EP2577769A1

EP2577769A1 - Elektroenergiespeicherzelle und -vorrichtung

Info

Publication number: EP2577769A1
Application number: EP11723260.3A
Authority: EP
Inventors: Christian Zahn
Original assignee: Li Tec Battery GmbH
Current assignee: Li Tec Battery GmbH
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2013-04-10
Also published as: WO2011147547A1; US20130164594A1; DE102010021908A1; CN102906897A; JP2013528306A

Abstract

Eine Elektroenergiespeicherzelle weist eine Elektroenergiespeicherstruktur, eine Einhausung, welche die Elektroenergiespeicherstruktur aufnimmt und dicht umschließt, und wenigstens zwei außerhalb der Einhausung zugänglichen Kontaktelemente zum elektrischen Verbinden mit Elektrodenbereichen der Elektroenergiespeicherstruktur auf. Innerhalb der Einhausung ist wenigstens ein von der Elektroenergiespeicherstruktur gesondert ausgebildetes Wärmeleitelement angeordnet, das ausgelegt und eingerichtet ist, Wärme von der Elektroenergiespeicherstruktur aufzunehmen und nach außerhalb der Einhausung abzugeben. Die Erfindung betrifft auch eine Elektroenergiespeichervorrichtung mit einer Anordnung von Elektroenergiespeicherzellen.

Description

Elektroenergiespeicherzelle und -Vorrichtung

B e s c h r e i b u n g Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektroenergiepeicherzelle nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 , sowie eine Elektroenergiespeichervorrichtung mit einer Anordnung von Elektroenergiepeicherzellen.

Stand der Technik

Es sind Batterien (Primärspeicher) und Akkumulatoren (Sekundärspeicher) zur Speicherung elektrischer Energie bekannt, die aus einer oder mehreren

Speicherzellen aufgebaut sind, in denen bei Anlegen eines Ladestroms elektrische Energie in einer elektrochemischen Ladereaktion zwischen einer Kathode und einer Anode in bzw. zwischen einem Elektrolyten in chemische Energie umgewandelt und somit gespeichert wird und in denen bei Anlegen eines elektrischen Verbrauchers chemische Energie in einer elektrochemischen Entladereaktion in elektrische Energie umwandelt wird. Dabei werden

Primärspeicher in der Regel nur ein Mal aufgeladen und sind nach Entladung zu entsorgen, während Sekundärspeicher mehrere (von einigen 100 bis über 10.000 Zyklen) von Aufladung und Entladung erlauben. Es ist dabei

anzumerken, dass auch Akkumulatoren insbesondere im Fahrzeugbereich als Batterien bezeichnet werden. In den letzten Jahren gewinnen Primär- und Sekundärspeicher auf der Basis von Lithiumverbindungen an Bedeutung. Diese weisen eine hohe Energiedichte und thermische Stabilität auf, liefern eine konstante Spannung bei geringer Selbstentladung und sind frei von dem sogenannten Memory-Effekt. Das allgemeine Funktionsprinzip einer Lithium-Ionen-Zelle ist gut bekannt; es sei an dieser Stelle auf allgemein zugängliche Quellen wie etwa www.wikipedia.de unter dem Stichwort "Lithium-Ionen-Akkumulator" mit weiterführenden

Verweisungen Bezug genommen.

Eine Lithium-Ionen-Batterie (insbesondere Sekundärbatterie) kann während des Lade- und Entladevorgangs beträchtliche Wärme erzeugen. Zur Ableitung überschüssiger Wärme ist es bekannt, einen Block von Batteriezellen mit Hilfe von Wärmeleitplatten zu kühlen, die zwischen einzelnen Zellen angeordnet sind. Beispielsweise offenbart die DE 10 2008 034 869 A1 eine Batterie mit mehreren, einen Zellenverbund bildenden Batteriezellen, wobei zwischen zwei

benachbarten Batteriezellen jeweils ein Wärmeleitelement angeordnet ist, die ihre von den Batteriezellen aufgenommene Wärme an eine gemeinsame, unterhalb der Batteriezellen angeordnete Wärmeleitplatte abgeben. Die

Wärmeleitplatte selbst ist beispielsweise flüssigkeitsgekühlt.

Aus der DE 10 2008 034 860 A1 ist eine Batterie bekannt, die ein wenigstens im Wesentlichen flachquaderförmiges Zellgehäuse und von Schmalseiten des Zellgehäuses abragende, flache Ableiter aufweist. Das Zellgehäuse weist wenigstens zwei Gehäuseseitenwände auf, die jeweils beispielsweise aus einer 100 pm bis 200 pm starken, außen durch eine Kunststoffbeschichtung elektrisch isolierte Aluminiumfolie gebildet sind. Das Zellgehäuse beherbergt einen

Folienstapel, in welchem mit elektrochemisch wirksamen Substanzen

beschichtete Elektrodenfolien (Anoden- und Kathodenfolien) angeordnet sind. Die Elektrodenfolien sind mittels eines Separators voneinander getrennt, und Folienenden ragen, nach Polarität sortiert, an der Oberseite der Zelle aus dem Folienstapel heraus, sind zusammengefasst und miteinander verbunden und mit den Abieitern verbunden. Die Ableiter und Folienenden einer Polarität

erstrecken sich innerhalb des Zellgehäuses jeweils über nahezu eine halbe Breite der Zelle. Eine sich nach oben erstreckende, schmale Lasche der Ableiter erstreckt sich jeweils zwischen den ansonsten ringsum miteinander

verbundenen Gehäuseseitenwänden hindurch und bilden außerhalb des Zellgehäuses Polkontakte der Zelle. Für einen Zellenverbund solcher

Batteriezellen lehrt die DE 10 2008 034 860 A1 , eine Wärmeleitplatte an der Kopfseite (d.i. bei jener Ausführung der Zellen die Oberseite, an welcher die Abieiter herausragen) vorzusehen, deren parallel sich zwischen die Abieiter erstreckende Rippen Wärme von den Abieitern aufnehmen, wobei noch jeweils eine Hüllfolie der Zellumhausung zwischen dem Abieiter und der Rippe liegt. Auch bei diesem Stand der Technik ist die Wärmeleitplatte selbst

flüssigkeitsgekühlt.

Beiden Formen ist gemeinsam, dass die Wärme durch die Hüllfolie hindurch übertragen wird, was einen gewissen Wärmeübergangswiderstand mit sich bringt. Bei der ersten Druckschrift sind Wärmeleitelemente zwischen den Zellen angeordnet, was die Gesamtlänge des Zellenstapels vergrößert. Bei der zweiten Druckschrift wird Wärme erst in einem Bereich außerhalb derjenigen Zone im Stapel abgenommen, in welcher die Wärme erzeugt wird.

Kurzfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Aufbau nach dem Stand der Technik insbesondere (aber nicht nur) im Hinblick auf die vorstehend genannten Gesichtspunkte zu verbessern. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung bilden den Gegenstand der

Unteransprüche.

Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung wird eine

Elektroenergiespeicherzelle, insbesondere galvanische Sekundärzelle, vorgeschlagen mit einer Elektroenergiespeicherstruktur, einer Einhausung, welche die Elektroenergiespeicherstruktur aufnimmt und dicht umschließt, und wenigstens zwei außerhalb der Einhausung zugänglichen Kontaktelementen zum elektrischen Verbinden mit Elektrodenbereichen der

Elektroenergiespeicherstruktur, wobei innerhalb der Einhausung wenigstens ein von der Elektroenergiespeicherstruktur gesondert ausgebildetes

Wärmeleitelement angeordnet ist, das ausgelegt und eingerichtet ist, Wärme von der Elektroenergiespeicherstruktur aufzunehmen und nach außerhalb der Einhausung abzugeben.

Im Sinne der Erfindung kann unter einer Elektroenergiespeicherzelle jedes in sich abgeschlossenes Bauelement verstanden werden, welches auch zur

Abgabe elektrischer Energie ausgelegt und eingerichtet ist. Es kann sich bei der Elektroenergiespeicherzelle insbesondere, aber nicht nur, um eine galvanische Speicherzelle vom primären oder sekundären Typ (Batterie- oder

Akkumulatorzelle), vorzugsweise vom sekundären Typ, eine Brennstoffzelle oder eine Kondensatorzelle handeln. Besonders bevorzugt, aber nicht ausschließlich, ist die Erfindung auf flache Akkumulatorzellen anwendbar, die auch als Pouchzellen oder Coffeebagzellen bezeichnet werden, oder auf sogenannte Rahmenflachzellen. Unter einer Elektroenergiespeicherstruktur wird dabei derjenige Teil der Speicherzelle verstanden, der die elektrischen

Eigenschaften der Energieaufnahme, Energiespeicherung und Energieabgabe erfüllt; es handelt sich somit um die elektrochemisch aktiven Teile der

Speicherzelle, in dem die Lade-, Entlade- und ggf. Umwandlungsvorgänge elektrischer Energie stattfinden. Die Elektroenergiespeicherstruktur kann beispielsweise, aber nicht nur, einen insbesondere flachen Folienstapel oder Folienwickel aufweisen. Dabei können mit elektrochemisch aktiven Substanzen versehene, z.B. beschichtete oder imprägnierte, Folienschichten

Elektrodenbereiche im Sinne der Erfindung ausbilden, die etwa als Anode oder Kathode der Speicherstruktur wirken. Ferner können Folienschichten vorhanden sein, welche die Elektrodenbereiche unterschiedlicher Art voneinander trennen (sog. Separatoren). Unter einer Einhausung wird im Sinne der Erfindung auch eine gas-, dampf- und flüssigkeitsdichten Hülle verstanden, welche die

Elektroenergiespeicherstruktur aufnimmt und allseitig umgibt. Es kann sich um eine Folie handelnd, die als Taschen- oder Sandwichstruktur für die

Elektroenergiespeicherstruktur ausgebildet ist und durch eine umlaufende Naht versiegelt ist. Die Einhausung kann auch eine Rahmenstruktur mit Deckseiten aufweisen oder anders ausgebildet sein. Unter Kontaktelementen werden im Sinne der Erfindung Elemente verstanden, welche einen Austausch elektrischer Energie mit den Elektrodenbereichen ermöglichen, wie etwa sogenannte Abieiter, die mit den Elektrodenbereichen im Inneren der Einhausung in

Verbindung stehen und durch eine Wand, eine Naht oder eine Lücke in einem Rahmenteil der Einhausung nach außerhalb der Einhausung geführt sind. Im Sinne der Erfindung wird unter einem Wärmeleitelement eine Struktur verstanden, die auch in der Lage ist, Wärme aufzunehmen und innerhalb seiner Materialstruktur weiterzuleiten. Dabei wird unter einer gesonderten Ausbildung verstanden, dass eine materielle Trennung zwischen den Elementen der Elektroenergiespeicherstruktur und dem Wärmeleitelement vorhanden ist. Das Material, aus welchem das Wärmeleitelement hergestellt ist, ist insbesondere, aber nicht nur, nach Gesichtspunkten der Wärmeleitfähigkeit ausgewählt. Es kann beispielsweise aus einem Metall wie etwa Stahl, Aluminium oder Kupfer oder einem Kohlefasermaterial hergestellt sein. Es kann eine

korrosionshemmende Beschichtung aufweisen.

Mit einem Aufbau einer Elektroenergiespeicherzelle nach diesem Gesichtspunkt der Erfindung ist es auch möglich, eine gezielte Ableitung der in der

Elektroenergiespeicherstruktur erzeugten, überschüssigen Wärme nach außerhalb der Einhausung zu bewirken, wobei die der Energiespeicherung und Kontaktierung dienenden Teile von der Aufgabe der Wärmeabfuhr frei gehalten bleiben.

Vorzugsweise weist das Wärmeleitelement eine wenigstens im Wesentlichen ebene, dünne Form auf. Ein solches Wärmeleitelement ist besonders einfach herzustellen, weist eine große Wärmeübergangsfläche und ein geringes

Eigengewicht auf, Wenn sich das Wärmeleitelement im Wesentlichen über eine größte projizierte Fläche der Elektroenergiespeicherstruktur erstreckt, wird auch eine hohe Wärmeaufnahme von der Elektroenergiespeicherstruktur ermöglicht.

In einer Ausführungsalternative weist das Wärmeleitelement eine wenigstens im Wesentlichen dünne Form auf, welche die Elektroenergiespeicherstruktur wenigstens im Wesentlichen umfasst. Ein solcher Aufbau des

Wärmeleitelements kann auch eine allseitige Wärmeaufnahme von der

Elektroenergiespeicherstruktur ermöglicht werden, auch wenn die

Elektroenergiespeicherstruktur eine gekrümmte Außenoberfläche aufweist. Beispielsweise, aber nicht ausschließlich, können auf diese Weise auch rund bzw. zylindrisch gewickelte Folienpakete wirksam gekühlt werden.

Wenn das Wärmeleitelement ein Muster von Ausnehmungen aufweist, kann das Wärmeleitelement mit einem noch geringeren Eigengewicht hergestellt werden. Wenn zusätzlich das Muster von Ausnehmungen an eine erwartete Verteilung einer Wärmeerzeugung der Elektroenergiespeicherstruktur angepasst ist, kann auch einer konstruktiv bedingt lokal konzentrierten oder lokal abgeschwächten Wärmeerzeugung der Elektroenergiespeicherstruktur Rechung getragen werden.

Besonders bevorzugt ist das Wärmeleitelement zwischen der

Elektroenergiespeicherstruktur und der Einhausung angeordnet. Eine solche Anordnung beinhaltet auch einen Fall, dass beispielsweise zwei

Wärmeleitelemente auf den zwei flachen Seiten eines flachen Folienwickels der Elektroenergiespeicherstruktur jeweils zwischen der

Elektroenergiespeicherstruktur und der Einhausung angeordnet sind. Auf diese Weise kann auch die Montage der Elektroenergiespeicherzelle besonders einfach bewerkstelligt werden. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann die

Elektroenergiespeicherstruktur wenigstens zwei Teilbereiche aufweisen und kann das Wärmeleitelement zwischen zweien der Teilbereiche angeordnet sein. Mit einer solchen Anordnung kann auch Wärme direkt aus dem Inneren der Elektroenergiespeicherstruktur abgeleitet werden. Vorzugsweise weist das Wärmeleitelement eine elektrisch isolierende

Beschichtung auf oder weist die Elektroenergiespeicherstruktur eine elektrisch isolierende Beschichtung oder Trennschicht oder Umhüllung auf, welche die Elektroenergiespeicherstruktur von dem Wärmeleitelement trennt. Das ist besonders vorteilhaft, wenn das Wärmeleitelement aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt ist, da auf diese Weise unbeabsichtigte

Ladungsübertragungen und eventuelle Kurzschlüsse vermieden werden können. Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn auf dem Wärmeleitelement und/oder der Beschichtung oder Trennschicht oder Umhüllung der

Elektroenergiespeicherstruktur ein Hilfsmittel zur Verbesserung der

Wärmeleitung, insbesondere eine Wärmeleitpaste angeordnet ist. Das Wärmeleitelement kann sich durch die Einhausung hindurch erstrecken, sodass die aufgenommene Wärme direkt an eine außerhalb der

Elektroenergiespeicherzelle vorgesehene Struktur abgegeben werden kann. Wenn dies im Bereich einer Fläche der Elektroenergiespeicherzelle, in oder an der keine Kontaktelemente ausgebildet sind, geschieht, kann eine vorteilhafte Trennung von Stromwegen und Kühlwegen verwirklicht werden.

Das Wärmeleitelement kann außerhalb der Einhausung eine Anbindungsstruktur aufweisen, die ausgelegt und eingerichtet ist, eine Anbindung mit einer externen Wärmesenke zu verwirklichen. Unter einer Anbindung wird im Sinne der

Erfindung ein Wärme übertragender Kontakt verstanden. So kann die Wärme aus der Zelle wirksam abgeleitet werden. Wenn die Anbindungsstruktur eine Wärmespeicherstruktur aufweist, die eine höhere Wärmespeicherkapazität als sonstige, insbesondere innerhalb der Einhausung gelegene, Bereiche des Wärmeleitelements aufweist, kann auch ein Wärmepuffer geschaffen werden, der auch bei kurzzeitiger Erhöhung der Wärmeproduktion einen gleichmäßigen Betrieb der Wärmesenke ermöglicht. Bevorzugt ist das Wärmeleitelement innerhalb der Einhausung federnd gelagert, und zwar insbesondere so, dass es in Richtung einer externen Wärmesenke gedrängt wird. Auf diese Weise kann auch ein zuverlässiger Kontakt zwischen dem Wärmeleitelement und einer externen Wärmesenke sichergestellt werden, und es können mechanische Spannungen verringert werden.

Die Erfindung richtet sich in einem weiteren Gesichtspunkt auch auf eine

Elektroenergiespeichervorrichtung mit einer Mehrzahl von vorzugsweise zu einem Block zusammengefassten Elektroenergiespeicherzellen, die gemäß vorstehender Beschreibung ausgebildet sind. Gerade in einem Block, in welchem Elektroenergiespeicherzellen dicht gepackt sind, kann die

erfindungsgemäße Anordnung eines Wärmeleitelements innerhalb der

Einhausung der Zelle besondere Vorteile zeigen, da hier eine anderweitige Kühlung oft nicht möglich ist oder zusätzliche Bauelemente oder konstruktive Maßnahmen innerhalb des Blocks erfordert. Mit der erfindungsgemäßen

Anordnung können die Zellen noch dichter gepackt werden, ohne dass etwa Zwischenräume für umströmende Kühlmittel wie etwa Luft oder zusätzliche Kühlelemente erforderlich sind. Vorzugsweise ist bei der Vorrichtung eine Kühlstruktur vorgesehen, die ausgelegt und eingerichtet ist, Wärme von den Wärmeleitelementen der

Elektroenergiespeicherzellen aufzunehmen, wobei die Kühlstruktur ausgelegt und eingerichtet ist, in oder an einer Gehäusestruktur, welche einen Block der Elektroenergiespeicherzellen aufnimmt, angeordnet zu werden, oder einen Teil der Gehäusestruktur ausbildet. Die Kühlstruktur kann auch als gemeinsame Wärmesenke für die Wärmeleitelemente der Zellen in dem Block wirken und auch dazu beitragen, den Wärmehaushalt in dem Block zu vergleichmäßigen.

Besonders bevorzugt ist die Kühlstruktur ausgelegt und eingerichtet, mittels eines Fluids, vorzugsweise einer Flüssigkeit, insbesondere von Wasser und/oder einem Alkohol wie etwa Glykol allein oder als Mischung, gekühlt zu werden. Mit einer Flüssigkeitskühlung kann auch eine wirksame und leistungsfähige Ableitung der von den Wärmeleitelementen aufgenommenen Wärme verwirklicht werden. Dabei ist die Kühlstruktur vorzugsweise zum

Anschluss an einen Kühlmittelversorgungskreis ausgelegt und eingerichtet, sodass eine effiziente Kühlung der Vorrichtung sichergestellt ist.

Die vorstehenden und weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der

vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung deutlicher ersichtlich werden, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen angefertigt wurde.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen: eine stirnseitige Ansicht einer Batteriezelle nach einem grundlegenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; eine Schnittansicht der Batteriezelle von Fig. 1 , geschnitten entlang einer Linie II-II in Fig. 1 und gesehen in einer durch zugehörige Pfeile angegebenen Blickrichtung; eine vergrößerte und in Dickenrichtung überhöhte Darstellung der Batteriezelle von Fig. 2; eine stirnseitige Ansicht eines Wärmeleitblechs in der Batteriezelle von Fig. 1 ; eine Schnittansicht wie in Fig. 3, welche eine Batteriezelle in einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels zeigt; ist Fig. 6 eine Schnittsansicht wie in Fig. 3, welche eine Batteriezelle in einer weiteren Abwandlung des Ausführungsbeispiels des

Ausführungsbeispiels zeigt; ist Fig. 7 eine Darstellung verschiedener Ausführungsvarianten A bis F eines Fußes des Wärmeleitblechs im Querschnitt mit einer Wärmesenke; ist Fig. 8 eine Darstellung dreier Fertigungs- bzw. Montagestufen A bis C bei der Herstellung einer Batteriezelle mit Wärmeleitblech in einer weiteren Abwandlung des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und ist Fig. 9 eine stirnseitige Ansicht eines Batterieblocks mit einer

Wärmesenke in einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die Darstellungen in den Figuren schematisch sind und sich auf die Wiedergabe der für das Verständnis der Erfindung wichtigsten Merkmale beschränken. Auch ist darauf hinzuweisen, dass die in den Figuren wiedergegebenen Abmessungen und Größenverhältnisse allein der Deutlichkeit der Darstellung geschuldet sind und in keiner Weise einschränkend zu verstehen sind, es sei denn, aus der Beschreibung ergäbe sich etwas anderes.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Nachstehend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und einige Abwandlungen und Ausführungsvarianten unter

Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Dabei werden gleiche oder äquivalente oder gleich oder äquivalent wirkende Bauelemente mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet. Ein grundlegendes Ausführungsbeispiel einer Batteriezelle der vorliegenden Erfindung wird zunächst anhand der Figuren 1 bis 4 beschrieben. Dabei zeigt Fig. 1 eine stirnseitige Ansicht einer Batteriezelle 10 mit einem Wärmeleitblech 20, zeigt Fig. 2 die Batteriezelle 10 in einer seitlichen Schnittansicht entlang einer Linie II-II in Fig. 1 , ist Fig. 3 eine vergrößerte und in Dickenrichtung überhöhte Darstellung der Schnittansicht von Fig. 2, um den Aufbau der

Batteriezelle 10 im Detail zu verdeutlichen, und zeigt Fig. 4 das Wärmeleitblech 20 allein in gleicher Ansicht wie in Fig 1.

Die Batteriezelle 10 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Lithium- Ionen-Akkumulatorzeile vom Coffeebag- oder Pouch-Typ. Bei diesem

Batterietyp wird gemäß der Darstellung in Fig. 1 ein im Wesentlichen

prismatischer, im Querschnitt viereckiger Hauptteil 12 von einem dünnen Rand 14 umgeben. An der Oberseite der Batteriezelle 10 ragen zwei Ableiter 16, 18 nach oben ab, und an der Unterseite ragt ein Fuß 20a eines Wärmeleitblechs 20 nach unten ab. Das Wärmeleitblech 20 ist in der Fig. 1 gestrichelt dargestellt, soweit es sich im Inneren der Batteriezelle 10 befindet. Der Hauptteil 12 wird gemäß der Darstellung in Fig. 2 im Wesentlichen von einem als Elektroenergiespeicherstruktur im Sinne der Erfindung wirkendes, elektrochemisch aktives Folienpaket 22 ausgebildet, dessen Aufbau

nachstehend anhand von Fig. 3 genauer erläutert werden wird. Zwei Hüllfolien 24 bilden Wandungen der Zelle 10, welche das Folienpaket 22 zwischen sich aufnehmen und sich seitlich sowie oben und unten über die Abmessungen des Folienpakets 22 hinaus erstrecken und dort flüssigkeits-, dampf- und gasdicht verschweißt sind, um den Rand 14 der Zelle 10 auszubilden. Die Hüllfolien 24 bilden somit eine Einhausung im Sinne der Erfindung. Die Ableiter 16, 18 (in Fig. 2 ist nur ein Ableiter 18 sichtbar) erstrecken sich durch eine Naht der Hüllfolien 24 nach außen und sind dort zur Kontaktierung zugänglich. Die Ableiter 16, 18 bilden somit Kontaktierungselemente im Sinne der Erfindung. Zwischen dem Folienpaket 22 und einer der Wandungen 24 ist das

Wärmeleitblech 20 angeordnet und erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Flachseite des Folienpakets 22 (vgl. Fig. 1 ). Somit erstreckt sich das Wärmeleitblech 20 wenigstens im Wesentlichen über eine größte projizierte Fläche des Folienpakets 22. Im unteren Bereich ist das Wärmeleitblech 20 zwei mal abgewinkelt, um einen Fuß 20a auszubilden, der sich nach unten durch die Naht der Hüllfolien 24 hindurch nach außen erstreckt.

Es sei bemerkt, dass in Fig. 2 eventuelle Ausnehmungen in dem Wärmeleitblech 20 (vgl. hierzu Beschreibung weiter unten) wie in allen weiteren Schnittansichten nicht näher dargestellt sind.

Der Aufbau der Zelle 10, insbesondere des Folienpakets 22, wird nachstehend anhand von Fig. 3 noch genauer erläutert. Dabei entspricht die Darstellung in Fig. 3 der Schnittdarstellung von Fig. 2; jedoch ist die Dickenrichtung der Zelle 10 überhöht dargestellt.

Gemäß der Darstellung in Fig. 3 weist das Folienpaket 22 in der nachstehenden Reihenfolge eine Anodensammelfolie 26 mit einer Anodenschicht 28, eine Separatorschicht 30, zwei Kathodenschichten 32, die beidseits auf einer Kathodensammelfolie 34 angeordnet sind, eine weitere Separatorschicht 30 sowie eine weitere Anodenschicht 28 auf einer weiteren Anodensammelfolie 26 auf. Die Kathodenschichten 32 bestehen im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem Lithium-Metalloxid oder einer Lithium-Metallverbindung, die

Anodenschichten 28 aus Graphit, und die Separatorschichten 30 sind mit einem Vlies aus elektrisch nicht leitfähigen Fasern ausgebildet, wobei das Vlies auf mindestens einer Seite mit einem anorganischen Material beschichtet ist. EP 1 017 476 B1 beschreibt einen derartigen Separator und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Ein Separator mit den oben genannten Eigenschaften ist derzeit unter der Bezeichnung "Separion" von der Evonik AG, Deutschland, erhältlich. Die Kathodenschichten 32, die Anodenschichten 28 und die Separatorschichten 30 können als eigenständige Folienstrukturen hergestellt sein oder in einem beispielsweise durch Ablagerung hergestellten Schichtaufbau auf den

Sammelfolien 34, 26 ausgebildet sein. Der die Folien bzw. Schichten 26 bis 36 enthaltenden Elektrodenbereich, der auch als Elektroenergiespeicherstruktur im Sinne der Erfindung verstanden wird, ist mit einem Elektrolyten getränkt bzw. imprägniert, ist evakuiert und wasserfrei. Die Kathodensammelfolien 34 bestehen im vorliegenden Ausführungsbeispiel 16 aus Aluminium, die

Anodensammelfolien 26 aus Kupfer. Für die Stromableiter 16, 18 wird aus den bekannten Materialien wie Kupfer, Aluminium oder sonstige Metalle oder Legierungen davon auszuwählen sein. Dabei ist auf eine passende

Materialpaarung zu den Sammelfolien 34, 26 zu achten. Insbesondere weist der Abieiter 16 der Kathodenseite vorteilhafterweise Aluminium auf, während der Abieiter 18 der Anodenseite vorteilhafterweise Kupfer aufweist. Zur

Verbesserung der mechanischen Eigenschaften können weitere

Legierungsbestandteile beigefügt sein; zur Verbesserung des Kontakts

(Verringerung des Übergangswiderstands) und/oder zur Verhinderung von Korrosion können die Abieiter 16, 18 versilbert oder vergoldet sein. Die Hüllfolie 24 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Schichten auf, die sowohl eine hinreichende mechanische Festigkeit als auch Beständigkeit gegen

Elektrolytmaterial und eine gute elektrische und thermische Isolierung

gewährleistet. So weist in an sich bekannter Weise die Hüllfolie eine innere Schicht aus einem Thermoplast wie Polyethylen oder Polypropylen, eine mittlere Schicht aus einem Metall wie etwa Aluminium und eine äußere Schicht aus einem Kunststoff wie Polyamid auf.

Von den Kathodensammelfolien 26 aus erstrecken sich Ableitfahnen 26a zu dem Abieiter 18, und von der Anodensammelfolie 34 aus erstreckt sich eine Ableitfahne 34a zu dem (in der Figur verdeckten) Abieiter 16. Die Ableitfahnen 26a, 34a sind noch innerhalb der Hüllfolien 24 mit dem jeweiligen Abieiter 16, 18 verbunden. Auf diese Weise wird eine Verbindung der Abieiter 16, 18 mit den entsprechenden Elektrodenbereichen (Kathoden-, Anodenbereiche) des Folienpakets 22 hergestellt. Die Ableitfahnen 26a, 34a weisen jeweils in etwa die Breite der zugehörigen Abieiter 16, 18 auf.

Das wie vorstehend beschrieben aufgebaute Folienpaket 22 ist teilweise von einer Schutzfolie 36 umgeben, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel an die an das Wärmeleitblech 20 angrenzende Flachseite sowie die untere

Schmalseite des Folienpakets 22 angrenzt. Die Schutzfolie 36 dient im

Wesentlichen der zuverlässigen elektrischen Trennung des zwischen dem Folienpaket 22 und der Hüllfolie 24 angeordneten Wärmeleitblechs 20 von dem Folienpaket 22. Die Schutzfolie 36 weist auch eine gute Wärmeleitfähigkeit auf. Zwischen dem Wärmeleitblech 20 und dem Folienpaket 22 kann zusätzlich eine (nicht näher dargestellte) Wärmeleitpaste vorgesehen sein.

Ein Innenraum 38 im oberen Bereich der Batteriezelle 10 ist ebenfalls mit Separator- oder Isolatormaterial gefüllt, um unerwünschte Kontakte zu vermeiden.

Es ist zu verstehen, dass der Aufbau der Zelle 10 zur Verdeutlichung in Fig. 3 vereinfacht darstellt ist. Es können weitaus mehr Schichten von Anoden- und Kathodenfolien mit entsprechender Beschichtung und Separatoren vorhanden sein. Anodensammelfolien 26, die nicht am Rand, sondern innerhalb des Folienstapels 22 angeordnet sind, können ebenso beidseitige Anodenschichten 28 aufweisen wie die in Fig. 3 gezeigte Kathodensammelfolie 34 zwei

Kathodenschichten 32 aufweist.

In Fig. 4 ist die Wärmeleitplatte 20 allein in stirnseitiger Ansicht entsprechend Fig. 1 dargestellt.

Gemäß der Darstellung in Fig. 4 weist das Wärme leitblech 20 eine im

Wesentlichen ebene Wärmeübergangsfläche 20b auf, die um unteren Bereich in den Fuß 20a übergeht. Das Wärmeleitblech 20b ist aus einem guten

Wärmeleiter wie etwa Aluminium oder einem Kohlefasermaterial hergestellt und weist eine Stärke von etwa 0,5 mm auf. Weitere Anforderungen an das

Wärmeleitblech betreffen die Umformbarkeit und die Korrosionsbeständigkeit innerhalb einer hoch korrosiven Umgebung des Zellinnenraums. Zusätzlich zur Schutzfolie 36 kann als Sicherheitsmaßnahme eine durchschlagfeste

Beschichtung des Wärmeleitblechs 20 (nicht näher dargestellt) vorgesehen sein; falls keine Schutzfolie 36 vorhanden ist, ist eine solche Beschichtung oder eine andere Schutzmaßnahme obligatorisch.

Gemäß der Darstellung in Fig. 4 sind in der Wärmeübergangsfläche 20b des Wärmeleitblechs 20 Aussparungen (Löcher oder Fenster) 20c ausgebildet.

Diese Aussparungen 20c tragen dem Umstand Rechnung, dass die

Temperaturverteilung in der Batteriezelle 10 ungleichmäßig sein kann.

Besondere "Hot Spots" (Stellen mit besonders hoher Wärmeentwicklung) können durch das Wärmeleitblech gezielt gekühlt werden, während in den Randbereichen durch die Aussparungen 20c des Blechs weniger Wärme abgeführt wird; es wird somit eine sogenannte "k x A-Anpassung" verwirklicht, wobei k einen spezifischen Transmissionswärmestrom in [W/m²K] angibt und A eine Bauteilfläche in [m²] angibt. Insbesondere ist auf diese Weise das

Wärmeleitblech 20 an eine erwartete Verteilung der Wärmeerzeugung in dem Folienstapel 22 angepasst. Auf diese Weise kann eine Temperaturverteilung über die Fläche der Batteriezelle 10 homogenisiert werden.

Wie in Fig. 4 gezeigt, weist das Wärmeleitblech 20 im Bereich des Fußes 20a eine geringere Breite auf als im Bereich der Wärmeübergangsfläche 20b. Mit dieser Gestaltung kann auch im unteren Bereich des Randes 14 eine

hinreichende Länge der Naht zwischen den Hüllfolien 24 bereitgestellt werden, um die Dichtigkeit und Festigkeit der Naht sicherzustellen.

Wie aus vorstehender Beschreibung ersichtlich, ist das Wärmeleitblech 20 des Ausführungsbeispiels in seinen Abwandlungen und Varianten ein

Wärmeleitelement im Sinne der Erfindung, das von der

Elektroenergiespeicherstruktur gesondert ausgebildet ist das ausgelegt und eingerichtet ist, Wärme von dem als Elektroenergiespeicherstruktur zu verstehenden Folienpaket 22 aufzunehmen und nach außerhalb der durch die Hüllfolien 24 gebildeten Einhausung abzugeben. Aufgrund der direkten Kühlanbindung kann ein Wärmeübergangswiderstand zwischen dem Folienstapel 22 als Elektroenergiespeicherstruktur im Sinne der Erfindung und dem Wärmeleitblech 20 minimiert werden. Die

Wärmeübertragung ist gegenüber einer externen Kühlung weniger träge; die Reaktionszeit kann verbessert werden. Hierdurch können Temperaturspitzen vermieden werden, wovon die Leistungskonstanz und die Betriebssicherheit der Zelle sowie einer Batterieanordnung mit mehreren Zellen insgesamt verbessert werden können. Die strikte Trennung von Strompfad und Kühlpfad, die dadurch verwirklicht ist, dass die Abieiter 16, 18 oben an der Zelle 10, die

wärmeleitenden Füße 20a der Wärmeleitbleche 20 aber unten an der Zelle 10 angeordnet sind, trägt ebenfalls zur Betriebssicherheit bei.

Fig. 5 zeigt in einer Ansicht entsprechend Fig. 2 eine Abwandung des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels. Bis auf die nachstehend beschriebenen, explizit benannten Unterschiede sind die bisherigen

Erläuterungen zu dem Ausführungsbeispiel auch auf die vorliegende

Abwandlung anzuwenden.

Gemäß der Darstellung in Fig. 5 sind zwei Wärmeleitbleche 20 vorgesehen, die beidseits des Folienpakets 22 jeweils zwischen diesem und einer der Hüllfolien 24 angeordnet sind. Die Füße 20a beider Wärmeleitbleche 20 ragen zwischen den Hüllfolien 24 dort, wo letztere als Rand 14 zusammentreffen, an der Unterseite der Batteriezelle 10 nach außen. Mit dieser Abwandlung kann eine für einen Wärmeübergang insgesamt zur Verfügung stehende Oberfläche verdoppelt werden. Außerdem kann die Wärmeabgabe in Dickenrichtung der Zelle 10 vergleichmäßigt werden und ist die Richtung des Wärmeübergangs bezüglich einer Zellenmittelebene symmetrisch. Die Wärmeleitbleche 20 weisen in der vorliegenden Abwandlung eine Stärke von nur etwa 0,25 mm auf, was der Hälfte des Werts bei nur einem

Wärmeleitblech 20 je Zelle 10 entspricht. Eine Schutzfolie wie vorstehend beschrieben (vgl. Schutzfolie 36 in Fig. 3) erstreckt sich bei dieser Abwandlung gegebenenfalls über beide Flachseiten des Folienstapels, um eine wirksame Trennung von beiden Wärmeleitblechen zu verwirklichen.

Wie in Fig. 5 dargestellt, ragen die Füße 20a der Wärmeleitbleche 20 als doppelte Lage durch die randseitige Naht zwischen den Hüllfolien 24 hindurch. Um einer eventuellen Gefahr von Undichtigkeiten vorzubeugen, kann es in einer weiteren (nicht näher dargestellten) Variante vorgesehen sein, dass die Füße 20a der Wärmeleitbleche 20 sich nur über etwa eine Hälfte der in Fig. 4 gezeigten Breite erstrecken, sodass die Füße 20a in Breitenrichtung versetzt durch die Naht hindurchtreten würden (bei dieser Variante würden die Füße 20a an der Unterseite ähnlich angeordnet sein wie die Abieiter 16, 18 an der

Oberseite der Zelle 10).

Fig. 6 zeigt in einer Ansicht entsprechend Fig. 2 eine weitere Abwandung des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels. Bis auf die nachstehend beschriebenen, explizit benannten Unterschiede sind die bisherigen

Erläuterungen zu dem Ausführungsbeispiel auch auf die vorliegende

Abwandlung anzuwenden.

Gemäß der Darstellung in Fig. 6 sind anstelle eines Folienpakets zwei

Teilpakete 22-1 , 22-2 vorgesehen, die in Dickenrichtung der Batteriezelle 10 hintereinander mit einander zugewandten Flachseiten angeordnet sind, und ist ein Wärmeleitblech 20 in der Mitte zwischen den Teilpaketen 22-1 , 22-2 angeordnet. Mit dieser Anordnung kann auch die Wärmeabgabe in

Dickenrichtung der Zelle 10 vergleichmäßigt werden; die Richtung des

Wärmeübergangs ist bezüglich einer Zellenmittelebene symmetrisch. Das Kühlbleich in dieser Abwandlung weist eine Stärke von etwa 0,5 mm auf, was dem Wert bei seitlicher Anordnung eines Wärmeleitblechs 20 in der Zelle 10 entspricht. Im Bereich des Fußes 20a ist das Wärmeleitblech 20 nicht gebogen, sondern glatt durchgehend. Allerdings kann, wie bei der Darstellung des Ausführungsbeispiels in Fig. 4, das Wärmeleitblech 20 im Bereich des Fußes 20a eine geringere Breite aufweisen als im Bereich der

Wärmeübergangsfläche 20b.

In Fig. 7 sind mehrere Ausführungsvarianten des Fußes 20a des

Wärmeleitblechs 20 gemeinsam mit einer Wärmeleitplatte 102 dargestellt. Die Wärmeleitplatte 102 ist Bestandteil eines hier nicht näher dargestellten

Gehäuses und dient als (externe) Wärmesenke für die Wärmeleitbleche 20 mehrerer in einem Block angeordneter Batteriezellen 10 bzw. als Kühlstruktur im Sinne der Erfindung. Es versteht sich, dass üblicherweise die Wärmeleitbleche 20 der Batteriezellen 10 eines Blocks eine gleiche Gestaltung des Fußes 20a aufweisen. Lediglich aus Gründen der zeichnerischen Ökonomie sind hier unterschiedliche Bauformen in einer Figur zusammengefasst.

In einer mit dem Buchstaben "A" gekennzeichneten Ausführungsvariante weist der Fuß 20a an seinem Ende eine Abwinklung 40 auf, die auf der

Wärmeleitplatte 102 aufliegt. Die Abwinklung 40 stellt eine vergleichsweise große Fläche bereit, die für einen Wärmeübergang zwischen dem Fuß 20a und der Wärmeleitplatte 102 zur Verfügung steht. In einer mit dem Buchstaben "B" gekennzeichneten Ausführungsvariante weist der Fuß 20a an seinem Ende einen im Querschnitt trapezförmigen Hohlkörper 42 auf, der mit einem Füllmaterial 44 gefüllt ist. Eine Bodenseite 42a des Hohlkörpers 42 stellt eine vergleichsweise große Fläche bereit, die für einen Wärmeübergang zwischen dem Fuß 20a und der Wärmeleitplatte 102 zur Verfügung steht. Das Füllmaterial 44 stellt eine Masse bereit, die als

Wärmespeicher wirkt und zur Homogenisierung einer Temperaturverteilung in der Wärmeleitplatte 102 beitragen kann. Der Hohlkörper 42 kann an den Fuß 20a angeschweißt sein oder mit diesem einstückig hergestellt sein.

In einer mit dem Buchstaben "C" gekennzeichneten Ausführungsvariante weist der Fuß 20a an seinem Ende eine Verbreiterung 46 auf, die auf der

Wärmeleitplatte 102 aufliegt. Die Verbreiterung 46 stellt eine noch größere Fläche als eine bloße Abwinklung bereit, die für einen Wärmeübergang zwischen dem Fuß 20a und der Wärmeleitplatte 102 zur Verfügung steht. Die Verbreiterung 46 kann als Platte an den Fuß 20a angeschweißt sein oder mit diesem einstückig hergestellt sein.

In einer mit dem Buchstaben "D" gekennzeichneten Ausführungsvariante weist der Fuß 20a an seinem Ende ein Rohrprofil 48 auf, das sich über die Breite des Fußes 20a erstreckt und das auf der Wärmeleitplatte 102 aufliegt und eine gewisse Tiefe in diese eindringt. Dies kann durch Eindrücken geschehen, oder die Wärmeleitplatte 102 weist entsprechend vorbereitete Rillen auf (nicht näher dargestellt.) Das Rohrprofil 48 weist einen kreisringförmigen Querschnitt auf und stellt durch sein Volumen eine Wärmespeichermasse bereit. Das Rohrprofil 48 vergrößert ebenfalls eine Fläche, die für einen Wärmeübergang zwischen dem Fuß 20a und der Wärmeleitplatte 102 zur Verfügung steht. Das Rohrprofil 48 kann an den Fuß 20a angeschweißt sein oder mit diesem einstückig hergestellt sein. In einer weiteren Variante kann das Rohrprofil in Breitenrichtung über den Fuß 20a hinausragen, um die Kontaktfläche und die Wärmespeichermasse weiter zu vergrößern.

In einer mit dem Buchstaben "E" gekennzeichneten Ausführungsvariante weist der Fuß 20a an seinem Ende ein Rohrprofil 50 auf, das sich von der in der Ausführungsvariante "D" nur darin unterscheidet, dass es einen

halbkreisringförmigen Querschnitt aufweist.

In einer mit dem Buchstaben "F" gekennzeichneten Ausführungsvariante weist der Fuß 20a an seinem Ende eine Verbreiterung 52 auf, die in die Wärmeleitplatte 102 eindringt. Die Verbreiterung 46 stellt eine große Fläche und durch die allseitige Einbindung in die Wärmeleitplatte 52 einen guten Kontakt für einen Wärmeübergang zwischen dem Fuß 20a und der Wärmeleitplatte 102 zur Verfügung. Die Verbreiterung 46 kann als Platte an den Fuß 20a angeschweißt sein oder mit diesem einstückig hergestellt sein.

Aus der Darstellung in Fig. 7 und vorstehender Beschreibung wird deutlich, dass der Fuß 20a des Wärmeleitblechs 20 auf verschiedene Weise als

Anbindungsstruktur im Sinne der Erfindung ausgelegt und eingerichtet sein kann, um einen physikalischen Kontakt mit einer externen Wärmesenke zu verwirklichen.

In Fig. 8 sind drei Fertigungsstufen bei der Herstellung einer Batteriezelle 10 in einer weiteren Abwandlung des Ausführungsbeispiels oder einer seiner

Abwandlungen oder Ausführungsvarianten dargestellt. Ebenso ist eine

Wärmeleitplatte 102 für alle drei Fertigungsstufen gemeinsam dargestellt. Die Wärmeleitplatte 102 ist Bestandteil eines hier nicht näher dargestellten

Gehäuses und dient als Wärmesenke für die Wärmeleitbleche 20 mehrerer in einem Block angeordneter Batteriezellen. Die Batteriezelle ist in dieser Figur nur schematisch durch ein Gerüst 54 angedeutet.

In einer mit dem Buchstaben "A" gekennzeichneten Fertigungsstufe ist ein Gerüst 54 gezeigt, das der Wärmeleitplatte 102 gegenübergestellt ist. Das Gerüst 54 kann als bloßes Hilfsmittel bei der Herstellung und Montage der Batteriezelle dienen oder als Teil eines Zellgehäuses (einer Einhausung) oder einer Einbaustruktur der Batteriezelle verbleiben.

In einer mit dem Buchstaben "B" gekennzeichneten Fertigungsstufe ist ein Wärmeleitblech 20 in das Gerüst 54 eingesetzt (wobei zum Zwecke des

Beispiels und ohne Beschränkung der Allgemeinheit der Fuß 20a der

Ausführungsvariante C oder F in Fig. 7 entspricht). In einer mit dem Buchstaben "C" gekennzeichneten Fertigungsstufe sind Federelemente 56 so in das Gerüst 54 eingesetzt, dass der Fuß 20a des Wärmeleitblechs 20 nach unten (d.i. in Richtung der Wärmeleitplatte 102) gedrängt wird.

In nicht näher dargestellten Fertigungsstufen werden ein Folienpaket 22 oder Teilpakete 22-1 , 22-2 in das Gerüst eingesetzt und die Anordnung - gegebenenfalls unter Evakuierung des Innenraums - dicht verschlossen. Durch die federnde Lagerung des Wärmeleitblechs 20 in der Zelle kann auch ein guter Kontakt mit der Wärmeleitplatte 102 sichergestellt werden. Es ist nochmals darauf hinzuweisen, dass die Darstellung in Fig. 7 höchst schematisch ist.

Fig. 9 zeigt als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Batterie 100 mit mehreren Batteriezellen in einer stirnseitigen Teilschnittansicht. Die

Blickrichtung entspricht der stirnseitigen Ansicht von Fig. 1.

Eine Batterie 100 weist mehrere Batteriezellen (nicht näher dargestellt) auf, die gemäß der vorstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit seinen Abwandlungen und Ausführungsvarianten ausgebildet sind. Wärmeleitbleche der Batteriezellen stehen gemäß vorstehender Beschreibung mit einer gemeinsamen Wärmeleitplatte 102 in Verbindung. Die Batteriezellen sind unter einer schematisch dargestellten Haube 104 mit einander zugewandten

Flachseiten gestapelt. Die Wärmeleitplatte 102 und darunter angeordnete Elemente sind in Fig. 9 im Schnitt dargestellt, während die Haube 104

ungeschnitten dargestellt ist. Die Haube 104 beherbergt neben den Zellen auch weitere elektrische Komponenten (Steuerung, Sensorik etc., nicht näher dargestellt), die für den Betrieb der Batterie 100 benötigt werden. Gemäß der Darstellung in Fig. 9 ruht die Wärmeleitplatte 102 auf zwei Schienen 106, die in Breitenrichtung durch eine Bodenplatte miteinander verbunden sind. Unterhalb der Wärmeleitplatte 102 ist eine Kühlplatte bzw. Verdampferplatte 110 in flächigem Kontakt angeordnet. Die Verdampferplatte 1 10 wird durch

Plattfedern 12, die in einem Hohlraum zwischen der Bodenplatte 108 und der Verdampferplatte 110 angeordnet sind, nach oben gedrückt. Die Plattfedern 1 12 dienen einerseits der Lagerung und dem Toleranzausgleich sowie andererseits einer gleichmäßigen Anpressung der Verdampferplatte 1 10 an die

Wärmeleitplatte 102.

Durch die Federndlagerung der Verdampferplatte 1 10 und Anpressung an die Wärmeleitplatte 102 kann ein Wärmeübergangswiderstand minimiert werden. Die Kühlplatten 112 können konstruktiv vereinfacht werden, und die

Fluidführung in der Kühlplatte 1 12, insbesondere hinsichtlich der Wärmeleitung und der Anschlussgestaltung, kann unabhängig von der Art und Ausführung der Zellen frei ausgelegt werden. Fluidführende Teile können aus dem

Hauptgehäuse (Wärmeleitplatte 102, Haube 104) ausgelagert werden, wodurch eine Gefahrenlage beispielsweise, aber nicht nur, durch Kurzschluss oder chemische Reaktionen verringert werden kann. Durch eine insgesamt ermöglichte Plug-and-Play-Montage können Kosten und Fehlerquellen reduziert werden. Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen mit mehreren Abwandlungen und Ausführungsvarianten ausführlich

beschrieben. Es versteht sich, dass der Umfang der Erfindung durch die vorstehende Beschreibung keinesfalls eingeschränkt ist, sondern die gesamte Breite der Patentansprüche umfasst.

Nach vorstehender Beschreibung sind Abieiter 16, 18 Kontaktierungselemente im Sinne der Erfindung. Als Kontaktierungselemente können im Sinne der Erfindung auch andere konstruktive Lösungen gewählt werden. Etwa können Kontaktflächen bündig mit einer oder beiden Flachseiten des Hauptteils oder mit einer oder mehreren seiner Randseiten ausgebildet sein, die mit den

Elektrodenbereichen (Folienpaket 22) im Inneren der Zelle verbunden sind. Als eine weitere von vielen denkbaren Varianten können Kontakte in der Art von Druckknöpfen, wie sie beispielsweise wie von 9 V-Blockbatterien bekannt sind, ausgebildet sein.

Nach vorstehender Beschreibung weist ein Folienpaket 22 oder Teilpakete 22-1 , 22-2 als Elektroenergiespeicherstruktur im Sinne der Erfindung eine flache Quaderform auf. Eine Elektroenergiespeicherstruktur im Sinne der Erfindung kann auch eine andere Form aufweisen. Alternativ kann beispielsweise, aber nicht nur, ein zylindrisch gewickelter Folienstapel mit einer entsprechend geformten Einhausung vorgesehen sein. Anstelle eines flachen Stapels können die Folienschichten auch einen flachen Wickel bilden.

Nach vorstehender Beschreibung sind Hüllfolien 24 als Einhausung im Sinne der Erfindung vorgesehen. Alternativ können beispielsweise, aber nicht nur, rahmenförmige Strukturen oder Topfgehäuse als Einhausung im Sinne der Erfindung vorgesehen sein. Auch der Schichtaufbau der Hüllfolien 24, wie er im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, kann vom Fachmann nach Bedarf abgewandelt werden.

Es versteht sich, dass der im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebene Aufbau des Folienpakets 22 allein der Illustration dient und in keiner Weise einschränkend im Hinblick auf den Erfindungsgedanken zu verstehend ist, der auf jedwede Art von elektrochemischen Speicherzellen, bei denen erzeugte Wärme abzuführen ist, anwendbar ist. Es versteht sich auch, dass Dimensionen und Größenverhältnisse je nach Art, Kapazität und Zellenspannung einer Elektroenergiespeicherzelle stark variieren können und keinesfalls auf die dargestellten Verhältnisse beschränkt sind.

Insbesondere können die genannten Blechstärken des Wärmeleitblechs 20 je nach Art und Größe der Batterie geeignet gewählt werden.

Die Abieiter können anstelle einer gemeinsamen Anordnung an der Oberseite an gegenüberliegenden Schmalseiten der Zelle oder gänzlich anders ausgebildet sein, wie es in der Kurzfassung der Erfindung bereits angedeutet wurde. Um eine Trennung der Strom- und Kühlwege zu verwirklichen, ist es aber vorteilhaft, wenn sich die Ableiter in anderen Flächen der Zelle befinden als eine Anbindungsstruktur zum Anschluss der Wärmeleitbleche.

Es kann auch vorgesehen sein, dass der Fuß 20a des Wärmeleitblechs 20 innerhalb des Randes 14 (also innerhalb der Naht der Hüllfolien 24) endet und ein externer Wärmeschluss beispielsweise durch Klammern oder Klemmen erfolgt, welche den Rand 14 von unten fassen. Bei einer solchen Variante wird zwar auf den Vorteil der direkten Wärmeleitung verzichtet, es kann aber eine eventuelle Gefahr von Undichtigkeiten der Naht weiter verringert werden. Ein solcher Aufbau kann beispielsweise, aber nicht nur, mit der Ausführungsvariante F in Fig. 7 derart kombiniert werden, dass der dort dargestellte Fuß 20a fest in der Wärmeleitplatte 102 angeordnet und mit einer oben erwähnten Klammer oder Klemme konstruktiv verbunden ist.

Die Kühlplatte oder Verdampferplatte 1 10 kann mit einem

Kühlmittelversorgungskreis verbunden sein. Als Kühlmittel kommen

beispielsweise, aber nicht nur, Flüssigkeiten in Frage, die eine hohe

Wärmekapazität aufweisen und eine hinreichende thermische Stabilität aufweisen. Insbesondere, aber nicht nur, haben sich Gemische aus Wasser und Glykol, beispielsweise in einem Mischungsverhältnis von 50:50 bewährt. Das zugeführte Kühlmittel kann beim Hochfahren der Batterie 100, insbesondere bei kalter Umgebungstemperatur, auch durch eine Vorheizung vorerwärmt werden, bis die Zellen 10 eine vorbestimmte Mindesttemperatur erreicht haben. Dabei wirken die Wärmeleitbleche als Heizelemente. Auf diese Weise kann auch während des Betriebs der Batterie 100 die Betriebstemperatur der Zellen 10 in einem optimalen bzw. zulässigen Bereich gehalten werden. Liste der Bezugszeichen:

10 Batteriezelle

12 Hauptteil

14 Rand

16, 18 Abieiter

20 Wärmeleitblech

20a Fuß

20b Wärmeübertragungsfläche

20c Ausnehmung

22 Folienpaket (aktiver Teil)

22a, 22b Teilpakete (Abwandlung)

24 Wandung (Hüllfolie)

26 Anodensammelfolie

26a Ableitlasche

28 Anodenschicht

30 Separatorschicht

32 Kathodenschicht

34 Kathodensammelfolie

34a Ableitlasche

36 Schutzfolie

38 Innenraum

40 Abwinklung

42 Hohlkörper

44 Füllmaterial

46 Verbreiterung

48 Rohrprofil

50 Rohrprofil

52 Verbreiterung

54 Gerüst

56 Federelement

100 Batterie (Zellblock)

102 Wärmeleitplatte 104 Haube

106 Schiene

108 Bodenplatte

1 10 Kühlplatte (Verdampferplatte)

1 12 Plattfeder

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass vorstehende Bezugszeichenliste integraler Bestandteil der Beschreibung ist.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

Elektroenergiespeicherzelle, insbesondere galvanische Sekundärzelle, mit einer Elektroenergiespeicherstruktur, einer Einhausung, welche die Elektroenergiespeicherstruktur aufnimmt und dicht umschließt, und wenigstens zwei außerhalb der Einhausung zugänglichen

Kontaktelementen zum elektrischen Verbinden mit Elektrodenbereichen der Elektroenergiespeicherstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Einhausung wenigstens ein von der

Elektroenergiespeicherstruktur gesondert ausgebildetes

Elektroenergiespeicherzelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement eine wenigstens im Wesentlichen ebene, dünne Form aufweist, die sich vorzugsweise wenigstens im Wesentlichen über eine größte projizierte Fläche der Elektroenergiespeicherstruktur erstreckt.

Elektroenergiespeicherzelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement eine wenigstens im Wesentlichen dünne Form aufweist, welche die Elektroenergiespeicherstruktur wenigstens im Wesentlichen umfasst.

Elektroenergiespeicherzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement ein Muster von Ausnehmungen aufweist, wobei vorzugsweise das Muster von

Ausnehmungen an eine erwartete Verteilung einer Wärmeerzeugung der Elektroenergiespeicherstruktur angepasst ist. Elektroenergiespeicherzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement zwischen der Elektroenergiespeicherstruktur und der Einhausung angeordnet ist.

Elektroenergiespeicherzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Elektroenergiespeicherstruktur

wenigstens zwei Teilbereiche aufweist und das Wärmeleitelement zwischen zweien der Teilbereiche angeordnet ist.

Elektroenergiespeicherzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement eine elektrisch isolierende Beschichtung aufweist oder die

Elektroenergiespeicherstruktur eine elektrisch isolierende Beschichtung oder Trennschicht oder Umhüllung aufweist, welche die

Elektroenergiespeicherstruktur von dem Wärmeleitelement trennt.

Elektroenergiespeicherzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Wärmeleitelement und/oder der Beschichtung oder Trennschicht oder Umhüllung der

Elektroenergiespeicherstruktur ein Hilfsmittel zur Verbesserung der Wärmeleitung, insbesondere eine Wärmeleitpaste, angeordnet ist.

Elektroenergiespeicherzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Wärmeleitelement durch die Einhausung hindurch erstreckt, vorzugsweise im Bereich einer Fläche der Elektroenergiespeicherzelle, in oder an der keine Kontaktelemente ausgebildet sind.

Elektroenergiespeicherzelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement außerhalb der Einhausung eine

Anbindungsstruktur aufweist, die ausgelegt und eingerichtet ist, eine Anbindung an eine externen Wärmesenke zu verwirklichen. Elektroenergiespeicherzelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindungsstruktur eine Wärmespeicherstruktur aufweist, die eine höhere Wärmespeicherkapazität als sonstige, insbesondere innerhalb der Einhausung gelegene, Bereiche des Wärmeleitelements aufweist.

Elektroenergiespeicherzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement innerhalb der Einhausung federnd gelagert ist, und zwar insbesondere so, dass es in Richtung einer externen Wärmesenke gedrängt wird.

Elektroenergiespeichervorrichtung mit einer Mehrzahl von vorzugsweise zu einem Block zusammengefassten Elektroenergiespeicherzellen, die nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet sind.

Elektroenergiespeichervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch

gekennzeichnet, dass eine Kühlstruktur vorgesehen ist, die ausgelegt und eingerichtet ist, Wärme von den Wärmeleitelementen der

Elektroenergiespeicherzellen aufzunehmen, wobei die Kühlstruktur ausgelegt und eingerichtet ist, in oder an einer Gehäusestruktur, welche einen Block der Elektroenergiespeicherzellen aufnimmt, angeordnet zu werden, oder einen Teil der Gehäusestruktur ausbildet.

Elektroenergiespeichervorrichtung nach Anspruch 14, dadurch

gekennzeichnet, dass die Kühlstruktur ausgelegt und eingerichtet ist, mittels eines Fluids, vorzugsweise einer Flüssigkeit, insbesondere von Wasser und/oder einem Alkohol wie etwa Glykol allein oder als

Mischung, gekühlt zu werden, und vorzugsweise zum Anschluss an einen Kühlmittelversorgungskreis ausgelegt und eingerichtet ist.