EP2481107A1

EP2481107A1 - Profilleiste für eine elektrochemische energiespeichervorrichtung

Info

Publication number: EP2481107A1
Application number: EP10749805A
Authority: EP
Inventors: Walter Lachenmeier; Andreas Gutsch; Claus-Rupert Hohenthanner; Claudia Brasse
Original assignee: Li Tec Battery GmbH
Current assignee: Li Tec Battery GmbH
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2012-08-01
Also published as: CN102576825A; JP2013506236A; KR20120083439A; WO2011035843A1; BR112012006494A2; US20120231310A1; DE102009043127A1

Abstract

Eine Profilleiste (1) zur Berandung einer elektrochemischen Energiespeichervorrichtung (2) weist wenigstens eine in Längsrichtung verlaufende erste Schlitzung (4) auft, welche von einem ersten Schenkel (5) und einem zweiten Schenkel (6) begrenzt wird. Der erste und der zweite Schenkel (5, 6) sind so ausgebildet, dass diese an gegenüberliegenden Seiten eines Randbereiches (7) der elektrochemischen Energiespeichervorrichtung (2) anlegbar sind und durch ein Rückenteil (10) wenigstens teilweise miteinander verbunden sind.

Description

Profilleiste für eine elektrochemische Energiespeichervorrichtung

B e s c h r e i b u n g Die vorliegende Erfindung betrifft eine Profilleiste, eine elektrochemische Energiespeichervorrichtung mit dieser Profilleiste, eine Batterie mit diesen elektrochemischen Energiespeichervorrichtungen und ein Verfahren zum Herstellen dieser Profilleiste. Die Erfindung wird im Zusammenhang mit Lithium-Ionen-Batterien zur Versorgung von Kfz-Antrieben beschrieben. Es wird aber darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch unabhängig von der Bauart der Batterie oder unabhängig von der Art des versorgten Antriebs Verwendung finden kann. Eine elektrochemische Energiespeichervorrichtung beinhaltet reaktive Stoffe, ein sicherer Betrieb ist daher nur möglich, wenn unkontrollierte Reaktionen dieser reaktiven Stoffe, z.B. mit der Umwelt, verhindert werden.

Die Umhüllung einer elektrochemischen Energiespeichervorrichtung grenzt die innerhalb der Umhüllung liegenden reaktiven Stoffe gegenüber der die Umhüllung umgebenden Umwelt ab. Damit wird durch die Umhüllung verhindert, dass unkontrolliert Stoffe aus der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung aus- bzw. in diese eintreten. Somit wird durch die Umhüllung einerseits der sichere Betrieb der elektrochemischen Energiespeichervorrichtung unterstützt und andererseits die Umwelt vor der Kontamination durch Stoffe aus der elektrochemischen Energiespeichervorrichtung geschützt. Ein besonders gefährdeter Bereich dieser Umhüllung ist deren Randbereich. Durch eine Einrichtung, welche äußere Beanspruchungen auf diesen gefährdeten Bereich der Umhüllung wenigstens verringert, kann somit die Sicherheit einer elektrochemischen Energiespeichervorrichtung verbessert werden. Es sind Batterien mit mehreren elektrochemischen Energiespeichervorrichtungen zur Versorgung von Kfz-Antrieben bekannt. Einigen Bauarten ist gemein, dass die Umgebung dieser Batterien nach Versagen einer elektrochemischen Energiespeichervorrichtung auch mit Austritt des Zellinhalts gefährdet wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit der elektrochemischen Energiespeichervorrichtung zu erhöhen.

Das wird erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Profilleiste dient vorzugsweise dazu, die Berandung einer elektrochemischen Energiespeichervorrichtung zu schützen. Die Profilleiste weist wenigstens eine, im Wesentlichen in Längsrichtung verlaufende, erste Schlitzung auf. Diese Schlitzung wird von einem ersten Schenkel und einem zweiten Schenkel begrenzt. Dieser erste und dieser zweite Schenkel sind so ausgebildet, dass sie an gegenüber liegenden Seiten eines Randbereiches der elektrochemischen Energiespeichervorrichtung anlegbar sind.

Eine erfindungsgemäße elektrochemische Energiespeichervorrichtung beinhaltet wenigstens einen Elektrodenstapel, einen Stromableiter, wobei dieser mit dem Elektrodenstapel elektrisch leitend verbunden ist, eine Umhüllung aus einem dünnwandigen Verbundmaterial, welche den Elektrodenstapel wenigstens teil- weise umgibt und in ihrem Randbereich wenigstens eine Berandung aufweist. Bei dieser elektrochemischen Energiespeichervorrichtung deckt eine erfindungsgemäße Profilleiste mindestens einen Bereich dieser Umhüllung ab. Eine erfindungsgemäße Batterie beinhaltet wenigstens zwei elektrochemische Energiespeichervorrichtungen. Diese elektrochemischen Energiespeichervorrichtungen sind bevorzugt im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet und weisen im Randbereich ihrer Umhüllungen erfindungsgemäße Profilleisten auf. Dabei sind diese erfindungsgemäßen Profilleisten so gestaltet, dass die Umhüllungen der Energiespeichervorrichtungen im Wesentlichen keine Kräfte aufeinander ausüben. Die elektrochemischen Energiespeichervorrichtungen sind dazu vorgesehen elektrisch miteinander verschaltet zu werden.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Profilleiste für eine elektrochemische Energiespeichervorrichtung ist durch verschiedene Fertigungsschritte gekennzeichnet. In die erfindungsgemäße Profilleiste wird wenigstens eine erste Ausnehmung durch ein geeignetes Verfahren ein- gebracht. Die Form dieser ersten Ausnehmung weist vorzugsweise eine im Wesentlichen dreieckige Gestalt auf. Diese erste Ausnehmung ist dafür vorgesehen, die erfindungsgemäße Profilleiste abzuwinkein. Durch das Abwinkein der erfindungsgemäßen Profilleiste wird diese von einem ersten geraden in einen zweiten abgewinkelten Zustand überführt. Der Vorgang des Abwinkeins wird dabei so ausgeführt, dass die Zugfestigkeit der erfindungsgemäßen Profilleiste nicht überschritten wird.

Die erfindungsgemäße elektrochemische Energiespeichervorrichtung weist wenigstens eine Profilleiste auf. Unter einer Profilleiste im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise ein im Wesentlicher dünnwandiger Körper, der bevorzugt aus einem elektrisch isolierenden Material oder aus einem wenigstens mit einer elektrisch isolierenden Schicht überzogenen Material besteht, zu verstehen. Diese Profilleiste weist wenigstens in einem oder in mehreren Bereichen eine definierte Querschnittsfläche auf.

Diese Querschnittsfläche weist in einer bevorzugten Ausführungsform einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel und ein Rückenteil auf. Vorzugsweise verbindet dieses Rückenteil diesen ersten Schenkel mit diesem zweiten Schenkel.

Dieser erste Schenkel liegt vorzugsweise diesem zweiten Schenkel im Wesent- liehen gegenüber. Beide Schenkel beranden eine erste Schlitzung. Dieser erste Schenkel bildet mit diesem zweiten Schenkel und diesem Rückenteil vorzugsweise einen im Wesentlichen U-förmigen, dünnwandigen Grundkörper.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Profilleiste aus nur einem Bauteil. In einer weiteren Ausführungsform besteht die Profilleiste aus mehreren Bauteilen, vorzugsweise aus einem ersten Schenkel, einem zweiten Schenkel und einem Rückenteil. Bevorzugt werden diese Bauteile form- oder stoffschlüssig miteinander verbunden. Durch eine einstückige Ausführung der Profilleiste wird eine besonders einfache und sichere Montage der Profilleiste auf der Umhüllung erreicht.

Soll die Profilleiste einen durch Ecken oder Radien gekennzeichneten Abschnitt des Randbereiches der Umhüllung abdecken, so wird auch die Profilleiste bevorzugt in einer dem Randbereich folgenden Form ausgebildet. Dazu wird die Profilleiste entweder in einer, wenigstens bereichsweise, an diesen Abschnitt des Randbereichs angepassten Ausprägung hergestellt oder die Profilleiste wird von einem ersten gestreckten Zustand in einen zweiten ein- oder mehrfach abgewinkelten Zustand überführt. Um die Profilleiste in der beschriebenen Form abwinkein zu können, wird diese mit einer oder mit mehreren ersten Aus- nehmungen versehen. Durch diese Formgebung kann die Profilleiste den durch Ecken oder Radien gekennzeichneten Randbereich der Umhüllung wenigstens bereichsweise abdecken.

Unter einer ersten Ausnehmung ist ein materialfreier Raum der Profilleiste zu verstehen, welcher sich beginnend an der ersten Schlitzung in Richtung zu diesem Rückenteil erstreckt. In einer bevorzugten Ausführung weist diese erste Ausnehmung eine im Wesentlichen dreieckige Form auf. Eine solche erste Ausnehmung ist im Allgemeinen von Fenster- oder Bilderrahmen bekannt und wird als Gehrungsschnitt bezeichnet.

In ihrem zweiten Zustand weist die Profilleiste wenigstens einen Knick auf. In Längsrichtung betrachtet vor und nach diesem Knick, verläuft die Profilleiste wenigstens bereichsweise geradlinig.

Eine elektrochemische Energiespeichervorrichtung weist wenigstens einen Elektrodenstapel, einen Stromableiter, eine Umhüllung und eine Profilleiste auf.

Unter einem Elektrodenstapel ist eine Anordnung mit mindestens zwei Elektroden und einem jeweils zwischen zwei Elektroden angeordnetem Elektrolyt zu verstehen. Ein Elektrodenstapel dient dabei zum Speichern von chemischer Energie und zu deren Umwandlung in elektrische Energie. Umgekehrt kann der Elektrodenstapel auch zur Wandlung von elektrischer Energie in chemische Energie dienen, wenn es sich um eine wiederaufladbare Batterie handelt.

Vorliegend ist unter der Umhüllung eine Einrichtung zu verstehen, welche auch den Austritt von Chemikalien aus dem Elektrodenstapel in die Umgebung ver- hindert. Des Weiteren schützt die Umhüllung vorzugsweise die chemischen Bestandteile des Elektrodenstapels vor unerwünschter Wechselwirkung mit der Umgebung. Beispielsweise schützt die Umhüllung den Elektrodenstapel vor dem Zutritt von Wasser oder Wasserdampf aus der Umgebung. Bevorzugt ist die Umhüllung folienartig ausgebildet. Die Umhüllung soll den Durchtritt von Wärme- energie möglichst wenig beeinträchtigen. Vorliegend weist die Umhüllung ein oder mehrere Formteile vorzugsweise zwei Formteile auf. Bevorzugt ist die Umhüllung wenigstens teilweise an die Gestalt der Elektrodenstapel angepasst und umschließt diesen. Vorliegend ist unter Umschließen zu verstehen, dass ein oder mehrere Formteile der Umhüllung bereichsweise in Berührung mit einem zweiten Formteil oder mit sich selbst gebracht werden. Dabei kommt der Elektrodenstapel zwischen den beteiligten Oberflächen der Formteile zu liegen. Dieses eine oder diese mehreren Formteile berühren sich bereichsweise flächig, vorzugsweise wenigstens entlang eines die Umhüllung begrenzenden Randbereiches bzw. einer Berandung eines oder mehrerer beteiligter Formteile.

Im Sinne der Erfindung ist als Berandung der unmittelbare Randbereich der Umhüllung zu verstehen. Die Berandung verläuft um die Umhüllung herum. Bevorzugt werden durch die Berandung die Stromableiter vom Elektrodenstapel aus dem Inneren der Umhüllung nach außen geführt.

Vorliegend ist unter einem Stromableiter eine Einrichtung zu verstehen, welche im Wesentlichen den Fluss von Elektronen zwischen einer Elektrode und einem elektrischen Verbraucher ermöglicht. Ein Stromableiter ist elektrisch mit einer Elektrode bzw. einer aktiven Elektrodenmasse des Elektrodenstapels und weiter mit einem Anschlusskabel verbunden. Die Gestalt des Stromableiters ist an die Gestalt der elektrochemischen Energiespeichervorrichtung bzw. des Elektrodenstapels angepasst. Vorzugsweise ist ein Stromableiter plattenförmig oder folienartig ausgebildet. Bevorzugt weist jede Elektrode des Elektrodenstapels einen eigenen Stromableiter auf bzw. sind die Elektroden gleicher Polarität mit einem gemeinsamen Stromableiter verbunden.

Die Profilleiste wird bevorzugt im Bereich der Berandung an die Umhüllung angebracht. Somit deckt die Profilleiste einen Bereich der Umhüllung ab, in welchem sich die Oberflächen eines oder mehrerer dieser Formteile berühren. Äußere Beanspruchungen wirken damit nicht mehr direkt auf diese Berandung ein, sondern auf die Profilleiste. Durch die Profilleiste wird der Randbereich der Umhüllung wenigstens teilweise entlastet.

Im Übergangsbereich von der Profilleiste auf die Umhüllung weist die Profilleiste bevorzugt wenigstens eine gebrochene oder abgerundete Kante auf. Durch diese Gestaltung dieser Kante werden die Kontaktspannungen, welche von der Profilleiste in die Umhüllung induziert werden, gegenüber einer scharfkantigen Ausprägung, verringert. Durch die Verringerung der Kontaktspannungen in der Umhüllung wird eine Erhöhung der Sicherheit gegenüber einem unkontrollierten Stoffaustritt aus der Umhüllung sowie eines unkontrollierten Stoffeintritts in die Umhüllung erreicht.

In einer besonders bevorzugten Ausführung weist die Profilleiste einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf und deckt die gesamte Berandung der Umhüllung ab. Stoffe, die im Bereich der Berandung aus der Umhüllung austreten, gelangen zunächst in die Profilleiste und können somit nicht unmittelbar wechselseitig mit der Umgebung wirken. Somit wird die Sicherheit der elektrochemischen Energiespeichervorrichtung weiter erhöht.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Profilleiste mit einem im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt ausgeführt. Dabei wird dieser Querschnitt bevor- zugt so gestaltet, dass der Abstand zwischen zwei sich wenigstens teilweise gegenüber liegenden Schenkeln geringer ist, als die Dicke der Umhüllung im Bereich ihrer Berandung. Die Bereiche der U-förmigen Profilleiste mit den sich wenigstens teilweise gegenüber liegenden ersten und zweiten Schenkeln üben somit eine Normalkraft auf die Oberfläche der Umhüllung im Bereich der Berandung aus. Die Normalkraft ist dabei im Wesentlichen so gerichtet, dass sie zwei Oberflächenbereiche der Umhüllung in der Nähe der Berandung wenigstens bereichsweise aufeinander drückt. Durch diese Normalkraft kann eine zusätzliche Festigkeit erreicht und damit die Sicherheit der elektrochemischen Energiespeichervorrichtung erhöht werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Profilleiste mit der Umhüllung stoffschlüssig verbunden. Unter einer stoffschlüssigen Verbindung ist bevorzugt das Verkleben der Umhüllung mit der Profilleiste oder das Verschweißen zu verstehen. Durch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Umhüllung und der Profilleiste wird die Sicherheit der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung weiter erhöht. Die stoffschlüssige Verbindung der Profilleiste mit der Umhüllung verhindert, dass die Profilleiste durch eine geringe mechanische Beanspruchung on der Umhüllung teilweise oder vollständig entfernt wird. Durch die sichere Fixierung der Profilleiste auf der Umhüllung bleibt die Wirkung der Profilleiste während der gesamten Lebensdauer der elektrochemischen Energiespeichervorrichtung erhalten.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Profilleiste eine zweite Ausnehmung auf. Die zweite Ausnehmung ist dazu vorgesehen, einen Stromableiter durch sie hindurch zu führen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Form und Anzahl der zweiten Ausnehmungen im Wesentlichen gleich der Form und Anzahl der Stromableiter. Zur Erhöhung der Sicherheit der elektrochemischen Energiespeichervorrichtung werden in einer bevorzugten Ausführung ein oder mehrere Stromableiter durch ein oder mehrere zweite Ausnehmungen geführt. Dabei wird vorzugsweise jeweils ein Stromableiter durch eine zweite Ausnehmung geführt. Im Bereich der zweiten Ausnehmung wird jeweils der Stromableiter kraft-, Stoff- oder formschlüssig mit der Profilleiste verbunden.

Die auf den Stromableiter von außen einwirkenden Kräfte werden wenigstens teilweise von der Profilleiste aufgenommen. Durch diese Kraftumlenkung wird der Bereich, in dem der Stromableiter durch die Umhüllung tritt, mechanisch entlastet. Ebenso wird der Bereich in dem der Stromableiter mit dem Elektrodenstapel verbunden ist, entlastet. Durch die Entlastung dieser Verbindungsbereiche wird die Sicherheit der elektrochemischen Energiespeichervorrichtung erhöht.

Unter einer Batterie ist im Sinne der Erfindung eine Einrichtung zu verstehen, die zwei oder mehrere elektrochemische Energiespeichervorrichtungen aufweist. Dabei richten sich die Anzahl der elektrochemischen Energiespeichervorrichtungen und die Art ihrer elektrischen Verschaltung in einer Batterie nach den Anforderungen, welche an die Batterie gestellt werden. Die in einer solchen Batterie enthaltenen elektrochemischen Energiespeichervorrichtungen sind vorzugsweise mit erfindungsgemäßen Profilleisten ausgestattet. Insbesondere die Sicherheit der Energiespeichervorrichtungen wird durch diese Profilleisten erhöht.

Die Querschnittsfläche der Profilleiste ist bevorzugt so gestaltet, dass wenigstens die Umhüllungen von zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten elektrochemischen Energiespeichervorrichtungen unmittelbar keine Kräfte aufeinander ausüben. Durch eine Kraftwirkung auf die Umhüllung steigt der Druck innerhalb der elektrochemischen Energiespeichervorrichtung. Somit wird die Umhüllung durch eine auf sie aufgebrachte Kraft und durch den in der Umhüllung verursachten Druck beansprucht. Das Verringern einer äußeren Krafteinwirkung auf die Umhüllung durch eine Profilleiste führt damit zu einer Steigerung der Sicherheit der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung.

Die Querschnittsfläche der Profilleiste ist vorzugsweise so gestaltet, dass zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Energiespeichervorrichtungen durch ihre Profilleisten form-, kraft- und/oder stoffschlüssig verbindbar sind. Die Profilleisten von zwei benachbarten elektrochemischen Energiespeichervorrichtungen bilden vorzugsweise einen gemeinsamen Verbindungsbereich. In diesem Verbindungsbereich sind zwei benachbarte Profilleisten wenigstens teilweise stoffschlüssig oder bevorzugt kraftschlüssig oder besonders bevorzugt formschlüssig miteinander verbunden. Durch diese Art der Verbindung bilden wenigstens zwei elektrochemische Energiespeichervorrichtungen auf einfache weise eine bauliche Einheit. Der einfache Aufbau einer solchen mechanischen Einheit trägt zur Steigerung der Sicherheit der elektrochemischen Energie- Speichervorrichtung bei.

Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche einer Profilleiste so gestaltet, dass zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete elektrochemische Energiespeichervorrichtungen mittels eines Verbindungselements zu einer baulichen Einheit verbindbar sind. Vorzugsweise bildet ein Verbindungselement mit wenigstens einer Profilleiste einen Verbindungsbereich. Bevorzugt ist das Verbindungselement mit der Profilleiste in diesem Verbindungsbereich wenigstens teilweise stoffschlüssig oder bevorzugt kraftschlüssig oder besonders bevorzugt formschlüssig verbunden. Zwischen zwei elektrochemischen Energiespeichervorrichtungen ist vorzugsweise ein Trennelement positioniert. Das Trennelement kontaktiert vorzugsweise die Umhüllung wenigstens einer elektrochemischen Energiespeichervorrichtung. Das Verbindungselement ist vorzugsweise stoffschlüssig oder bevorzugt formschlüssig oder besonders bevorzugt kraftschlüssig mit dem Trennelement verbunden. Vorzugsweise wird durch dieses Trennelement eine Wärmeleitung von der Umhüllung der elektrochemischen Energiespeichervorrichtung zu diesem Verbindungselement erreicht. Durch die Verbesserung des Wärmehaushalts der elektrochemischen Energiespeichervorrichtung wird die Sicherheit dieser erhöht.

Unter einem Verfahren zum Herstellen einer Profilleiste für eine elektrochemische Energiespeichervorrichtung ist im Sinne der Erfindung das Ein- bringen einer ersten Ausnehmung in die Profilleiste, das Abwinkein der Profilleiste und optional das Verbinden der Schnittflächen dieser ersten Ausnehmung zu verstehen.

Die Form der ersten Ausnehmung und der Vorgang des Umklappens werden dabei vorzugsweise so gestaltet, dass die Zugfestigkeit der Profilleiste nicht überschritten wird. Beispielsweise kann die Profilleiste zum Umklappen erwärmt werden. Dadurch bleibt die Profilleiste als einstückiges Element erhalten. Die einstückige Ausprägung der Profilleiste vereinfacht die Handhabung der Profilleiste bei der Montage auf der Umhüllung.

In einer bevorzugten Ausprägung des Verfahrens wird nach dem Abwinkein der Profilleiste, der entstandene Eckstoß bevorzugt durch Kleben oder besonders bevorzugt durch Schweißen stoffschlüssig verbunden. Durch die stoffschlüssige Verbindung eines oder mehrerer Eckstöße erhöht sich die Steifigkeit der Profilleiste. Auf die Profilleiste von außen aufgebrachte Beanspruchungen werden dadurch, gegenüber einer Profilleiste mit nicht Stoff- oder formschlüssig verbundenen Eckstößen, besser durch dieses aufgenommen und weniger stark an die Umhüllung weitergegeben. Die stoffschlüssige Verbindung eines oder bevorzugt mehrerer Eckstöße, verbessert die Abdichtung der elektrochemischen Energiespeichervorrichtung. Die erhöhte Steifigkeit und die verbesserte Abdichtung der Profilleiste durch die beschriebene Art der Herstellung erhöhen somit die Sicherheit der elektrochemischen Energiespeichervorrichtung.

Somit wird der Austritt des Inhalts der erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichervorrichtung verhindert, der Zutritt eines unerwünschten Stoffes in die elektrochemische Energiespeichervorrichtung verhindert und die zugrunde liegende Aufgabe gelöst.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigen: Fig. 1 eine beispielhafte elektrochemische Energiespeichervorrichtung mit einer mehrfach abgewinkelten Profilleiste, wobei der Schnitt A-A dabei eine beispielhafte Querschnittsfläche einer Profilleiste, der Umhüllung des Elektrodenstapels und des Elektrodenstapels zeigt; Fig. 2 einen beispielhaft durch die Profilleiste geführten Stromableiter und eine stoffschlüssige Verbindung des Stromableiters mit der Profilleiste;

Fig. 3 eine beispielhafte erste Ausnehmung in einer geraden Profilleiste und eine abgewinkelte Profilleiste mit einer stoffschlüssigen Eck- Verbindung;

Fig. 4 eine beispielhafte zweite Ausnehmung in einer Profilleiste und einen

Schnitt B-B, in dem eine beispielhafte Querschnittsfläche der Profilleiste und die Lage dieser zweiten Ausnehmung erkennbar sind;

Fig. 5 eine beispielhafte Batterie, bestehend aus zwei elektrochemischen

Energiespeichervorrichtungen mit erfindungsgemäßen Profilleisten; Fig. 6 einen Teil der Umhüllung und eine beispielhafte Querschnittsfläche der Umhüllung mit einer Anlagelinie, einer Verbindungslinie und einem ersten offenen Ende;

Fig. 7 im Teil a) einen bogenförmigen Gehrungsschnitt und im Teil b) einen treppenförmigen Gehrungsschnitt; und im Teil a) zwei formschlüssig miteinander verbundene Profilleisten und im Teil b) zwei über ein Verbindungselement miteinander verbundene Profilleisten.

Zunächst wird die Erfindung in einem Beispiel anhand von Fig.1 und Fig.2 verdeutlicht.

Fig.1 zeigt eine elektrochemische Energiespeichervorrichtung 2, welche von einer Profilleiste 1 umgeben ist. Zum Umgeben der elektrochemischen Energiespeichervorrichtung 2 wird die Profilleiste 1 von einem gestreckten ersten Zustand in einen abgewinkelten zweiten Zustand überführt. Fig.1 zeigt eine mehrfach abgewinkelte Profilleiste 1.

Die in dieser Ausführungsform im Wesentlichem U-förmige Profilleiste 1 ist an die Umhüllung 15 der elektrochemischen Energiespeichervorrichtung im Bereich der Berandung 17 angebracht. Die Querschnittsfläche 3 der Profilleiste 1 weist in dieser Ausführungsform, einen ersten Schenkel 5 und einen zweiten Schenkel 6 auf, wobei diese beiden Schenkel durch ein Rückenteil 10 miteinander verbunden sind. Dabei sind die beiden Schenkel so gestaltet, dass sie eine Kraft auf die Oberfläche der Umhüllung 15 ausüben. Die durch die Profilleiste 1 ausgeübte Kraft führt dazu, dass die Umhüllung 15 im Bereich ihrer Berandung 17 zusammengedrückt wird. Die beiden Schenkel der Profilleiste 1 sind so gestaltet, dass die Profilleiste 1 im Kontaktbereich mit der Umhüllung 15 keine spitzwinkeligen Kanten aufweist. Durch diese Gestaltung werden, die Bean- spruchungen, welche durch die beiden Schenkel auf die Umhüllung 15 einwirken, gering gehalten. Die Profilleiste 1 ist im Bereich ihres ersten und ihres zweiten Schenkels 5, 6 bereichsweise stoffschlüssig mit der Umhüllung 15 durch Verkleben verbunden.

An einer vorbestimmten Stelle sind zwei zweite Ausnehmungen 16 in die Profilleiste 1 eingebracht. Durch jeweils eine zweite Ausnehmung 16 ist jeweils ein Stromableiter 14 geführt. Der Stromableiter 14 ist in dieser Ausführungsform stoffschlüssig mit der Profilleiste 1 verbunden. Diese Verbindung ist in Fig. 2 dargestellt. Fig. 4 zeigt eine zweite Ausnehmung 16 in einer Profilleiste 1. Die Form und Ausdehnung der zweiten Ausnehmungen 16 orientiert sich an der Form und Ausdehnung des Stromableiters 14, welcher durch diese geführt ist. Die Form der zweiten Ausnehmung 16 ist dabei so gestaltet, dass diese zur Aufnahme eines Plattenförmigen Stromableiters 14 (nicht dargestellt) geeignet ist.

In Fig. 3 ist eine erste Ausnehmung 12 in einer Profilleiste 1 dargestellt. Die erste Ausnehmung 12 ist dafür vorgesehen, die Profilleiste 1 von einem ersten gestreckten Zustand in seinen zweiten abgewinkelten Zustand zu überführen. Im Allgemeinen wird eine solche Ausnehmung als Gehrung oder Gehrungsschnitt bezeichnet.

In der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist ein geradliniger Gehrungsschnitt dargestellt. In Fig. 7a und 7b sind weitere mögliche Ausführungen für Gehrungsschnitte dargestellt. Bei der in Fig. 7a dargestellten Ausführungsform des Gehrungsschnittes wird die zur Verfügung stehende Verbindungsfläche vergrößert. Dies ist besonders für eine stoffschlüssige Verbindung von Vorteil.

Der in Fig. 7b dargestellte Gehrungsschnitt ist dazu vorgesehen eine form- schlüssige Gehrungsverbindung herzustellen. Ein Eckstoß der Profilleiste 1 mit einem solchen Gehrungsschnitt ist nach dem Matrize/Patrize-Prinzip verbunden. Die formschlüssige Gehrungsverbindung bedarf keiner weiteren stoffschlüssigen Verbindung der Profilleiste 1 mit sich selbst.

Fig. 5 zeigt eine Batterie, welche aus zwei elektrochemischen Energie- Speichervorrichtungen 2 zusammengesetzt ist. Dabei ist die Form der Profilleisten 1 so gestaltet, dass die Umhüllungen 15 im Wesentlichen keine Kräfte aufeinander ausüben. Die beiden elektrochemischen Energiespeichervorrichtungen 2 berühren sich somit unmittelbar entlang ihrer Profilleisten 1 . Fig. 6 zeigt detailliert den Kontaktbereich der Profilleiste 1 mit der Umhüllung 15. Dabei ist zu erkennen, dass der erste Schenkel 5 eine abgerundete Kante im Kontaktbereich mit der Umhüllung aufweist. Diese abgerundete Kante dient dazu den Kontaktbereich zwischen Profilleiste 1 und Umhüllung 15 zu entlasten. Fig. 8a) zeigt eine Batterie, dabei besteht diese Batterie aus zwei elektrochemischen Energiespeichervorrichtungen 2. Diese beiden elektrochemischen Energiespeichervorrichtungen 2 sind durch ihre Profilleisten 1 unmittelbar, formschlüssig miteinander verbunden. Die Querschnittsfläche 3 einer Profilleiste 1 ist so gestaltet, dass zwei, im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Profil- leisten 1 einen Verbindungsbereich 18 bilden. Im Verbindungsbereich 18 greift eine Verbindungsfortsatz 9 einer Profilleiste 1 in eine erste Vertiefung 21 einer weiteren Profilleiste 1. Durch das Eingreifen der einen Profilleiste 1 in die andere Profilleiste 1 entsteht eine formschlüssige Verbindung. Durch diese Ausführung der Profilleiste 1 wird in einfacher Weise der Aufbau eines Blocks aus mehreren elektrochemischen Energiespeichervorrichtungen 2 ermöglicht.

Fig. 8b) zeigt eine Batterie, dabei besteht die Batterie aus zwei elektrochemische Energiespeichervorrichtungen 2, einem Verbindungselement 20 und einem Trennelement 19. Das Verbindungselement 20 bildet mit jeder der beiden Profil- leisten 1 einen Verbindungsbereich 18 und ist somit formschlüssig mit diesen verbunden. Zwei elektrochemische Energiespeichervorrichtungen 2 werden somit mittelbar durch ein Verbindungselement 20 und die Profilleisten 1 form- schlüssig miteinander verbunden. Das Trennelement 19 dient unter anderem zur Wärmeleitung. Dazu kontaktiert das Trennelement 19 die Umhüllungen 15 der beiden elektrochemischen Energiespeichervorrichtungen 2 und ist kraftschlüssig mit dem Verbindungselement 20 verbunden. Durch das Trennelement 19 werden Temperaturströme von wenigstens einer Umhüllung 15 ab- oder zu einer Umhüllung 15 zugeleitet. Durch das Trennelement 19 wird somit der Temperaturhaushalt hauptsächlich im Bereich zwischen zwei elektrochemischen Energiespeichervorrichtungen 2 verbessert. Durch diese Ausführung der Profilleiste 1 und des entsprechenden Verbindungselements 20 wird in einfacher Weise der Aufbau eines Blocks aus mehreren elektrochemischen Energiespeichervorrichtungen 2 mit verbessertem Temperaturhaushalt ermöglicht.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

Profilleiste (1) zur Berandung einer elektrochemischen Energiespeichervorrichtung (2),

dadurch gekennzeichnet, dass

die Profilleiste (1) wenigstens eine im Wesentlichen in Längsrichtung verlaufende erste Schlitzung (4) aufweist, welche von einem ersten Schenkel (5) und einem zweiten Schenkel (6) begrenzt wird,

wobei der erste und der zweite Schenkel so ausgebildet sind, dass diese an gegenüberliegenden Seite eines Randbereiches (7) der elektrochemischen Energiespeichervorrichtung (2) anlegbar sind und mit einem Rückenteil (10) wenigstens teilweise miteinander verbunden sind.

Profilleiste nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

diese wenigstens teilweise aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff hergestellt oder mit diesem überzogen ist, wie beispielsweise Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen (PE) oder Polyurethan (PU).

Profilleiste gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

diese Profilleiste (1) einstückig ausgebildet ist.

Profilleiste nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

diese Profilleiste (1) einen ersten gestreckten Zustand oder einen zweiten abgewinkelten Zustand aufweist.

Profilleiste nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass diese Profilleiste wenigstens eine erste Ausnehmung (12) aufweist, wobei diese erste Ausnehmung (12) dazu vorgesehen ist, diese Profilleiste (1) von dem ersten gestreckten Zustand in den zweiten abgewinkelten Zustand zu überführen.

Profilleiste nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

dass sich die erste Ausnehmung (12) der Profilleiste (1) beginnend bei der ersten Schlitzung (4) in Richtung des Rückenteils (10) erstreckt.

Profilleiste nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

diese Profilleiste (1) wenigstens eine zweite Ausnehmung (16) in ihrem Rückenteil (10) aufweist, wobei wenigstens ein Stromableiter (14) durch diese zweite Ausnehmung (16) durchführbar ist.

Elektrochemische Energiespeichervorrichtung (2), mit wenigstens:

einem Elektrodenstapel (13),

einem Stromableiter (14), welcher mit dem Elektrodenstapel (13) elektrisch leitend verbunden ist, und

einer Umhüllung (15) aus einem dünnwandigem Verbundmaterial, welche den Elektrodenstapel (13) wenigstens teilweise umgibt und in ihrem Randbereich wenigstens eine Berandung (17) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine Profilleiste (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7 einen Bereich der Umhüllung (15) abdeckt und mit diesem wenigstens teilweise stoff- oder kraftschlüssig verbunden ist.

Elektrochemische Energiespeichervorrichtung (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass

die Profilleiste (1) so ausgebildet ist, dass sie eine Normalkraft auf die Umhüllung (15) ausübt. Elektrochemische Energiespeichervorrichtung (2) nach wenigstens einem der Ansprüche 9 oder 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

wenigstens ein Stromableiter (1 ) kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit der Profilleiste (1) verbunden ist.

Batterie mit wenigstens zwei elektrochemischen Energiespeichervorrichtungen nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Energiespeichervorrichtungen Profilleisten (1) aufweisen, sodass die Umhüllungen (15) der Energiespeichervorrichtungen (2) im Wesentlichen keine Kräfte aufeinander ausüben,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Profilleisten (1) von zwei benachbarten elektrochemischen Energiespeichervorrichtungen (2) ohne weitere Bauteile form-, kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander verbindbar sind.

Batterie mit wenigstens zwei elektrochemischen Energiespeichervorrichtungen nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

zwei Profilleisten (1) von zwei benachbarten elektrochemischen Energie Speichervorrichtungen mittels eines Verbindungselementes (20) form-, kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander verbindbar sind, wobei zwischen zwei elektrochemischen Energiespeichervorrichtungen ein Trennelement (19) angeordnet ist.

Verfahren zur Herstellung einer Profilleiste (1) für eine elektrochemische Energiespeichervorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass

wenigstens eine erste Ausnehmung (12) durch ein geeignetes Verfahren in die Profilleiste (1) eingebracht wird, wobei die Form dieser ersten Ausnehmung (12) vorzugsweise so gestaltet wird, dass die Profilleiste (1) on einem ersten geraden in einen zweiten abgewinkelten Zustand überführbar ist, und

die Profilleiste (1) von einem ersten gestreckten Zustand in einen zweiten abgewinkelten Zustand überführt wird, wobei bei diesem Abwinkeln die Zugfestigkeit der Profilleiste (1) im Bereich des Rückenteils (10) nicht überschritten wird.

Verfahren nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Profilleiste (1) nach dem Abwinkeln im Bereich der ersten Ausnehmung (12) wenigstens teilweise stoffschlüssig durch Kleben oder durch Schweißen verbunden wird.

Verfahren nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Profilleiste (1) nach dem Abwinkeln im Bereich der ersten Ausnehmung (12) wenigstens teilweise formschlüssig verbunden wird.