DE102022100643A1 - Batteriezellenanordnung und Fahrzeug mit einer Batteriezellenanordnung - Google Patents

Batteriezellenanordnung und Fahrzeug mit einer Batteriezellenanordnung Download PDF

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Abstract

Eine Batteriezellenanordnung weist mehrere Batteriezellen (2 bis 10) und eine Abführungsstruktur auf, die den mehreren Batteriezellen (2 bis 10) zugeordnet ist und die dazu ausgebildet ist in einem vorgegebenen Fehlerfall einer jeweiligen Batteriezelle Gas und/oder Partikel aus dieser abzuführen. Die jeweilige Batteriezelle (2 bis 10) umfasst ein Berstelement, das dazu ausgebildet ist in dem vorgegebenen Fehlerfall einen Zellauslass freizugeben. Der jeweiligen Batteriezelle (2 bis 10) ist ein Zellschutzelement zugeordnet, das derart ausgebildet ist, dass es die Batteriezelle (2 bis 10) zumindest in einem Bereich des Berstelements vor gefährlichen Einwirkungen hervorgerufen durch den vorgegebenen Fehlerfall bei einer jeweils anderen Batteriezelle schützt und im Falle des vorgegebenen Fehlerfalls bei der jeweiligen Batteriezelle die Kommunikation mit der Abführungsstruktur freigibt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Batteriezellenanordnung und ein Fahrzeug mit einer Batteriezellenanordnung.
  • Batteriezellenanordnungen mit mehreren Batteriezellen werden in vielfältigen Bereichen eingesetzt. So finden sie zunehmend Anwendung im Bereich der elektromobilen Anwendungen, so insbesondere im Bereich von Fahrzeugen mit einem elektrischen Antrieb.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Batteriezellenanordnung sowie ein Fahrzeug mit der Batteriezellenanordnung anzugeben, die beziehungsweise das einen Beitrag leistet zu einem sicheren und zuverlässigen Betrieb.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Implementierungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Batteriezellenanordnung angegeben. Die Batteriezellenanordnung weist mehrere Batteriezellen und eine Abführungsstruktur auf. Die Abführungsstruktur ist den mehreren Batteriezellen zugeordnet und ist dazu ausgebildet in einem vorgegebenen Fehlerfall einer der jeweiligen Batteriezellen Gas und/oder Partikel aus dieser abzuführen, insbesondere weg von der jeweiligen Batteriezelle.
  • Ferner weist die jeweilige Batteriezelle ein Berstelement auf, das dazu ausgebildet ist in dem vorgegebenen Fehlerfall einen Zellauslass der jeweiligen Batteriezelle freizugeben. Über den Zellauslass können dann Gas und/oder Partikel von der jeweiligen Batteriezelle nach außen abgegeben werden.
  • Der jeweiligen Batteriezelle ist ferner ein Zellschutzelement zugeordnet, das derart ausgebildet ist, dass es die Batteriezelle zumindest in einem Bereich des Berstelements vor gefährlichen Einwirkungen, hervorgerufen durch den vorgegebenen Fehlerfall bei einer jeweils anderen Batteriezelle, schützt und im Falle des vorgegebenen Fehlerfalls bei der jeweiligen Batteriezelle die Kommunikation mit der Abführungsstruktur freigibt, so dass dann Gas und/oder Partikel aus der jeweiligen Batteriezelle hin zu der Abführungsstruktur abgeführt werden können.
  • Der vorgegebene Fehlerfall ist zum Beispiel charakterisiert durch eine thermische Degeneration und/oder Zerstörung der Batteriezelle, was insbesondere einhergeht mit Gasentwicklung und hohem Druck. Dabei kann das jeweilige Gas beispielsweise eine Temperatur von über 1000°C aufweisen. Der Druck in der jeweiligen Batteriezelle kann in dem jeweiligen Fehlerfall, wenn das Berstelement den Zellauslass freigibt, beispielsweise zwischen 5 und 30 Bar aufweisen.
  • Gefährliche Einwirkungen im oben genannten Sinne sind insbesondere solche, die in der jeweiligen Batteriezelle Potential haben, auch dort den vorgegebenen Fehlerfall hervorzurufen.
  • Beispielsweise können die Batteriezellen Lithium-Ionen-Batteriezellen sein. Sie können jedoch grundsätzlich beliebige Arten von Batteriezellen, wie beispielsweise Festkörper-Batteriezellen sein. Die Zellform kann auch grundsätzlich beliebige Formen annehmen, so zum Beispiel von der Grundform her kreisförmig, quaderförmig oder polygonförmig sein. Die Zellen können auch beispielsweise sogenannte Pouch-Zellen sein. Bei Pouch-Zellen weist ein Gehäuse der jeweiligen Batteriezelle beispielsweise eine Verbundfolie auf. Das Gehäuse der jeweiligen Batteriezelle kann beispielsweise auch ein hartes Gehäuse sein umfassend Metall, so zum Beispiel Aluminium oder Stahl.
  • Durch das Vorsehen des Zellschutzelements jeweils zugeordnet zu einer jeweiligen Batteriezelle wird ein wirkungsvoller Beitrag geleistet im Falle eines eintretenden Fehlerfalls bei einer anderen Batteriezelle die noch intakte Batteriezelle vor zu hoher thermischer Belastung zu schützen, die ohne Schutz wiederum in der noch intakten Batteriezelle den vorgegebenen Fehlerfall initiieren kann.
  • Eine solche thermische Belastung kann hervorgerufen sein durch ausgestoßene heiße Gase und/oder ausgestoßene heiße Partikel und/oder durch Ablagerung von ausgestoßenen Partikeln einhergehend mit einer entsprechenden elektrischen Kopplung, die zu einem Kurzschluss hin zu der noch intakten Batteriezelle führt. Der Kurzschluss hat wiederum eine thermische Belastung der noch intakten Batteriezelle zur Folge. Beispielsweise ist das Zellschutzelement elektrisch isolierend ausgebildet.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Zellschutzelemente mehrerer Batteriezellen durch eine Zellschutzschicht ausgebildet. Somit können bei mehreren Batteriezellen besonders einfach die Zellschutzelemente realisiert sein.
  • Die Zellschutzelemente beziehungsweise die Zellschutzschicht sind beispielsweise geeignet bezüglich der Materialauswahl, thermischer Beständigkeit und Dicke, insbesondere Schichtdicke, realisiert, so dass sie die jeweilige Batteriezelle zumindest in dem Bereich des Berstelements vor gefährlichen Einwirkungen, hervorgerufen durch den vorgegebenen Fehlerfall bei einer jeweils anderen Batteriezelle, schützen und im Falle des vorgegebenen Fehlerfalls bei der jeweiligen Batteriezelle die Kommunikation mit der Abführungsstruktur freigibt.
  • Die Zellschutzschicht kann beispielsweise in Form einer Folie und/oder einer Platte ausgebildet sein.
  • Die Zellschutzschicht ist beispielsweise so ausgebildet und angeordnet, dass sie zusätzlich zu dem jeweiligen Berstelement der jeweiligen Batteriezelle auch jeweilige Berstelemente benachbarter Batteriezellen und/oder generell einen kompletten Bauraum der Batteriezellen inklusive Batteriezellen und/oder Zellzwischenraum und/oder Zellkontaktiersystem vor den heißen Gasen und leitfähigen Partikeln abschirmt. Grundsätzlich gilt das im Allgemeinen auch für Zellschutzelemente.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Zellschutzschicht Sollbruchstellen auf im Bereich eines jeweiligen Zellschutzelements. Auf diese Weise kann einfach sichergestellt werden, dass in dem vorgegebenen Fehlerfall das jeweilige Zellschutzelement zerstört wird und so entsprechendes Gas und/oder Partikel zuverlässig in die Abführungsstruktur abgeführt werden können, dies insbesondere ohne die Partikel und/oder Wärme auf benachbarte Batteriezellen umzuleiten und/oder einen so hohen Widerstand für die jeweilige Batteriezelle beim Entgasen darzustellen, dass die Batteriezelle z.B. seitlich aufplatzt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts umfasst die Abführungsstruktur eine Trägerstruktur, mit der die Zellschutzschicht und die jeweiligen Batteriezellen mechanisch gekoppelt sind.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts ist eine Trägerplatte vorgesehen, die mechanisch mit der jeweiligen Batteriezelle gekoppelt ist. Zwischen der Trägerplatte und der Trägerstruktur ist die Zellschutzschicht angeordnet. Auf diese Weise kann die Zellschutzschicht einfach fixiert sein. Sie kann auch so einfach vorgegeben beabstandet sein zu der Batteriezelle.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts umfassen die Zellschutzelemente ein Verbundmaterial, das mit einem Zusatz mechanisch verstärkt ist.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts umfassen die Zellschutzelemente ein Verbundmaterial, das mit einem Zusatz mechanisch verstärkt ist. Der Zusatz kann beispielsweise ein Faserzusatz und/oder ein Gewebe sein.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts enthält der Zusatz Kohlefasern und/oder Glasfasern und/oder Kohlenstoffnanoröhrchen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts weisen die jeweiligen Zellschutzelemente eine Beschichtung auf, die Aramid und/oder Keramik enthält. Auf diese Weise können besonders einfach geeignete elektrische Isolationseigenschaften und/oder mechanische und/oder thermische Eigenschaften bei den Zellschutzelementen realisiert sein.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts weisen die jeweiligen Zellschutzelemente auf Polyimid und/oder Aramid und/oder Polyethylenterephthalat (abgekürzt PET) und/oder Acrylnitril-Butadien-Styrol (abgekürzt ABS), insbesondere ABS-Copolymere und/oder Polypropylen und/oder Polyethylen und/oder Polyetherketon. So können ebenfalls die oben genannten Eigenschaften geeignet realisiert werden.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt ist ein Fahrzeug mit einer Batteriezellenanordnung gemäß dem ersten Aspekt vorgesehen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 ein Fahrzeug mit einer Batteriezellenanordnung,
    • 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Batteriezellenanordnung,
    • 3 das erste Ausführungsbeispiel der Batteriezellenanordnung in einem vorgegebenen Fehlerzustand,
    • 4 eine Detaildarstellung des ersten Ausführungsbeispiels beim Herstellen der Batteriezellenanordnung,
    • 5 eine zweite Detailansicht des ersten Ausführungsbeispiels nach erfolgter Herstellung,
    • 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Zellschutzschicht, und
    • 7 ein zweites Ausführungsbeispiel der Batteriezellenanordnung.
  • Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • 1 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einer Batteriezellenanordnung gemäß einem der nachfolgenden Ausführungsbeispiele. Die Batteriezellenanordnung ist vorgesehen zum Speichern und Abgeben elektrischer Energie, die beispielsweise zum Antreiben eines elektrischen Antriebs eines Fahrzeugs genutzt werden kann.
  • 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Batteriezellenanordnung und zwar in einem fehlerfreien Zustand.
  • Die Batteriezellenanordnung weist mehrere Batteriezellen 2 bis 10 auf. Die Batteriezellen können beispielsweise Lithium-Ionen-Batteriezellen sein, sie können jedoch auch beliebige andere Arten von Batteriezellen 2 bis 10 sein, wie beispielsweise Festkörper-Batteriezellen. Das Zellformat der Batteriezellen 2 bis 10 kann grundsätzlich auch beliebig gewählt sein. Beispielsweise können sie auch sogenannte Pouch-Zellen sein. Beispielhaft ist in dem Ausführungsbeispiel der 2 ein sogenannter Struktur-integrierter Speicher dargestellt. In diesem Fall sind die jeweiligen Batteriezellen 2 bis 10 insbesondere jeweils ein tragendes Element des Speichers und mit einem Gehäuse mechanisch gekoppelt, beispielsweise verklebt.
  • Die Batteriezellenanordnung umfasst ferner ein Kühlelement 12, welches thermisch gekoppelt ist mit den Batteriezellen 2 bis 10 und zum Abführen von Wärme von den Batteriezellen 2 bis 10 ausgebildet ist.
  • Ferner ist eine Trägerplatte 14 vorgesehen, die Teil einer Abführungsstruktur sein kann. Darüber hinaus ist eine Zellschutzschicht 16 vorgesehen. Eine Trägerstruktur 18 ist Teil der Abführungsstruktur. In der Trägerstruktur 18 sind Kanäle 20 bis 30 ausgebildet.
  • Ferner sind ein erstes Gehäuseteil 32, ein zweites Gehäuseteil 34, ein drittes Gehäuseteil 36 und ein viertes Gehäuseteil 38 vorgesehen. Die Gehäuseteile sind lediglich schematisch dargestellt und sind grundsätzlich mechanisch miteinander gekoppelt.
  • Die Zellschutzschicht 16 ist zwischen der Trägerplatte 14 und der Trägerstruktur 18 angeordnet. Sie kann so geeignet beabstandet zu der jeweiligen Batteriezelle 2 bis 10 angeordnet sein.
  • Anhand der 4 und 5 wird im Folgenden der detaillierte Aufbau der Batterieanordnung noch näher erläutert und auch seine Herstellung.
  • 4 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Details der Batterieanordnung vor Abschluss des Herstellungsprozesses dieser. Eine elektrische Kontaktierung 50 der jeweiligen Batteriezelle 2 ist bezogen auf die Ansicht der Figur an einem oberen Ende der Batteriezelle 2 angeordnet. So sind die Batteriezellen 2 - 10 über die jeweiligen elektrischen Kontaktierungen 50 beispielsweise seriell miteinander verschaltet. Insofern steigt während des Betriebs dann auch von Batteriezelle zu Batteriezelle 2 bis 10 das elektrische Potential an.
  • Auf einer von der elektrischen Kontaktierungen 50 abgewandten Seite der Batteriezelle 2 ist ein Berstelement 52 ausgebildet. Das Berstelement 52 ist dazu ausgebildet in einem vorgegebenen Fehlerfall der Batteriezelle 2 einen Zellauslass freizugeben. So kann beispielsweise das Berstelement 52 Teil eines Gehäuses, insbesondere Metallgehäuses, der Batteriezelle 2 sein und beispielsweise durch ein in diesem Bereich geschwächtes Material charakterisiert sein. Insofern ist das Berstelement 52 dazu ausgebildet in dem vorgegebenen Fehlerfall den Zellauslass freizugeben.
  • Ferner ist eine Kleberaupe 54 vorgesehen, die zu einer Verklebung der Batteriezelle 2 mit der Trägerplatte angeordnet und ausgebildet ist. Beispielsweise kann als Kleber ein Kleber verwendet werden, welcher zum Beispiel Polyurethan enthält. Je nach Batteriekonzept, z.B. im Falle von Zellmodulen, kann eine Verklebung auch entfallen.
  • Ferner sind Klebeschichten 56 bis 60 vorgesehen, mittels derer eine Verklebung zwischen der Trägerplatte und der Zellschutzschicht 16 zum einen, zum anderen zwischen der Zellschutzschicht 16 und der Trägerstruktur 18 und zum anderen zwischen der Trägerstruktur 18 und dem ersten Gehäuseteil 32 während des Herstellungsprozesses hergestellt wird. Beispielsweise kann als Kleber ein Kleber verwendet werden, welcher zum Beispiel Polyurethan enthält. Ferner kann der Kleber alternativ oder zusätzlich enthalten Epoxid Klebstoffe (EP), Polyurethan (PUR) Klebstoffe, Acrylat Klebstoffe, silanterminierte Polymerklebstoffe, Dispersionsklebstoffe, etc.
  • Anhand der 5 ist die fertig verklebte Batterieanordnung dargestellt. Es ist ersichtlich, dass durch die Deformation der Kleberaupe 54 während des Klebeprozesses eine Abdichtung eines Freiraums im Bereich der Trägerplatte 14 zugewandt zu dem Berstelement 52 hin zu der Umgebung, insbesondere der Batteriezelle 2, erfolgt neben der reinen Klebfunktion. Die Trägerplatte 14 weist so in dem Bereich des Berstelements 52 eine Ausnehmung auf, die beispielsweise fluchtend ausgebildet ist mit einer weiteren Ausnehmung in der Trägerstruktur 18 und kommunizierend mit dem Kanal 20 beziehungsweise 22 oder weiteren Kanälen.
  • Durch die Zellschutzschicht 16 wird insbesondere fluchtend mit den jeweiligen Ausnehmungen der Trägerplatte 14 und der Trägerstruktur 18 ein jeweiliges Zellschutzelement realisiert.
  • Die Kleberaupe 54 ist im Zusammenwirken mit der Trägerplatte 14 und insbesondere deren Ausnehmung derart ausgebildet, dass beim Verkleben, welches unter Druckeinwirkung stattfindet, ein Teil der Klebemasse in die Ausnehmung hinein verlagert wird und so verhindert wird, dass das Berstelement 52 verklebt wird und somit gegebenenfalls in seiner ordnungsgemäßen Funktion beeinträchtigt wird.
  • Die Trägerstruktur 18 ist beispielsweise derart ausgebildet, dass sie bei einer starken Krafteinwirkung auf das erste Gehäuseteil, so beispielsweise im Falle eines Unfalls, geeignete mechanische Deformationseigenschaften hat, insbesondere um die jeweiligen Batteriezellen 2 bis 10 zu schützen. Zu diesem Zweck kann sie beispielsweise aus einem geschäumten Material ausgebildet sein.
  • Die Zellschutzschicht 16 kann ein Verbundmaterial umfassen, das mit einem Zusatz mechanisch verstärkt ist. Durch den oder die Zusätze kann die Zellschutzschicht 16 verstärkt und somit robuster sein. Mögliche Zusätze sind beispielsweise Kohlefasern und/oder Glasfasern und/oder Kohlenstoffnanoröhrchen und dergleichen. Wenn die Zellschutzschicht 16 mit Fasern verstärkt ist, so können diese in Form von Faserzusätzen als auch in Form von Gewebe oder einer Kombination aus den beiden in der Zellschutzschicht 16 vorhanden sein.
  • Die Zellschutzschicht 16 kann beispielsweise als Folie, insbesondere durchgängige Folie oder als eine Platte realisiert sein. Mittels einer geeigneten Wahl des oder der Materialien, der thermischen Beständigkeit und auch einer Schichtdicke der Zellschutzschicht kann erreicht werden, dass bei der jeweiligen Batteriezelle 2 im Falle des vorgegebenen Fehlerfalls bei einer jeweils anderen Batteriezelle 4 bis 10 die Zellschutzschicht 16 die jeweilige nichtbetroffene Batteriezelle 4 bis 10 schützt vor gefährlichen Einwirkungen hervorgerufen durch den vorgegebenen Fehlerfall bei der jeweils anderen Batteriezelle 2. So schützt die Zellschutzschicht 16 vor unerwünschten thermischen Einwirkungen durch Gase, die in der Abführungsstruktur strömen, also insbesondere durch die Kanäle 20 bis 30 strömen und auch dort sich bewegende Partikel, die sich auch in der dem Berstelement 52 abgewandten Seite der Zellschutzschicht 16 ablagern können, schützen.
  • Durch die Zellschutzschicht 16, die insbesondere das Berstelement abkapselt von einer Kommunikation mit den Kanälen 20 bis 30 und schützt vor direkten Ablagerungen von Partikeln an der Batteriezelle 2 bis 10 und insbesondere dem Berstelement 52, wird ein gewichtiger Beitrag geleistet, dass in von außen der jeweiligen Batteriezelle 2 bis 10 nicht so viel thermische Energie zugeführt wird, dass bei ihr ebenfalls der vorgegebene Fehlerfall ausgelöst wird. Auch kann so wirkungsvoll verhindert werden, dass gegebenenfalls elektrisch leitfähige Partikel hohe elektrische Ströme in oder an der jeweiligen Batteriezelle 2 bis 10 hervorrufen. In diesem Zusammenhang ist auch besonders relevant, dass die Batteriezellen 2 bis 10 beispielsweise in Serie verschaltet sind und somit von Batteriezelle zu Batteriezelle 2 bis 10 in ihrer Serienschaltung das jeweilige Bezugspotential ansteigt während des Betriebs der Batteriezellenanordnung. Es können somit hohe Spannungsdifferenzen auftreten, beispielsweise bis zu 800 V oder höher.
  • Ferner sei an dieser Stelle erwähnt, dass beispielsweise die Zellschutzschicht 16 nicht nur jeweilige Berstelemente 52 von benachbarten Batteriezellen 2-10 einer jeweiligen Batteriezelle 2-10 geschützt sein können, sondern auch die kompletten benachbarten Batteriezellen 2-10 und/oder ein Zellzwischenraum und/oder ein Zellkontaktiersystem und/oder ein kompletter sensitive Bauraum bezogen auf die Ansichten der Figuren oberhalb der Zellschutzschicht 16 mit teils hohen Spannungsdifferenzen. Dies gilt grundsätzlich für alle Ausführungsbeispiele und auch allgemein für Zellschutzelemente 40 - 48.
  • Mögliche Materialien für die Zellschutzschicht 16 sind beispielsweise Polyimid und/oder Aramid und/oder Polyethylenterephthalat und/oder Acrylnitril-Butadien-Styrol Copolymere. Darüber hinaus kann die Zellschutzschicht an der dem jeweiligen Berstelement 52 abgewandten Seite auch eine Beschichtung aufweisen, so zum Beispiel umfassend Aramid und/oder Keramik und/oder dergleichen.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Funktionalität der Zellschutzschicht 16 in die Trägerplatte 14 integriert sein, z.B. in Form von einer Trägerplatte 14 mit geschlossenen Membranen am Ort der Zellberstmembranen 52, welche sich dann bei der Zellentgasung öffnen.
  • Anhand der 6 ist dargestellt, dass die Zellschutzschicht 14 vorgegebene Sollbruchstellen aufweisen kann, die durch die gestrichelt eingezeichneten Kreiselemente symbolisiert sind. Die jeweilige Sollbruchstelle kann durch eine Perforation in diesem Bereich der Zellschutzschicht 14 und/oder einer Teilperforation der Zellschutzschicht 14 und/oder eine reduzierte Schichtdicke und/oder dergleichen realisiert sein. Beispielsweise kann dies bei der Herstellung durch Laserschnitt und/oder Wasserstrahlschnitt und/oder Stanzen und/oder dergleichen erreicht werden.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 7 sind im Unterschied zu dem vorangehenden Figuren Zellschutzelemente 40 bis 48 nicht in der Zellschutzschicht 14 ausgebildet, sondern direkt mit der jeweiligen Batteriezelle 2 bis 10 mechanisch gekoppelt. Die hier dargestellten Zellschutzelemente 40 bis 48 können grundsätzlich entsprechend der Zellschutzschicht ausgebildet sein, also insbesondere entsprechende Materialien, zusätzliche Beschichtungen und geometrische Ausgestaltungen aufweisen. Ein Vorteil dieser Anordnung ist, dass bei dem Herstellungsprozess bereits bevor die Batteriezellen 2 bis 10 mit der Abführungsstruktur gekoppelt werden, die Zellschutzelemente 40 bis 48 die jeweiligen Berstelemente 52 der Batteriezellen 2 bis 10 schützen und so unbeabsichtigte Beschädigungen an den Berstelementen 52 schon in diesem Stadium wirksam vermieden werden können.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 7 können die jeweiligen Zellschutzelemente 40 bis 48 auch in Form von Vergüssen und/oder Schaumpads mit Silikon-basiertem Schaum und/oder anderen Verbindungen realisiert sein. Sie müssen in diesem Fall auch nicht dazu ausgelegt sein Kräfte aufnehmen zu können, die über die Abführungsstruktur auf die Batteriezellen 2 bis 10 eingeleitet werden oder in die entgegengesetzte Richtung eingeleitet werden. Dies betrifft sowohl Zug- als auch Druckkräfte. In diesem Ausführungsbeispiel können die Zellschutzelemente 40 bis 48 beispielsweise auf die Batteriezelle 2 bis 10 aufgeklebt sein und/oder auch selbstklebend aufgebracht sein.
  • Anhand der 3 ist der Eintritt des vorgegebenen Fehlerfalls bei der Batteriezelle 6 dargestellt. Es ist ersichtlich, dass in diesem Fall die Zellschutzschicht 16 zumindest fluchtend zu dem Berstelement 52 der Batteriezelle 6 nicht mehr vorhanden ist und somit Gase und/oder Partikel aus der Batteriezelle 6 hin zu der Abführungsstruktur entweichen können und so entlang der Kanäle 20 bis 30 abgeführt werden können. Grundsätzlich ist die Abführungsstruktur so ausgebildet, dass die Gase und Partikel in diesem Fall auch aus dem Gehäuse der Batterieanordnung, das das erste bis vierte Gehäuseteil 32 bis 38 umfasst, entweichen können.
  • Wie in der 3 ersichtlich ist jedoch bei den anderen Batteriezellen 2, 4, 8, 10 die Zellschutzschicht weiterhin intakt und schützt so die Batteriezellen 2, 4, 8, 10 vor schädlichen Einwirkungen, die zu dem vorgegebenen Fehlerfall bei auch diesen Batteriezellen 2, 4, 8, 10 führen könnten.
  • Die Ausführungsbeispiele der 2, 3, 7 umfassen beispielsweise sogenannte strukturintegrierte Speicher. In diesem Fall sind die Batteriezellen 2 bis 10 tragende Elemente und beispielsweise zumindest mittelbar mittels einer Klebeverbindung mit dem vierten Gehäuseteil 38 gekoppelt. Die Batteriezellen 2 bis 10 liegen so insbesondere in einem Kraft-Transferpfad, insbesondere auch bezogen auf die Ansicht in vertikaler Richtung, und zwar für eingeleitete Kräfte zwischen dem zweiten Gehäuseteil 34 und dem ersten Gehäuseteil 32.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeug
    2-10
    Batteriezelle
    12
    Kühlelement
    14
    Trägerplatte
    16
    Zellschutzschicht
    18
    Trägerstruktur
    20-30
    Kanal
    32
    Erstes Gehäuseteil
    34
    Zweites Gehäuseteil
    36
    Drittes Gehäuseteil
    38
    Viertes Gehäuseteil
    40 - 48
    Zellschutzelement
    50
    elektrische Kontaktierung
    52
    Berstelement
    54
    Kleberaupe
    56-60
    Klebeschicht

Claims (10)

  1. Batteriezellenanordnung - mit mehreren Batteriezellen (2 bis 10), - mit einer Abführungsstruktur, die den mehreren Batteriezellen (2 bis 10) zugeordnet ist und die dazu ausgebildet ist in einem vorgegebenen Fehlerfall einer jeweiligen Batteriezelle (2 bis 10) Gas und/oder Partikel aus dieser abzuführen, - wobei die jeweilige Batteriezelle (2 bis 10) ein Berstelement (52) umfasst, das dazu ausgebildet ist in dem vorgegebenen Fehlerfall einen Zellauslass frei zu geben, - wobei der jeweiligen Batteriezelle (2 bis 10) ein Zellschutzelement (40 bis 48) zugeordnet ist, das derart ausgebildet ist, dass es die Batteriezelle (2 bis 10) zumindest in einem Bereich des Berstelements (52) vor gefährlichen Einwirkungen hervorgerufen durch den vorgegebenen Fehlerfall bei einer jeweils anderen Batteriezelle (2 bis 10) schützt und im Falle des vorgegebenen Fehlerfalls bei der jeweiligen Batteriezelle (2 bis 10) eine Kommunikation mit der Abführungsstruktur freigibt.
  2. Batteriezellenanordnung nach Anspruch 1, - bei der die Zellschutzelemente (40 bis 48) mehrerer Batteriezellen (2 bis 10) durch eine Zellschutzschicht (16) ausgebildet sind.
  3. Batteriezellenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, - bei der die Zellschutzschicht (16) Sollbruchstellen aufweist im Bereich eines jeweiligen Zellschutzelements (40 bis 48).
  4. Batteriezellenanordnung nach Anspruch 2 oder 3, - bei der die Abführungsstruktur eine Trägerstruktur (18) umfasst, mit der die Zellschutzschicht (16) und die jeweiligen Batteriezellen (2 bis 10) mechanisch gekoppelt sind.
  5. Batteriezellenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, - bei der eine Trägerplatte (14) vorgesehen ist, die mechanisch mit der jeweiligen Batteriezelle (2 bis 10) gekoppelt ist und zwischen der Trägerplatte (14) und der Trägerstruktur (18) die Zellschutzschicht (16) angeordnet ist.
  6. Batteriezellenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, - bei der die Zellschutzelemente (40 bis 48) ein Verbundmaterial umfassen, das mit einem Zusatz mechanisch verstärkt ist.
  7. Batteriezellenanordnung nach Anspruch 6, - bei der der Zusatz Kohlenfasern und/oder Glasfasern und/oder Karbonnanoröhrchen enthält.
  8. Batteriezellenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, - bei der die jeweiligen Zellschutzelemente (40 bis 48) eine Beschichtung aufweisen, die Aramid und/oder Keramik umfassen.
  9. Batteriezellenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, - bei der die jeweiligen Zellschutzelemente Polyimid und/oder Aramid und/oder Polyethylenterephthalat und/oder Acrylnitril-Butadien-Styrol und/oder Polypropylen und/oder Polyethylen und/oder Polyetherketon enthalten.
  10. Fahrzeug mit einer Batteriezellenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche.
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