DE112019005686T5

DE112019005686T5 - Batteriemodul mit eng verpackten zylindrischen Zellen und Zusammenbauverfahren

Info

Publication number: DE112019005686T5
Application number: DE112019005686.7T
Authority: DE
Inventors: Nathaniel C. Wynn; Tyler Collins; Kyle Butterfield
Original assignee: Rivian IP Holdings LLC
Current assignee: Rivian IP Holdings LLC
Priority date: 2018-11-13
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2021-07-29
Also published as: CN113574723A; US20200153057A1; CN113574723B; WO2020102117A1

Abstract

Es wird ein Batteriemodul bereitgestellt. Das Batteriemodul umfasst eine erste Stromabnehmerbaugruppe, eine erste Trägerschicht und eine erste Vielzahl von Batteriezellen. Ein erster Anschluss jeder der ersten Vielzahl von Batteriezellen ist elektrisch mit einer Sammelschiene der ersten Stromabnehmerbaugruppe gekoppelt. Ein erstes Ende jeder der ersten Vielzahl von Batteriezellen ist physisch mit der ersten Trägerschicht gekoppelt. Die erste Trägerschicht ist zwischen der ersten Stromabnehmerbaugruppe und der ersten Vielzahl von Batteriezellen positioniert. Das Batteriemodul umfasst eine Wärmeübertragungsplatte und ein erstes thermisches Grenzflächenmaterial, das ein zweites Ende jeder der ersten Vielzahl von Batteriezellen thermisch und strukturell mit der Wärmeübertragungsplatte koppelt. Das erste thermische Grenzflächenmaterial hält die räumliche Positionierung der zweiten Enden der ersten Vielzahl von Batteriezellen auf der Wärmeübertragungsplatte während des Betriebs aufrecht.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Offenbarung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/760.853 , eingereicht am 13. November 2018, die hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin eingeschlossen ist.
KURZDARSTELLUNG
Batteriezellen werden häufig in Batteriemodule verpackt, die mehrere Batteriezellen und Sammelschienen einschließen. Es ist vorteilhaft, die Batteriezellen dicht innerhalb des Moduls zu verpacken, um eine hohe Energiedichte in einer räumlich beengten Umgebung bereitzustellen. Zylindrische Batteriezellen in einem Batteriemodul können mit Trägerschichten an beiden Enden der Batteriezellen positioniert werden (z. B. oben und unten). Die Trägerschichten können einen effizienten Zusammenbau des Batteriemoduls ermöglichen, indem sie eine Positionierungsstruktur für die Sammelschienen und Batteriezellen in dem Batteriemodul bereitstellen. Außerdem können die Trägerschichten im Kontext von „Live-Can“-Batteriezellen, die einen freiliegenden Bereich eines elektrisch aktiven Gehäuses um die Seite der Zelle herum aufweisen, verhindern, dass sich die Batteriezellen berühren und kurzschließen oder ein thermisches Durchgehen verursachen. Es ist wünschenswert, Batteriezellen innerhalb eines Moduls dicht zu packen, ohne dass Trägerschichten einschränken, wie dicht die Batteriezellen gepackt werden können. Es ist auch wünschenswert, die Größe und Dicke einer Trägerschicht zu platzsparenden Zwecken zu minimieren, jedoch muss die Trägerschicht möglicherweise dick genug sein, um ein Stapeln im ungünstigsten Fall zu handhaben und effektiv zu verhindern, dass sich die verpackten Batteriezellen berühren.
In einigen Ausführungsformen wird ein Batteriemodul bereitgestellt. Das Batteriemodul umfasst eine erste Stromabnehmerbaugruppe, eine erste Trägerschicht und mindestens eine Batteriezelle, z. B. eine erste Vielzahl von Batteriezellen. Ein erster Anschluss jeder der ersten Vielzahl von Batteriezellen ist elektrisch mit einer Sammelschiene der ersten Stromabnehmerbaugruppe gekoppelt. Ein erstes Ende jeder der ersten Vielzahl von Batteriezellen ist physisch mit der ersten Trägerschicht gekoppelt. Mindestens ein Abschnitt der ersten Trägerschicht ist zwischen der ersten Stromabnehmerbaugruppe und der ersten Vielzahl von Batteriezellen positioniert. Das Batteriemodul umfasst ferner eine Wärmeübertragungsplatte, z. B. eine Kälteplatte, und ein erstes thermisches Grenzflächenmaterial, das ein zweites Ende jeder der ersten Vielzahl von Batteriezellen thermisch und strukturell mit der Kälteplatte koppelt. Das erste thermische Grenzflächenmaterial hält die räumliche Positionierung der zweiten Enden der ersten Vielzahl von Batteriezellen auf der Kälteplatte während des Betriebs aufrecht, z. B. ohne die Verwendung einer separaten Trägerstützstruktur an den zweiten Enden der ersten Vielzahl von Batteriezellen.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Batteriemodul ferner eine zweite Stromabnehmerbaugruppe, eine zweite Trägerschicht und mindestens eine Batteriezelle, z. B. eine zweite Vielzahl von Batteriezellen. In einigen Ausführungsformen ist ein erster Anschluss jeder der zweiten Vielzahl von Batteriezellen elektrisch mit einer Sammelschiene der Stromabnehmerbaugruppe gekoppelt. In einigen Ausführungsformen ist ein erstes Ende jeder der zweiten Vielzahl von Batteriezellen physisch mit der zweiten Trägerschicht gekoppelt. In einigen Ausführungsformen ist mindestens ein Abschnitt der zweiten Trägerschicht zwischen der zweiten Stromabnehmerbaugruppe und der zweiten Vielzahl von Batteriezellen positioniert. In einigen Ausführungsformen umfasst das Batteriemodul ferner ein zweites thermisches Grenzflächenmaterial, das ein zweites Ende jeder der zweiten Vielzahl von Batteriezellen thermisch und strukturell mit einer gegenüberliegenden Seite der Kälteplatte koppelt. In einigen Ausführungsformen hält das zweite thermische Grenzflächenmaterial die räumliche Positionierung der zweiten Enden der zweiten Vielzahl von Batteriezellen auf der gegenüberliegenden Seite der Kälteplatte während des Betriebs aufrecht, z. B. ohne die Verwendung einer separaten Trägerstützstruktur an den zweiten Enden der zweiten Vielzahl von Batteriezellen.
In einigen Ausführungsformen umfasst die erste Trägerschicht eine Vielzahl von Vertiefungen. In einigen Ausführungsformen ist das erste Ende jeder der ersten Vielzahl von Batteriezellen physisch mit der ersten Trägerschicht gekoppelt, indem es in eine jeweilige Vertiefung der Vielzahl von Vertiefungen eingeführt wird.
In einigen Ausführungsformen umfasst die erste Trägerschicht ein lichtdurchlässiges Material, z. B. ein klares Kunststoffmaterial.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Batteriemodul ferner einen UV-härtenden Klebstoff. In einigen Ausführungsformen ist das erste Ende jeder der ersten Vielzahl von Batteriezellen physisch mit der ersten Trägerschicht mit dem UV-härtenden Klebstoff gekoppelt.
In einigen Ausführungsformen befindet sich die erste Vielzahl von Batteriezellen in einer engen Sechskant-Pack-Konfiguration. In einigen Ausführungsformen ist jede der ersten Vielzahl von Batteriezellen in einem Abstand von weniger als ungefähr 1,5 Millimeter, z. B. 1,25 Millimeter von den anderen angeordnet.
In einigen Ausführungsformen umfasst das erste thermische Grenzflächenmaterial eine Zugfestigkeit von mindestens ungefähr 5 Megapascal. In einigen Ausführungsformen umfasst das erste thermische Grenzflächenmaterial eine T-Schälfestigkeit von mindestens ungefähr 7 Newton pro Millimeter. In einigen Ausführungsformen umfasst das erste thermische Grenzflächenmaterial einen Young-Modul-Wert von mindestens ungefähr 50 Megapascal.
In einigen Ausführungsformen umfasst mindestens eine der ersten Vielzahl von Batteriezellen einen freiliegenden Bereich eines elektrisch aktiven Gehäuses, der mindestens eines von dem ersten Ende und der Seite der Batteriezelle mindestens teilweise bedeckt.
In einigen Ausführungsformen umfasst die erste Stromabnehmerbaugruppe mindestens fünf Sammelschienen. In einigen Ausführungsformen umfasst die erste Vielzahl von Batteriezellen mindestens 200 Batteriezellen. In einigen Ausführungsformen koppeln die mindestens fünf Sammelschienen die erste Vielzahl von Batteriezellen elektrisch parallel und in Reihe.
In einigen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Zusammenbauen eines Batteriemoduls bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer ersten Stromabnehmerbaugruppe, einer ersten Trägerschicht, einer ersten Vielzahl von Batteriezellen, eines ersten thermischen Grenzflächenmaterials und einer Wärmeübertragungsplatte, z. B. einer Kälteplatte. Die erste Trägerschicht umfasst eine erste Vielzahl von Vertiefungen, die jeweils konfiguriert sind, um ein Ende einer Batteriezelle, z. B. ein erstes Ende der Batteriezelle, aufzunehmen. Das Verfahren umfasst das selektive Auftragen eines Klebstoffs auf jede der ersten Vielzahl von Vertiefungen in der ersten Trägerschicht, wobei sich die erste Trägerschicht in einer ersten Position befindet. Das Verfahren umfasst das Einsetzen jeder der ersten Vielzahl von Batteriezellen in eine jeweilige Vertiefung, wobei sich die erste Trägerschicht in der ersten Position befindet, so dass das erste Ende jeder der ersten Vielzahl von Batteriezellen mit einer jeweiligen Vertiefung der ersten Trägerschicht gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst das Bewegen der ersten Trägerschicht mit den eingelegten Batteriezellen in eine zweite Position z. B. eine Position, in der die erste Trägerschicht gegenüber der ersten Position umorientiert ist, z. B. gewendet ist. Das Verfahren umfasst das Positionieren der ersten Stromabnehmerbaugruppe angrenzend an die erste Trägerschicht. Das Verfahren umfasst in der zweiten Position das elektrische Koppeln jeder der ersten Vielzahl von Batteriezellen mit einer Sammelschiene der ersten Stromabnehmerbaugruppe. Das Verfahren umfasst das Bewegen der ersten Vielzahl von Batteriezellen, der ersten Trägerschicht und der ersten Stromabnehmerbaugruppe in die erste Position. Das Verfahren umfasst das Aufbringen des ersten thermischen Grenzflächenmaterials auf ein zweites Ende jeder der ersten Vielzahl von Batteriezellen. Das Verfahren umfasst das Koppeln der Kälteplatte mit den zweiten Enden der ersten Vielzahl von Batteriezellen mit dem aufgebrachten ersten thermischen Grenzflächenmaterial. Das erste thermische Grenzflächenmaterial ist konfiguriert, um die räumliche Positionierung der zweiten Enden der ersten Vielzahl von Batteriezellen auf der Kälteplatte während des Betriebs aufrechtzuerhalten.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Bereitstellen einer zweiten Stromabnehmerbaugruppe, einer zweiten Trägerschicht, einer zweiten Vielzahl von Batteriezellen und eines zweiten thermischen Grenzflächenmaterials. In einigen Ausführungsformen umfasst die zweite Trägerschicht eine zweite Vielzahl von Vertiefungen, die jeweils konfiguriert sind, um ein Ende einer Batteriezelle, z. B. ein erstes Ende einer Batteriezelle, aufzunehmen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Auftragen eines Klebstoffs auf jede der zweiten Vielzahl von Vertiefungen in der zweiten Trägerschicht, wobei sich die zweite Trägerschicht in der ersten Position befindet. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Einführen jeder der zweiten Vielzahl von Batteriezellen in eine jeweilige Vertiefung, wobei sich die zweite Trägerschicht in der ersten Position befindet, so dass das erste Ende jeder der zweiten Vielzahl von Batteriezellen mit einer jeweiligen Vertiefung der zweiten Trägerschicht gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Bewegen der zweiten Trägerschicht mit den eingelegten Batteriezellen in die zweite Position. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Positionieren der zweiten Stromabnehmerbaugruppe angrenzend an die zweite Trägerschicht. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren in der zweiten Position das elektrische Koppeln jeder der zweiten Vielzahl von Batteriezellen mit einer Sammelschiene der zweiten Stromabnehmerbaugruppe. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Bewegen der zweiten Vielzahl von Batteriezellen, der zweiten Trägerschicht und der zweiten Stromabnehmerbaugruppe in die erste Position. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Aufbringen des zweiten thermischen Grenzflächenmaterials auf ein zweites Ende jeder der zweiten Vielzahl von Batteriezellen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Koppeln einer gegenüberliegenden Oberfläche der Kälteplatte mit den zweiten Enden der zweiten Vielzahl von Batteriezellen mit dem aufgebrachten zweiten thermischen Grenzflächenmaterial. In einigen Ausführungsformen ist das zweite thermische Grenzflächenmaterial konfiguriert, um die räumliche Positionierung der zweiten Enden der zweiten Vielzahl von Batteriezellen auf der Kälteplatte während des Betriebs aufrechtzuerhalten.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Bereitstellen einer Stiftplattform. In einigen Ausführungsformen umfasst die Stiftplattform eine im Allgemeinen rechteckige Form mit vorstehenden Stiften, die konfiguriert sind, um zu verhindern, dass dicht gepackte Batteriezellen einander berühren. In einigen Ausführungsformen umfasst das Bewegen der ersten Trägerschicht mit den eingeführten Batteriezellen in die zweite Position das Anbringen der Stiftplattform an den zweiten Enden der ersten Vielzahl von Batteriezellen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Bewegen der ersten Trägerschicht mit den eingesetzten Batteriezellen in die zweite Position das Bewegen der ersten Vielzahl von Batteriezellen, der ersten Trägerschicht und der angebrachten Stiftplattform in die zweite Position.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Bewegen der ersten Vielzahl von Batteriezellen, der ersten Trägerschicht und der ersten Stromabnehmerbaugruppe in die erste Position das Bewegen der angebrachten Stiftplattform mit der ersten Vielzahl von Batteriezellen, der ersten Trägerschicht und der ersten Stromabnehmerbaugruppe in die erste Position. In einigen Ausführungsformen umfasst das Bewegen der ersten Vielzahl von Batteriezellen, der ersten Trägerschicht und der ersten Stromabnehmerbaugruppe in die erste Position das Entfernen der Stiftplattform.
In einigen Ausführungsformen ist die erste Vielzahl von Batteriezellen in einer Sechskant-Pack-Konfiguration in der ersten Trägerschicht positioniert. In einigen Ausführungsformen ist jede der ersten Vielzahl von Batteriezellen weniger als 1,5 Millimeter voneinander entfernt.
In einigen Ausführungsformen ist der Klebstoff, der auf jede der ersten Vielzahl von Vertiefungen in der ersten Trägerschicht aufgetragen wird, ein UV-härtender Klebstoff. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Aussetzen des UV-härtenden Klebstoffs einer UV-Lichtquelle.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Bewegen des zusammengebauten Batteriemoduls durch Anlegen von Saugnäpfen an eine Vielzahl von Punkten auf der ersten Stromabnehmerbaugruppe. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Bewegen des zusammengebauten Batteriemoduls durch Anbringen eines elektroadhäsiven Griffs an mindestens einen Abschnitt der ersten Stromabnehmerbaugruppe. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Bewegen des zusammengebauten Batteriemoduls durch Abdichten einer Oberfläche der ersten Sammelschiene und Aufrechterhalten eines Vakuums in mindestens einem Hohlraum der ersten Stromabnehmerbaugruppe.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird gemäß einer oder mehreren verschiedenen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren ausführlich beschrieben. Die Zeichnungen dienen nur der Veranschaulichung und stellen lediglich typische oder beispielhafte Ausführungsformen dar. Diese Zeichnungen werden bereitgestellt, um das Verständnis der hierin offenbarten Konzepte zu erleichtern, und sind nicht als Einschränkung der Breite, des Umfangs oder der Anwendbarkeit dieser Konzepte zu verstehen. Es sollte beachtet werden, dass diese Zeichnungen aus Gründen der Klarheit und zur Vereinfachung der Darstellung nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind.

1 zeigt eine teilweise Endansicht eines beispielhaften Batteriemoduls gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Batteriemoduls einschließlich eines ersten Batterieteilmoduls und eines zweiten Batterieteilmoduls gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
3 zeigt eine teilweise Draufsicht einer Gruppe von Batteriezellen, die in einer engen sechseckigen Pack-Konfiguration in einer Trägerschicht verpackt sind, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
4 zeigt eine teilweise Draufsicht eines Batteriemoduls gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
5 zeigt eine Batteriemodulbaugruppe mit einer Trägerschicht in einer ersten Ausrichtung gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
6 zeigt die Batteriemodulbaugruppe von 5 nach dem Einsetzen einer Vielzahl von Batteriezellen in die Vertiefungen der Trägerschicht gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
7 zeigt die Batteriemodulbaugruppe von 6 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, nachdem sie aus einer ersten Ausrichtung, wie in 6 gezeigt, in eine zweite Ausrichtung, wie in 7 gezeigt, bewegt wurde.
8 zeigt die Batteriemodulbaugruppe von 7 nach der Installation einer Stromabnehmerbaugruppe gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
9 zeigt die Batteriemodulbaugruppe von 8 nach dem Bewegen des Batteriemoduls von der zweiten Ausrichtung zurück in die erste Ausrichtung gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
10 zeigt die Batteriemodulbaugruppe von 9 nach der Installation einer Kälteplatte gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
11 zeigt ein Batteriemodul, das aus zwei Teilmodulen besteht, die mit gegenüberliegenden Seiten einer Kälteplatte gekoppelt sind, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
12 zeigt das Batteriemodul von 11 nach der Installation zusätzlicher Batteriemodulelemente gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
13 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Batteriemoduls von 12 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
14 zeigt eine Teilansicht einer Stromabnehmerbaugruppe eines Batteriemoduls gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
15 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Batteriemoduls gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
16 zeigt eine teilweise Draufsicht einer Stromabnehmerbaugruppe und zweier Batteriezellen gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.

BESCHREIBUNG
Angesichts des Vorstehenden wäre es in einigen Ausführungsformen vorteilhaft, ein Batteriemodul mit nur einer Trägerschicht an einem Ende der verpackten Batteriezellen bereitzustellen, wodurch Platz am anderen Ende der verpackten Batteriezellen gespart wird.
Hierin werden Systeme und Verfahren offenbart, die ein verbessertes Batteriemodul bereitstellen. Das Batteriemodul der vorliegenden Offenbarung kann einen oder mehrere der folgenden mechanischen Vorteile bereitstellen: Platzeinsparung, Kosteneinsparung, reduzierte Herstellungs- und Zusammenbauzeit und Robustheit. 1 zeigt eine Teilansicht eines Batteriemoduls 101 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Wie gezeigt, schließt das Batteriemodul eine Vielzahl von Batteriezellen 103 ein. Die Batteriezellen 103 können zylindrisch sein und jeweils ein erstes Ende 105 und ein zweites Ende 107 und einen ersten elektrischen Anschluss 109 und einen zweiten elektrischen Anschluss 111 aufweisen (der erste und der zweite elektrische Anschluss 109, 111 sind deutlicher in 16 gezeigt). In einigen Ausführungsformen kann jede Batteriezelle 103 einen freiliegenden Bereich eines elektrisch aktiven Gehäuses oder einen leitfähigen Mantel aufweisen, der mindestens einen Abschnitt des zweiten Endes und der Seite der Batteriezelle bedeckt, wodurch der zweite elektrische Anschluss gebildet wird. Der freiliegende Bereich des elektrisch aktiven Gehäuses (oder eines leitfähigen Mantels) kann auf jedem geeigneten Abschnitt der Batteriezelle 103 bereitgestellt werden, abhängig von der Konfiguration des Batteriemoduls 101. Wie gezeigt, schließt das Batteriemodul 101 auch eine Stromabnehmerbaugruppe 113 ein, die eine nichtleitende Schicht 115 und mindestens eine Sammelschiene 117 einschließt. Die nichtleitende Schicht 115 fungiert als strukturelles Element, um die Positionierung der leitenden Sammelschienen 117 während der Herstellung und/oder des Zusammenbaus und/oder der Verwendung des Batteriemoduls 101 aufrechtzuerhalten. In einigen Ausführungsformen wird die nichtleitende Schicht 115 weggelassen und die Stromabnehmerbaugruppe 113 kann nur eine oder mehrere Sammelschienen 117 einschließen.
Wie gezeigt, schließt das Batteriemodul 101 eine Trägerschicht 119 angrenzend an die Stromabnehmerbaugruppe 113 und die Vielzahl von Batteriezellen 103 ein. In einigen Ausführungsformen kann die Trägerschicht 119 ein klarer Kunststoff sein, wie klares Polycarbonat, klares Acryl, klares PET (Polyethylenterephthalat) oder jedes andere geeignete lichtdurchlässige Material. Eine klare Kunststoffträgerschicht kann verwendet werden, um die Verwendung eines UV-härtenden Klebstoffs zu ermöglichen, der UV-Licht durch die klare Kunststoffträgerschicht ausgesetzt werden kann. Zum Beispiel kann die Vielzahl von Batteriezellen 103 mit dem UV-härtenden Klebstoff (oder einem anderen Kopplungselement) an die Trägerschicht 119 gekoppelt sein. UV-härtende Klebstoffe können aufgrund ihrer langen klebfreien Zeiten und selektiv schnellen Härtungszeiten vorteilhaft sein.
Das Batteriemodul 101 kann ferner eine Wärmeübertragungsplatte, z. B. eine Kälteplatte 121, wie gezeigt, einschließen. In einigen Ausführungsformen kann die Wärmeübertragungsplatte verwendet werden, um das Batteriemodul 101 selektiv zu erwärmen oder zu kühlen. Die Kälteplatte 121 kann einen Kühlfluidanschluss 123 aufweisen, wie gezeigt, wobei die Kälteplatte 121 entweder Kühlfluid aufnimmt oder abgibt. In einigen Ausführungsformen kann es ein thermisches Grenzflächenmaterial 125 geben, welches das zweite Ende 107 jeder der Vielzahl von Batteriezellen 103 thermisch und strukturell mit der Kälteplatte 121 koppelt, und zwar unter Beibehaltung der räumlichen Positionierung der zweiten Enden 107 der Batteriezellen 103 auf der Kälteplatte 121 während des Betriebs des Batteriemoduls 103, z. B. ohne die Verwendung einer separaten Trägerschicht an den zweiten Enden 107 der Batteriezellen 103. In einigen Ausführungsformen kann das thermische Grenzflächenmaterial 125 ein Klebstoff sein. Es kann vorteilhaft sein, die Dicke des thermischen Grenzflächenmaterials 125 zu Zwecken der Platzersparnis zu minimieren. Es kann auch vorteilhaft sein, die Dicke des thermischen Grenzflächenmaterials 125 zu minimieren, um die Kühlwirkung der Kälteplatte 121 an den Enden 107 der Batteriezellen 103 zu erhöhen. Das thermische Grenzflächenmaterial 125 sollte jedoch dick genug sein, um der ungünstigsten Stapel-Toleranz, den Anforderungen an die Hochspannungsisolation und die elektrische oder thermische Isolation des Batteriemoduls 101 Rechnung zu tragen.
In einigen Ausführungsformen können die vorstehend in Bezug auf 1 beschriebenen Komponenten ein erstes Batterieteilmodul 101a bilden. 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Batteriemoduls 101, einschließlich des ersten Batterieteilmoduls 101a und eines zweiten Batterieteilmoduls 101b, das dem ersten Batterieteilmodul 101a im Wesentlichen ähnlich ist. Das zweite Batterieteilmodul 101b kann aus einer zweiten Stromabnehmerbaugruppe 113 zusammengesetzt sein, die eine nichtleitende Schicht 115 und mindestens eine Sammelschiene 117, eine zweite Trägerschicht 119, eine zweite Vielzahl von Batteriezellen 103 und ein zweites thermisches Grenzflächenmaterial 125 einschließt, wobei das zweite thermische Grenzflächenmaterial 125 die zweite Vielzahl von Batteriezellen 103 an eine Seite der Kälteplatte 121 koppelt, die der Seite der Kälteplatte 121 gegenüberliegt, an welche die erste Vielzahl von Batteriezellen 103 gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen kann jede der ersten und zweiten Vielzahl von Batteriezellen 103 mit einer ersten bzw. zweiten Kälteplatte 121 gekoppelt sein, wobei die erste und zweite Kälteplatte 121 konfiguriert sind, um miteinander verbunden zu werden, was zu einer Batteriemodulkonfiguration ähnlich der in 2 gezeigten führt.
3 zeigt eine teilweise Draufsicht einer Gruppe von Batteriezellen 103, die in einer engen sechseckigen Pack-Konfiguration in einer Trägerschicht 119 verpackt sind, gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung. Die Begrenzung des Abstandes D zwischen jeder Batteriezelle 103 auf weniger als etwa 1,5 Millimeter kann platzsparend vorteilhaft sein. Wie gezeigt, kann der Mindestabstand D zwischen jeder Zelle 1,25 Millimeter betragen. Die Trägerschicht 119 kann eine nichtleitende Isolierung bereitstellen, die verhindert, dass sich die Batteriezellen 103 berühren, was zu Kurzschluss oder thermischem Durchgehen führen könnte.
4 zeigt eine teilweise Draufsicht eines Batteriemoduls gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung. Wie gezeigt, kann das Batteriemodul eine Stromabnehmerbaugruppe einschließen, die ein nicht leitfähiges Element und leitfähige Sammelschienen einschließt. Das nichtleitende Element kann beispielsweise die Sammelschienen strukturell stützen und die Handhabung des Batteriemoduls ermöglichen. Eine erste Sammelschiene 127 kann mit einem Batteriepol jeder Batteriezelle innerhalb einer Gruppe von Batteriezellen elektrisch gekoppelt sein (z. B. durch Schweißen). Eine zweite Sammelschiene 129 kann elektrisch mit dem anderen Batteriepol (z. B. durch einen freiliegenden Bereich eines elektrisch aktiven Gehäuses oder leitfähigen Mantels) jeder der Gruppe von Batteriezellen gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen kann jede Sammelschiene 127, 129 ungefähr 2 Millimeter dick und ungefähr 350 Millimeter lang sein.
Die 5-12 zeigen eine Reihe von Schritten in einem Verfahren zum Zusammenbauen eines Batteriemoduls 101 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Jede der Batteriemodulkomponenten, die beim Zusammenbau des Batteriemoduls 101 verwendet und in der vorliegenden Offenbarung beschrieben werden, kann durch Herstellen oder Zusammenbauen der Komponente selbst oder Erhalten der Komponente aus einem Vorrat von Komponenten bereitgestellt werden. 5 zeigt eine Trägerschicht 119 in einer ersten Ausrichtung, wobei die Trägerschicht 119 mehrere Vertiefungen 131 aufweist, die jeweils zur Aufnahme eines Endes einer zylindrischen Batteriezelle ausgebildet sind. In einigen Ausführungsformen können die Vertiefungen 131 in einer engen hexagonalen Verpackungskonfiguration positioniert sein. Die Vertiefungen 131 können ermöglichen, dass mindestens ein elektrischer Anschluss am Ende der Batteriezelle, z. B. das erste Ende 105 der Batteriezelle, elektrisch mit einem anderen Element gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen kann ein Klebstoff auf eine oder mehrere der Vertiefungen 131 aufgetragen werden. Die Klebstoffmenge, die auf jede Vertiefung 131 aufgetragen wird, kann zwischen jeder Vertiefung 131 variieren. In einigen Ausführungsformen können auf eine oder mehrere der Vertiefungen 131 kein Klebstoff aufgetragen werden. In einigen Ausführungsformen kann die Trägerschicht 119 ein klares Kunststoffmaterial sein, und der auf die Vertiefungen 131 aufgebrachte Klebstoff kann ein UV-härtender Klebstoff sein.
6 zeigt die Batteriemodulbaugruppe von 5 nach dem Einsetzen einer Vielzahl von Batteriezellen 103 in die Vertiefungen der Trägerschicht 119. In einigen Ausführungsformen kann ein Klebstoff auf die Enden, z. B. die ersten Enden, der Batteriezellen 103 aufgetragen werden, bevor sie mit den Vertiefungen 131 der Trägerschicht 119 gekoppelt werden. Nach dem Einsetzen der Batteriezellen 103 kann eine nichtleitende Stiftplattform (nicht gezeigt) an den Enden, z. B. den zweiten Enden, der Batteriezellen 103 angebracht werden, die nicht mit der Trägerschicht 119 gekoppelt sind. Die Stiftplattform kann eine im Allgemeinen rechteckige Form mit vorstehenden Stiften einschließen, die positioniert sind, um Lücken zwischen den Batteriezellen 103 teilweise zu füllen. Die Stiftplattform kann verhindern, dass sich die Batteriezellen 103 berühren, insbesondere in dem Fall, dass die Trägerschicht 119 und die Batteriezellen 103 von einer ersten Ausrichtung in eine zweite Ausrichtung bewegt werden. Die Stiftplattform kann z. B. durch eine Presspassungskopplung lösbar an den Batteriezellen 103 befestigt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Stiftplattform ein Material aus ungefähr 60 % glasgefülltem Polypropylen sein. In einigen Ausführungsformen kann ein Material für die Stiftplattform basierend auf einer oder mehreren der folgenden Eigenschaften ausgewählt werden: Steifigkeit, Beständigkeit und niedrige Oberflächenenergie (d. h., um Modulklebstoffe am Anhaften zu hindern).
7 zeigt die Batteriemodulbaugruppe von 6, nachdem sie aus einer ersten Ausrichtung (6) in eine zweite Ausrichtung bewegt wurde, wie gezeigt. In einigen Ausführungsformen kann in der zweiten Ausrichtung die Trägerschicht 119 in Bezug auf die Position der Trägerschicht 119 in der ersten Ausrichtung umgekehrt sein. Wie gezeigt, sind Seitenwände 133 der Batteriemodulbaugruppe hinzugefügt worden, was dazu führt, dass die Vielzahl von Batteriezellen 103 an mindestens fünf Seiten der im Allgemeinen rechteckigen prismatischen Form des Batteriemoduls 101 ummantelt sind (d. h. durch die Trägerschicht 119 auf einer Seite und durch die Seitenwände 133 auf vier Seiten). In einigen Ausführungsformen können die Seitenwände 133 ein lichtdurchlässiges Material sein, z. B. ein klares Kunststoffmaterial. Die oben beschriebene Stiftplattform kann sich auf einer Unterseite des unvollständigen Batteriemoduls 101 befinden (nicht gezeigt).
8 zeigt die Batteriemodulbaugruppe von 7 nach dem Einbau einer Stromabnehmerbaugruppe 113. In einigen Ausführungsformen kann die Stromabnehmerbaugruppe 113 das nichtleitende Element und leitende Sammelschienen einschließen, wie vorstehend in Bezug auf 4 beschrieben. Die Stromabnehmerbaugruppe 113 kann durch physisches Koppeln von Abschnitten der Stromabnehmerbaugruppe 113 mit der Trägerschicht 119 und elektrisches Koppeln von Abschnitten jeder Sammelschiene in der Stromabnehmerbaugruppe 113 mit einer Gruppe der Vielzahl von Batteriezellen 103 im Batteriemodul 101 installiert werden. In einigen Ausführungsformen kann ein Klebstoff auf die Stromabnehmerbaugruppe 113 aufgetragen werden, bevor sie installiert wird. In einigen Ausführungsformen kann das Installieren der Stromabnehmerbaugruppe 113 das Schweißen von Laschen der Stromabnehmerbaugruppe 113 an mindestens einige der Vielzahl von Batteriezellen 103 beinhalten. Nach der Installation der Stromabnehmerbaugruppe 113 kann das Batteriemodul 101 von 8 aus seiner aktuellen Ausrichtung (d. h. der in den 7-8) in eine andere Ausrichtung (z. B. zurück in die erste Ausrichtung, wie in den 5-6 gezeigt). In einigen Ausführungsformen kann dies ein „Umdrehen“ des Batteriemoduls 101 beinhalten. Nach dem Bewegen des Batteriemoduls 101 von der zweiten in die erste Ausrichtung kann die Stiftplattform von einer oberen Oberfläche des Batteriemoduls 101 entfernt werden.
9 zeigt die Batteriemodulbaugruppe von 8 nach dem Bewegen des Batteriemoduls 101 von der zweiten Ausrichtung zurück in die erste Ausrichtung (d. h. was dazu führt, dass sich die Stromabnehmerbaugruppe 113 an einer unteren Oberfläche des Batteriemoduls 101 befindet) und dem Entfernen der Stiftplattform (d. h. von einer oberen Oberfläche des Batteriemoduls, wie in 9 gezeigt). Wie gezeigt, ist ein Ende, z. B. ein zweites Ende 107, jeder der Batteriezellen 103 an einer oberen Oberfläche 135 des Batteriemoduls 101 zugänglich. In einigen Ausführungsformen kann ein thermisches Grenzflächenmaterial (z. B. ein Klebstoff) auf die zugänglichen Enden 107 der Batteriezellen 103 aufgetragen werden.
10 zeigt die Batteriemodulbaugruppe von 9 nach dem Einbau einer Kälteplatte 121. In einigen Ausführungsformen kann die Kälteplatte 121 mit den freiliegenden Enden 107 der Batteriezellen in 9 gekoppelt werden, nachdem das thermische Grenzflächenmaterial aufgetragen wurde.
In einigen Ausführungsformen und wie vorstehend in Bezug auf 2 beschrieben, können zwei Module 101a, 101b von Batteriezellen 103 auf gegenüberliegenden Seiten der Kälteplatte 121 gekoppelt sein, um ein größeres Batteriemodul 101 zu bilden, wobei jedes der zwei kleineren Module 101a, 101b mindestens eine Sammelschiene, eine Trägerschicht und eine Vielzahl von Batteriezellen 103 einschließt. 11 zeigt ein Batteriemodul 101, das aus zwei Teilmodulen 101a, 101b besteht, die mit gegenüberliegenden Seiten der Kälteplatte 121 gekoppelt sind, gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung. Zum Beispiel kann das in 10 gezeigte Batteriemodul 101 das untere Teilmodul 101b von 11 sein. Es versteht sich, dass ein Batterieteilmodul 101a, 101b gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Kälteplatte 121 einschließen kann oder nicht. Das heißt, der Begriff „Teilmodul“ kann sich auf ein Batteriemodul 101, wie oben beschrieben, mit oder ohne Kälteplattenkomponente beziehen.
12 zeigt das Batteriemodul 101 von 11 nach der Installation zusätzlicher Batteriemodulelemente, wie seitlicher Scherwände 137, Anschlussstromschienen 139 und Anschlussschnittstellenelemente 141, wie gezeigt. In einigen Ausführungsformen leiten die Anschlussstromschienen 139 Strom von Sammelschienen 117 in den Stromabnehmerbaugruppen 113 (sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite des Batteriemoduls 101) zu den Anschlussschnittstellenelementen 141, die konfiguriert sein können, um elektrisch mit einem Leiter außerhalb des Batteriemoduls 101 gekoppelt zu sein. 13 zeigt eine Querschnittsansicht des Batteriemoduls 101 von 12. Wie gezeigt, kann die Trägerschicht 119 vorstehende Elemente 143 aufweisen, die Batteriezellen 103 innerhalb des Batteriemoduls 101 trennen.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann ein Batteriemodul 101, ein Teilmodul 101a, 101b oder ein teilweise zusammengebautes Batteriemodul (z. B. wie in den 5 bis 12 gezeigt) durch Aufbringen von Kraft auf die Stromabnehmerbaugruppe 113 gehandhabt werden. In einigen Ausführungsformen kann das Batteriemodul 101 angehoben oder bewegt werden, indem eine Saugwirkung (z. B. durch Saugnäpfe) auf Abschnitte der Stromabnehmerbaugruppe 113 ausgeübt wird. 14 zeigt eine Teilansicht einer Stromabnehmerbaugruppe 113 des Batteriemoduls 101, wobei beispielhafte Vakuumpunkte 145 unter Verwendung punktierter Kreise gezeigt sind. In einigen Ausführungsformen müssen möglicherweise ungefähr 70 Kilopascal Druck an jedem Vakuumpunkt angelegt werden, abhängig von der Konfiguration des Batteriemoduls 101.
In einigen Ausführungsformen kann das Batteriemodul 101 durch Anbringen eines elektroadhäsiven Griffs an der Stromabnehmerbaugruppe 113 gehandhabt werden. Mindestens ein Abschnitt der Oberfläche 147 des Batteriemoduls 101 von 15 kann dort sein, wo der elektroadhäsive Griff angebracht ist. In anderen Ausführungsformen kann das Batteriemodul 101 gehandhabt werden, indem Spalte der Oberfläche der Stromabnehmerbaugruppe abgedichtet werden und ein Vakuum bei ungefähr 7 Kilopascal in jedem der Hohlräume in der Stromabnehmerbaugruppe 113 aufrechterhalten wird. Mindestens ein Teil der Oberfläche 147 des Batteriemoduls 101 von 15 kann dort sein, wo die Oberfläche versiegelt ist.
16 zeigt eine teilweise Draufsicht auf eine Stromabnehmerbaugruppe 113 und zwei Batteriezellen 103. In einigen Ausführungsformen kann das Batteriemodul 101 Hohlräume 149 umfassen, durch die Luft strömen kann. Die Hohlräume 149 haben in Kombination eine Wirkung eines hydraulischen Durchmessers von ungefähr 0,2 Millimeter pro Hohlraum 149, was bedeutet, dass ein gewisser Luftstrom auftritt, wenn die Hohlräume 149 unter Vakuumdruck stehen.
Das Vorstehende dient lediglich der Veranschaulichung der Prinzipien dieser Offenbarung, und verschiedene Modifikationen können vom Fachmann vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen. Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen werden zu Veranschaulichungszwecken und nicht einschränkend dargestellt. Die vorliegende Offenbarung kann auch viele andere Formen annehmen als die hierin ausdrücklich beschriebenen. Dementsprechend wird betont, dass diese Offenbarung nicht auf die explizit offenbarten Verfahren, Systeme und Vorrichtungen beschränkt ist, sondern Variationen und Modifikationen davon einschließen soll, die innerhalb des Geistes der folgenden Ansprüche liegen.
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

US 62/760853 [0001]

Claims

Batteriemodul, umfassend: eine erste Stromabnehmerbaugruppe; eine erste Trägerschicht; eine erste Vielzahl von Batteriezellen, wobei ein erster Anschluss jeder der ersten Vielzahl von Batteriezellen elektrisch mit einer Sammelschiene der ersten Stromabnehmerbaugruppe gekoppelt ist, wobei ein erstes Ende jeder der ersten Vielzahl von Batteriezellen physisch mit der ersten Trägerschicht gekoppelt ist, und wobei mindestens ein Abschnitt der ersten Trägerschicht zwischen der ersten Stromabnehmerbaugruppe und der ersten Vielzahl von Batteriezellen positioniert ist; eine Kälteplatte, und ein erstes thermisches Grenzflächenmaterial, das ein zweites Ende jeder der ersten Vielzahl von Batteriezellen thermisch und strukturell mit der Kälteplatte koppelt, wobei das erste thermische Grenzflächenmaterial die räumliche Positionierung der zweiten Enden der ersten Vielzahl von Batteriezellen auf der Kälteplatte während des Betriebs ohne die Verwendung einer separaten Trägerstützstruktur an den zweiten Enden der ersten Vielzahl von Batteriezellen aufrechterhält.
Batteriemodul nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine zweite Stromabnehmerbaugruppe; eine zweite Trägerschicht; eine zweite Vielzahl von Batteriezellen, wobei ein erster Anschluss jeder der zweiten Vielzahl von Batteriezellen elektrisch mit einer Sammelschiene der zweiten Stromabnehmerbaugruppe gekoppelt ist, wobei ein erstes Ende jeder der zweiten Vielzahl von Batteriezellen physisch mit der zweiten Trägerschicht gekoppelt ist, und wobei mindestens ein Abschnitt der zweiten Trägerschicht zwischen der ersten Stromabnehmerbaugruppe und der zweiten Vielzahl von Batteriezellen positioniert ist; und ein zweites thermisches Grenzflächenmaterial, das ein zweites Ende jeder der zweiten Vielzahl von Batteriezellen thermisch und strukturell mit einer gegenüberliegenden Seite der Kälteplatte koppelt, wobei das zweite thermische Grenzflächenmaterial die räumliche Positionierung der zweiten Enden der zweiten Vielzahl von Batteriezellen auf der gegenüberliegenden Seite der Kälteplatte während des Betriebs ohne die Verwendung einer separaten Trägerstützstruktur an den zweiten Enden der zweiten Vielzahl von Batteriezellen aufrechterhält.
Batteriemodul nach Anspruch 1, wobei die erste Trägerschicht eine Vielzahl von Vertiefungen umfasst und wobei das erste Ende jeder der ersten Vielzahl von Batteriezellen physisch mit der ersten Trägerschicht gekoppelt ist, indem es in eine jeweilige Vertiefung der Vielzahl von Vertiefungen eingeführt wird.
Batteriemodul nach Anspruch 1, wobei die erste Trägerschicht ein klares Kunststoffmaterial umfasst.
Batteriemodul nach Anspruch 4, ferner umfassend einen UV-härtenden Klebstoff, wobei das erste Ende jeder der ersten Vielzahl von Batteriezellen mit dem UV-härtenden Klebstoff physisch an die erste Trägerschicht gekoppelt ist.
Batteriemodul nach Anspruch 1, wobei sich die erste Vielzahl von Batteriezellen in einer engen Sechskant-Pack-Konfiguration befindet und wobei jede der ersten Vielzahl von Batteriezellen weniger als 1,5 Millimeter beabstandet ist.
Batteriemodul nach Anspruch 1, wobei das erste thermische Grenzflächenmaterial eine Zugfestigkeit von mindestens 5 Megapascal umfasst.
Batteriemodul nach Anspruch 1, wobei das erste thermische Grenzflächenmaterial eine T-Schälfestigkeit von mindestens 7 Newton pro Millimeter umfasst.
Batteriemodul nach Anspruch 1, wobei das erste thermische Grenzflächenmaterial einen Young-Modul-Wert von mindestens 50 Megapascal umfasst.
Batteriemodul nach Anspruch 1, wobei jede der ersten Vielzahl von Batteriezellen einen freiliegenden Bereich eines elektrisch aktiven Gehäuses umfasst, der das erste Ende und die Seite der Batteriezelle bedeckt.
Batteriemodul nach Anspruch 1, wobei: die erste Stromabnehmerbaugruppe mindestens fünf Sammelschienen umfasst; und die erste Vielzahl von Batteriezellen mindestens 200 Batteriezellen umfasst; wobei die mindestens fünf Sammelschienen die erste Vielzahl von Batteriezellen elektrisch parallel und in Reihe koppeln.
Verfahren zum Zusammenbauen eines Batteriemoduls, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer ersten Stromabnehmerbaugruppe, einer ersten Trägerschicht, einer ersten Vielzahl von Batteriezellen, eines ersten thermischen Grenzflächenmaterials und einer Kälteplatte, wobei die erste Trägerschicht eine erste Vielzahl von Vertiefungen umfasst, die jeweils konfiguriert sind, um ein Ende einer Batteriezelle aufzunehmen; selektives Auftragen eines Klebstoffs auf jede der ersten Vielzahl von Vertiefungen in der ersten Trägerschicht, während sich die erste Trägerschicht in einer ersten Position befindet; Einsetzen jeder der ersten Vielzahl von Batteriezellen in eine jeweilige Vertiefung, während sich die erste Trägerschicht in der ersten Position befindet, wobei ein erstes Ende jeder der ersten Vielzahl von Batteriezellen dadurch mit einer jeweiligen Vertiefung der ersten Trägerschicht gekoppelt wird; Bewegen der ersten Trägerschicht mit den eingesetzten Batteriezellen in eine zweite Position; Positionieren der ersten Stromabnehmerbaugruppe angrenzend an die erste Trägerschicht; in der zweiten Position, elektrisches Koppeln jeder der ersten Vielzahl von Batteriezellen mit einer Sammelschiene der ersten Stromabnehmerbaugruppe; Bewegen der ersten Vielzahl von Batteriezellen, der ersten Trägerschicht und der ersten Stromabnehmerbaugruppe in die erste Position; Aufbringen des ersten thermischen Grenzflächenmaterials auf ein zweites Ende jeder der ersten Vielzahl von Batteriezellen; und Koppeln der Kälteplatte mit den zweiten Enden der ersten Vielzahl von Batteriezellen mit dem aufgebrachten ersten thermischen Grenzflächenmaterial, wobei das erste thermische Grenzflächenmaterial die räumliche Positionierung der zweiten Enden der ersten Vielzahl von Batteriezellen auf der Kälteplatte während des Betriebs aufrechterhält.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend: Bereitstellen einer zweiten Stromabnehmerbaugruppe, einer zweiten Trägerschicht, einer zweiten Vielzahl von Batteriezellen und eines zweiten thermischen Grenzflächenmaterials, wobei die zweite Trägerschicht eine zweite Vielzahl von Vertiefungen umfasst, die jeweils konfiguriert sind, um ein Ende einer Batteriezelle aufzunehmen; Auftragen eines Klebstoffs auf jede der zweiten Vielzahl von Vertiefungen in der zweiten Trägerschicht, während sich die zweite Trägerschicht in der ersten Position befindet; Einsetzen jeder der zweiten Vielzahl von Batteriezellen in eine jeweilige Vertiefung, während sich die zweite Trägerschicht in der ersten Position befindet, wobei ein erstes Ende jeder der zweiten Vielzahl von Batteriezellen dadurch mit einer jeweiligen Vertiefung der zweiten Trägerschicht gekoppelt wird; Bewegen der zweiten Trägerschicht mit den eingesetzten Batteriezellen in die zweite Position; Positionieren der zweiten Stromabnehmerbaugruppe angrenzend an die zweite Trägerschicht; in der zweiten Position, elektrisches Koppeln jeder der zweiten Vielzahl von Batteriezellen mit einer Sammelschiene der zweiten Stromabnehmerbaugruppe; Bewegen der zweiten Vielzahl von Batteriezellen, der zweiten Trägerschicht und der zweiten Stromabnehmerbaugruppe in die erste Position; Aufbringen des zweiten thermischen Grenzflächenmaterials auf ein zweites Ende jeder der zweiten Vielzahl von Batteriezellen; und Koppeln einer gegenüberliegenden Oberfläche der Kälteplatte mit den zweiten Enden der zweiten Vielzahl von Batteriezellen mit dem aufgebrachten zweiten thermischen Grenzflächenmaterial, wobei das zweite thermische Grenzflächenmaterial die räumliche Positionierung der zweiten Enden der zweiten Vielzahl von Batteriezellen auf der Kälteplatte während des Betriebs aufrechterhält.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend: Bereitstellen einer Stiftplattform, wobei die Stiftplattform eine im Allgemeinen rechteckige Form mit vorstehenden Stiften umfasst, die konfiguriert sind, um zu verhindern, dass dicht gepackte Batteriezellen einander berühren; und wobei das Bewegen der ersten Trägerschicht mit den eingesetzten Batteriezellen in die zweite Position Folgendes umfasst: Anbringen der Stiftplattform an den zweiten Enden der ersten Vielzahl von Batteriezellen; und Bewegen der ersten Vielzahl von Batteriezellen, der ersten Trägerschicht und der angebrachten Stiftplattform in die zweite Position.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Bewegen der ersten Vielzahl von Batteriezellen, der ersten Trägerschicht und der ersten Stromabnehmerbaugruppe in die erste Position Folgendes umfasst: Bewegen der angebrachten Stiftplattform mit der ersten Vielzahl von Batteriezellen, der ersten Trägerschicht und der ersten Stromabnehmerbaugruppe in die erste Position; und Entfernen der Stiftplattform.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die erste Vielzahl von Batteriezellen in einer engen Sechskant-Pack-Konfiguration in der ersten Trägerschicht positioniert ist, und wobei jede der ersten Vielzahl von Batteriezellen weniger als 1,5 Millimeter beabstandet ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Klebstoff, der auf jede der ersten Vielzahl von Vertiefungen in der ersten Trägerschicht aufgetragen wird, ein UV-härtender Klebstoff ist.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend das Aussetzen des UV-härtenden Klebstoffs einer UV-Lichtquelle.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend das Bewegen des zusammengebauten Batteriemoduls durch Anlegen von Saugnäpfen an eine Vielzahl von Punkten auf der ersten Stromabnehmerbaugruppe.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend das Bewegen des zusammengebauten Batteriemoduls durch mindestens eines von: Anbringen eines elektroadhäsiven Griffs an mindestens einem Abschnitt der ersten Stromabnehmerbaugruppe; und Abdichten einer Oberfläche der ersten Sammelschiene und Aufrechterhalten eines Vakuums in mindestens einem Hohlraum der ersten Stromabnehmerbaugruppe.