DE202017101961U1 - Traktionsakkumulator, in particular elongate design with adjacently arranged lithium-ion secondary cells - Google Patents
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Abstract
Traktionsakkumulator (1, 1, 1, 101)mit gestapelten, prismatischen elektrochemischen Sekundärzellen (3, 3, 3, 3),die in einem Schnitt eine rechteckige, längliche Grundform (5, 105) haben, wobei sich die Grundform (5, 105) in einer Breite (11) zu einem Konversionsvolumen (21) mit parallel zueinander geschichteten, aktiven Elementen (19, 119) fortsetzt,und das Volumen (21) Teil eines Modulvolumens (23) des Traktionsakkumulators (1, 1, 1, 101) ist,dadurch gekennzeichnet, dassdie Grundform (5, 105) eine wenigstens entlang einer Langseite (7, 7) verlaufende dreifache Länge (13) im Vergleich zu einer entlang einer Hochseite (9, 9) verlaufenden Höhe (15) der Grundform (5, 105) hat,und dass eine durch den Schnitt sich ergebende Schnittfläche zu wenigstens 80 % eine aktive Fläche (19, 119), idealerweise zu mehr als 92 % eine aktive Fläche (19, 119), aufweist und/oderein sich aus aktiver Fläche (19, 119) mal Breite (11) ergebendes Aktivvolumen (21) wenigstens 60 % des Modulvolumens (23), idealerweise zu mehr als 62 % des Modulvolumens (23), beansprucht.Traktionsakkumulator (1, 1, 1, 101) with stacked, prismatic electrochemical secondary cells (3, 3, 3, 3) having a rectangular, elongated basic shape (5, 105) in a section, wherein the basic form (5, 105 ) continues in a width (11) to a conversion volume (21) with active elements (19, 119) stacked parallel to one another, and the volume (21) is part of a module volume (23) of the traction battery (1, 1, 1, 101) characterized in that the basic shape (5, 105) has a threefold length (13) running along at least one long side (7, 7) compared to a height (15) of the basic shape (5, 5) running along a high side (9, 9). 105), and that a cut surface resulting from the cut has at least 80% an active surface (19, 119), ideally more than 92% an active surface (19, 119), and / or an active surface (19) 19, 119) by width (11) resulting active volume (21) at least 60% of the module volume (23), ideally more than 62% of the module volume (23).
Description
Die vorliegende Erfindung behandelt einen Traktionsakkumulator einer länglichen Bauform, bei dem die Sekundärzellen wie Lithium-Ionen-Sekundärzellen nebeneinander angeordnet ein Akkumulatormodul bilden. Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung behandelt einen Traktionsakkumulator, insbesondere für ein Kraftfahrzeug wie einen Personenkraftwagen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention deals with a traction accumulator of an elongated design in which the secondary cells, like lithium-ion secondary cells, form an accumulator module next to one another. In other words, the present invention relates to a traction battery, in particular for a motor vehicle such as a passenger car, according to the preamble of
Technisches GebietTechnical area
Aus der Literatur und durch Kleinserien sind Elektrofahrzeuge, insbesondere für den Straßenbetrieb, bekannt, die eine größere Anzahl elektrochemischer Sekundärzellen, vorzugsweise auf Lithium-Ionen-Basis, zu einer Hochvolt-(z. B. 400 Volt bis 850 Volt)-Energiequelle elektrisch und mechanisch zusammenschließen. Dabei richtet sich das Augenmerk bei der Entwicklung geeigneter Traktionsakkumulatoren unter anderem auf die technischen Schwierigkeiten
- • der gewünschten hohen Energiedichte (gemessen z. B. in Wh pro Liter Batterie-Volumen),
- • auf möglichst geringe Gewichte pro elektrischer Kapazität (gemessen z. B. in Kilo pro Farad),
- • auf eine möglichst ausgeglichene Wärmeleitfähigkeit (gemessen z. B. in Watt pro Meter und Kelvin) und
- • auf einen akzeptablen Temperaturgradient (gemessen z. B. in Kelvin pro Meter).
- The desired high energy density (measured, for example, in Wh per liter of battery volume),
- • on the lowest possible weights per electrical capacity (measured eg in kilos per farad),
- • the most equalized thermal conductivity (measured, for example, in watts per meter and Kelvin) and
- • to an acceptable temperature gradient (measured eg in Kelvin per meter).
Bei Traktionsakkumulatoren taucht noch die Schwierigkeit auf, dass diese, sollen sie z. B. in einem Personenkraftfahrzeug verbaut werden, möglichst mechanisch stabil, insbesondere verwindungssteif ausgeführt sein sollen. Die Forderungen widersprechen sich zumindest teilweise erheblich. Mechanisch stabile Traktionsakkumulatoren sind in der Regel schwerer und haben deswegen eine geringere Energiedichte pro Gramm als leichter ausgeführte Akkumulatoren, z. B. im Bereich der Unterhaltungselektronik.Traction batteries still the difficulty arises that this, they should be z. B. are installed in a passenger vehicle, as mechanically stable as possible, in particular to perform torsionally stiff. The claims are at least partially contradictory. Mechanically stable traction batteries are usually heavier and therefore have a lower energy density per gram than lighter accumulators, eg. B. in the field of consumer electronics.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich in dem Gebiet der Traktionsakkumulatoren mit dem Thema, wie ein Akkumulatorenmodul geschaltet werden kann, das einen akzeptablen Kompromiss zwischen den sich widerstreitenden Anforderungen darstellt.The present invention is in the field of traction batteries with the theme of how to switch an accumulator module that represents an acceptable compromise between the conflicting requirements.
Eine in zahlreichen Druckschriften vorgestellte Sekundärzellenbauform ist die prismatische Zelle, die gerne für Lithium-Ionen-Akkumulatoren im mobilen Bereich wie im Kraftfahrzeugbereich eingesetzt wird. Aufgrund der gewünscht kurzen Ladezeiten zum Aufladen eines Traktionsakkumulators werden Überlegungen angestellt, wie die bei der Ladung der Akkumulatoren entstehende Wärme möglichst günstig austragbar ist.A secondary cell design presented in numerous publications is the prismatic cell, which is often used for lithium ion accumulators in the mobile sector, such as in the automotive sector. Due to the desired short charging times for charging a Traktionsakkumulators considerations are made as the heat generated during the charging of the accumulators can be discharged as low as possible.
Hierbei kann erwogen werden, welcher der Akkumulatorentypen, von denen es u. a. solche Typen wie Pouch-Zellen, prismatische Zellen und Hard-Cover-Module gibt, der aussichtsreichste Kandidat für eine optimierte Gestaltung sein kann. Die einzelnen Typen können anhand der Patentliteratur dargestellt werden.In this case, it can be considered which of the types of accumulators of which it u. a. Such types as pouch cells, prismatic cells and hard-cover modules are the most promising candidates for optimized design. The individual types can be represented by the patent literature.
Stand der TechnikState of the art
Die
Die
Die
Die
Die
In der
Die
Eine um einen elektrochemischen Stapel außen herumgeführte, U-förmige Kühlplatte, so wie in der
Ein ähnlicher Ansatz, jedoch nicht mit einem Flüssigkühlmittel, wird in der
Die
In den beiden Patentanmeldungen
Manche der untersuchten Druckschriften beschreiben Akkumulatorenpakete, die nur bedingt für den rauen Einsatz in Kraftfahrzeugen geeignet sind. Bei anderen Bauformen wirkt es so, als ob eine mechanische Stabilität durch Komponenten, die eine starke Gewichtszunahme des Akkumulators verursachen, erkauft wird.Some of the publications examined describe accumulator packages which are only conditionally suitable for rough use in motor vehicles. In other designs, it acts as if a mechanical stability is bought by components that cause a strong weight increase of the accumulator.
Technische SchwierigkeitenTechnical difficulties
Es besteht Bedarf nach einem Arrangement von elektrochemischen Zellen, die ausreichend mechanisch stabil ein akzeptabel geringes Gewicht pro gespeicherter Energie aufweisen. Ideal wäre eine Akkumulatorenbauform, die trotzdem eine kurze Ladezeit dank einprägbaren hohen Ladeströme und damit einhergehenden Wärmeentwicklung bieten kann.There is a need for an arrangement of electrochemical cells that have sufficiently mechanically stable an acceptably low weight per stored energy. Ideal would be an accumulator design, which nevertheless can provide a short charging time thanks to recordable high charging currents and the associated heat development.
Erfindungsbeschreibunginvention description
Die vorliegende Erfindung löst die erfindungsgemäße Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.The present invention solves the problem of the invention by a device according to
Traktionsakkumulatoren sind solche elektrochemischen Sekundärzellen, d. h. elektrochemische Zellen, die mehrfach ge- und entladen werden können und die für einen mobilen Einsatz in Fahrzeugen geeignet sind. Besonders interessant sind Traktionsakkumulatoren für Kraftfahrzeuge. Hierzu gehören Personenkraftwagen.Traction batteries are such secondary electrochemical cells, d. H. Electrochemical cells that can be charged and discharged multiple times and that are suitable for mobile use in vehicles. Particularly interesting are traction batteries for motor vehicles. These include passenger cars.
Die elektrochemischen Sekundärzellen gibt es in vielerlei Bauformen. Eine mögliche Bauform sind die gestapelten, prismatischen Sekundärzellen. Hiervon unterscheiden sich z. B. die weiter oben vorgestellten Pouch-Zellen.The electrochemical secondary cells are available in many types. A possible design are the stacked, prismatic secondary cells. This differs z. For example, the pouch cells presented above.
Ein Sekundärzellentyp, der sich durch die Materialien bzw. Ionen, die in den Sekundärzellen verbaut bzw. vorhanden sind, seinen Namen schafft, sind die Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Eigentlich wird damit in der Regel eine Material- bzw. lonenangabe zu einer der beiden Elektroden einer Grundzelle einer Sekundärzelle oder zu einem Elektrolyten die namensgebende Angabe. Unter die Kategorie der Lithium-Ionen-Akkumulatoren fällt eine ganze Gruppe chemisch aktiver, folienartiger Halbzellen und hierfür geeigneter Elektrolyten.A type of secondary cell that makes its name through the materials or ions that are incorporated in the secondary cells are the lithium-ion batteries. As a rule, therefore, a material or ion specification for one of the two electrodes of a basic cell of a secondary cell or for an electrolyte is the name giving information. The category of lithium-ion batteries includes a whole group of chemically active, film-like half-cells and suitable electrolytes.
Als Referenzbauteile oder als häufig vorhandene Baugruppen enthält eine Lithium-Sekundärbatterie im Allgemeinen eine positive Elektrode, eine negative Elektrode, einen Separator und eine nicht-wässrige Elektrolytlösung, die z. B. Lithiumsalz enthalten kann.As reference components or as common components, a lithium secondary battery generally includes a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a nonaqueous electrolytic solution, e.g. B. may contain lithium salt.
Die positive Elektrode kann beispielsweise durch die folgenden beiden Schritte geschaffen werden:
- • erster Schritt Aufbringen einer Mischung aus einem aktiven Material der positiven Elektrode, einem leitfähigen Mittel und einem Bindemittel auf einen positiven Elektrodenstromkollektor und
- • zweiter Schritt Trocknen der Mischung. Ergänzend kann der Mischung nach Bedarf ein Füllstoff zugesetzt werden.
- • first step applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive agent and a binder to a positive electrode current collector and
- • second step drying the mixture. In addition, a filler can be added to the mixture as needed.
Im Folgenden werden gebräuchliche Nomenklaturen zu Kennzeichnung der Zusammensetzung chemisch synthetisierbarer Substanzen hinsichtlich der die Substanzen bildenden Elemente und deren relativer Häufigkeit, insbesondere im Hinblick auf deren Molarität, verwendet. Diese Angaben können auch als chemische Formeln bzw. Summenformeln chemischer Verbindungen bezeichnet werden.In the following, common nomenclatures are used to characterize the composition of chemically synthesizable substances in terms of the elements forming the substances and their relative abundance, in particular with regard to their molarity. This information can also be referred to as chemical formulas or molecular formulas of chemical compounds.
Das aktive Material der positiven Elektrode kann z. B. eines oder mehrere der folgenden sein:
- • eine geschichtete Verbindung wie ein Lithiumkobaltoxid (LiCoO2) oder
- • ein Lithiumnickeloxid (LiNiO2) oder
- • eine Verbindung, bei der ein oder mehrere Übergangsmetalle ersetzt sind,
- • ein Lithiummanganoxid gemäß einer chemischen Formel Li1+xMn2-xO4 (mit x = 0 bis 0,33) oder
- • ein Lithiummanganoxid wie LiMnO3, LiMn2O3 oder LiMnO2,
- • ein Lithiumkupferoxid (Li2CuO2;),
- • ein Vanadiumoxid wie LiV3O8, LiFe3O4, V2O5 oder Cu2V2O7,
- • ein auf Ni basierendes Lithium-Nickel-Oxid, gemäß einer chemischen Formel LiNi1-xMxO2 (wobei M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B oder Ga und x = 0,01
bis 0,3 ist), - • ein Lithium-Mangan-Verbundoxid gemäß einer chemischen Formel LiMn2-xMxO2 (wobei M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn oder Ta und x = 0,01
bis 0,1 ist) oder einer chemischen Formel Li2Mn3MO8 (wobei M = Fe, Co, Ni, Cu oder Zn ist), - • LiMn2O4, wobei Li in einer chemischen Formel teilweise durch Erdalkalimetallionen ersetzt ist,
- • eine Disulfidverbindung oder
- • Fe2(MoO4)3.
- A layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) or
- • a lithium-nickel oxide (LiNiO 2 ) or
- • a compound in which one or more transition metals have been replaced,
- A lithium manganese oxide according to a chemical formula Li 1 + x Mn 2-x O 4 (where x = 0 to 0.33) or
- A lithium manganese oxide such as LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 or LiMnO 2 ,
- A lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ;),
- A vanadium oxide such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 or Cu 2 V 2 O 7 ,
- A Ni-based lithium-nickel oxide according to a chemical formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and x = 0.01 to 0 , 3 is),
- A lithium-manganese composite oxide according to a chemical formula LiMn 2-x M x O 2 (where M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta and x = 0.01 to 0.1) or a chemical formula Li 2 Mn 3 MO 8 (where M = Fe, Co, Ni, Cu or Zn),
- LiMn 2 O 4 , where Li in a chemical formula is partially replaced by alkaline earth metal ions,
- • a disulfide compound or
- • Fe 2 (MoO 4 ) 3 .
Leitfähiges Mittel beträgt je nach Zugabe wahlweise 1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Verbindung, einschließlich des aktiven Materials der positiven Elektrode. Das leitfähige Mittel soll insbesondere eine hohe Leitfähigkeit aufweisen. Das leitfähige Mittel wird so ausgewählt, dass es keine chemische Veränderung in einer Batterie induziert, auf die das leitfähige Mittel aufgebracht wird. Es eignen sich zum Beispiel
- • Graphit, wie natürlicher Graphit oder künstlicher Graphit,
- • Ruß bzw. Industrie-Ruß, auch bekannt unter der englischen Bezeichnung „carbon black“,
- • Spaltruß, wie z. B. Acetylen-Schwarz, Ketjen-Schwarz, Channelruß, insb. Kanal-Schwarz,
- • Furnaceruß, wie z. B. Ofen-Schwarz,
- • Flammruß, wie z. B. Lampen-Schwarz, oder Summer-Schwarz,
- • Gasruß,
- • leitfähige Faser(n), wie Kohlenstofffaser(n) oder Metallfaser(n),
- • metallisches Pulver, wie Kohlenstofffluoridpulver, Aluminiumpulver oder Nickelpulver,
- • leitfähige Whisker, wie Zinkoxid oder Kaliumtitanat,
- • leitfähiges Metalloxid, wie Titanoxid.
- Graphite, such as natural graphite or artificial graphite,
- Soot or industrial soot, also known by the name "carbon black",
- • Split shot, such as Acetylene Black, Ketjen Black, Channel Black, esp. Channel Black,
- • furnace carbon black, such as B. oven black,
- • Flammruß, such. B. lamp black, or buzzer black,
- • gas soot,
- Conductive fiber (s), such as carbon fiber (s) or metal fiber (s),
- Metallic powder, such as carbon fluoride powder, aluminum powder or nickel powder,
- Conductive whiskers, such as zinc oxide or potassium titanate,
- Conductive metal oxide, such as titanium oxide.
Leitfähige Materialien, wie Polyphenylenderivate, können als leitfähiges Mittel verwendet werden.Conductive materials, such as polyphenylene derivatives, can be used as a conductive agent.
Das Bindemittel ist eine Komponente, die die Bindung zwischen dem aktiven Material und dem leitfähigen Mittel und die Anbindung an den Stromkollektor bildet bzw. unterstützt. Das Bindemittel wird im Allgemeinen in einer Menge von 1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Verbindung, einschließlich des aktiven Materials der positiven Elektrode, zugegeben. Als Beispiele für das Bindemittel sind zu nennen:
- • Polyvinylidenfluorid,
- • Polyvinylalkohol,
- • Carboxymethylcellulose (CMC),
- • Stärke,
- • Hydroxypropylcellulose,
- • regenerierte Cellulose,
- • Polyvinylpyrrolidon,
- • Tetrafluorethylen,
- • Polyethylen,
- • Polypropylen,
- • Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM),
- • sulfoniertes EPDM,
- • Styrol-Butadien-Kautschuk,
- • Fluorkautschuk und
- • verschiedene Copolymere.
- Polyvinylidene fluoride,
- • polyvinyl alcohol,
- Carboxymethylcellulose (CMC),
- • Strength,
- Hydroxypropyl cellulose,
- Regenerated cellulose,
- • polyvinylpyrrolidone,
- • tetrafluoroethylene,
- • polyethylene,
- • polypropylene,
- Ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM),
- Sulphonated EPDM,
- Styrene-butadiene rubber,
- • fluororubber and
- • different copolymers.
Der Füllstoff ist eine optionale Komponente, die verwendet wird, um die Expansion der positiven Elektrode zu hemmen. Es gibt keine besondere Einschränkung für den Füllstoff, solange dieser keine chemischen Veränderungen in einer Batterie verursacht, auf die der Füllstoff aufgebracht wird, und er zumindest ein faseriges Material umfasst bzw. daraus hergestellt ist. Beispiele für den Füllstoff sind Olefinpolymere wie Polyethylen sowie Polypropylen, als faseriges Material bzw. Faserstoffe können z. B. Glasfaser oder Kohlefaser in Betracht kommen.The filler is an optional component used to inhibit the expansion of the positive electrode. There is no particular limitation on the filler as long as it does not cause chemical changes in a battery to which the filler is applied and it comprises or is made of at least one fibrous material. Examples of the filler are olefin polymers such as polyethylene and polypropylene, as a fibrous material or fibers may, for. As glass fiber or carbon fiber into consideration.
Die negative Elektrode ist herstellbar, indem ein aktives Material der negativen Elektrode auf einen negativen Elektrodenstromkollektor aufgebracht und getrocknet wird. Die oben beschriebenen Komponenten können wahlweise selektiv zu dem aktiven Material der negativen Elektrode hinzugefügt werden, um deren Eigenschaften weiter zu verbessern.The negative electrode can be produced by applying a negative electrode active material to a negative electrode current collector and drying it. Optionally, the components described above may be selectively added to the negative electrode active material to further enhance their properties.
Als aktives Material der negativen Elektrode kann beispielsweise Kohlenstoff verwendet werden, wie z. B. nicht-graphitisierender Kohlenstoff oder ein Kohlenstoff auf Graphitbasis, ein Metall-Verbundoxid ist verwendbar, wie LixFe2O3 (0 ≦ x ≦ 1), LixWO2 (0 ≦ x ≦ 1), SnxMe1-xMe'yOz (Die Komponenten sind z. B. mit einer Auswahl aus dem folgenden näher bestimmbar: Me als Mn, Fe, Pb, Ge; Me' als Al, B, P, Si, Gruppe 1, 2 und 3 Elemente des Periodensystems, Halogen; 0 ≦ x ≦ 1; 1 ≦ y ≦ 3; 1 ≦ z ≦ 8), geeignet sind auch Lithiummetall, Lithium-Legierungen, Legierungen auf Siliciumbasis, Legierungen auf Zinnbasis, Metalloxide, wie SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4 oder Bi2O5, leitfähiges Polymer, wie Polyacetylen, oder ein Li-Co-Ni-basiertes Material.As the active material of the negative electrode, for example, carbon may be used, such as. Non-graphitizing carbon or graphite-based carbon, a metal composite oxide such as Li x Fe 2 O 3 (0 ≦ x ≦ 1), Li x W0 2 (0 ≦ x ≦ 1), Sn x Me 1 -x Me 'y O z (The components are, for example, with a selection from the following in more detail be determined: Me as Mn, Fe, Pb, Ge; Me'. as Al, B, P, Si,
Damit lassen sich für jeweils gewünschte Anwendungsfelder geeignete Materialien miteinander kombinieren, um die Elektroden besonders effizient zu gestalten.This makes it possible to combine suitable materials for the desired fields of application in order to design the electrodes particularly efficiently.
Der Separator ist zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode angeordnet. Als Separator kann beispielsweise ein isolierender Dünnfilm mit hoher lonenpermeabilität verwendet werden. Vorzugsweise weist der Dünnfilm eine hohe mechanische Festigkeit auf. Der Separator kann in bevorzugten Ausführungen wahlweise einen Porendurchmesser von 0,01 µm bis 10 µm aufweisen. Besonders vorteilhaft ist eine Dicke des Separators wahlweise zwischen 5 µm bis 300 µm. Als Material für den Separator ist beispielsweise ein Olefinpolymer verwendbar. Das Material kann als ein Blatt oder als ein Vliesstoff bereitgestellt werden. Besonders vorteilhaft ist Polypropylen, das chemische Beständigkeit und Hydrophobie aufweist. Günstige Eigenschaften für den Separator bieten Glasfaser(n) oder Polyethylen. In Ausführungsbeispielen, in denen ein Festelektrolyt, wie ein Polymer, als Elektrolyt verwendet wird, kann der Festelektrolyt auch als Separator fungieren.The separator is disposed between the positive electrode and the negative electrode. As the separator, for example, an insulating thin film having high ion permeability can be used. Preferably, the thin film has a high mechanical strength. In preferred embodiments, the separator may optionally have a pore diameter of 0.01 μm to 10 μm. Particularly advantageous is a thickness of the separator optionally between 5 microns to 300 microns. As the material for the separator, for example, an olefin polymer is usable. The material may be provided as a sheet or as a nonwoven fabric. Particularly advantageous is polypropylene, which has chemical resistance and hydrophobicity. Favorable properties for the separator include glass fiber (s) or polyethylene. In embodiments in which a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolyte, the solid electrolyte may also function as a separator.
Die nicht-wässrige Elektrolytlösung mit Lithiumsalz umfasst eine polare organische Elektrolytlösung und mindestens ein Salz des Lithiums. Als elektrolytische Lösung kann eine nicht-wässrige flüssige Elektrolytlösung, ein organischer Festelektrolyt oder ein anorganischer Festelektrolyt verwendet werden. Der Elektrolyt kann chemisch unterschiedliche Bestandteile aufweisenThe nonaqueous electrolyte solution with lithium salt comprises a polar organic electrolyte solution and at least one salt of lithium. As the electrolytic solution, a nonaqueous liquid electrolytic solution, an organic solid electrolyte or an inorganic solid electrolyte may be used. The electrolyte may have chemically different components
Als Beispiele für die nicht-wässrige flüssige Elektrolytlösung können nicht-protische organische Lösungsmittel wie N-Methyl-2-pyrrolidinon, Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Butylencarbonat, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, gamma-Butyro-Lacton, 1,2-Dimethoxyethan, Tetrahydroxy-Franc, 2-Methyltetrahydrofuran, Dimethylsulfoxid, 1,3-Dioxolan, Formamid, Dimethylformamid, Dioxolan, Acetonitril, Nitromethan, Methylformiat, Methylacetat, Phosphorsäuretriester, Trimethoxymethan, Dioxolanderivate, Sulfolan, Methylsulfolan, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon, Propylencarbonatderivate, Tetrahydrofuranderivate, Ether, Methylpropionat sowie Ethylpropionat genannt werden.As examples of the nonaqueous liquid electrolytic solution, non-protic organic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma-butyro-lactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxy-franc, 2-methyltetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid triester, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylenecarbonate derivatives, tetrahydrofuran derivatives, Ether, methyl propionate and ethyl propionate may be mentioned.
Als Beispiele für geeignete organische Festelektrolyte können Polyethylenderivate, Polyethylenoxidderivate, Polypropylenoxidderivate, Phosphorsäureesterpolymere, Polyreaktionslysin, Polyestersulfid, Polyvinylalkohole, Polyvinylidenfluorid und Polymere mit ionischen Dissoziationsgruppen genannt werden.As examples of suitable organic solid electrolytes may be mentioned polyethylene derivatives, polyethylene oxide derivatives, polypropylene oxide derivatives, phosphoric acid ester polymers, polyreaktionslysine, polyester sulfide, polyvinyl alcohols, polyvinylidene fluoride and polymers having ionic dissociation groups.
Als Beispiele für geeignete anorganische Festelektrolyten können Nitride, Halogenide oder Sulfate von Lithium (Li) mit gebräuchlichen chemischen Kurzbezeichnungen für deren Zusammensetzung wie Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH und Li3PO4-Li2S-SiS2 genannt werden. As examples of suitable inorganic solid electrolytes, nitrides, halides or sulfates of lithium (Li) with common chemical abbreviations for their composition such as Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 - LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 .
Das Lithiumsalz ist ein Material, das in den oben erwähnten nicht-wässrigen Elektrolyten leicht löslich ist. Das Lithiumsalz kann beispielsweise eines oder mehrere der folgenden umfassen: LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, Chlorboranlithium, niederes aliphatisches Carbonsäurelithium, Lithiumtetraphenylborat und Imidoverbindungen.The lithium salt is a material which is easily soluble in the above-mentioned nonaqueous electrolytes. The lithium salt may for example comprise one or more of the following: LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenylborate and imido compounds.
Mit einer Auswahl aus den genannten Materialien für Elektrolyten lässt sich der Elektrolyt besonders gut auf das gewählte Elektrodenmaterial einstellen. Hierdurch sind gute Betriebseigenschaften, wie günstige Lade-/Entladecharakteristiken für Akkus bzw. elektrische Energiespeicherzellen, einstellbar.With a selection of the above-mentioned materials for electrolytes, the electrolyte can be adjusted particularly well to the selected electrode material. As a result, good operating characteristics, such as favorable charge / discharge characteristics for batteries or electrical energy storage cells, adjustable.
Zusätzlich können zur weiteren Verbesserung der Ladungs- und Entladungseigenschaften sowie als Flammschutzmittel beispielsweise Pyridin, Triethylphosphit, Triethanolamin, cyclischer Ether, Ethylendiamin, n-Glyme, Hexaphosphorsäuretriamid, Nitrobenzolderivate, Schwefel-, Chinoniminfarbstoffe, N-substituiertes Oxazolidinon, N, N-substituiertes Imidazolidin, Ethylenglykoldialkylether, Ammoniumsalze, Pyrrol, 2-Methoxyethanol, Aluminiumtrichlorid oder vergleichbares der nicht-wässrigen Elektrolytlösung zugesetzt werden. Unter Umständen kann die nicht-wässrige Elektrolytlösung für die Eigenschaft der schweren Entflammbarkeit zusätzlich halogenhaltige Lösungsmittel wie Tetrachlorkohlenstoff und Ethylentrifluorid enthalten. Weiterhin kann zur weiteren Verbesserung der Hochtemperatur-Beständigkeit die nicht-wässrige Elektrolytlösung zusätzlich Kohlendioxidgas enthalten.In addition, pyridine, triethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ethers, ethylenediamine, n-glyme, hexaphosphoric triamide, nitrobenzene derivatives, sulfur, chinonimine dyes, N-substituted oxazolidinone, N, N-substituted imidazolidine, for example, can further improve the charge and discharge properties and as flame retardants. Ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride or the like of the nonaqueous electrolytic solution. In some circumstances, the non-aqueous electrolyte solution for the high flammability property may additionally contain halogenated solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride. Furthermore, to further improve the high temperature resistance, the nonaqueous electrolytic solution may additionally contain carbon dioxide gas.
Die elektrochemischen Sekundärzellen des Traktionsakkumulators, die insbesondere Lithium-Ionen-Zellen sind, sind prismatische Sekundärzellen, die gestapelt zueinander angeordnet sind. Nicht nur die Zellen untereinander sind gestapelt, sondern in den Sekundärzellen sind - nach einer vorteilhaften Ausgestaltung - eine erste Elektrode, ein aktiver Bereich des Elektrolyten und eine zweite Elektrode vollflächig, plan und parallel zueinander angeordnet. Durch eine Sekundärzelle kann ein Längsschnitt durchgeführt werden. Wird die Zelle (gedanklich) geschnitten, so tritt eine Grundform in den Vordergrund, die rechteckig, aber länglich ist. Eine einzelne Sekundärzelle wirkt stabförmig, fast flachstahlähnlich.The secondary electrochemical cells of the traction battery, which are in particular lithium-ion cells, are prismatic secondary cells stacked with each other. Not only the cells are stacked with each other, but in the secondary cells are - according to an advantageous embodiment - a first electrode, an active region of the electrolyte and a second electrode over its entire surface, plan and arranged parallel to each other. By a secondary cell, a longitudinal section can be performed. If the cell is cut (mentally), a basic form comes into the foreground, which is rectangular but oblong. A single secondary cell is rod-shaped, almost flat steel-like.
Die einzelnen Seiten der Grundform können durch Langseite, Hochseite und Breite bezeichnet werden. Die drei Seiten Langseite, Hochseite und Breite kennzeichnen die Form der Einzelzellen. Die Langseite ist die längste Seite an dem Gehäuse der Sekundärzelle. Im rechten Winkel zur Langseite steht die Hochseite. Die Hochseite hat ebenfalls eine Länge, die auch als Höhe bezeichnet werden kann. Die Grundform hat zwei Langseiten und zwei Hochseiten. Die Langseite ist um ein Mehrfaches länger als die Hochseite. Aufgrund der gestapelten Anordnung der Einzelbauteile der Sekundärzelle kann die Sekundärzelle in Richtung ihrer Breite die geringste Ausdehnung aufweisen. Vorteilhafterweise ist die längste Seite, die an der Grundform festzustellen ist, wenigstens dreimal so lang wie die Hochseite der Grundform. Wird die aktive Fläche, die durch Langseite und Hochseite begrenzt wird, in der Tiefe, d. h. in der Breite, fortgesetzt, ergibt sich ein erstes Konversionsvolumen einer Einzelzelle. Die Konversionsvolumina der einzelnen Zelle sind benachbart hintereinander, parallel zueinander platziert. Werden die Konversionsvolumina zusammengesetzt, ergibt sich insgesamt ein Modulvolumen des Traktionsakkumulators.The individual pages of the basic form can be designated by long side, high side and width. The three sides long side, high side and width mark the shape of the single cells. The long side is the longest side on the housing of the secondary cell. At right angles to the long side is the high side. The high side also has a length, which can also be referred to as height. The basic form has two long sides and two high sides. The long side is several times longer than the high side. Due to the stacked arrangement of the individual components of the secondary cell, the secondary cell may have the smallest extent in the direction of its width. Advantageously, the longest side to be observed on the basic shape, at least three times as long as the high side of the basic shape. If the active area bounded by the long side and the high side is in depth, i. H. in width, continued, results in a first conversion volume of a single cell. The conversion volumes of the single cell are adjacent to one another, placed parallel to each other. If the conversion volumes are combined, this results in a total module volume of the traction battery.
Der Schnitt durch die Sekundärzelle, der zur Ableitung bzw. zur Sichtbarkeit der Grundform führt, überstreicht eine Fläche, von der wenigstens 80 % der Gesamtfläche als aktive Fläche nutzbar ist. Durch optimierten Abgleich zwischen Langseite und Hochseite kann eine aktive Fläche geschaffen werden, die wenigstens 92 % der Gesamtfläche der Grundform abdeckt.The section through the secondary cell, which leads to the derivation or the visibility of the basic shape, covers an area of which at least 80% of the total area can be used as the active area. By optimized alignment between the long side and the high side, an active surface can be created covering at least 92% of the total area of the basic shape.
Nach einem weiteren Aspekt kann bei der einzelnen eingehüllten Sekundärzellenbauform auch das Aktivvolumen optimiert werden. Das Aktivvolumen ist die einzelne aktive Fläche jeder einzelnen Sekundärzelle des Traktionsakkumulators mit der Breite der Innenkomponenten der Sekundärzelle multipliziert. Der Traktionsakkumulator kann in seinen Dimensionen so optimiert werden, dass wenigstens 60 % des Modulvolumens als Aktivvolumen nutzbar sind. Wird das Verhältnis zwischen Langseite, Hochseite und Breite zueinander weiter optimiert, können Modulvolumen von mehr als 62 %, in einigen Ausgestaltungen sogar mehr als 65 % Aktivvolumen am gesamten Modulvolumen (d. h. 60 % bis mehr als 65 % des Modulvolumens) geschaffen werden.According to a further aspect, the active volume can also be optimized in the individual enveloped secondary cell design. The active volume is the single active area of each individual secondary cell of the traction battery multiplied by the width of the internal components of the secondary cell. The traction battery can be optimized in its dimensions so that at least 60% of the module volume can be used as active volume. By further optimizing the ratio between long, high and width, module volumes of more than 62%, in some embodiments, even more than 65% active volume of total module volume (i.e., 60% to more than 65% of module volume) can be created.
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dargelegt, die für sich gesehen, sowohl einzeln als auch in Kombination, ebenfalls erfinderische Aspekte offenbaren können.In the following, advantageous embodiments and developments are set forth, which in themselves, both individually and in combination, can also disclose inventive aspects.
Zur elektrischen Leitung werden wenigstens zwei Polfahnen im Bereich der Hochseiten unmittelbar an den aktiven Flächen platziert. Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung besteht in einem Schweißverfahren.For electrical conduction at least two pole lugs are placed in the region of the high sides directly on the active surfaces. A suitable method for producing an electrical connection is a welding process.
Es darf hervorgehoben werden, dass jede einzelne Sekundärzelle ihr eigenes Gehäuse aufweist. Obwohl die Gehäuse Bauraum des Modulvolumens in Anspruch nehmen und somit das Aktivvolumen (vordergründig) senken, schaffen die Gehäuse zahlreiche Vorteile: mechanische Stabilität, Planparallelität, günstige Thermik usw.. Im Ergebnis bedeutet es, dass die Gehäuse die Nutzung des Modulvolumens steigern können. It may be emphasized that each individual secondary cell has its own housing. Although the enclosures take up space in the module volume and thus reduce the active volume (superficially), the housings provide numerous advantages: mechanical stability, parallelism, favorable thermals etc. As a result, it means that the housings can increase the utilization of the module volume.
Über die Polfahnen und über - im Weiteren angeordnete - elektrische Leitungen kann ein elektrischer Strom im mittleren Bereich, d. h. jeweils im Bereich der Hochseiten quer zur Reaktionsfläche der aktiven Flächen, abgeleitet werden. Die elektrischen Leitungen sind quer zur aktiven Fläche angeordnet.Over the pole lugs and over - arranged in the following - electrical lines, an electric current in the central region, d. H. each in the region of the high sides transverse to the reaction surface of the active surfaces derived. The electrical lines are arranged transversely to the active surface.
Der Raum des Modulvolumens unmittelbar benachbart zu den Polfahnen, von denen eine Polfahne ein Pluspol ist und eine Polfahne ein Minuspol ist, kann jeweils für einen Kühlkanal (Zuführkühlkanal und Abführkühlkanal) genutzt werden. Die wärmeproduzierenden aktiven Flächen werden in ihren seitlichen Bereichen mittels Kühlkanäle gekühlt.The space of the module volume immediately adjacent to the pole lugs, of which a pole lug is a positive pole and a pole lug is a negative pole, can each be used for a cooling channel (feed cooling channel and discharge cooling channel). The heat-producing active surfaces are cooled in their lateral areas by means of cooling channels.
Wenigstens zwei Polfahnen sind seitlich an den jeweiligen aktiven Flächen angeordnet. Die beiden Polfahnen befinden sich jeweils eine an einer Hochseite. Die beiden Polfahnen sind an gegenüberliegenden Hochseiten der aktiven Fläche. Als Befestigungstechnik bietet sich die Befestigung über Schweißpunkte an.At least two pole lugs are arranged laterally on the respective active surfaces. The two pole lugs are each one on a high side. The two pole lugs are on opposite sides of the active surface. As a fastening technique, the attachment via weld points offers.
Das Gehäuse einer Einzelzelle kann aus einem Metall gefertigt sein. Metalle, die hierfür in Frage kommen, sind z. B. Aluminium oder Edelstahl. Die Gehäuse können aus Aluminium oder Edelstahl gefertigt sein. Aufgrund der Form der Gehäuse ist es möglich, die Metallgehäuse als Strangpressprofile zu fertigen. So ein Strangpressprofil kann auf die Länge bzw. Breitseite der aktiven Flächen hin abgelängt werden.The housing of a single cell can be made of a metal. Metals which are suitable for this purpose are, for. As aluminum or stainless steel. The housings can be made of aluminum or stainless steel. Due to the shape of the housing, it is possible to manufacture the metal housing as extruded profiles. Such an extruded profile can be cut to the length or broad side of the active surfaces.
Die Gehäuse können sehr platzsparend gestaltet werden. Die Gehäuse können so knapp ausgelegt werden, dass die Gehäuse in einem Schnitt nur die aktive Fläche um ca. 2 % nach außen erweitern. Die aktive Fläche hat eine Höhe. 2 % dieser Länge der Höhe entspricht der Dicke des Gehäuses.The housings can be designed to save space. The housings can be designed so narrow that the housing in one cut only the active area by about 2% to the outside. The active area has a height. 2% of this length of height corresponds to the thickness of the housing.
Um die Temperatur über die aktiven Flächen möglichst gleichverteilt zu belassen, z. B. trotz einer Schnellladung mittels einem sehr hohen Ladestrom (z. B. dem 3- bis 4-fachen des maximalen Laststroms), können Kühlmaßnahmen ergriffen werden. Die Form der Traktionsakkumulatoren bzw. der Einzelzellen bietet die Möglichkeit, Kühlplatten zwischen zwei Einzelzellen zwischenzusetzen. Muss ausreichend gekühlt werden, kann nach jeder Einzelzelle eine Kühlplatte eingesetzt werden. Solche Kühlplatten können als Sandwich-Kühlplatten realisiert sein. Die Sandwich-Funktion der Kühlplatte ergibt sich aufgrund einer innengeführten Kühlkanalgestaltung. Sandwich-Kühlplatten können z. B. aus einem doppelwandigen Blech geformt werden. Als weitere Möglichkeit steht zur Verfügung, zwei Kunststoffhalbschalen zu nehmen, die geklebt oder geschweißt werden. Hierdurch wird zwischen den Lagen der Kühlplatte ein Hohlraum geschaffen, der mit Kühlmedium durchströmt werden kann. Besonders günstig sind flüssige Kühlmedien, wie z. B. ein Glykol-Wasser-Gemisch oder ein Kältemittel. Die Kühlleistung kann noch zusätzlich gesteigert werden, wenn das Flüssigkühlmedium umgewälzt wird, z. B. über eine Flüssigpumpe für das Glykolgemisch.In order to leave the temperature as uniformly distributed over the active surfaces, z. B. despite a fast charge by means of a very high charging current (eg., The 3 to 4 times the maximum load current), cooling measures can be taken. The shape of the Traktionsakkumulatoren or the individual cells offers the opportunity to interchange cooling plates between two single cells. If sufficient cooling is required, a cooling plate can be inserted after each individual cell. Such cooling plates can be realized as sandwich cooling plates. The sandwich function of the cooling plate is due to an internally guided cooling channel design. Sandwich cold plates can z. B. be formed from a double-walled sheet. Another option is to take two plastic half-shells that are glued or welded. As a result, a cavity is created between the layers of the cooling plate, which can be flowed through with cooling medium. Particularly favorable are liquid cooling media, such. As a glycol-water mixture or a refrigerant. The cooling capacity can be further increased when the liquid cooling medium is circulated, z. B. via a liquid pump for the glycol mixture.
Der Wärmeaustrag bzw. die Wärmeleistung der Sandwich-Kühlplatte lässt sich steigern, wenn mehr als zwei Kühlkanäle in der Sandwich-Kühlplatte angeordnet sind. Vorteilhafterweise sind die Kühlkanäle in einem mittleren Bereich der Sandwich-Kühlplatte angeordnet. Die Sandwich-Kühlplatte hat zwei oder mehr Kühlkanäle, die vor allem in einem mittleren Bereich, gesehen über die Hochseite der Kühlplatte, längs verlaufen. Die Kühlkanäle erstrecken sich bei dieser Ausführungsform parallel zur Langseite, die von der Form der Grundform bekannt ist.The heat output or the heat output of the sandwich cooling plate can be increased if more than two cooling channels are arranged in the sandwich cooling plate. Advantageously, the cooling channels are arranged in a central region of the sandwich cooling plate. The sandwich cooling plate has two or more cooling channels, which run longitudinally, especially in a central region, as seen on the high side of the cooling plate. The cooling channels extend in this embodiment parallel to the long side, which is known from the shape of the basic shape.
Es hat sich gezeigt, dass es günstig ist, wenn zwischen zehn (10) und vierzig (40) Sekundärzellen mit ihren jeweiligen aktiven Flächen zusammengefasst werden, um in einem Modulgehäuse ein Akkumulatorpaket zu bilden. Die Anzahl von Zellen, wie z. B. 20 Zellen, wird durch das Modulgehäuse eingespannt. Es findet eine Kompression auf die Einzelzellen statt.It has been found to be beneficial to group together between ten (10) and forty (40) secondary cells with their respective active areas to form a battery pack in a module housing. The number of cells, such as. B. 20 cells is clamped by the module housing. There is a compression on the single cells instead.
Die jeweiligen Sekundärzellen eines Strangs sind untereinander serienverschaltet. In einem Modulgehäuse befindet sich wenigstens ein Strang mit in Serie verschalteten Sekundärzellen.The respective secondary cells of a strand are connected in series with each other. In a module housing is at least one strand with series-connected secondary cells.
Die Sekundärzellen können von einer Trägerplatte unterstützt werden. Als Trägerplatte bietet sich die Bodenplatte des Akkumulatorgehäuses an. Das Modulgehäuse hat eine Platte, die zugleich als Trägerplatte benutzt werden kann.The secondary cells can be supported by a carrier plate. As a support plate lends itself to the bottom plate of the accumulator. The module housing has a plate, which can be used as a support plate at the same time.
Die Trägerplatte kann zugleich eine Kühlplatte sein. Der Traktionsakkumulator hat eine thermische Austauschfläche, die von der Trägerplatte angeboten wird. Die Trägerplatte ist jener Teil des Modulgehäuses, der dafür bestimmt ist, an der tiefsten Stelle im Fahrzeug verbaut zu werden.The support plate can also be a cooling plate. The Traktionsakkumulator has a thermal exchange surface, which is offered by the carrier plate. The support plate is that part of the module housing which is intended to be installed at the lowest point in the vehicle.
Das Modulgehäuse kann mit einzelnen Zugelementen realisiert sein, damit die im Innern des Modulgehäuses angeordneten Sekundärzellen durch das Modulgehäuse komprimiert werden. Auch durch die doppelte Wandung, d. h. die Wandung des Modulgehäuses und die Wandung einer Einzelzelle, kann eine Gesamtkompression mithilfe des E-Moduls des Materials des Gehäuses und des E-Moduls des Materials des Modulgehäuses hergestellt werden. Das Quellen bzw. die Ausdehnung im Zuge von Lade-/Entladezyklen bzw. die Ausdehnung im Zuge von Alterungen bzw. die Ausdehnung im Zuge der Einlagerung von Wasser, das bzw. die durch alle gestapelten Sekundärzellen insgesamt erzeugt wird, kann durch Zugsysteme bzw. Zuganker und/oder durch E-Module von Einfassungen, wie z. B. Gehäusewänden, abgefangen werden.The module housing can be realized with individual tension elements, so that the arranged inside the module housing secondary cells are compressed by the module housing. Also by the double wall, ie the wall of the Module housing and the wall of a single cell, a total compression can be made using the E-modulus of the material of the housing and the E-module of the material of the module housing. The swelling or expansion in the course of charge / discharge cycles or the expansion in the course of aging or the expansion in the course of the storage of water, which is generated by all the stacked secondary cells in total, can by train systems or tie rods and / or by E-modules of bezels, such. B. housing walls are intercepted.
Das Gehäuse muss nicht über seinen Umfang konstant gehalten sein, sondern das Modulgehäuse kann mit unterschiedlichen Dicken ausgestaltet sein. Z. B. kann die Trägerplatte dicker sein als der Deckel. Gleichartig kann das Gehäuse für die jeweilige Sekundärzelle mit unterschiedlichen Dicken ausgestaltet sein. Hierdurch wird noch weiteres Gewicht gespart.The housing need not be kept constant over its circumference, but the module housing can be configured with different thicknesses. For example, the carrier plate may be thicker than the lid. Likewise, the housing can be designed for the respective secondary cell with different thicknesses. This saves even more weight.
Die vorgeschlagene Form eines Traktionsakkumulators zeichnet sich durch hohe Aktivvolumina aus. Auch bietet der vorgestellte Traktionsakkumulator ein günstiges Energiedichte-pro-Gewicht-Verhältnis.The proposed form of a Traktionsakkumulators is characterized by high volumes of active. Also, the presented Traktionsakkumulator offers a favorable energy density-per-weight ratio.
Figurenlistelist of figures
Die vorliegende Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genommen wird, wobei
-
1 eine seitliche Ansicht einer Einzelzelle mit einem (sichtbaren) Kontakt zeigt, -
2 eine Einzelzelle aus einer im 90°-Winkel querverlaufenden Perspektive (im Vergleich mit1 ) zeigt, -
3 einen Schnitt A - A durch dieEinzelzelle nach 1 zeigt, -
4 Außenumrisse einer Einzelzelle mit ihrem Zellengehäuse zeigt, -
5 einen Stapel wechselweise gegensätzlich zueinander orientierter Einzelzellen zur Bildung eines Moduls zeigt, -
6 eine erste Ausführungsform eines Moduls zeigt, -
7 eine zweite Variante eines Moduls zeigt, -
8 das Modul aus 7 aus einer Perspektive von oben zeigt, -
9 das Modul nach 7 in einer teilgeöffneten Darstellung zeigt, -
10 eine weitere Ausführungsform einer Einzelzelle im Modulgehäuse zeigt, -
11 eine Kühlplatte in einem Modulgehäuse zeigt, -
12 eine Ausführungsvariante eines Stapels zeigt, der sich aus Einzelzellen nach10 zusammensetzen kann, -
13 ein Gehäuse eines Moduls von oben zeigt, -
14 ein Modulgehäuse in einer isometrischen Darstellung zeigt und -
15 ein teilgeöffnetes Modul zeigt.
-
1 shows a side view of a single cell with a (visible) contact, -
2 a single cell from a transverse perspective at 90 ° (in comparison with1 ) shows, -
3 a section A - A by the single cell after1 shows, -
4 Outside outlines of a single cell with its cell housing shows -
5 shows a stack of mutually oppositely oriented single cells to form a module, -
6 shows a first embodiment of a module, -
7 shows a second variant of a module, -
8th the module off7 from a perspective from above, -
9 the module after7 in a partially opened illustration shows -
10 shows a further embodiment of a single cell in the module housing, -
11 shows a cooling plate in a module housing, -
12 shows an embodiment of a stack, which is made up of individual cells10 can put together -
13 shows a housing of a module from above, -
14 shows a module housing in an isometric view and -
15 a partially opened module shows.
Figurenlistelist of figures
-
1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Einzelzelle53 mit ihrem Zellengehäuse31 , an dem der erste Kontakt47 angebracht ist. Solche Einzelzellen wie die Einzelzelle53 können aufeinander geschichtet einen Traktionsakkumulator wie den Traktionsakkumulator1II nach9 bilden. Jede Einzelzelle53 hat eine Breite11 , die durch die Breite des Zellengehäuses31 bestimmt ist. Die Form der Einzelzelle53 und damit die Form des Zellengehäuses31 ist, wenn von der in1 dargestellten seitlichen Ansicht auf das Zellgehäuse31 geblickt wird, länglich und hochkant. Wird die Einzelzelle53 entlang der in1 dargestellten Schnittlinie A - A geschnitten, so ergibt sich die in3 dargestellte Schnittzeichnung des Zellengehäuses31 . Die Breite11 ist schmaler als die Länge15 der Hochseite9 .1 shows a first embodiment of asingle cell 53 with hercell case 31 where thefirst contact 47 is appropriate. Such single cells as thesingle cell 53 can stack a traction accumulator such as thetraction accumulator 1 II to9 form. Everysingle cell 53 has awidth 11 passing through the width of thecell case 31 is determined. The shape of thesingle cell 53 and thus the shape of thecell case 31 is when from the in1 shown side view of thecell housing 31 is looked at, oblong and upright. Will thesingle cell 53 along the in1 shown section line A - A cut, the results in3 illustrated sectional drawing of thecell housing 31 , Thewidth 11 is narrower than thelength 15 thehigh side 9 , -
2 zeigt das Zellengehäuse31 von einer Frontansicht der Einzelzelle53 . In dieser Ansicht ist gut die Grundform5 der Einzelzelle53 , bedingt durch die Abmessungen des Zellengehäuses31 , zu erkennen. Die Grundform5 ist eine balkenartige, längliche, rechteckige Form. Die Langseite7 ist länger als die Hochseite9 . Die Kontakte47 ,49 sitzen seitlich, am Rande des Zellengehäuses31 . Die Kontakte47 ,49 begrenzen die Hochseiten9 zu jedem Ende des Zellengehäuses31 . Das bedeutet, dass bei der prismatischen Zellenform der Einzelzelle53 zwei Kontakte47 ,49 vorhanden sind, jeweils ein Kontakt47 ,49 an seiner Hochseite9 . Die prismatische Zellenform der Einzelzelle53 hat zwei Hochseiten9 . Die Kontakte47 ,49 sitzen außermittig platziert auf der Länge15 der Hochseite9 .2 shows thecell case 31 from a front view of thesingle cell 53 , In this view, the basic form is good5 thesingle cell 53 , due to the dimensions of thecell housing 31 to recognize. Thebasic form 5 is a beam-like, oblong, rectangular shape. Thelong side 7 is longer than thehigh side 9 , Thecontacts 47 .49 sit sideways, on the edge of thecell case 31 , Thecontacts 47 .49 limit thehighsides 9 to each end of thecell case 31 , This means that in the prismatic cell shape of thesingle cell 53 twocontacts 47 .49 are present, one contact each47 .49 on itshigh side 9 , The prismatic cell shape of thesingle cell 53 has twohigh sides 9 , Thecontacts 47 .49 sit eccentrically placed on thelength 15 thehigh side 9 ,
Wie gesagt, wird das Zellengehäuse
In
In
Wie in
In
In den
Wie in
In
Wie in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1, 1I,1II, 1011, 1 I , 1 II , 101
- TraktionsakkumulatorTraktionsakkumulator
- 3, 3I, 3II, 3III 3, 3 I , 3 II , 3 III
- erste, zweite, dritte, vierte Sekundärzellefirst, second, third, fourth secondary cell
- 5, 1055, 105
- GrundformBasic form
- 7, 7I 7, 7 I
- erste, zweite Langseitefirst, second long side
- 9, 9I 9, 9 I
- erste, zweite Hochseitefirst, second high side
- 1111
- Breitewidth
- 1313
- Länge, insbesondere einer LangseiteLength, especially a long side
- 1515
- Länge, insbesondere einer HochseiteLength, especially a high side
- 17, 17I 17, 17 I
- mittlerer Bereich, insbesondere einer Hochseitemiddle area, especially a high side
- 19, 11919, 119
- Aktivfläche bzw. aktive FlächeActive surface or active surface
- 2121
- Konversionsvolumenconversion volume
- 2323
- Modulvolumenmodule volume
- 2525
- erste Polfahne, insbesondere Polfahne des positiven Polsfirst pole lug, in particular pole lug of the positive pole
- 2727
- zweite Polfahne, insbesondere Polfahne des negativen Polssecond pole lug, in particular pole lug of the negative pole
- 129129
- SchweißpunktWeldingSpot
- 31, 31I, 31II, 131, 131I, 131II 31, 31 I , 31 II , 131, 131 I , 131 II
- Zellengehäusecell case
- 33, 13333, 133
- Modulgehäusemodule housing
- 135135
- erster Kühlkanalfirst cooling channel
- 137137
- zweiter Kühlkanalsecond cooling channel
- 139139
- Sandwich-Platte bzw. KühlplatteSandwich plate or cooling plate
- 141, 141I, 141II, 141III 141, 141 I , 141 II , 141 III
- Kühlkanal, insbesondere in einer Sandwich-PlatteCooling channel, especially in a sandwich plate
- 143143
- Kühlmedium wie ein Kältemittel oder ein Glykol-Wasser-GemischCooling medium such as a refrigerant or a glycol-water mixture
- 4545
- Trägerplattesupport plate
- 47, 14747, 147
- erster Kontaktfirst contact
- 49, 14949, 149
- zweiter Kontaktsecond contact
- 5151
- AußenOutside
- 53, 53I, 53II, 15353, 53 I , 53 II , 153
- Einzelzellesingle cell
- 5555
- erster Sammelstromleiterfirst collecting conductor
- 5757
- zweiter Sammelstromleitersecond collector conductor
- 59, 59I, 59II, 59III 59, 59 I, 59 II, 59 III
- Montageschienemounting rail
- 61,61I 61.61 I
- ModulgehäuseseitenwandModule housing sidewall
- 63,63I 63.63 I
- ModulgehäusebodenModule housing bottom
- 65,65I 65.65 I
- ModulgehäusedeckelModule cover
- 6767
- ModulgehäuserückwandModule rear panel
- 69,69I 69.69 I
- Dickethickness
- 7171
- Austauschflächeexchange area
- A-AA-A
-
Schnitt
A-A cutAA
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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