DE102022129116A1

DE102022129116A1 - Batteriezellenvorrichtung

Info

Publication number: DE102022129116A1
Application number: DE102022129116.2A
Authority: DE
Inventors: Jens Lange
Original assignee: Huhn Holding GmbH
Current assignee: HUHN HOLDING GMBH, DE
Priority date: 2022-11-03
Filing date: 2022-11-03
Publication date: 2024-05-08

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Batteriezellenvorrichtung mit einer Zellgehäuse (12, 12', 12"), mit einer an dem Zellgehäuse (12, 12', 12") angeordneten Kontaktierungseinheit (14, 14', 14"), mit zumindest einer in dem Zellgehäuse (12, 12', 12") angeordneten Batteriezelle (16, 16' ,16") und mit zumindest einer Beabstandungseinheit (18, 18', 18") zu einer Beabstandung des Zellgehäuses (12, 12', 12") von einem benachbarten Zellgehäuse (12, 12', 12"),Es wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Beabstandungseinheit (18, 18', 18") zumindest teilweise einstückig mit dem Zellgehäuse (12, 12', 12") ausgebildet ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Batteriezellenvorrichtung.
Es ist bereits eine Batteriezellenvorrichtung mit einem Zellgehäuse, mit einer an dem Zellgehäuse angeordneten Kontaktierungseinheit und mit zumindest einer in dem Zellgehäuse angeordneten Batteriezelle vorgeschlagen worden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Sicherheit und einer Kompaktheit bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Batteriezellenvorrichtung mit einem Zellgehäuse, mit einer an dem Zellgehäuse angeordneten Kontaktierungseinheit und mit zumindest einer in dem Zellgehäuse angeordneten Batteriezelle.
Es wird vorgeschlagen, dass die Batteriezellenvorrichtung zumindest eine Beabstandungseinheit zu einer Beabstandung des Zellgehäuses von einem benachbarten Zellgehäuse aufweist, welche zumindest teilweise einstückig mit dem Zellgehäuse ausgebildet ist.
Unter einer „Batteriezellenvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die zumindest eine Batteriezelle aufweist. Vorzugsweise bildet die Batteriezellenvorrichtung zumindest einen Teil eines Batteriesystems, insbesondere eines Batteriepacks, beispielsweise für ein Elektrofahrzeug und/oder einen Akkuspeicher. Dabei wäre auch denkbar, dass die Batteriezellenvorrichtung das Batteriesystem vollständig ausbildet. Vorzugsweise ist die Batteriezellenvorrichtung dazu vorgesehen, mit weiteren Batteriezellenvorrichtungen zu einem Batteriesystem zusammengeschlossen zu werden. Insbesondere ist die Batteriezellenvorrichtung direkt elektrisch zu einem Energieabgriff und/oder zu einer Energiezufuhr kontaktierbar und/oder mit weiteren Batteriezellenvorrichtungen zusammenschaltbar. Vorzugsweise ist die Batteriezellenvorrichtung von einer prismatischen Batterie gebildet.
Das Zellgehäuse dient insbesondere zu einem mechanischen Schutz der Batteriezelle. Vorzugsweise dient das Zellgehäuse insbesondere zu einem Schutz der zumindest einen Batteriezelle vor Feuchtigkeit, vor Stößen, vor Staub und/oder vor Flüssigkeiten. Besonders bevorzugt ist das Zellgehäuse ferner dazu vorgesehen, einen Austritt von Flüssigkeiten oder Gasen von der Batteriezelle zu vermeiden. Vorzugsweise ist das Zellgehäuse zu einer Aufnahme von genau einer Batteriezelle vorgesehen. Es wäre jedoch auch denkbar, dass das Zellgehäuse zu einer Aufnahme mehrerer Batteriezellen vorgesehen ist. Es sind insbesondere bereits Zellgehäuse mit mehreren Kammern bekannt, wobei jede Kammer zur Aufnahme einer Batteriezelle vorgesehen ist. Unter einer „Batteriezelle“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Element verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, eine chemisch gespeicherte elektrische Energie bereitzustellen. Vorzugsweise umfasst die Batteriezelle eine galvanische Zelle. Es wäre jedoch auch eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltung der Batteriezelle denkbar. Bevorzugt ist die Batteriezelle als wiederaufladbare Akkuzelle ausgebildet. Die Batteriezelle weist insbesondere einen definierten Akkuzellentyp auf. Unter einem „Akkuzellentyp“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein vorzugsweise normierter Typ von Batteriezellen verstanden werden, der insbesondere äußere Abmessungen, eine Form, eine Nennspannung und/oder einen chemischen Aufbau festlegt.
Unter einer „Beabstandungseinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, die zu einer Beabstandung benachbarter Zellgehäuse vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die Beabstandungseinheit dazu vorgesehen, benachbarte Zellgehäuse in einem definierten Abstand zueinander zu halten. Ferner ist die Beabstandungseinheit dazu vorgesehen, eine Ausdehnung einzelner Batteriezellen zu kompensieren und eine Druckweitergabe auf eine benachbarte Zelle zu vermeiden.
Vorzugsweise ist die Beabstandungseinheit dazu vorgesehen, eine Batteriezellenausdehnung zu kompensieren und gleichzeitig eine relative Ausrichtung der Zellgehäuse zueinander zu definieren. Bevorzugt weist die Beabstandungseinheit zumindest ein Beabstandungselement auf, welche dazu vorgesehen ist, zwischen zwei Zellgehäusen angeordnet zu werden.
Unter „einstückig“ soll insbesondere zumindest stoffschlüssig verbunden verstanden werden, beispielsweise durch einen Schweißprozess, einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess und/oder einen anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Prozess, und/oder vorteilhaft in einem Stück geformt verstanden werden, wie beispielsweise durch eine Herstellung aus einem Guss und/oder durch eine Herstellung in einem Ein- oder Mehrkomponentenspritzverfahren und vorteilhaft aus einem einzelnen Rohling. Darunter, dass zwei Einheiten, insbesondere die Beabstandungseinheit und das Zellgehäuse, „teilweise einstückig“ ausgebildet sind, soll insbesondere verstanden werden, dass die Einheiten, insbesondere die Beabstandungseinheit und das Zellgehäuse, zumindest ein, insbesondere zumindest zwei, vorteilhaft zumindest drei gemeinsame Elemente aufweisen, die Bestandteil, insbesondere funktionell wichtiger Bestandteil, beider Einheiten sind. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Batteriezellenvorrichtung kann insbesondere eine Anzahl an Bauteilen gering gehalten werden. Ferner kann dadurch eine vorteilhaft einfache Montage ermöglicht werden. Es kann insbesondere eine definierte Anordnung der Beabstandungseinheit an dem Zellgehäuse ermöglicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Beabstandungseinheit zumindest ein Beabstandungselement aufweist, welche zusammen mit einer Außenwand des Zellgehäuses ein Gaspolster einschließt. Vorzugsweise ist das Beabstandungselement dazu vorgesehen, zumindest eine Seite, insbesondere zumindest eine Außenwand des Zellgehäuses zumindest teilweise zu überdecken. Vorzugsweise überdeckt das Beabstandungselement die zumindest eine Außenwand in einer Richtung senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Außenwand. Das Beabstandungselement ist insbesondere an einer Außenkante des Beabstandungselements umlaufend, insbesondere gasdicht mit der Außenwand verbunden. Vorzugsweise ist das Gaspolster ausschließlich durch die Außenwand und das Beabstandungselement begrenzt. Das Gaspolster ist insbesondere von einem Innenraum des Zellgehäuses getrennt ausgebildet. Das Gaspolster ist insbesondere dicht abgeschlossen. Es wäre jedoch auch denkbar, dass das Gaspolster teilweise geöffnet ausgebildet ist. Insbesondere wäre denkbar, dass das Beabstandungselement nicht durchgängig mit der Außenwand verbunden ist. Dadurch kann insbesondere eine vorteilhaft zuverlässige Beabstandung gewährleistet werden. Ferner kann insbesondere eine zusätzliche thermische Trennung zwischen benachbarten Zellgehäusen ermöglicht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Beabstandungselement zusammen mit einer Seitenwand des Zellgehäuses, welche sich zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Zellgehäuses erstreckt, das Gaspolster einschließt, wobei sich das zumindest eine Beabstandungselement zumindest über einen wesentlichen Teil einer Fläche der Seitenwand hinweg erstreckt. Die Seitenwand des Zellgehäuses bildet eine Außenwand des Zellgehäuses aus. Vorzugsweise weist das Zellgehäuse eine rechteckige Grundform auf. Die Seitenwand ist insbesondere von einer größten Seitenwand des Zellgehäuses gebildet, wobei das Zellgehäuse vorzugsweise zwei größte Seitenwände aufweist. Unter „im Wesentlichen parallel“ soll hier insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene, verstanden werden, wobei die Richtung gegenüber der Bezugsrichtung eine Abweichung insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Unter einer „Haupterstreckungsebene“ einer Baueinheit soll insbesondere eine Ebene verstanden werden, welche parallel zu einer größten Seitenfläche eines kleinsten gedachten Quaders ist, welcher die Baueinheit gerade noch vollständig umschließt, und insbesondere durch den Mittelpunkt des Quaders verläuft. Unter dem Ausdruck „zumindest über einen wesentlichen Teil“ sollen dabei insbesondere verstanden werden, dass zumindest 55 %, vorteilhaft zumindest 65 %, vorzugsweise zumindest 75 %, besonders bevorzugt zumindest 85 % und besonders vorteilhaft zumindest 95 % der Fläche der Seitenwand von dem Beabstandungselement überdeckt ist. Dadurch kann insbesondere eine vorteilhaft zuverlässige Beabstandung auf einer gesamten Seite des Zellgehäuses gewährleistet werden. Ferner kann insbesondere eine zusätzliche thermische Trennung zwischen benachbarten Zellgehäusen ermöglicht werden.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass das zumindest eine Beabstandungselement von einer Metallfolie gebildet ist. Vorzugsweise weist die Metallfolie eine Materialstärke von weniger als 0,5 mm, vorzugsweise von weniger als 0,3 mm und besonders bevorzugt von weniger als 0,2 mm auf. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Beabstandungselement zumindest teilweise aus Edelstahl besteht. Vorzugsweise ist das Beabstandungselement von einer Edelstahlfolie gebildet. Bevorzugt weist die Metallfolie eine Materialstärke von zumindest annähernd 0,1 mm auf. Das Beabstandungselement weist insbesondere eine rechteckige Grundform auf. Das Beabstandungselement ist insbesondere im Wesentlichen eben ausgebildet, wobei insbesondere ein umlaufender Rand vorgesehen ist, welcher einen umknickenden Rahmen ausbildet. Das Beabstandungselement bildet insbesondere eine Vertiefung aus, welche das Gaspolster in zumindest einer Ebene parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Beabstandungselements und in einer Richtung senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des Beabstandungselements begrenzt. Vorzugsweise ist das Gaspolster in zumindest einer Ebene parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Beabstandungselements vollständig von dem Beabstandungselement umgeben. Senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des Beabstandungselements ist das Gaspolster insbesondere in eine Richtung durch das Beabstandungselement und in eine Richtung durch die Seitenwand des Zellgehäuses begrenzt. Dadurch kann insbesondere ein vorteilhaft kompaktes und leichtes und trotz allem stabiles Beabstandungselement bereitgestellt werden. Dadurch kann insbesondere eine vorteilhaft zuverlässige Beabstandung auf einer gesamten Seite des Zellgehäuses gewährleistet werden.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass das zumindest eine Beabstandungselement mittels Schweißen, insbesondere mittels Laserschweißen, mit der Seitenwand des Zellgehäuses verbunden ist. Das Beabstandungselement ist insbesondere in dem umlaufenden Rand mittels Schweißen mit der Seitenwand des Zellgehäuses verbunden. Das Beabstandungselement ist insbesondere in dem umlaufenden Rand mittels Schweißen mit einer Außenkante der Seitenwand des Zellgehäuses verbunden. Dadurch kann insbesondere eine vorteilhaft stabile Verbindung bereitgestellt werden. Es kann insbesondere ein vorteilhaft dichtes Gaspolster bereitgestellt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Beabstandungselement in einem Mittenbereich einen definierten Abstand zu der Seitenwand des Zellgehäuses aufweist, welche abhängig von einer Druckkurve der Batteriezelle ist. Vorzugsweise ist das Beabstandungselement in dem Mittelbereich eben ausgebildet. Das Beabstandungselement besteht insbesondere aus dem umlaufenden Rand und dem Mittenbereich. Der Mittenbereich nimmt insbesondere zumindest 50%, vorzugsweise zumindest 60% und besonders bevorzugt zumindest 70% des Beabstandungselements ein. Vorzugsweise ist die Seitenwand eben ausgebildet. Vorzugsweise verläuft der Mittenbereich des Beabstandungselements parallel zu der Seitenwand. Ein kleinster Abstand zwischen dem Mittenbereich des Beabstandungselements und der Seitenwand beträgt insbesondere weniger als 12 cm, vorzugsweise weniger als 10 cm und besonders bevorzugt weniger als 8 cm. Bevorzugt beträgt ein kleinster Abstand zwischen dem Mittenbereich des Beabstandungselements und der Seitenwand insbesondere mehr als 1 cm, vorzugsweise mehr als 2 cm und besonders bevorzugt mehr als 3 cm. Dadurch kann insbesondere ein vorteilhaft definiertes Gaspolster bereitgestellt werden. Ferner kann eine definierte Beabstandung von Batteriezellen erreicht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Gaspolster dazu vorgesehen ist, eine Zellausdehnung der zumindest einen Batteriezelle zu kompensieren. Insbesondere kann mittels des Gaspolsters eine Zellausdehnung aufgenommen werden, ohne eine benachbarte Batteriezelle zu beeinträchtigen und/oder ein benachbartes Zellgehäuse zu beschädigen. Vorzugsweise ist das Gaspolster zudem zu einer thermischen Isolierung der Batteriezelle gegenüber einer Umgebung und gegenüber einer benachbarten Batteriezelle vorgesehen. Bevorzugt ist das Beabstandungselement zudem zu einer Verbesserung einer Wärmeverteilung, insbesondere einer benachbarten Batteriezelle vorgesehen. Insbesondere ist das Beabstandungselement dazu vorgesehen, eine Temperatur gleichmäßig über eine Erstreckung des Zellgehäuses zu verteilen. Dadurch kann insbesondere eine vorteilhaft sichere und zuverlässige Batteriezellenvorrichtung bereitgesellt werden.
Ferner geht die Erfindung aus von einem Batteriesystem mit mehreren nebeneinander angeordneten Batteriezellenvorrichtungen. Es wird vorgeschlagen, dass die Batteriezellenvorrichtungen jeweils mit der Beabstandungseinheit an einer benachbarten Batteriezellenvorrichtung anliegen. Vorzugsweise ist zwischen zwei Zellgehäusen der Batteriezellenvorrichtungen jeweils eine Beabstandungseinheit angeordnet. Die Batteriezellenvorrichtungen des Batteriesystems sind insbesondere identisch ausgebildet. Insbesondere ist das Batteriesystem modular aufgebaut, sodass insbesondere eine beliebige Anzahl an Batteriezellenvorrichtungen miteinander verschaltet werden können. Vorzugsweise ist insbesondere jede Batteriezelle in einem eigenen Zellgehäuse angeordnet. Hierdurch kann insbesondere eine Wechselwirkung zwischen den Batteriezellen vermieden werden. Es wäre jedoch auch denkbar, dass in jedem der Zellgehäuse jeweils mehrere Batteriezellen angeordnet sind. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Batteriesystems kann insbesondere eine Anzahl an Bauteilen und/oder Montagebaugruppen gering gehalten werden. Es können insbesondere vollständig montierte Batteriezellenvorrichtungen eingesetzt und zu einem Batteriezellensystem zusammengesetzt werden. Hierdurch kann eine vorteilhaft einfache Montage ermöglicht werden.
Des Weiteren schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Batteriezellenvorrichtung vor, bei dem ein Beabstandungselement der Beabstandungseinheit mittels Laserschweißen mit dem Zellgehäuse verbunden wird. Das Beabstandungselement wird dabei insbesondere in einem umlaufenden Rand mittels Laserschweißen mit der Seitenwand des Zellgehäuses verbunden. Das Beabstandungselement wird insbesondere in dem umlaufenden Rand mittels Laserschweißen mit einer Außenkante der Seitenwand des Zellgehäuses verbunden. Das Laserschweißen erfolgt insbesondere in einem Verbindungsschritt. Das Laserstrahlschweißen ist dabei insbesondere ein Schweißverfahren, bei welchem eine Energiezuführung über einen Laser erfolgt. Das Laserschweißen wird in der Regel ohne einen Zusatzwerkstoff ausgeführt. Dadurch kann insbesondere vorteilhaft schnell und zuverlässig eine Verbindung zwischen dem Beabstandungselement und dem Zellgehäuse bereitgestellt werden. Ferner kann mittels Laserschweißen insbesondere direkt Edelstahl geschweißt werden.
Die erfindungsgemäße Batteriezellenvorrichtung und/oder das Batteriesystem und/oder das Verfahren soll/en hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann/können die erfindungsgemäße Batteriezellenvorrichtung und/oder das Batteriesystem und/oder das Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Batteriezellenvorrichtung mit einem Zellgehäuse, mit einer Kontaktierungseinheit und mit einer Beabstandungseinheit in einer schematischen Darstellung,
2 die erfindungsgemäße Batteriezellenvorrichtung mit dem Zellgehäuse, mit der Kontaktierungseinheit, mit der Beabstandungseinheit und mit einer Batteriezelle in einer schematischen Schnittdarstellung,
3 ein Batteriezellensystem mit mehreren erfindungsgemäßen Batteriezellenvorrichtungen in einer schematischen Schnittdarstellung und
4 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zu einer Herstellung der erfindungsgemäßen Batteriezellenvorrichtung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
3 zeigt ein Batteriesystem 30 mit mehreren nebeneinander angeordneten Batteriezellenvorrichtungen 10, 10', 10". Das Batteriesystem 30 umfasst beispielhaft drei Batteriezellenvorrichtungen 10, 10', 10". Es wäre jedoch auch eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheine Anzahl an Batteriezellenvorrichtungen 10, 10', 10" denkbar. Die Batteriezellenvorrichtungen 10, 10', 10" liegen jeweils mit einer Beabstandungseinheit 18, 18', 18" an einer benachbarten Batteriezellenvorrichtung 10, 10', 10" an. Die Batteriezellenvorrichtungen 10, 10', 10" liegen jeweils mit einer Beabstandungseinheit 18, 18', 18" an einer weiteren Seitenwand 32, 32', 32" der benachbarten Batteriezellenvorrichtung 10, 10', 10" an. Die weiteren Seitenwände 32, 32', 32" sind jeweils auf einer der Beabstandungseinheit 18, 18', 18" der jeweiligen Batteriezellenvorrichtung 10, 10', 10" angewandten Seite der Batteriezellenvorrichtung 10, 10', 10" angeordnet. Die Batteriezellenvorrichtungen 10, 10', 10" sind nicht weiter sichtbar miteinander verschaltet. Das Batteriesystem 30 ist beispielsweise zu einem Einsatz in einem Elektrofahrzeug oder dergleichen vorgesehen. Das Batteriesystem 30 ist beispielsweise von einem Batteriemodul gebildet. Das Batteriesystem 30 weist dabei insbesondere ein nicht weiter dargestelltes Batteriegehäuse zu einer Aufnahme der Batteriezellenvorrichtungen 10, 10', 10" auf.
Die Batteriezellenvorrichtungen 10, 10', 10" des Batteriesystems 30 sind identisch ausgebildet. Im Folgenden wird daher im Wesentlichen die erste Batteriezellenvorrichtung 10 beschrieben, wobei alle Ausführungen auch auf die zweite Batteriezellenvorrichtung 10' und die weitere Batteriezellenvorrichtung 10" anwendbar ist.
Die Batteriezellenvorrichtung 10 weist ein Zellgehäuse 12 auf. Das Zellgehäuse 12 weist eine quaderförmige Grundform auf. Das Zellgehäuse 12 umfasst zwei größte Seitenwände 26, 32, welche sich parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Zellgehäuses 12 erstrecken. Die zwei größte Seitenwände 26, 32 sind rechteckig. Ferner umfasst das Zellgehäuse 12 einen Boden 34, einen Deckel 36 und zwei Stirnseitenwände 38. Die zwei größte Seitenwände 26, 32 sind über den Boden 34, den Deckel 36 und die zwei Stirnseitenwände 38 miteinander verbunden. Das Zellgehäuse 12 begrenzt einen quaderförmigen Aufnahmebereich 42 zur Aufnahme einer Batteriezelle 16. Die Batteriezellenvorrichtung 10 weist die Batteriezelle 16 auf. Die Batteriezelle 16 ist in dem Zellgehäuse 12 angeordnet. Die Batteriezelle 16 ist in dem Aufnahmebereich 42 angeordnet. Die Batteriezelle 16 ist beispielsweise von einer prismatischen Batteriezelle 16 gebildet. Die Batteriezelle 16 ist insbesondere von den Anoden-, Kathoden- und Separatorenlagen der Batteriezellenvorrichtung 10 gebildet. Es wäre jedoch auch eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausbildung der Batteriezelle 16 denkbar. Das Zellgehäuse 12 dient insbesondere zu einem mechanischen Schutz der Batteriezelle 16 (1).
Ferner weist die Batteriezellenvorrichtung 10 eine an dem Zellgehäuse 12 angeordnete Kontaktierungseinheit 14 auf. Die Kontaktierungseinheit 14 weist zwei außen auf dem Zellgehäuse 12 angeordnete Kontaktelemente 44, 46 auf. Die Kontaktelemente 44, 46 sind an dem Deckel 36 des Zellgehäuses 12 angeordnet. Die Kontaktelemente 44, 46 sind beispielhaft von Stiftkontakten gebildet. Die Kontaktelemente 44, 46 sind nicht weiter sichtbar durch das Zellgehäuse 12 geführt und kontaktieren die Batteriezelle 16. Die Kontaktelemente 44, 46 bilden jeweils Pole der Batteriezellenvorrichtung 10 (1).
Des Weiteren weist die Batteriezellenvorrichtung 10 eine Beabstandungseinheit 18 zu einer Beabstandung des Zellgehäuses 12 von einem benachbarten Zellgehäuse 12', 12" auf. Die Beabstandungseinheit 18 ist zumindest teilweise einstückig mit dem Zellgehäuse 12 ausgebildet. Die Beabstandungseinheit 18 ist einstückig mit dem Zellgehäuse 12 ausgebildet. Die Beabstandungseinheit 18 weist ein Beabstandungselement 20 auf, welches zusammen mit einer Außenwand 22 des Zellgehäuses 12 ein Gaspolster 24 einschließt. Das Gaspolster 24 ist von einem Innenraum, insbesondere dem Aufnahmebereich 42, des Zellgehäuses 12 getrennt ausgebildet. Das Gaspolster 24 ist dicht abgeschlossen. Das Beabstandungselement 20 schließt zusammen mit der Seitenwand 26 des Zellgehäuses 12, welche sich zumindest im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene des Zellgehäuses 12 erstreckt, das Gaspolster 24 ein. Die Seitenwand 26 des Zellgehäuses 12 bildet eine Außenwand 22 des Zellgehäuses 12 aus. Die Seitenwand 26 ist von einer größten Seitenwand 26 des Zellgehäuses 12 gebildet, wobei das Zellgehäuse 12 zwei größte Seitenwände 26, 32 aufweist. Das Beabstandungselement 20 ist außen an der Seitenwand 26 angeordnet. Das Beabstandungselement 20 erstreckt sich über einen wesentlichen Teil einer Fläche der Seitenwand 26 hinweg. Das Beabstandungselement 20 ist dazu vorgesehen, die Seitenwand 26 des Zellgehäuses 12 von außen zu überdecken. Das Beabstandungselement 20 überdeckt die Seitenwand 26 in einer Richtung senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Seitenwand 26. Das Beabstandungselement 20 ist an einer Außenkante des Beabstandungselements 20 umlaufend, gasdicht mit der Seitenwand 26 verbunden. Das Gaspolster 24 ist ausschließlich durch eine Außenseite der Seitenwand 26 und das Beabstandungselement 20 begrenzt (2).
Das Beabstandungselement 20 ist von einer Metallfolie gebildet. Die Metallfolie weist eine Materialstärke von weniger als 0,5 mm, vorzugsweise von weniger als 0,3 mm und besonders bevorzugt von weniger als 0,2 mm auf. Das Beabstandungselement 20 besteht zumindest teilweise aus Edelstahl. Das Beabstandungselement 20 ist von einer Edelstahlfolie gebildet. Die Edelstahlfolie weist eine Materialstärke von zumindest annähernd 0,1 mm auf. Das Beabstandungselement 20 weist eine rechteckige Grundform auf. Das Beabstandungselement 20 ist im Wesentlichen eben ausgebildet, wobei ein umlaufender Rand 48 vorgesehen ist, welcher eine umknickende Wandung ausbildet. Das Beabstandungselement 20 bildet eine Vertiefung aus, welche das Gaspolster 24 in einer Ebene parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Beabstandungselements 20 und in einer Richtung senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des Beabstandungselements 20 begrenzt. Das Gaspolster 24 ist in einer Ebene parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Beabstandungselements 20 vollständig von dem Beabstandungselement 20 umgeben. Senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des Beabstandungselements 20 ist das Gaspolster 24 in eine Richtung durch das Beabstandungselement 20 und in eine Richtung durch die Seitenwand 26 des Zellgehäuses 12 begrenzt. Das Beabstandungselement 20 weist in einem Mittenbereich 28 einen definierten Abstand d zu der Seitenwand 26 des Zellgehäuses 12, 12', 12" auf, welcher abhängig von einer Druckkurve der Batteriezelle 16 ist. Das Beabstandungselement 20 ist in dem Mittenbereich 28 eben ausgebildet. Das Beabstandungselement 20 besteht aus dem umlaufenden Rand 48 und dem Mittenbereich 28. Der Mittenbereich 28 des Beabstandungselements 20 verläuft parallel zu der Seitenwand 26. Das Beabstandungselement 20 ist mittels Schweißen mit der Seitenwand 26 des Zellgehäuses 12 verbunden. Das Beabstandungselement 20 ist mittels Laserschweißen mit der Seitenwand 26 des Zellgehäuses 12 verbunden. Das Beabstandungselement 20 ist in dem umlaufenden Rand 48 mittels Laserschweißen mit der Seitenwand 26 des Zellgehäuses 12 verbunden. Das Beabstandungselement 20 ist in dem umlaufenden Rand 48 mittels Laserschweißen mit einer Außenkante der Seitenwand 26 des Zellgehäuses 12 verbunden (1, 2).
Das Gaspolster 24 ist dazu vorgesehen, eine Zellausdehnung der zumindest einen Batteriezelle 16 zu kompensieren. Mittels des Gaspolsters 24 kann eine Zellausdehnung aufgenommen werden, ohne eine benachbarte Batteriezelle 16', 16" zu beeinträchtigen und/oder ein benachbartes Zellgehäuse 12', 12" zu beschädigen. Ferner ist das Gaspolster 24 zudem zu einer thermischen Isolierung der Batteriezelle 16 gegenüber einer Umgebung und gegenüber einer benachbarten Batteriezelle 16', 16" vorgesehen.
Des Weiteren ist das Beabstandungselement 20 zudem zu einer Verbesserung einer Wärmeverteilung einer benachbarten Batteriezelle 16', 16" vorgesehen. Das Beabstandungselement 20 ist dazu vorgesehen, eine von einer benachbarten Batteriezelle 16', 16" einwirkende Temperatur gleichmäßig über eine Erstreckung des Zellgehäuses 12 zu verteilen (2).
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zu einer Herstellung der Batteriezellenvorrichtung 10. Bei dem Verfahren wird in einem ersten Verfahrensschritt 50 die Batteriezelle 16 hergestellt und in das Zellgehäuse 12 eingebracht. Die Batteriezelle 16 wird beispielsweise über den Deckel 36 eingebracht. Anschließend wird die Batteriezelle 16 in einem Kontaktierungsschritt 52 mittels der Kontaktierungseinheit 14 kontaktiert und der Deckel 36 geschlossen. Darauf folgt ein Bereitstellungsschritt 54, in welchem die Beabstandungseinheit 18 bereitgestellt wird. Hierbei wird insbesondere das Beabstandungselement 20 bereitgestellt. Das Beabstandungselement 20 wird beispielsweise in einem Tiefziehprozess aus einer Edelstahlfolie und/oder einem Edelstahlblech hergestellt. Es wäre jedoch auch ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Herstellungsverfahren denkbar. Anschließend erfolgt ein Verbindungsschritt 56, bei dem das Beabstandungselement 20 der Beabstandungseinheit 18 mittels Laserschweißen mit dem Zellgehäuse 12 verbunden wird. Das Beabstandungselement 20 wird dabei in dem umlaufenden Rand 48 mittels Laserschweißen mit der Seitenwand 26 des Zellgehäuses 12 verbunden. Das Beabstandungselement 20 wird in dem umlaufenden Rand 48 mittels Laserschweißen mit einer Außenkante der Seitenwand 26 des Zellgehäuses 12 verbunden. Die Batteriezellenvorrichtung 10 anschließend vollständig hergestellt und kann in einem nachfolgenden Montageschritt 58 mit weiteren Batteriezellenvorrichtungen 10', 10" zu einem Batteriesystem 30, insbesondere zu einem Batteriemodul, endmontiert werden.
Bezugszeichen

10: Batteriezellenvorrichtung
10': Batteriezellenvorrichtung
10": Batteriezellenvorrichtung
12: Zellgehäuse
12': Zellgehäuse
12": Zellgehäuse
14: Kontaktierungseinheit
14': Kontaktierungseinheit
14": Kontaktierungseinheit
16: Batteriezelle
16': Batteriezelle
16": Batteriezelle
18: Beabstandungseinheit
18': Beabstandungseinheit
18": Beabstandungseinheit
20: Beabstandungselement
22: Außenwand
24: Gaspolster
26: Seitenwand
28: Mittenbereich
30: Batteriesystem
32: Seitenwand
32': Seitenwand
32": Seitenwand
34: Boden
36: Deckel
38: Stirnseitenwand
42: Aufnahmebereich
44: Kontaktelement
46: Kontaktelement
48: Rand
50: Verfahrensschritt
52: Kontaktierungsschritt
54: Bereitstellungsschritt
56: Verbindungsschritt
58: Montageschritt
d: Abstand

Claims

Batteriezellenvorrichtung mit einem Zellgehäuse (12, 12', 12"), mit einer an dem Zellgehäuse (12, 12', 12") angeordneten Kontaktierungseinheit (14, 14', 14") und mit zumindest einer in dem Zellgehäuse (12, 12', 12") angeordneten Batteriezelle (16, 16' ,16"), gekennzeichnet durch zumindest eine Beabstandungseinheit (18, 18', 18") zu einer Beabstandung des Zellgehäuses (12, 12', 12") von einem benachbarten Zellgehäuse (12, 12', 12"), welche zumindest teilweise einstückig mit dem Zellgehäuse (12, 12', 12") ausgebildet ist.
Batteriezellenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Beabstandungseinheit (18, 18', 18") zumindest ein Beabstandungselement (20) aufweist, welche zusammen mit einer Außenwand (22) des Zellgehäuses (12, 12', 12") ein Gaspolster (24) einschließt.
Batteriezellenvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Beabstandungselement (20) zusammen mit einer Seitenwand (26) des Zellgehäuses (12, 12', 12"), welche sich zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Zellgehäuses (12, 12', 12") erstreckt, das Gaspolster (24) einschließt, wobei sich das zumindest eine Beabstandungselement (20) über einen wesentlichen Teil einer Fläche der Seitenwand (26) hinweg erstreckt.
Batteriezellenvorrichtung zumindest nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Beabstandungselement (20) von einer Metallfolie gebildet ist.
Batteriezellenvorrichtung zumindest nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Beabstandungselement (20) zumindest teilweise aus Edelstahl besteht.
Batteriezellenvorrichtung zumindest nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Beabstandungselement (20) mittels Schweißen, insbesondere mittels Laserschweißen, mit der Seitenwand (26) des Zellgehäuses (12, 12', 12") verbunden ist.
Batteriezellenvorrichtung zumindest nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Beabstandungselement (20) in einem Mittenbereich (28) einen definierten Abstand (d) zu der Seitenwand (26) des Zellgehäuses (12, 12', 12") aufweist, welcher abhängig von einer Druckkurve der Batteriezelle (16, 16', 16") ist.
Batteriezellenvorrichtung zumindest nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gaspolster (24) dazu vorgesehen ist, eine Zellausdehnung der zumindest einen Batteriezelle (16, 16', 16") zu kompensieren.
Batteriesystem mit mehreren nebeneinander angeordneten Batteriezellenvorrichtungen (10, 10', 10") nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellenvorrichtungen (10, 10', 10") jeweils mit der Beabstandungseinheit (18, 18', 18") an einer benachbarten Batteriezellenvorrichtung (10, 10', 10") anliegen.
Verfahren zur Herstellung einer Batteriezellenvorrichtung (10, 10', 10") nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Beabstandungselement (20) der Beabstandungseinheit (18, 18', 18") mittels Laserschweißen mit dem Zellgehäuse (12, 12', 12") verbunden wird.