansicht eines erfindungsgemäßen Rahmenelements des Energiespeicherzellenmoduls gemäß 4 und 5 mit zwei Anschlusseinrichtungen, wobei eine geschnitten gezeigt ist und ein Ventilelement sowie zwei Anschlussabschnitte zum Spülen aufweist,
    • 6b eine teilweise geschnittene Ansicht des Rahmenelements gemäß 6a im Bereich der mit dem Ventilelement versehenen Anschlusseinrichtung,
    • 6c eine Detailschnittansicht des Rahmenelements gemäß 6a in gegenüber der Ansicht gemäß 6b um 90° versetzter Blickrichtung,
    • 7 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Energiespeicherzellenmodul, enthaltend einen Entgasungskanal und eine Berstscheibe,
    • 7a eine Frontansicht des Energiespeicherzellenmoduls gemäß 7,
    • 8 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Energiespeicherzellenmoduls, enthaltend einen Entgasungskanal und eine Barrierenaht,
    • 8a eine Frontansicht des Energiespeicherzellenmoduls gemäß 8,
    • 9 eine perspektivische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Modulrahmens, enthaltend ein Oberteil und ein Unterteil, und eines erfindungsgemäßen Energiespeicherzellenmoduls, das in den Modulrahmen eingefügt werden soll,
    • 10 eine perspektivische Ansicht des aus Oberteil und Unterteil gemäß 9 gebildeten erfindungsgemäßen Modulrahmens,
    • 11 a eine Seitenansicht des Modulrahmenoberteils gemäß 9,
    • 11 b eine Draufsicht auf das Modulrahmenoberteil gemäß 9,
    • 11c eine Unteransicht des Modulrahmenoberteils gemäß 9,
    • 12 eine perspektivische Explosionsansicht des Modulrahmenoberteils gemäß 9 und eines Folienelements, das dem Auskleiden eines Aufnahmebereichs zum Aufnehmen eines Energiespeicherzellenmoduls dient, vor dessen Aufbringen auf den Aufnahmebereich,
    • 13 eine Unteransicht des Modulrahmenoberteils gemäß 12 in dem noch nicht mit dem Folienelement versehenen Zustand,
    • 14 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Modulrahmenstapels, enthaltend fünf übereinander gestapelte Modulrahmen gemäß 10 mit darin eingefügten erfindungsgemäßen Energiespeicherzellenmodulen sowie zwei Anschlussverbinder zum Verbinden des Modulrahmenstapels mit einem Kühlmediumkreislauf zum Zuführen und Abführen von Kühlmedium,
    • 15 eine Detailschnittansicht durch den Modulrahmenstapel gemäß 14, mit Veranschaulichung des Kühlmediumströmungsweges für eine serielle Durchströmung des Modulrahmenstapels und der einzelnen Modulrahmen,
    • 16 eine schematische Längsschnittansicht durch den Modulrahmenstapel gemäß 14 zur Veranschaulichung der Strömungskanäle für eine parallele Durchströmung des Inneren von diesem, und
    • 17 eine Seitenansicht des Modulrahmenstapels gemäß 14 mit Blick auf den für das Abführen von Kühlmedium vorgesehenen Anschlussverbinder.
  • In den 1 und 2 ist ein Energiespeicherzellenmodul 1 gezeigt, das eine in einem Taschenelement 2 aufgenommene Energiespeicherzelle 3 umfasst. Die Energiespeicherzelle 3 kann beispielsweise eine Batteriezelle sein. Ferner ist im Inneren des Taschenelements 2 ein Elektrolyt vorgesehen, der allerdings in den 1 und 2 nicht zu sehen ist, ebensowenig wie Anode, Kathode, Separator und stromleitende Folie der Energiespeicherzelle 3. Das Energiespeicherzellenmodul 1 umfasst ferner eine Einheit 4. Einheit 4 umfasst, wie besser 4, 5, 5a, 5b entnommen werden kann, ein umlaufendes Rahmenelement 140 und ein Taschenelementunterteil 21. Das Rahmenelement 140 umfasst zwei Längsseitenrahmenteile 40, 41, die sich in Längsrichtung des Energiespeicherzellenmoduls 1 erstrecken, sowie zwei Querseitenrahmenteile 42, 43, die die Längsseitenrahmenteile 40, 41 miteinander verbinden und kürzer als diese ausgebildet sind. Die Längs- und Querseitenrahmenteile 40, 41, 42, 43 umgrenzen eine innere Öffnung 143, in der die Energiespeicherzelle 3 aufgenommen wird. Der Querseitenrahmenteil 42 weist zwei Anschlusseinrichtungen 44, 45 auf, wie der Detailansicht in 3 besonders gut entnommen werden kann, wobei die Anschlusseinrichtungen 44, 45 zum Zuführen von Elektrolyt und zum Abführen von diesem aus dem Energiespeicherzellenmodul heraus sowie zum Entgasen dienen. In die Anschlusseinrichtungen 44, 45 können Ventilelemente 46, wie eines davon beispielhaft in 3 gezeigt ist, eingefügt werden. Hierüber kann insbesondere die Menge an Elektrolyt, die in das Energiespeicherzellenmodul 1 einströmt und aus diesem wieder herausströmt gesteuert werden.
  • Wie ferner insbesondere 3 entnommen werden kann, ist der Querseitenrahmenteil 42 im Bereich der beiden Anschlusseinrichtungen 44, 45 höher bzw. dicker ausgebildet und weist in Richtung zu den Längsseitenrahmenteilen 40, 41 einen keilförmigen Übergangsabschnitt 47 auf. Dieser ragt seitlich über die Erstreckung der Längsseitenrahmenteile 40, 41 hinaus, wie insbesondere den 2 und 3 entnommen werden kann.
  • In Längsrichtung des Energiespeicherzellenmoduls 1 ragen über den Querseitenrahmenteil 43 zwei elektrische Kontaktelemente 5, 6 oder Elektroden hinaus. Diese dienen zum elektrischen Kontaktieren der Energiespeicherzelle 3 bzw. von deren stromleitenden Folien, die mit der Anode und der Kathode der Energiespeicherzelle 3 in stromübertragendem Kontakt stehen.
  • Das in 3 gezeigte Ventilelement 46 weist eine seitlich auskragende Verriegelungseinrichtung 146 auf, mittels derer ein Verriegeln in den beiden Anschlusseinrichtungen 44, 45 möglich ist. Die Verriegelungseinrichtung 146 greift dort in eine entsprechende Verriegelungsnut 144 bzw. 145 ein und kann hierüber in seiner Position fixiert werden. Durch Herausschwenken aus der Verriegelungsposition ist eine Entnahme des Ventilelementes 46 aus den Anschlusseinrichtungen 44, 45 möglich.
  • Wie der Explosionsansicht in 4 weiter entnommen werden kann, ist das Taschenelement 2 aus Taschenelementoberteil 20 und Taschenelementunterteil 21 gebildet. Taschenelementoberteil 20 und Taschenelementunterteil 21 werden mit dem Rahmenelement 140 mediendicht verbunden, um einen Austritt von Elektrolyt sicher vermeiden zu können. Wie der Draufsicht auf das Energiespeicherzellenmodul 1 in 2 entnommen werden kann, ist außenseitig umlaufend um die Energiespeicherzelle 3 eine Verbindungsnaht 7 vorgesehen. Im Bereich des keilförmigen Übergangsabschnitts 47 liegt das Taschenelementoberteil 20 auf der Oberseite von diesem auf und das Taschenelementunterteil 21 auf der Unterseite von diesem auf, wie in 3 zu sehen. Beide sind mit dem keilförmigen Übergangsabschnitt 47 des Querseitenrahmenteils 42 stoffschlüssig mediendicht verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung entlang der Verbindungsnaht 7 zwischen dem Taschenelementoberteil 20 und der Oberseite des keilförmigen Übergangsabschnitts 47 kann insbesondere durch Verschweißen erfolgen. Die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Taschenelementunterteil 21 und der Unterseite des keilförmigen Übergangsabschnitts 47 kann insbesondere durch Hinterspritzen des Taschenelementunterteils 21 mit dem Rahmenelement 140 erfolgen.
  • Ein Detailaufbau des Energiespeicherzellenmoduls 1 ist in 5 veranschaulicht. Demgemäß umfasst das Energiespeicherzellenmodul 1 außer dem Rahmenelement 140, das aus den beiden Längsseitenrahmenteilen 40, 41 und den beiden Querseitenrahmenteilen 42,43 gebildet ist, u.a. auch noch ein Rahmenteil 141 und ein Rahmenteil 142. Als weitere Komponenten umfasst das Energiespeicherzellenmodul 1 ferner noch zwei Dichtelemente 8, 9, die im Bereich der beiden Querseitenrahmenteile 42, 43 des Rahmenelements 140 zur Flüssigkeitsdichtung angeordnet werden. Zum Aufnehmen der beiden elektrischen Kontaktelemente 5, 6 der Energiespeicherzelle 3 ist ferner ein Kontakthalter 10 vorgesehen.
  • Für die Herstellung des Energiespeicherzellenmoduls 1 gemäß 5 werden zunächst die insbesondere Mehrschichtverbund-Folienelemente zum Erzeugen von Taschenelementoberteil 20 und Taschenelementunterteil 21 tiefgezogen, um die gewünschte Formgebung, wie sie den 4 und 5 entnommen werden kann, auszubilden. Das Taschenelementunterteil 21 wird nachfolgend mit dem Rahmenelement 140 hinterspritzt oder in einem separaten Fügeverfahren verschweißt, somit die Einheit 4 aus Taschenelementunterteil 21 und Rahmenelement 140 hergestellt. Die Einheit 4 aus mit dem Rahmenelement 140 hinterspritzten Taschenelementunterteil 21 ist den 5a und 5b zu entnehmen. In einem weiteren Schritt wird die Energiespeicherzelle 3 mit an dieser angeschweißten elektrischen Kontaktelementen 5, 6 in das Rahmenelement 140 eingelegt. Die beiden Dichtelemente 8, 9 zur Flüssigkeitsdichtung bzw. zum Abdichten des Elektrodenstapels der Energiespeicherzelle 3 werden ebenfalls in dem Rahmenelement 140 angeordnet. Ggf. wäre hier Nachfolgend wird in einem weiteren Schritt das Taschenelementoberteil 20 mit dem Taschenelementunterteil 21 mit Rahmenelement 140 und elektrischen Kontaktelementen bzw. Elektroden 5, 6 stoffschlüssig verbunden. In einem weiteren Schritt werden der Kontakthalter 10 und Rahmenteil 141 und Rahmenteil 142 montiert. Die Rahmenteile 141 und 142 werden nach dem Verschweißen der Energiespeicherzelle auf der Ober- und Unterseite montiert. Sie dienen der Stabilisierung und Führung in einem Modulrahmen 200, wie er 9 und 10 zu entnehmen ist. In einem weiteren Schritt wird die Energiespeicherzelle 3 evakuiert bzw. getrocknet. Dies kann über zumindest eine der beiden Anschlusseinrichtungen 44, 45 erfolgen, da diese mit dem Inneren 22 des aus Taschenelementoberteil 20 und Taschenelementunterteil 21 gebildeten Taschenelements 2 und somit mit der Energiespeicherzelle 3, gasverbunden sind. Die Verbindung erfolgt beispielsweise über einen Strömungskanal 48, wie er beispielhaft in 6a und 6b gezeigt ist. Nach dem Evakuieren bzw. Trocknen der Energiespeicherzelle 3 wird Elektrolyt über die beiden Anschlusseinrichtungen 44, 45, z.B. nur über die Anschlusseinrichtung 44, mit den darin angeordneten Ventilelementen 46 in das Innere 22 des Taschenelementes 2 des Energiespeicherzellenmoduls 1 zugeführt. Nachfolgend kann die Energiespeicherzelle 3 entgast, z.B. über die Anschlusseinrichtung 45, und nachfolgend die Ventilelemente 46 geschlossen werden. Ein Spülen der Ventilelemente 46 erfolgt bei geschlossenen Ventilelementen 46 durch Anschlussabschnitte 45a, 45b an der Oberseite und der Unterseite der Anschlusseinrichtung 45 bzw. Anschlussabschnitte 44a, 44b an der Ober- und der Unterseite der Anschlusseinrichtung 44. Durch das Spülen können Elektrolytreste aus den Ventilelementen entfernt werden. Den 6a bis 6c kann jeweils der Detailbereich des jeweiligen Rahmenelements 140 mit den Ventilelementen 46 entnommen werden, wobei die Ventilelemente 46 geschlossen sind und durch Pfeile P2 (siehe 6b, 6c) die Spülrichtung angedeutet ist. Das Spülen erfolgt im Innern der Ventilelemente 46 in einem Ringspalt um einen inneren Ventilkörper 460 herum, wie 6c entnommen werden kann.
  • In 6a ist das Rahmenelement 140 mit den Anschlusseinrichtungen 44, 45gezeigt. Insbesondere der geschnittenen Ansicht der Anschlusseinrichtung 45 in 6a bzw. der Anschlusseinrichtung 44 in 6b kann deren Aufnahmeöffnung 147 zum Aufnehmen des Ventilelementes 46 entnommen werden, wobei sich der jeweilige Strömungskanal 48 von der Aufnahmeöffnung 147 weg in Richtung des Längsseitenrahmenteils 40 bzw. 41 (siehe 6c) erstreckt. Die beiden Längsseitenrahmenteile 40, 41 weisen jeweils eine Verteilgeometrie in Form von Strömungskanälen 49 auf, z.B. in Form von Schlitzen bzw. Nuten, um den einströmenden Elektrolyt zum gleichmäßigen Befüllen des Inneren des Taschenelementes 2 gleichmäßig in die innere Öffnung 143 des Rahmenelements 140 hinein verteilen zu können. Die Strömungsgeometrie der Strömungskanäle 49 kann zum Erzielen einer gleichmäßigeren Elektrolytverteilung stromabwärts variabel gestaltet werden. Beispielsweise kann der Durchströmungsquerschnitt der Strömungskanäle 48, 49 vom Einlauf in Richtung stromabwärts zunehmen. Dies ist allerdings in 6a und 6b nicht zu sehen.
  • Die Anschlusseinrichtung 44 kann beispielsweise zur Zufuhr von Elektrolyt dienen und die Anschlusseinrichtung 45 zur Abfuhr, also den Rücklauf, aus dem Inneren 22 des Taschenelements 2 heraus vorgesehen werden. Gerade für einen Tausch des Elektrolyten kann ein solcher Rücklauf verwendet werden. Die Zufuhr von neuem Elektrolyt kann nach dem Entleeren des Energiespeicherzellenmoduls 1 bei einem Tausch des Elektrolyten im Rahmen einer Wartung zur Verlängerung der Lebensdauer der Energiespeicherzelle 3 über die Anschlusseinrichtung 44 erfolgen.
  • Um in einem Havariefall das sich im Innern des Energiespeicherzellenmoduls 1 bildende Gas gerichtet aus dem Innern 22 des Taschenelements 2 herausleiten zu können und hierdurch für eine gerichtete Druckentlastung der Energiespeicherzelle 3 zu sorgen, sind in den 7, 7a und 8, 8a zwei Möglichkeiten für Sicherheitsventileinrichtungen gezeigt. In 7 umfasst die Sicherheitsventileinrichtung eine Berstscheibe 13 in einem Entgasungskanal 12. Außenseitig an dem Querseitenrahmenteil 42 des Rahmenelements 140 ist eine Entgasungsanschlusseinrichtung 14 angeordnet. Der Entgasungskanal 12, in dessen Verlauf die Berstscheibe 13 angeordnet ist, mündet in die Entgasungsanschlusseinrichtung 14, so dass bei deren Öffnen ein Entgasen möglich ist. Bei der Ausführungsvariante nach 8 ist ebenfalls ein Entgasungskanal 15 vorgesehen, der sich ebenso wie der Entgasungskanal 12 in dem Querseitenrahmenteil 42 erstreckt. Als Sicherheitsventileinrichtung ist eine Barrierenaht 16 vorgesehen, die sich zwischen dem Entgasungskanal 15 und dem Innern 22 des Taschenelements 2 erstreckt. Die Barrierenaht 16 dient hier als druckbegrenzende Barriere und ist ebenfalls in das Querseitenrahmenteil 42 des Rahmenelements 140 integriert. Mit dem Entgasungskanal 15 ist auch bei dieser Ausführungsvariante eine Entgasungsanschlusseinrichtung 17 verbunden, die ebenfalls auf der Außenseite des Querseitenrahmenteils 42 angeordnet ist. Ferner ist es möglich, einen Sammelkanal außenseitig auf das Rahmenelement 140 des Energiespeicherzellenmoduls 1 aufzustecken, um hierüber einen Gasaustritt in die Umgebung zu ermöglichen, anstelle des Vorsehens der Entgasungsanschlusseinrichtung 14 bzw. der Entgasungsanschlusseinrichtung 17.
  • Die einzelnen Rahmen-Komponenten, also das Rahmenelement 140 und die beiden Rahmenteile 141, 142, der Energiespeicherzelle 3 bzw. des Energiespeicherzellenmoduls 1 können beispielsweise aus einem polyolefinischen Material, wie Polypropylen, bestehen. Um die Stabilität der Energiespeicherzelle 3 mit Rahmenelement 140 zu verbessern, kann ein faserverstärkter Kunststoff, wie beispielsweise ein mit Glasfaser gefüllter polyolefinischer Kunststoff, verwendet werden. Zum Ausbilden des Taschenelements 2 bzw. von Taschenelementoberteil 20 und Taschenelementunterteil 21 kann eine Mehrschichtverbundfolie, die zumindest eine Sperrschicht, wie beispielsweise eine Sperrschicht aus Aluminium, umfasst, vorgesehen werden, um durch die Sperrschicht die Diffusion von Elektrolytbestandteilen von innen nach außen und von Gasen bzw. Feuchtigkeit von außen nach innen in das Innere 22 des Taschenelements 2 zu verhindern. Auch das Rahmenelement 140 kann zum Erzielen einer verbesserten Barriere- bzw. Sperrwirkung aus einem Material mit Barriereeigenschaften bzw. Barrierematerial bestehen. Zum Erzielen einer solchen Barrierewirkung kann das Barrierematerial eine entsprechende Dotierung aufweisen. Beispielsweise kann Polypropylen (PP) mit darin dispergierten Nanopartikeln als Barrierematerial verwendet werden oder Polyvinylidenchlorid (PVDC), biaxial orientiertem Polypropylen (BOPP), Cycloolefin-Copolymer (COC), High Density Polyethylen (HDPE), insbesondere mit einer die Barrierewirkung verbessernden Dotierung, wie einer Dotierung mit metallischen Additiven. Ebenfalls kann zumindest eine Barrierebeschichtung, wie zumindest eine Metallisierung, vorgesehen werden. Um eine gute stoffschlüssige Verbindung zwischen Taschenelementoberteil 20 und Taschenelementunterteil 21 und Rahmenelement 140 erzielen zu können, kann die jeweilige Fügeschicht der Mehrschichtverbundfolie des Taschenelements 2 aus einem entsprechend kompatiblen Material bestehen, z.B. aus Polypropylen, wenn das Rahmenelement 140 aus Polypropylen besteht.
  • Die 9 bis 13 zeigen einen Modulrahmen 200, in dem das Energiespeicherzellenmodul 1 aufgenommen wird bzw. werden kann. Wie 9 entnommen werden kann, besteht der Modulrahmen 200 aus einem Modulrahmenoberteil 201 und einem Modulrahmenunterteil 202. Modulrahmenoberteil 201 und Modulrahmenunterteil 202 können als Gleichteile ausgebildet werden, was gegenüber dem Ausbilden unterschiedlicher Modulrahmenoberteile und Modulrahmenunterteile kostensparend ist. Modulrahmenoberteil 201 und Modulrahmenunterteil 202 weisen jeweils einen Aufnahmebereich 203a, 203b auf, die zusammen nach dem Zusammenfügen zu dem Modulrahmen 200 einen Aufnahmebereich 203 bilden, wobei das Energiespeicherzellenmodul 1 in den gebildeten Aufnahmebereich 203 des Modulrahmens 200 eingefügt werden kann. Um den Aufnahmebereich 203 mediendicht in Richtung des darin aufzunehmenden Energiespeicherzellenmoduls 1 auszubilden, wird der jeweilige Aufnahmebereich 203a bzw. 203b des Modulrahmenoberteils 201 bzw. Modulrahmenunterteil 202 mit einem jeweiligen Folienelement 205 ausgekleidet. Ein jeweiliges Folienelement 205, wie es beispielsweise in 12 zu sehen ist, wird auf der Innenseite 206 des Modulrahmenoberteils 201 bzw. auf der Innenseite 207 des Modulrahmenunterteils 202 mediendicht befestigt, beispielsweise dort verschweißt. Ebenfalls ist es möglich, das Folienelement 205 mit dem Modulrahmenoberteil 201 bzw. ein entsprechendes Folienelement 205 mit dem Modulrahmenunterteils 202 zu hinterspritzen. Ferner kann das Folienelement 205 auf der Außenseite 208 des Modulrahmenoberteils 201 des Modulrahmens 200 verschweißt oder hinterspritzt werden. In jedem Falle wird eine mediendichte Verbindung zwischen Folienelement 205 und dem Modulrahmenoberteil 201 bzw. Folienelement 205 und dem Modulrahmenunterteil 202 vorgesehen. Das Folienelement kann wiederum eine Mehrschichtverbundfolie sein. Insbesondere die Fügeschicht, die mit dem Material des Modulrahmens 200 bzw. von dessen Modulrahmenoberteil 201 und dessen Modulrahmenunterteil 202 stoffschlüssig mediendicht verbunden werden soll, kann aus einem polyolefinischen Material, wie beispielsweise Polypropylen, bestehen. Anstelle eines mehrteiligen, insbesondere zweiteiligen, Ausbildens des Modulrahmens 200 kann ein zu einer Tasche geformtes Folienelement in eine Spritzgussform eingelegt werden, wobei das Folienelement mit dem Material des Modulrahmens zu dessen Ausbilden umspritzt wird.
  • Wie den 9 bis 13 weiter entnommen werden kann, weist der Modulrahmen 200 auf seiner jeweiligen Außenseite 208, 209 Einrichtungen zur Strömungsführung, hier in Form von Strömungsrippen 210 auf. Die Strömungsrippen 210 erstrecken sich zwischen im Randbereich des Modulrahmens 200 einander gegenüberliegend angeordneten Strömungskanälen 211, 212, 213, 214. Über die Strömungskanäle 211 bis 214 kann Kühlmedium zuströmen, das über die Strömungsrippen 210 über die Oberfläche des Modulrahmens 200 im Bereich von dessen Aufnahmebereich 203 weiterströmen kann. Das Kühlmedium dient zum Kühlen des innerhalb des Aufnahmebereichs 203 anzuordnenden Energiespeicherzellenmoduls 1. Über das Kühlmedium kann die beim Laden und Entladen der Energiespeicherzelle 3 des Energiespeicherzellenmoduls 1 entstehende Wärme abgeführt werden. Ferner ist über das Kühlmedium ein Verpressen des aktiven Bereichs der Energiespeicherzelle möglich, da das Kühlmedium einen Druck von außen auf die Energiespeicherzelle 3 innerhalb des Energiespeicherzellenmoduls 1 ausübt. Es ist somit ein hydraulisches Verpressen der Energiespeicherzelle 3 über das Kühlmedium möglich. Aufgrund des Vorsehens des Folienelements 205 besteht jedoch nicht das Risiko, dass das Kühlmedium zu dem Energiespeicherzellenmodul 1 bzw. der darin angeordneten Energiespeicherzelle 3 gelangt. Es sind somit zwei Barriereschichten zwischen dem Kühlmedium und der Energiespeicherzelle 3 vorgesehen, das Folienelement 205 und das Taschenelement 2, das ebenfalls aus einem Folienelement gebildet ist, so dass ein Kontakt des Kühlmediums mit den Elektrolyten der Energiespeicherzelle sicher verhindert werden kann.
  • Die 11a zeigt das Modulrahmenoberteil 201 in der Seitenansicht, so dass dessen Aufnahmebereich 203a besonders gut erkennbar ist. 11b können besonders gut die Strömungskanäle 211 bis 214 sowie die Strömungsrippen 210 entnommen werden. In 13 ist das Modulrahmenoberteil 201 ohne das Folienelement 205 gezeigt. In 11c überdeckt das Folienelement 205 den Aufnahmebereich 203a des Modulrahmenoberteils 201 und ist auf diesem mediendicht stoffschlüssig befestigt. Die vier Fügebereiche 215, 216, 217, 218, die den jeweiligen Aufnahmebereich 203a bzw. 203b umgeben, sind in 13 und 11c ebenfalls angedeutet. In diesen Fügebereichen 215 bis 218 sind das Folienelement 205 und das Modulrahmenoberteil 201 bzw. das Folienelement 205 und der Modulrahmenunterteil 200 stoffschlüssig mediendicht miteinander verbunden. Es sind somit zwei Folienelemente 205 vorgesehen, wobei das eine Folienelement 205 mit dem Modulrahmenoberteil 201 verbunden wird und das andere Folienelement 205 mit dem Modulrahmenunterteil 202.
  • In den 14 bis 17 ist ein Modulrahmenstapel 300 gezeigt, der aus fünf übereinander gestapelten Modulrahmen 200 sowie einer endseitigen oberen Platte 301 mit einer Anschlusseinrichtung 303 sowie einer endseitigen unteren Platte 302 mit einer Anschlusseinrichtung 304 gebildet ist. Die endseitige obere Platte 301 und die endseitige unter Platte 302 sind auf der Oberseite des obersten Modulrahmens 200 bzw. auf der Unterseite des untersten Modulrahmens 200 in dem Stapel von aufeinander gestapelten Modulrahmen 200 angeordnet. Die beiden Anschlusseinrichtungen 303 und 304 dienen zum Zuführen und Abführen von Kühlmedium, wobei die beiden Anschlusseinrichtungen 303, 304 mit einem entsprechenden Kühlmittelkreislauf verbunden werden. Die Anschlusseinrichtung 304 dient dabei zum Zuführen von Kühlmittel, während die Anschlusseinrichtung 303, die im Bereich der endseitigen oberen Platte 301 angeordnet ist, dem Rücklauf bzw. Abführen von Kühlmedium dient. Somit strömt über die untere Anschlusseinrichtung 304 kaltes Kühlmedium in den Modulrahmenstapel 300 ein, während über die obere Anschlusseinrichtung 303 erwärmtes Kühlmedium aus dem Modulrahmenstapel 300 ausströmt.
  • Das Kühlmedium, dessen Strömungsweg bzw. -richtung in 15 durch einen Pfeil P1 angedeutet ist, umströmt bzw. durchströmt die Modulrahmen 200 seriell, wobei dies in aufsteigender Richtung bezüglich der Höhenerstreckung des Modulrahmenstapels 300 erfolgt. 16 zeigt den Modulrahmenstapel 300 in Seitenansicht und hierbei die Strömungskanäle innerhalb von diesem, wobei die Energiespeicherzellenmodule 1 mit Energiespeicherzellen 3 parallel umströmt werden, so dass eine gleichmäßigere Druckverteilung des Kühlmediums im Modulrahmenstapel 300 ermöglicht wird. Das Kühlmedium tritt beim Aufstieg durch die jeweiligen Strömungskanäle 211 bis 214 der Modulrahmen 200 hindurch und überströmt deren jeweiligen Aufnahmebereich 203 im Bereich der dort vorgesehenen Strömungsrippen 210. Die einzelnen Strömungskanäle 211 bis 214 der einzelnen Modulrahmen 200 münden in einem Strömungskanal 305 im Bereich der oberen Anschlusseinrichtung 303 und werden mit Kühlmedium von einem Strömungskanal 306 im Bereich der Anschlusseinrichtung 304 versorgt. Gerade aus 16 ist ersichtlich, dass die einzelnen Energiespeicherzellenmodule 1 aus dem Modulrahmen 200 ohne vorheriges Ablassen des Kühlmediums entnommen werden können, da das Kühlmedium jeweils durch die Folienelemente 205 im Bereich der Aufnahmebereiche 203 der einzelnen Modulrahmen 200 von den Energiespeicherzellenmodulen 1 getrennt ist. Ferner können die Energiespeicherzellenmodule 1 auch nach dem Einfügen in die jeweiligen Modulrahmen 200 und deren Aufeinanderstapeln zu dem Modulrahmenstapel 200 problemlos mit Elektrolyt versorgt bzw. Elektrolyt ausgetauscht werden, ohne dass hierfür der Modulrahmenstapel 300 aufgetrennt werden müsste. Wie 14 entnommen werden kann, sind die Anschlusseinrichtungen 44, 45 der einzelnen Energiespeicherzellenmodule von außen frei zugänglich, so dass ein Anschließen von Leitungen zum Zuführen und Abführen von Elektrolyt im eingebauten und im ausgebauten Zustand der Energiespeicherzelle 3 problemlos möglich ist. Austausch und Regeneration der Energiespeicherzellen 3 in den Energiespeicherzellenmodulen 1 ist somit jederzeit problemlos möglich, so dass durch die Regeneration der Energiespeicherzellen deren Lebensdauer verlängert werden kann.
  • Um eine mögliche Leckage detektieren zu können, kann der Raum zwischen den Modulrahmen 200 und den Energiespeicherzellenmodulen 1 drucküberwacht werden. Ebenfalls ist es möglich, nach Anschließen von Kühlmediumleitungen zum Zuführen und Abführen von Kühlmedium zu und von dem Modulrahmenstapel 300 in diesem Kühlmediumkreis eine Druck- sowie eine Volumenüberwachung (in einem nicht gezeigten Ausdehnungsgefäß) vorzusehen, um hierüber ebenfalls eine mögliche Leckage feststellen zu können.
  • Der Seitenansicht des Modulrahmenstapels 300 in 17 kann entnommen werden, dass die beiden Anschlusseinrichtungen 303 und 304 des Modulrahmenstapels 300 jeweils auf den Längsseiten der Modulrahmen 200 der in diesen angeordneten Energiespeicherzellenmodule 1 angeordnet sind, so dass eine deutliche räumliche Trennung zwischen den Kühlmediumanschlusseinrichtungen und den Anschlusseinrichtungen zum Zuführen und Abführen von Elektrolyt in bzw. von den Energiespeicherzellen 3 bzw. Energiespeicherzellenmodulen 1 vorgesehen ist.
  • Neben den im Vorstehendem beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsvarianten von Energiespeicherzellenmodulen, Modulrahmen mit diesen und Modulrahmenstapeln mit einer Anzahl von Modulrahmen mit Energiespeicherzellenmodulen können noch zahlreiche weitere gebildet werden, insbesondere auch beliebige Kombinationen der vorstehend genannten Merkmale, wobei die Energiespeicherzellenmodule jeweils zum Befüllen mit und zum Austausch von Elektrolyt und/oder zum Entgasen der Energiespeicherzelle zumindest eine Anschlusseinrichtung in oder an dem zumindest einen Taschenelement aufweisen. Die Modulrahmen weisen zumindest einen Aufnahmebereich zur Aufnahme des zumindest einen Energiespeicherzellenmoduls auf, wobei der Aufnahmebereich mit zumindest einem Folienelement versehen ist, um eine Medienbarriere gegenüber dem in dem Aufnahmebereich anzuordnenden Energiespeicherzellenmodul vorzusehen. Der Modulrahmenstapel weist zumindest eine Anschlusseinrichtung zum Zuführen von Kühlmedium und zumindest eine Anschlusseinrichtung zum Rücklauf von Kühlmedium auf und ist mit Strömungskanälen zum Umströmen der in den Modulrahmen angeordneten Energiespeicherzellenmodule mit Kühlmedium zu deren Kühlen oder Temperieren versehen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Energiespeicherzellenmodul
    2
    Taschenelement
    3
    Energiespeicherzelle
    4
    Einheit (aus Rahmenelement 140 und Taschenelementunterteil 21)
    5
    elektrisches Kontaktelement/Elektrode
    6
    elektrisches Kontaktelement/Elektrode
    7
    Verbindungsnaht
    8
    Dichtelement
    9
    Dichtelement
    10
    Kontakthalter
    12
    Entgasungskanal
    13
    Berstscheibe/Sicherheitsventileinrichtung
    14
    Entgasungsanschlusseinrichtung
    15
    Entgasungskanal
    16
    Barrierenaht/Sicherheitsventileinrichtung
    17
    Entgasungsanschlusseinrichtung
    20
    Taschenelementoberteil
    21
    Taschenelementunterteil
    22
    Inneres von 2
    40
    Längsseitenrahmenteil
    41
    Längsseitenrahmenteil
    42
    Querseitenrahmenteil
    43
    Querseitenrahmenteil
    44
    Anschlusseinrichtung
    44a
    Anschlussabschnitt
    44b
    Anschlussabschnitt
    45
    Anschlusseinrichtung
    45a
    Anschlussabschnitt
    45b
    Anschlussabschnitt
    46
    Ventilelement
    47
    keilförmiger Übergangsabschnitt
    48
    Strömungskanal
    49
    Strömungskanäle/Verteilgeometrie
    140
    Rahmenelement
    141
    Rahmenteil
    142
    Rahmenteil
    143
    innere Öffnung
    144
    Verriegelungsnut
    145
    Verriegelungsnut
    146
    Verriegelungseinrichtung
    147
    Aufnahmeöffnung
    200
    Modulrahmen
    201
    Modulrahmenoberteil
    202
    Modulrahmenunterteil
    203
    Aufnahmebereich
    203a
    Aufnahmebereich
    203b
    Aufnahmebereich
    205
    Folienelement
    206
    Innenseite
    207
    Innenseite
    208
    Außenseite
    209
    Außenseite
    210
    Strömungsrippe/Einrichtung zur Strömungsführung
    211
    Strömungskanal
    212
    Strömungskanal
    213
    Strömungskanal
    214
    Strömungskanal
    215
    Fügebereich
    216
    Fügebereich
    217
    Fügebereich
    218
    Fügebereich
    300
    Modulrahmenstapel
    301
    endseitige obere Platte
    302
    endseitige untere Platte
    303
    Anschlusseinrichtung
    304
    Anschlusseinrichtung
    305
    Strömungskanal
    306
    Strömungskanal
    460
    innerer Ventilkörper
    P1
    Kühlmedium-Strömungsweg
    P2
    Spülrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2011/069625 [0004]
    • WO 2018/001543 A1 [0005]

Claims (16)

  1. Energiespeicherzellenmodul (1), umfassend zumindest eine Energiespeicherzelle (3), enthaltend zumindest einen Elektrolyt, und zumindest ein Taschenelement (2), wobei in dem Taschenelement (2) die zumindest eine Energiespeicherzelle (3) mit dem zumindest einen Elektrolyten aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Befüllen mit dem und zum Austausch des zumindest einen Elektrolyten und/oder zum Entgasen der Energiespeicherzelle (3) zumindest eine Anschlusseinrichtung (44, 45) in oder an dem zumindest einen Taschenelement (2) vorgesehen ist.
  2. Energiespeicherzellenmodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Rahmenelement (140) die zumindest eine Energiespeicherzelle (3) zumindest teilweise umgebend vorgesehen und zumindest teilweise in dem Taschenelement (2) aufgenommen und mit diesem mediendicht verbunden ist, wobei die zumindest eine Anschlusseinrichtung (44, 45) an dem Rahmenelement (140) vorgesehen ist.
  3. Energiespeicherzellenmodul (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Ventilelement (46) in oder an der zumindest einen Anschlusseinrichtung (44, 45) vorgesehen ist.
  4. Energiespeicherzellenmodul (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Anschlusseinrichtung (44, 45) zum Spülen von dieser zum Verhindern von Medienrückständen im Bereich des Ventilelements (46) und/oder im Bereich zumindest eines Dichtelements mit zumindest einem Anschlussabschnitt (44a, 44b, 45a, 45b) versehen ist.
  5. Energiespeicherzellenmodul (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Rahmenelement (140) zumindest einen keilförmigen Übergangsabschnitt (47) umfasst, wobei das zumindest eine Taschenelement (2) mit dem Rahmenelement (140) im Bereich von dessen zumindest einen keilförmigen Übergangsabschnitt (47) mediendicht, insbesondere stoffschlüssig, verbunden ist.
  6. Energiespeicherzellenmodul (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Rahmenelement (140) aus zumindest einem polyolefinischen Material, wie Polypropylen, insbesondere zur Stabilitätssteigerung aus zumindest einem faserverstärkten Material, wie einem mit Glasfaser gefüllten polyolefinischen Material, besteht.
  7. Energiespeicherzellenmodul (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Rahmenelement (140) zum Erzielen einer Barrierewirkung in dem oder den stoffschlüssig verbundenen Bereichen aus zumindest einem Material mit Barriereeigenschaften, insbesondere Polyvinylidenchlorid (PVDC), biaxial orientiertem Polypropylen (BOPP), Cycloolefin-Copolymer (COC), High Density Polyethylen (HDPE), insbesondere mit einer die Barrierewirkung verbessernden Dotierung, wie einer Dotierung mit metallischen Additiven, besteht oder mit zumindest einer Barrierebeschichtung, wie zumindest einer Metallisierung, versehbar oder versehen ist.
  8. Energiespeicherzellenmodul (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Taschenelement (2) aus zumindest einer Mehrschichtverbundfolie, enthaltend zumindest eine Sperrschicht, insbesondere eine Sperrschicht aus Aluminium, zum Verhindern einer Diffusion von Elektrolytbestandteilen von innen nach außen und von Gasen und Feuchtigkeit von außen nach innen besteht.
  9. Energiespeicherzellenmodul (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Rahmenelement (140) Strömungskanäle (48, 49) zum Durchströmen mit und Verteilen des Elektrolyten innerhalb des Taschenelements (2) aufweist, insbesondere der Durchströmungsquerschnitt der Strömungskanäle (48, 49) vom Einlauf in Richtung stromabwärts zunimmt.
  10. Energiespeicherzellenmodul (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Strömungsführung des Elektrolyten durch Anoden- und Kathodenstapel der zumindest einen Energiespeicherzelle (3) und zum Vermeiden von Leckageströmung zwischen Zu- und Rücklauf des Elektrolyten zumindest ein Dichtelement (8, 9), insbesondere ein Dichtelement in Form eines niedrig schmelzenden Hotmelts, vorgesehen ist.
  11. Energiespeicherzellenmodul (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur gerichteten Druckentlastung der zumindest einen Energiespeicherzelle (3) zumindest ein Entgasungskanal (12, 15) umfassend zumindest eine Sicherheitsventileinrichtung (13, 16), insbesondere eine Berstscheibe (13) oder druckbegrenzende Barriereeinrichtung (16), in das zumindest eine Rahmenelement (140) integriert ist.
  12. Modulrahmen (200) zur Aufnahme zumindest einer Energiespeicherzellenmodul (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulrahmen (200) zumindest einen Aufnahmebereich (203, 203a, 203b) zur Aufnahme des zumindest einen Energiespeicherzellenmoduls (1) aufweist und mit zumindest einem Folienelement (205) versehen und mit diesem mediendicht verbunden ist, wobei das zumindest eine Folienelement (205) den Aufnahmebereich mediendicht umgibt und eine Medienbarriere gegenüber dem zumindest einen in dem Aufnahmebereich (203, 203a, 203b) des Modulrahmens (200) aufzunehmenden Energiespeicherzellenmodul (1) bildet.
  13. Modulrahmen (200) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Folienelement (205), insbesondere als Mehrschichtverbundfolienelement, insbesondere auf Basis einer polyolefinischen Materialkombination, ausgebildet und mit dem Modulrahmen (200) durch Verschweißen mediendicht stoffschlüssig verbunden ist oder der Modulrahmen (200) einteilig um das zumindest eine Folienelement (205) mediendicht gespritzt ist.
  14. Modulrahmen (200) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Einrichtung zur Strömungsführung von Kühlmedium an dem Modulrahmen (200) ausgebildet ist, insbesondere Geometrien zur Strömungsführung, insbesondere Strömungsrippen (210), an dem Modulrahmen (200) angespritzt sind.
  15. Modulrahmen (200) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zum Detektieren einer Leckage zumindest eine Einrichtung zur Drucküberwachung des Raums und/oder zur Volumenüberwachung im Hinblick auf einen Flüssigkeitsverlust im Raum zwischen dem Modulrahmen (200) und des in diesem aufgenommenen zumindest einen Energiespeicherzellenmoduls (1) und/oder eines Kühlmediumkreises vorgesehen ist.
  16. Modulrahmenstapel (300), umfassend eine Anzahl an Modulrahmen (200) nach einem der Ansprüche 12 bis 15 mit einer Anzahl von Energiespeicherzellenmodulen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Anschlusseinrichtung (304) für einen Zulauf von Kühlmedium, zumindest eine Anschlusseinrichtung (303) für einen Rücklauf von Kühlmedium und Strömungskanäle (211, 212, 213, 214) zum Umströmen der in den Modulrahmen (200) angeordneten Energiespeicherzellenmodule (1) mit Kühlmedium vorgesehen sind.
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