DE102021131817B3 - Zellhalter, Batteriemodul, Fahrzeugbatterie und Herstellverfahren für ein Batteriemodul - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zellhalter (2, 2`) zum Halten einer Mehrzahl von Batteriezellen (4) in einem Batteriemodul (1), umfassend eine Mehrzahl von bevorzugt in einer Ebene nebeneinander angeordneten und miteinander verbundenen Aufnahmen (5) zum Aufnehmen einer Batteriezelle (4), wobei der Zellhalter (2, 2`) aus einem strahlenvernetzen Kunststoff ausgebildet ist; sie betrifft ferner ein einen derartigen Zellteiler (2, 2`) umfassendes Batteriemodul (1), eine Fahrzeugbatterie (3) und ein Herstellverfahren für ein Batteriemodul (1).

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zellhalter zum Halten einer Mehrzahl von Batteriezellen in einem Batteriemodul, ein Batteriemodul für eine Fahrzeugbatterie, eine Fahrzeugbatterie und ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls.
  • Stand der Technik
  • Es ist bekannt, elektrochemische Energiespeicher, wie Fahrzeugbatterien, insbesondere Lithiumlonen-Batterien, aus einer Vielzahl von einzelnen Batteriezellen auszubilden. Oftmals werden eine vorgegebene Anzahl von Batteriezellen in einem Batteriemodul zusammengefasst, wobei die Fahrzeugbatterie oftmals eine Mehrzahl solcher Batteriemodule aufweist, die etwa in einer Stapelrichtung gestapelt in einem Batteriegehäuse angeordnet sind. Insbesondere bei Batteriespeichern, die aus zylindrischen Zellen gebildet sind, werde die einzelnen Batteriezellen häufig durch Zellhalter gehalten, positioniert und zueinander beabstandet. Diese Zellhalter sind oft aus einem Kunststoff gefertigt. Zellhalter aus Kunststoff besitzen meist eine komplexe Geometrie, da sie eine große Anzahl von Batteriezellen aufnehmen müssen.
  • Im Falle eines sogenannten thermischen Durchgehens bzw. „thermal runaways“ einer Batteriezelle, also einer stark exothermen Zerstörung einer Zelle, soll verhindert werden, dass benachbarte Batteriezellen durch das thermische Durchgehen einer benachbarten Batteriezelle so stark erhitzt werden, dass sie ebenfalls einen thermal runaway zeigen. Mithin soll eine durch einen auftretenden thermal runaway hervorgerufene Kettenreaktion an thermal runaways, eine sogenannte „thermal propagation“ verhindert werden. Dem Zellhalter kommt hier die Aufgabe zu, auch bei kurzzeitig sehr hohen Temperaturen einer Batterieelle den Abstand und die elektrische Isolation zwischen benachbarten Batteriezellen einzuhalten. Bei konventionellen Zellhaltern aus Kunststoff ist dies nicht immer gegeben, da diese schmelzen oder verkohlen und damit leitfähig werden können.
  • Um die Anforderungen an Maßhaltigkeit, Herstellbarkeit, Flammschutz und insbesondere Temperaturbeständigkeit und elektrischer Isolierung erfüllen zu können, bestehen die Zellhalter daher in der Regel aus hochwertigen, kostenintensiven Hochleistungskunststoffe, wie beispielsweise PEEK.
  • Die WO 2020/211970 A1 zeigt ein im Wesentlichen aus einem anorganischen, endothermen Material bestehendes Formerzeugnis für eine Energiespeichervorrichtung, umfassend mehr als 60,0 Gew.-% anorganisches endothermes Material und mit einer offenen Porosität von mehr als 10 % Vol./Vol. und weniger als 60 %Vol./Vol., wobei das anorganische endotherme Material Partikel anorganischen endothermen Materials umfasst, die mit einem Bindemittel beschichtet sind.
  • Die DE 10 2013 016 101 A1 zeigt ein Verfahren zum Herstellen eines eine Mehrzahl von Batteriezellen umfassenden Batteriemoduls.
  • Darstellung der Erfindung
  • Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Zellhalter zum Halten einer Mehrzahl von Batteriezellen in einem Batteriemodul, ein verbessertes Batteriemodul, eine verbesserte Fahrzeugbatterie sowie ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird durch einen Zellhalterzum Halten einer Mehrzahl von Batteriezellen in einem Batteriemodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
  • Entsprechend wird ein Zellhalter zum Halten einer Mehrzahl von Batteriezellen in einem Batteriemodul vorgeschlagen, umfassend eine Mehrzahl nebeneinander angeordneten und miteinander verbundenen Aufnahmen zum Aufnehmen jeweils zumindest einer Batteriezelle.
  • Erfindungsgemäß ist der Zellhalter aus einem strahlenvernetzten Kunststoff ausgebildet.
  • Dadurch, dass der Zellhalter aus einem strahlenvernetzten Kunststoff ausgebildet ist, kann anstelle eines ansonsten etwaige vorzusehenden Hochleistungskunststoffes ein im Vergleich zum vorgenannten kostengünstiger Kunststoff als Basismaterial des Zellhalters eingesetzt werden. Neben dem geringeren Materialpreis kann der Ausgangskunststoff für vor dem strahlenvernetzten Kunststoff im Vergleich zu Hochleistungskunststoffen beispielsweise vergleichsweise günstige Verarbeitungseigenschaften aufweisen, etwa hinsichtlich einer vergleichsweise niedrigen Schmelztemperatur und einer hohen Fließfähigkeit im geschmolzenen Zustand.
  • Zugleich kann durch die Strahlenvernetzung des Kunststoffes ein verbesserter Flammschutz auch ohne Flammschutzadditiv erzielt werden.
  • Ferner ist eine Sicherheit gegenüber Thermal Propagation im Vergleich zum unvernetzten Kunststoff gesteigert, da der strahlenvernetzte Kunststoff einen erhöhten Schmelzpunkt, einen erhöhten Widerstand gegen Verkohlen und/oder auch oberhalb eine gewisse Wärmeformbeständigkeit aufweist, bevorzugt größer gleich 1 N/mm2.
  • Dadurch, dass der Kunststoff strahlenvernetzt ist, weist dieser thermoelastische Eigenschaften auf. Durch die Vernetzungsreaktion im strahlenvernetzten Kunststoff liegt ein Netzwerk aus chemischen Verbindungen zwischen den Kunststoffmolekülen bzw. Molekülketten des Kunststoffes vor, welches die Fließfähigkeit des strahlenvernetzten Kunststoffs reduziert oder gar gänzlich unterbindet. Dadurch kann erzielt werden, dass sich der strahlenvernetzte Kunststoff bei höheren Temperaturen analog eines Elastomers verhält.
  • Durch die Strahlenvernetzung des Kunststoffs kann der Zellhalter gegenüber einem Zellhalter aus unvernetztem, sonst aber gleichem, Kunststoff eine verbesserte Temperaturbeständigkeit und insbesondere bei erhöhten Temperaturen deutlich verbesserte mechanische Kennwerte erhalten.
  • Vorzugsweise sind die miteinander verbundenen Aufnahmen in einer Ebene nebeneinander angeordnet.
  • Jede Aufnahme kann zumindest eine Batteriezelle aufnehmen, bevorzugt sind die Aufnahmen ausgebildet, jeweils genau eine Batteriezelle aufzunehmen. Alternativ kann zumindest eine Aufnahme auch ausgebildet sein, eine Mehrzahl von Batteriezellen aufzunehmen, beispielsweise, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 12 oder 16 Batteriezellen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Kunststoff ein mit einer vorgegebenen Strahlendosis ionisierender Strahlung aus Betastrahlung und/oder Gammastrahlung, beaufschlagter Kunststoff.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Kunststoff ein strahlenvernetzter Standardkunststoff oder ein strahlenvernetzter technischer Kunststoff, bevorzugt Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polymethylpenten (PMP), Polyvinylchlorid (PVC), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyamid (PA), bevorzugt Polyamid 6, Polyamid, Polyamid 6.6, Polyamid 11 oder Polyamid 12, Polyvinylidenfluorid (PVDF), Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE), Ethylenvinylacetat (EVA), Chloriertes Polyethylen (PE-C), Thermoplastisches Elastomer (TPE), bevorzugt Thermoplastisches Elastomer auf Olefinbasis (TPO) Polyetherester-Blockcopolymer (TPA), Polyurethan-Blockcopolymer (TPU), Polyether-Blockamid (TPA) oder Thermoplastische Styrol-Blockcopolymer (TPS), besonders bevorzugt strahlenvernetztes Polyethylen (PE), strahlenvernetztes Polybutylenterephthalat (PBT) oder ein strahlenvernetztes Polyamid (PA).
  • Im Folgenden wird beispielhaft auf die bevorzugte Ausführungsform, bei welcher der Zellhalter strahlenvernetztes Polyamid 6.6 (PA-6.6) umfasst, näher eingegangen. Bei unvernetztem PA-6.6 fallen die mechanischen Moduln oberhalb der Kristallitschmelztemperatur von PA-6.6 im Wesentlichen auf Null. Strahlenvernetztes Pa-6.6 hingegen weist aufgrund der Vernetzung zwischen den Molekülketten noch Moduln signifikanter Höhe und somit eine vergleichsweise hohe Festigkeit auch bei oder oberhalb von 300° C oder gar 350 °C. Weiterhin weist strahlenvernetztes PA-6.6 im Vergleich zu unvernetztem PA-6.6 einen geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf. Ein strahlenvernetztes PA-6.6 umfassender Zellhalter kann mithin auch bei einem thermischen Durchgehen einer Batteriezelle eine genügende Form-und Lagebeständigkeit sowie eine elektrische Isolierung der Batteriezellen untereinander bereitstellen.
  • Die Aufnahmen sind vorzugsweise ausgebildet zum Aufnehmen zumindest einer, bevorzugt genau einer zylindrischen Batteriezelle, einer prismatischen Batteriezelle oder einer Pouch-Batteriezelle.
  • Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass der Zellhalter zunächst in einem Urformschritt, bevorzugt einem Spritzgießschritt, urgeformt wurde und anschließend einer vorgegebenen ionisierenden Strahlung zum Strahlenvernetzen des Kunststoffs ausgesetzt wurde.
  • Alternativ oder zusätzlich kann ein für die Urformung des Zellhalters bzw. eines Zellhalterrohlings vorgesehener Rohstoff, beispielsweise in Form von Kunststoffpellets, einer Bestrahlung unterzogen worden sein, so dass bereits eine Vernetzung innerhalb der Pellets erfolgte und mithin ein vorvernetzter Kunststoff bereitgestellt ist, bevor die Urformung erfolgt.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann die Urformung mehrstufig erfolgen und/oder mehrere Rohstoffe zum Urformen vorgesehen sein. Mithin umfasst der Zellhalter dann Bereiche aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialen, beispielsweise Bereiche aus einem vorvernetzten Kunststoffmaterial, einem unvernetzten Kunststoffmaterial und/oder einem vernetzten Kunststoffmaterial. Vorzugsweise ist das Kunststoffmaterial hierbei das gleiche, vorzugsweise PE oder PA.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Zellhalter Bereiche mit unterschiedlichem Vernetzungsgrad, und/oder strahlenvernetzte Bereiche und unvernetzte Bereiche. Vorzugsweise wurden Bereiche mit geringerem als dem maximalen Vernetzungsgrad während des Bestrahlens mit der ionisierenden Strahlung zumindest teilweise und/oder zumindest für eine vorgegebene Zeitspanne während des Bestrahlens mittels einer Abschirmung von der Strahlung abgeschirmt.
  • Alternativ oder zusätzlich können auch zumindest in Bereichen ein vorvernetzter Kunststoff zum Urformen verwendet worden sein. Beispielsweise kann bei einem Spritzgusswerkzeug mit einer Mehrzahl von Anspritzpunkten bzw. Einspritzdüsen zumindest eine der Anspritzpunkte/Einspritzdüsen zum Einspritzen des vorvernetzten Kunststoffs vorgesehen sein. So lässt sich der Vernetzungsgrad innerhalb des Zellhalters variieren.
  • Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Batteriemodul mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
  • Entsprechend wird ein Batteriemodul für eine Fahrzeugbatterie vorgeschlagen, umfassend eine Mehrzahl von Batteriezellen und zumindest einen Zellhalter gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei die Batteriezellen durch den zumindest einen Zellhalter gehalten sind.
  • Dadurch, dass das Batteriemodul zumindest einen Zellhalter gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen umfasst, werden die hinsichtlich des Zellhalters beschriebenen Vorteile und Wirkungen analog auch durch das Batteriemodul erzielt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Batteriemodul zwei Zellhalter, bevorzugt genau zwei Zellhalter, wobei ein erster Zellhalter, bevorzugt ein oberer Zellhalter, an einer ersten Seite, bevorzugt einer Oberseite, des Batteriemoduls angeordnet ist und die Aufnahmen des ersten Zellhalters die Batteriezellen an einer ersten Seite, bevorzugt einem ersten Ende, der Batteriezellen aufnehmen, und ein zweiter Zellhalter, bevorzugt ein unterer Zellhalter, auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite, bevorzugt einer Unterseite, des Batteriemoduls angeordnet ist und die Aufnahmen des zweiten Zellhalters die Batteriezellen an einer zweiten Seite, bevorzugt einem zweiten Ende, der Batteriezellen aufnehmen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Batteriezellen in Form von zylindrischen Batteriezellen, prismatischen Batteriezellen oder Pouch-Batteriezellen ausgebildet.
  • Die oben gestellte Aufgabe wird weiterhin durch eine Fahrzeugbatterie mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der vorliegenden Beschreibung und den beigefügten Figuren.
  • Entsprechend wird eine Fahrzeugbatterie vorgeschlagen, umfassend zumindest ein Batteriemodul gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen.
  • Dadurch, dass die Fahrzeugbatterie zumindest ein Batteriemodul gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen umfasst, gelten die hinsichtlich des Batteriemoduls beschriebenen Vorteile und Wirkungen analog auch für die Fahrzeugbatterie.
  • Die oben gestellte Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls für eine Fahrzeugbatterie mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus der vorliegenden Beschreibung und den Figuren.
  • Entsprechend wird ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls für eine Fahrzeugbatterie vorgeschlagen, umfassend die Schritte des Urformens zumindest eines Zellhalterrohlings aus einem Kunststoffmaterial, des Ausbildens eines strahlenvernetzten Zellhalters durch Bestrahlen des zumindest einen Zellhalterrohlings mit einer vorgegebenen Strahlendosis ionisierender Strahlung aus Betastrahlung und/oder Gammastrahlung, und des Einfügens einer Mehrzahl von Batteriezellen in Aufnahmen des zumindest einen strahlenvernetzten Zellhalters.
  • Durch das Verfahren werden die hinsichtlich des Zellhalters und des Batteriemoduls beschriebenen Vorteile und Wirkungen in analoger Weise erzielt.
  • Figurenliste
  • Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
    • 1 schematisch eine perspektivische Seitenansicht eines Batteriemoduls zum Ausbilden einer Fahrzeugbatterie; und
    • 2 schematisch eine Schnittansicht durch eine Fahrzeugbatterie.
  • Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
  • In 1 ist schematisch eine perspektivische Seitenansicht eines Batteriemoduls 1 zum Ausbilden einer Fahrzeugbatterie 3 gezeigt. Das Batteriemodul 1 umfasst eine Mehrzahl von Batteriezellen 4, die in einer Ebene nebeneinander in zwei Richtungen alternierend versetzt zueinander angeordnet sind.
  • Das Batteriemodul 1 umfasst ferner zwei Zellhalter 2, 2`, welche jeweils eine Mehrzahl von in einer Ebene nebeneinander angeordneten und miteinander verbundenen Aufnahmen 5 zum Aufnehmen einer Batteriezelle 4 umfassen, wobei ein erster Zellhalter 2, vorliegend ein oberer Zellhalter 2, an einer ersten Seite, hier entsprechend einer Oberseite des Batteriemoduls 1 in Einbaulage des Batteriemoduls 1 bezogen auf dessen Lage in der Fahrzeugbatterie 3 und bezogen auf ein Koordinatensystem eines die Fahrzeugbatterie umfassenden Fahrzeugs (nicht gezeigt) angeordnet ist. Die Aufnahmen 5 des ersten Zellhalters 2 nehmen die Batteriezellen 4 in Bezug auf deren Längserstreckung 6, welche sich senkrecht zu der oben genannten Ebene erstreckt, an einer ersten Seite, hier einem ersten Ende 12, der Batteriezellen 4 auf.
  • Der zweite Zellhalter 2`, hier als unterer Zellhalter 2' ausgebildet, ist auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite, hier entsprechend der Unterseite des Batteriemoduls 1 angeordnet. Die Aufnahmen 5 des zweiten Zellhalters 2' nehmen die Batteriezellen 4 auf einer zweiten Seite der Batteriezellen 4 auf.
  • Der erste Zellhalter 2 und der zweite Zellhalter 2' sind in Richtung der Längserstreckung 6 mit einem vorgegebenen Abstand beabstandet voneinander angeordnet.
  • Die Zellhalter 2, 2' sind jeweils aus einem strahlenvernetzten Kunststoff, vorliegend aus strahlenvernetztem Polyethylen (PE), ausgebildet.
  • Alternativ kann zumindest ein Zellhalter 2, 2' auch aus einem anderen strahlenvernetzten Kunststoff ausgebildet sein, beispielsweise Polyamid (PA), bevorzugt Polyamid 6, Polyamid, Polyamid 6.6, Polyamid 11 oder Polyamid 12, und/oder der Kunststoff ist ein anderer strahlenvernetzter Standardkunststoff oder strahlenvernetzter technischer Kunststoff, bevorzugt Polypropylen (PP), Polymethylpenten (PMP), Polyvinylchlorid (PVC), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE), Ethylenvinylacetat (EVA), Chloriertes Polyethylen (PE-C), Thermoplastisches Elastomer (TPE), bevorzugt Thermoplastisches Elastomer auf Olefinbasis (TPO) Polyetherester-Blockcopolymer (TPA), Polyurethan-Blockcopolymer (TPU), Polyether-Blockamid (TPA) oder Thermoplastische Styrol-Blockcopolymer (TPS).
  • Der strahlenvernetzte Kunststoff ist ein mit einer vorgegebenen Strahlendosis ionisierender Strahlung aus Betastrahlung und/oder Gammastrahlung, beaufschlagter Kunststoff. Durch die Beaufschlagung des Kunststoffes mit der ionisierenden Strahlung erfolgt eine Anregung von Molekülen im bestrahlten Kunststoff, woraufhin Wasserstoffatome aus den Molekülketten gesprengt werden, so dass frei Radiale entstehen und sich dadurch Kunststoffmoleküle chemisch miteinander verbinden und somit irreversibel vernetzen.
  • Die Dosis der hochenergetischen ionisierenden Strahlung ist proportional zum Grad der Vernetzung der Kunststoffmoleküle. Daher kann durch das Vorgeben einer vorbestimmten Dosis an Strahlung die Vernetzung bzw. der Vernetzungsgrad der Kunststoffmoleküle präzise gesteuert werden. Die Materialeigenschaften können so im Voraus genau definiert und durch die punktgenaue Bestrahlung erreicht werden.
  • Vorliegend sind die Batteriezellen 4 zylindrische Batteriezellen 4. Mithin sind die Aufnahmen 5 zum Aufnehmen einer zylindrischen Batteriezelle 4 ausgebildet.
  • Zur Herstellung der Zellhalter 2, 2' wurde zunächst ein Zellhalterrohling in einem Urformschritt, hier einem Spritzgießschritt, urgeformt. Dieser Zellhalterrohling, welcher bereits die Gestalt des Zellhalters 2, 2' aufweist bzw. diesem hinsichtlich seiner Form entspricht, wurde anschließend einer vorgegebenen ionisierenden Strahlung zum Strahlenvernetzen des Kunststoffs des Zellhalters 2, 2' ausgesetzt.
  • Optional kann zumindest einer der Zellhalter 2, 2' Bereiche mit unterschiedlichem Vernetzungsgrad, und/oder strahlenvernetzte Bereiche und unvernetzte Bereiche umfassen, wobei bevorzugt Bereiche mit geringerem als dem maximalen Vernetzungsgrad während des Bestrahlens mit der ionisierenden Strahlung zumindest teilweise und/oder zumindest für eine vorgegebene Zeitspanne während des Bestrahlens mittels einer Abschirmung von der Strahlung abgeschirmt wurden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann ein für die Urformung zumindest eines Zellhalters 2, 2' bzw. eines Zellhalterrohlings vorgesehener Rohstoff, beispielsweise in Form von Kunststoffpellets, einer Bestrahlung zum Strahlenvernetzen unterzogen worden sein.
  • 2 zeigt schematisch eine Schnittansicht durch eine Fahrzeugbatterie 3, welche ein Batteriemodul 1 gemäß 1 umfasst.
  • Das Batteriemodul 1 ist über eine thermische Anbindung 7 an eine Temperierplatte 8 mit einer Mehrzahl von Temperiermediumkanälen 9 thermisch gekoppelt. Durch die Temperiermediumkanälen 9 fließt ein hier nicht gezeigtes Temperiermedium, über welches dem Batteriezellen 4 gezielt Wärme zugeführt oder abgeführt werden kann.
  • Zu erkennen ist hier, dass die Aufnahmen 5 des oberen Zellhalters 2 eine sacklochartige Aufnahme mit einem zentralen Durchgangsloch 14 ausbilden, so dass nur ein Terminal 10 der in der Aufnahme 5 gehaltenen Batteriezelle 4 durch das zentrale Durchgangsloch 14 in Richtung der Längserstreckung aus dem Zellhalter 2 hervortritt. Die Batteriezellen 4 sind in den Aufnahmen 5 des oberen Zellhalters 2 mithin an deren zylindrischen Seitenflächen 11 und an deren Enden 12 mit der Aufnahme 5 in Kontakt.
  • Die Aufnahmen 5 des unteren Zellhalters 2` sind als Durchgangsöffnungen ausgebildet, so dass die Batteriezellen 4 in den Aufnahmen 5 des unteren Zellhalters 2` nur an ihrer Seitenfläche gestützt sind. Dadurch ist es möglich, dass die Batteriezellen 4 mit ihrem Boden 13 direkt mit der thermischen Anbindung 7 gekoppelt werden können.
  • Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Zellhalter
    2
    Batteriemodul
    3
    Fahrzeugbatterie
    4
    Batteriezelle
    5
    Aufnahme
    6
    Längserstreckung
    7
    Thermische Anbindung
    8
    Temperierplatte
    9
    Temperiermediumkanal
    10
    Terminal
    11
    Seitenwand
    12
    Ende
    13
    Boden
    14
    Durchgangsloch

Claims (10)

  1. Zellhalter (2, 2`) zum Halten einer Mehrzahl von Batteriezellen (4) in einem Batteriemodul (1), umfassend eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten und miteinander verbundenen Aufnahmen (5) zum Aufnehmen jeweils zumindest einer Batteriezelle (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Zellhalter (2, 2`) aus einem strahlenvernetzten Kunststoff ausgebildet ist, wobei der strahlenvernetzte Kunststoff ein mit einer vorgegebenen Strahlendosis ionisierender Strahlung aus Betastrahlung und/oder Gammastrahlung beaufschlagter Kunststoff eines zuvor urgeformten, die Gestalt des Zellhalters (2, 2`) aufweisenden Zellhalterrohlings ist.
  2. Zellhalter (2, 2`) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein strahlenvernetzter Standardkunststoff oder ein strahlenvernetzter technischer Kunststoff ist, bevorzugt Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polymethylpenten (PMP), Polyvinylchlorid (PVC), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyamid (PA), bevorzugt Polyamid 6, Polyamid, Polyamid 6.6, Polyamid 11 oder Polyamid 12, Polyvinylidenfluorid (PVDF), Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE), Ethylenvinylacetat (EVA), Chloriertes Polyethylen (PE-C), Thermoplastisches Elastomer (TPE), bevorzugt Thermoplastisches Elastomer auf Olefinbasis (TPO) Polyetherester-Blockcopolymer (TPA), Polyurethan-Blockcopolymer (TPU), Polyether-Blockamid (TPA) oder Thermoplastische Styrol-Blockcopolymer (TPS), besonders bevorzugt strahlenvernetztes Polyethylen (PE), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyamid (PA).
  3. Zellhalter (2, 2`) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verbundenen Aufnahmen (5) in einer Ebene nebeneinander angeordnet sind und/oder die Aufnahmen (5) zum Aufnehmen zumindest einer, bevorzugt genau einer zylindrischen Batteriezelle (4), einer prismatischen Batteriezelle (4) oder einer Pouch-Batteriezelle (4) ausgebildet sind.
  4. Zellhalter (2, 2`) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellhalter (2, 2`) zunächst in einem Spritzgießschritt urgeformt wurde und anschließend der vorgegebenen ionisierenden Strahlung zum Strahlenvernetzen des Kunststoffs ausgesetzt wurde.
  5. Zellhalter (2, 2`) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellhalter (2, 2`) Bereiche mit unterschiedlichem Vernetzungsgrad, und/oder strahlenvernetzte Bereiche und unvernetzte Bereiche umfasst, wobei bevorzugt Bereiche mit geringerem als dem maximalen Vernetzungsgrad während des Bestrahlens mit der ionisierenden Strahlung zumindest teilweise und/oder zumindest für eine vorgegebene Zeitspanne während des Bestrahlens mittels einer Abschirmung von der Strahlung abgeschirmt wurden.
  6. Zellhalter (2, 2`) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein für die Urformung des Zellhalterrohlings vorgesehener Rohstoff, beispielsweise in Form von Kunststoffpellets, einer Bestrahlung zum Strahlenvernetzen unterzogen ist.
  7. Batteriemodul (1), umfassend eine Mehrzahl von Batteriezellen (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (4) durch einen Zellhalter (2, 2`) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche gehalten sind.
  8. Batteriemodul (1) gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Zellhalter (2, 2`) vorgesehen sind, wobei ein erster Zellhalter (2), bevorzugt ein oberer Zellhalter (2), an einer ersten Seite, bevorzugt einer Oberseite, des Batteriemoduls (1) angeordnet ist und die Aufnahmen (5) des ersten Zellhalters (2) die Batteriezellen (4) an einer ersten Seite, bevorzugt einem ersten Ende (12), der Batteriezellen (4) aufnehmen, und ein zweiter Zellhalter (2`), bevorzugt ein unterer Zellhalter (2`), auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite, bevorzugt einer Unterseite, des Batteriemoduls (1) angeordnet ist und die Aufnahmen (5) des zweiten Zellhalters (2') die Batteriezellen (4) an einer zweiten Seite, bevorzugt einem zweiten Ende, der Batteriezellen (4) aufnehmen.
  9. Fahrzeugbatterie (3), umfassend zumindest ein Batteriemodul (1) gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8.
  10. Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls (1), umfassend die folgenden Schritte: - Urformen zumindest eines Zellhalterrohlings aus einem Kunststoffmaterial; - Ausbilden zumindest eines strahlenvernetzten Zellhalters (2, 2`) durch Bestrahlen des zumindest einen Zellhalterrohlings mit einer vorgegebenen Strahlendosis ionisierender Strahlung aus Betastrahlung und/oder Gammastrahlung; - Einfügen einer Mehrzahl von Batteriezellen (4) in Aufnahmen (5) des zumindest einen strahlenvernetzten Zellhalters (2, 2`).
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