EP2638580A1 - Elektrochemischer energiespeicher mit einem befestigungselement - Google Patents

Elektrochemischer energiespeicher mit einem befestigungselement

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EP2638580A1
EP2638580A1 EP11781439.2A EP11781439A EP2638580A1 EP 2638580 A1 EP2638580 A1 EP 2638580A1 EP 11781439 A EP11781439 A EP 11781439A EP 2638580 A1 EP2638580 A1 EP 2638580A1
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EP
European Patent Office
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electrochemical energy
energy store
energy storage
electrochemical
fastening element
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11781439.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tim Schaefer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Li Tec Battery GmbH
Original Assignee
Li Tec Battery GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making

Definitions

  • the invention relates to an electrochemical energy store, an arrangement of a plurality of such electrochemical energy store, a method for producing such an electrochemical energy store and a method for producing an arrangement of a plurality of such electrochemical energy store.
  • Electrochemical energy storage devices are required for a wide variety of applications and are accordingly integrated into very different environments and used in various arrangements in which a plurality of electrochemical energy storage devices are connected together, depending on the requirements of the applications in a series or parallel circuit To provide a plurality of electrochemical energy storage for providing a voltage or capacity that meets the requirements of the application.
  • DE 21 58 525 describes a device for the electrical connection and the detention of an electrical conductor to an electrical Stromabgriff an electrochemical energy storage in the form of a pile pin of a storage battery.
  • DE 22 50 373 describes a battery terminal with a metallic clamping piece in the form of a part-circular, two clamping pieces leg having tubular fork ring with an inner conical contact surface for placement on the lateral surface of a conical connecting pin of a battery and with a plastic resin-based material by spraying, molding or pressing produced outer housing which encloses the fork ring, leaving free its contact surface.
  • an electrochemical energy store which has at least one first fastening element. This first fastening element is preferably designed such that when pressing a _ _
  • the first such electrochemical energy store or at least one first such fastening element of this first such electrochemical energy store to a second such electrochemical energy store or to at least a second such fastener of this second such electrochemical energy store attachment of the first electrochemical energy storage takes place at the second electrochemical energy store.
  • An electrochemical energy store in this context means a device which stores energy in chemical form and can deliver it in electrical form to a consumer. Some forms of such electrochemical energy storage, so-called secondary electrical energy storage, can also absorb energy in electrical form from a source and store it in a chemical form, that is charged. Electrochemical energy stores preferably consist of an electrochemically active part, which is preferably located in a housing or in a packaging from which or the electrical connections are preferably led out so that a contacting of these connections with their environment is possible.
  • the electrical connections are electrically conductively connected to the electrochemically active components of the electrochemical energy store, in particular to the electrodes, which are preferably separated from each other in pairs by separator materials, which in turn are preferably permeable to certain ions of an electrolyte, but an electrical short circuit of the electrodes avoid.
  • a fastening element is to be understood as any property or device of an electrochemical energy store which is suitable for fastening this electrochemical energy store to another electrochemical energy store or to a design element of its environment of use, for example to a holding element. This is preferably done by pressing an electrochemical energy store according to the invention to an adjacent electrochemical energy store.
  • an electrochemical energy store is provided in which at least one fastening element is designed such that the attachment is released again when a tensile force acts above a tensile force threshold.
  • the desired attachment is thus preferably made by pressing and by the action of one of the contact force preferably opposing tensile strength again, provided that this tensile force, i. their amount is above a draft threshold.
  • the tensile force threshold is preferably selected such that unintentional release of the attachment does not or probably does not occur during normal operation or during the intended use of an electrochemical energy store according to the invention.
  • an electrochemical energy store which has at least two mutually complementary fastening elements, which are such that when pressing at least a first fastening element of a first such electrochemical energy store to a complementary to the first fastener second fastener of a , _
  • an electrochemical energy store is provided in which the first fastening element has an outwardly projecting, preferably spherical body which engages or snaps into a preferably hollow-spherical recess when pressed against a second fastening element complementary to the first fastening element having the second fastener.
  • an electrochemical energy store in which the first and / or the second fastening element is at least partially made of an elastic material.
  • an elastic material Preferably, metallic elastic materials or elastic plastics are used for this purpose.
  • an electrochemical energy store in which the first or the second fastening element has at least one spring element.
  • spring elements are preferably sheet-shaped or wire-shaped elastic devices, preferably attached to the openings of depressions in fastening elements, in order to allow snapping outwardly protruding, preferably spherical bodies on complementary fastening elements into these depressions.
  • the fastening elements according to the invention are comparable in function to the snaps known from textile technology, which can likewise be fastened to one another by pressing on one another, - -
  • attachment can be released again by the action of a tensile force above a tensile threshold.
  • an electrochemical energy store in which at least one fastening element has a permanent magnet.
  • a permanent magnet in particular in connection with other magnetic or magnetizable, preferably metallic materials, the use of permanent magnets in connection with fastening elements of inventive energy sources enables a simple and effective realization of an easily detachable connection.
  • Such permanent magnets can also be used in combination with elastic materials, so that an occurrence of a fastening comes about only when pressing the equipped with such permanent magnets fasteners, because before the approach of the permanent magnet to its attraction area initially a repulsive elastic force to be overcome by pressing got to. Once this has been done, the attractive force of the permanent magnet is sufficient to realize the fastening, wherein such fastenings can also be released again by the action of tensile forces above a tensile force threshold.
  • an electrochemical energy store in which the electrical connections of the electrochemical energy store are designed in such a way that, when a first such electrochemical energy store is attached to a second electrochemical energy store, electrical contacting of at least part of the electrical connections the two electrochemical energy storage takes place.
  • the electrical connections of the electrochemical energy store configured in this way are electrically conductively connected to at least a part of the fastening elements, so that when an attachment is made, an electrical _ _
  • the electrical connections in turn can be equipped with fasteners, so that the attachment of the energy storage via their electrical connections and thus the contacting of the electrical connections is made.
  • an electrochemical energy store in which the electrical connections are configured such that the electrical contact is interrupted when the attachment is released.
  • an electrochemical energy store in which the electrical connections or the fastening elements of the electrochemical energy store which are at least partially electrically connected to them are configured such that they reverse the polarity of the electrochemical energy stores or their connections when constructing an arrangement counteract at least two such energy storage.
  • the invention in this context provides mutually offset fasteners, particularly preferably horizontally and / or vertically staggered fasteners and / or fasteners with different, mismatched mold designs, more preferably the use of a plurality of sets zueinan- complementary complementary fasteners, the within a sentence, but not when they belong to different sentences.
  • an arrangement of a plurality of electrochemical energy storage is provided, in particular such an arrangement in which adjacent electrochemical energy storage are secured in pairs by fastening means to each other, which are designed such that at - -
  • a method for producing an electrochemical energy storage device in which the housing or electrical connections of the electrochemical energy store are configured such that the electrochemical energy store has a first fastening element, which is designed such that when pressing a first such electrochemical energy store or at least a first such fastening element of this first such electrochemical energy store at a second such electrochemical energy storage or at least a second such fastener of this second such electrochemical energy storage attachment of the first electrochemical energy storage at the second electrochemical energy storage takes place.
  • the fastening elements can preferably be integrated in the housing or in the form of the electrical connections of the energy store. In other embodiments of the invention, the fastening elements can be subsequently attached to the housing or to the electrical connections of the energy store.
  • a method for producing an arrangement of a plurality of electrochemical energy stores, in which adjacent electrochemical energy stores are fastened in pairs to one another by fastening means, by pressing a first such electrochemical energy store or at least one first such.
  • Fig. 1 a schematically a preferred embodiment of a first fastener according to the invention
  • FIG. 1 b schematically a preferred embodiment of a second fastening element according to the invention
  • Figure 1 c shows schematically the interaction of a first with a second fastening element according to the invention for the construction of a fastening.
  • FIG. 2a shows schematically a preferred embodiment of an electrochemical energy store according to the invention
  • Embodiment of an electrochemical energy storage device or an arrangement of electrochemical energy storage devices according to the invention - -
  • Embodiment of an electrochemical energy storage or an arrangement of electrochemical energy storage in a schematic way another preferred
  • Embodiment of an electrochemical energy storage or an arrangement of electrochemical energy storage in a schematic way another preferred
  • Embodiment of an electrochemical energy storage or an arrangement of electrochemical energy storage in a schematic way another preferred
  • Embodiment of an electrochemical energy storage device or an arrangement of electrochemical energy storage devices according to the invention - -
  • Embodiment of an electrochemical energy storage device or an arrangement of electrochemical energy storage devices according to the invention Embodiment of an electrochemical energy storage device or an arrangement of electrochemical energy storage devices according to the invention.
  • an electrochemical energy store according to the invention has at least one first attachment element which is designed such that when such a first electrochemical energy store or at least one first such attachment element is pressed, this first such electrochemical energy store is connected to a second such electrochemical energy store or at least one second such fastening element of this second such electrochemical energy store is an attachment of the first electrochemical energy storage to the second electrochemical energy storage.
  • FIG. 1a shows a side view of a first fastening element according to the invention, in this example consisting of a first - -
  • Disc 101 a second disc 103 of lesser diameter, which is mounted concentric with the first disc flat on this.
  • the fastening element shown here has a third disc 102, which for example has the same diameter as the first disc 101 and is also arranged concentrically to the two other discs.
  • FIG. 1a like the representation of all other figures, is not necessarily true to scale.
  • the differences 104 and 105 in the radii of the disc 103 to the discs 101 and 102 are preferably significantly smaller than the radii themselves.
  • FIG. 1b shows an exemplary second fastening device, which is complementary to the exemplary first fastening device shown in FIG. 1a, with the structural elements 106, 107, 108, 109 and 110.
  • the structural elements 106 and 107 are intended to fit into the first fastening element shown in FIG 1 a through the different disc radii resulting or formed groove to intervene, as shown schematically in Fig. 1c.
  • the dimensions 112, 116 and 113, 117 of the mold elements 106 and 107 preferably correspond to the dimensions 104, 105 of the groove of the fastening element shown in Fig. 1a.
  • FIG. 1 c shows schematically a situation in which the fastening element shown in FIG is snapped or engaged in the shown in Fig. 1b complementary fastener.
  • the shaped element 101 of the fastening element shown in FIG. 1 a is preferably an integral part of the electrochemical energy store, its housing, one of its Abieiter or other externally accessible form elements of the electrochemical energy storage.
  • the shaped element 101 can also be connected to the electrochemical energy store, - -
  • the fastening elements shown in FIGS. 1a and 1b are preferably designed in one piece, but can also be produced by joining different shaped parts.
  • the molded parts 108 and 109 are preferably made of an elastic material, so that snapping or locking of the fastener shown in Fig. 1a in the fastener shown in Fig. 1b can be easily done with a pressing on the other hand, a release of the resulting connection is made possible by a tensile force above a tensile threshold.
  • the tensile strength threshold is essentially determined by the dimensions, shapes or material properties, in particular by the elasticity and stiffness of the materials used, and can be adapted to the requirements of specific applications by a suitable choice of these parameters in the design of the fastening elements.
  • the contact pressure or the contact pressure must preferably exceed a certain contact pressure threshold or contact pressure threshold during pressing, so that the fastening elements bring about attachment, preferably by complementary fasteners mutually engage or snap into each other.
  • FIG. 2 schematically shows a first exemplary embodiment of an inventive electrochemical energy store 201 with fastening elements 206, 207, 208 and 209 attached thereto.
  • complementary fastening elements 206 or 207 and 208 or 209 lie on parallel surfaces of the energy store 201 opposite, so that by pressing a first such energy storage to a second such energy storage and repeating this step made an arrangement - -
  • FIG. 2b can be, as shown schematically in Fig. 2b.
  • four electrochemical energy storage 202, 203, 204 and 205 are attached to each other, so that the arrangement produced from these four energy storage devices in turn is an energy store according to the invention, which has free fastener 210, 211, 212 and 213.
  • FIGS. 3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 5a, 5b, 5c, 6a, 6b, 7a and 7c an arrangement is shown in FIG A plurality of inventive electrochemical energy storage of these embodiments in turn an electrochemical energy storage in the context of the present invention.
  • the fastening elements are electrically conductively connected to electrical terminals of the electrochemical energy storage.
  • these electrical connections are not shown in the figures.
  • FIG. 2b shows an electrical parallel connection of four electrochemical energy stores shown in FIG. 2a.
  • the fastening elements 210 and 211 are likewise connected to a positive electrical connection, whereas the fastening elements 212 and 213 are connected to a negative electrical connection.
  • fasteners are in this context preferred that counter such a reverse polarity by different shape designs and / or arrangements of different poles and therefore avoid them or at least support avoidance.
  • Corresponding embodiments are shown in FIGS. 7a and 7b.
  • each individual electrochemical energy store has only two fastening elements 306 and 309.
  • a spacer 308 is provided in this example, which is intended to prevent tilting of the electrochemical energy storage during pressing. In this way, damage during pressing of the fasteners can be prevented.
  • FIG. 3b shows an arrangement of two shown in Fig. 3a electrochemical energy stores 319 and 320, wherein the fastener 306 of the energy storage 319 is engaged in the fastener 309 of the mirrored on the horizontal center line, so "turned upside down" energy storage 320.
  • the result is an arrangement consisting of two individual energy stores consisting of such energy stores, which in turn is an electrochemical energy store, but which has two free attachment elements 322 and 321 which are now arranged opposite each other
  • the spacer 317 prevents tilting of the energy stores An appropriate function of the spacer 318.
  • Fig. 3c shows an arrangement of four energy storage 202, 203, 204 and 205 with spacers 313, 314, 315 and 316 and with free fasteners 311 and 312. Unless in this example the Fasteners with _ _
  • FIGS. 3b and 3c represent electrical series connections of energy accumulators, as shown in FIG. 3a.
  • FIG. 4a shows a further example of an electrochemical energy store 401 according to the invention whose electrical connections 405 and 406 led out of the housing upwards or downwards have special bodies 407 and 408, respectively, which can preferably be designed as heat sinks and are preferably dimensioned in this way are that the fastening elements 411, 412, 409 and 410 can enter into a connection by pressing two complementary fastening elements, which causes a fixing of such energy storage together, as in the Fig. 4b schematically based on the energy storage 402, 403, 404 and 405th with the free fastening elements 411, 412, 413 and 414 is shown schematically.
  • Some embodiments of the invention which are shown schematically by way of example in FIGS. 4 a, 4 b, 5 a, 5 b, 5 c, 6 a, 6 b, 7 a and 7 b, provide that the electrical connections of the electrochemical energy store are configured in such a way that when mounting a the first such electrochemical energy storage at a second electrochemical energy storage, an electrical contacting of at least a portion of the electrical connections of the two electrochemical energy storage takes place.
  • the electrical connections of the electrochemical energy store configured in this way are electrically conductively connected to at least a part of the fastening elements so that, when a fastening is made, electrical contacting takes place automatically.
  • Locks 405, 406 in turn be equipped with fasteners 409, 410, 411, 412, so that the attachment of the energy storage 401, 402, 403, 404, 405 via their electrical connections and thus also the electrical contacting of the electrical connections.
  • these fastening elements are attached to electrically conductive bodies 407, 408, which in turn are in electrically conductive connection with the terminals 405 and 406 and with the fastening elements 409, 410, 411 attached to them 412, then the fastening elements 409, 410 and 411, 412 carry the potential of the body 407 or 408 carrying them and thus the potential of the electrical connections (the so-called "Abieiter") 405 or 406 respectively connected to them.
  • the electrical connections and fastening elements are designed such that the electrical contact is interrupted when the attachment is released.
  • FIGS. 5a, 5b, 6a, 6b, 7a and 7b are shown schematically in FIGS. 5a, 5b, 6a, 6b, 7a and 7b.
  • FIG. 5a shows an embodiment of an electrochemical energy storage device according to the invention, in which the fastening elements 506 and 509 or 507 and 508 are connected to the negative or positive electrical connection of the energy storage.
  • the arrow marked on the energy store 501 in this FIG. 5a indicates that this energy store 501 is not symmetrical with respect to a reflection at its horizontal center line, which corresponds to an "upside down" of the energy store. Rather, such a mirroring leads to a sign reversal the polarities of the fasteners shown in Fig. 5a. - -
  • FIG. 5b and 5c of the energy store shown in FIG. 5a in which the arrows alternate their orientation, are technically meaningful.
  • Other arrangements of the energy storage device shown in Fig. 5a would be technically inconvenient since they would be associated with electrical short circuits that need to be prevented.
  • the arrangement of the energy store with alternating orientation of the arrows causes a parallel connection of the energy store, as shown in FIGS. 5b and 5c.
  • FIG. 5b shows a parallel connection of two energy stores 502, 503 shown in FIG. 5a, which in turn is an example of an energy store according to the invention with externally accessible fastening elements 51 1, 512, 513 and 514.
  • the free fasteners of this composite energy storage are, is neither structurally nor electrically symmetrical under a reflection at the horizontal center line.
  • Corresponding measures are also preferably used to effect polarity protection of the products shown in FIGS. 6a and 6b.
  • the energy stores shown in FIGS. 6a and 6b are structurally symmetrical, but not electric. If one reflects the energy store 601 or the arrangement of the four energy stores 602, 603, 604 and 605 at the horizontal center line, then the fastening elements 608, 609 or 612 and 613 take the previous positions of the fastening elements 606, 607 or 610 and 61 1 on; however, the polarities of the electrical connections change their sign. In contrast to the products shown in FIGS.
  • the invention preferably provides mutually offset fastening elements, particularly preferably horizontally and / or vertically staggered fastening elements 706, 707, 708, 709 and / or fastening elements with different mismatched shape configurations, particularly preferably the use of a plurality of Sets of mutually complementarily shaped fasteners that fit together within a sentence, but not if they belong to different sets.

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Abstract

Ein elektrochemischer Energiespeicher (301, 401) weist ein erstes Befestigungselement (306, 308, 409, 410, 411, 412) auf, das derart ausgestaltet ist, dass beim Anpressen eines ersten derartigen elektrochemischen Energiespeichers (319) oder wenigstens eines ersten derartigen Befestigungselementes dieses ersten derartigen elektrochemischen Energiespeichers an einen zweiten derartigen elektrochemischen Energiespeicher (320) oder an wenigstens ein zweites derartiges Befestigungselement dieses zweiten derartigen elektrochemischen Energiespeichers (320) eine Befestigung des ersten elektrochemischen Energiespeichers an dem zweiten elektrochemischen Energiespeicher erfolgt.

Description

Elektrochemischer Energiespeicher mit einem Befestigungselement
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft einen elektrochemischen Energiespeicher, eine Anordnung einer Mehrzahl solcher elektrochemischer Energiespeicher, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen elektrochemischen Energiespeichers sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung einer Mehrzahl solcher elektrochemischen Energiespeicher. Elektrochemische Energiespeicher werden für die unterschiedlichsten Anwendungen benötigt und dementsprechend in sehr unterschiedliche Umgebungen integriert und je nach den Anforderungen der Anwendungen in verschiedenartigen Anordnungen verwendet, in denen eine Mehrzahl elektrochemischer Energiespeicher zusammen geschaltet werden, um durch eine der Anwendung ent- sprechende Reihen- oder Parallelschaltung einer Mehrzahl von elektrochemischen Energiespeichern für die Bereitstellung einer den Anforderungen der Anwendung entsprechenden Spannung oder Kapazität zu sorgen.
In diesem Zusammenhang spielt die Befestigung der elektrochemischen Ener- giespeicher aneinander oder in ihrer Anwendungsumgebung und bei einigen Anwendungen auch die Kontaktierung der elektrischen Anschlüsse solcher elektrochemischer Energiespeicher zum Aufbau der anwendungsgemäßen Reihen- oder Parallelschaltung eine entscheidende Rolle. Für diese Probleme sind unterschiedliche Lösungen bekannt geworden: - -
So beschreibt die DE 21 58 525 eine Vorrichtung für den elektrischen Anschluss und die Festhaltung eines elektrischen Leiters an einem elektrischen Stromabgriff eines elektrochemischen Energiespeichers in der Form eines Polbolzens einer Akkumulatorbatterie.
Die DE 22 50 373 beschreibt eine Batterieanschlussklemme mit einem metallischen Klemmstück in Form eines teilkreisförmigen, zwei Klemmstückschenkel aufweisenden rohrartigen Gabelringes mit einer inneren konischen Kontaktfläche zum Aufsetzen auf die Mantelfläche eines kegelförmigen Anschlusszapfens einer Batterie und mit einem aus Kunststoffmaterial auf Harzbasis durch Spritzen, Gießen oder Pressen hergestellten äußeren Gehäuse, das den Gabelring unter Freilassen seiner Kontaktfläche umschließt.
Die DE 39 42 241 A1 beschreibt eine schraubenlose Batterieklemme mit einer Fahne zum Anschluss an ein Kabel sowie den jeweiligen Pol umgreifenden Schalen, wobei die Schale zweiteilig ist und aus zwei Halbschalen besteht, wovon die eine Halbschale die Fahne trägt und zwei tangentiale Arme aufweist, die in einer Welle der Fahne gegenüber gelagert sind. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst wirkungsvolle und einfache technische Lehre zur Befestigung elektrochemischer Energiespeicher oder zum Aufbau von Anordnungen einer Mehrzahl solcher Energiespeicher anzugeben, die nach Möglichkeit Nachteile oder Beschränkungen bekannter Lösungen vermeidet bzw. überwindet. Diese Aufgabe wird durch ein Erzeugnis nach einem der unabhängigen Erzeugnisansprüche und durch ein Verfahren nach einem der unabhängigen Verfahrensansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung bilden den Gegenstand von Unteransprüchen. Erfindungsgemäß ist ein elektrochemischer Energiespeicher vorgesehen, der wenigstens ein erstes Befestigungselement aufweist. Dieses erste Befestigungselement ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass beim Anpressen eines _ _
ersten derartigen elektrochemischen Energiespeichers oder wenigstens eines ersten derartigen Befestigungselementes dieses ersten derartigen elektrochemischen Energiespeichers an einen zweiten derartigen elektrochemischen Energiespeicher oder an wenigstens ein zweites derartiges Befestigungselement dieses zweiten derartigen elektrochemischen Energiespeichers eine Befestigung des ersten elektrochemischen Energiespeichers an dem zweiten elektrochemischen Energiespeicher erfolgt.
Unter einem elektrochemischen Energiespeicher ist in diesem Zusammenhang eine Einrichtung zu verstehen, die Energie in chemischer Form speichert und in elektrischer Form an einen Verbraucher abgeben kann. Einige Formen solcher elektrochemischer Energiespeicher, sogenannte sekundäre elektrische Energiespeicher, können Energie auch in elektrischer Form von einer Quelle aufnehmen und in chemischer Form speichern, also geladen werden. Elektrochemische Energiespeicher bestehen vorzugsweise aus einem elektrochemisch aktiven Teil, der sich vorzugsweise in einem Gehäuse oder in einer Verpackung befindet, aus dem bzw. der elektrische Anschlüsse vorzugsweise so herausgeführt werden, dass eine Kontaktierung dieser Anschlüsse mit ihrer Umgebung möglich ist. Die elektrischen Anschlüsse sind elektrisch leitend mit den elektroche- misch aktiven Komponenten des elektrochemischen Energiespeichers, insbesondere mit den Elektroden, verbunden, die vorzugsweise paarweise durch Separatormaterialien voneinander getrennt sind, die ihrerseits vorzugsweise für bestimmte Ionen eines Elektrolyten durchlässig sind, aber einen elektrischen Kurzschluss der Elektroden vermeiden.
Unter einem Befestigungselement ist in diesem Zusammenhang jede Eigenschaft oder Einrichtung eines elektrochemischen Energiespeichers zu verstehen, die geeignet ist, diesen elektrochemischen Energiespeicher an einem anderen elektrochemischen Energiespeicher oder einem Konstruktionselement seiner Anwendungsumgebung, also beispielsweise an einem Haltelement, zu befestigen. Vorzugsweise geschieht dies durch Anpressen eines erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichers an einen benachbarten elektro- - -
chemischen Energiespeicher oder an ein entsprechendes Befestigungselement, das derart ausgestaltet ist, dass durch das Anpressen eine entsprechende Befestigung erfolgt. Solche Befestigungselemente können integrierte Formelemente des elektrochemischen Energiespeichers, seines Gehäuses, eines seiner elektrischen Anschlüsse oder anderer von außen zugänglicher Bestandteile des elektrochemischen Energiespeichers sein. Dazu alternativ können solche Befestigungselemente jedoch auch an dem elektrochemischen Energiespeicher, seinem Ge- häuse oder an einem seiner elektrischen Anschlüsse oder an anderen von außen zugänglichen Bestandteilen des elektrochemischen Energiespeichers, beispielsweise durch Kleben, Schweißen, Heißversiegeln oder auf andere Weise, angebracht sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein elektrochemischer Energiespeicher vorgesehen, bei dem wenigstens ein Befestigungselement derart ausgestaltet ist, dass die Befestigung beim Einwirken einer Zugkraft oberhalb einer Zugkraftschwelle wieder gelöst wird. Die angestrebte Befestigung wird also vorzugsweise durch Anpressen hergestellt und durch Einwirken einer der Anpresskraft vorzugsweise entgegengerichteten Zugkraft wieder gelöst, sofern diese Zugkraft, d.h. ihr Betrag, oberhalb einer Zugkraftschwelle liegt. Die Zugkraftschwelle wird dabei vorzugsweise so gewählt, dass im bestimmungsgemäßen Betrieb oder bei der bestimmungsgemäßen Anwendung eines erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichers ein unbeabsichtigtes Lö- sen der Befestigung nicht oder wahrscheinlich nicht auftritt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein elektrochemischer Energiespeicher vorgesehen, welcher wenigstens zwei zueinander komplementäre Befestigungselemente aufweist, die so beschaffen sind, dass beim Anpressen wenigstens eines ersten Befestigungselementes eines ersten derartigen elektrochemischen Energiespeichers an ein zu dem ersten Befestigungselement komplementäres zweites Befestigungselement eines . _
zweiten derartigen elektrochemischen Energiespeichers eine Befestigung des ersten elektrochemischen Energiespeichers an dem zweiten elektrochemischen Energiespeicher erfolgt. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein elektrochemischer Energiespeicher vorgesehen, bei dem das erste Befestigungselement einen nach außen überstehenden, vorzugsweise kugelförmigen Körper aufweist, der beim Anpressen an ein zu dem ersten Befestigungselement komplementären zweiten Befestigungselement in eine vorzugsweise hohlkugelför- mige Vertiefung einrastet oder einschnappt, welche das zweite Befestigungselement aufweist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein elektrochemischer Energiespeicher vorgesehen, bei dem das erste und/oder das zweite Befestigungselement wenigstens teilweise aus einem elastischen Werkstoff gefertigt ist. Vorzugsweise werden hierfür metallische elastische Werkstoffe oder elastische Kunststoffe verwendet. Ein Vorteil elastischer Werkstoffe ist in diesem Zusammenhang, dass auf den Einsatz aufwändiger mechanischer Konstruktionen zur Verriegelung von Befestigungselementen weitgehend verzichtet werden kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein elektrochemischer Energiespeicher vorgesehen, bei dem das erste oder das zweite Befestigungselement wenigstens ein Federelement aufweist. Als Federelemente kommen in diesem Zusammenhang vorzugsweise blattförmige oder drahtför- mige elastische Einrichtungen in Betracht, vorzugsweise angebracht an den Öffnungen von Vertiefungen in Befestigungselementen, um ein Einschnappen nach außen überstehender, vorzugsweise kugelförmiger Körper an komplementären Befestigungselementen in diese Vertiefungen zu ermöglichen. Die erfindungsgemäßen Befestigungselemente sind in einigen Ausführungsformen in ihrer Funktion den aus der Textiltechnik bekannten Druckknöpfen vergleichbar, die ebenfalls durch Anpressen aneinander so befestigt werden können, - -
dass durch das Einwirken einer Zugkraft oberhalb einer Zugkraftschwelle die Befestigung wieder gelöst werden kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein elekt- rochemischer Energiespeicher vorgesehen, bei dem wenigstens ein Befestigungselement einen Permanentmagneten aufweist. Insbesondere im Zusammenhang mit anderen magnetischen oder magnetisierbaren, vorzugsweise metallischen Werkstoffen ermöglicht der Einsatz von Permanentmagneten im Zusammenhang mit Befestigungselementen an erfindungsgemäßen Energiespei- ehern eine einfache und wirkungsvolle Realisierung einer leicht lösbaren Verbindung.
Solche Permanentmagneten können auch in Kombination mit elastischen Werkstoffen so eingesetzt werden, so dass ein Zustandekommen einer Befestigung erst bei einem Anpressen der mit solchen Permanentmagneten ausgestatteten Befestigungselemente zustande kommt, weil vor dem Annähern des Permanentmagneten an seinen Anziehungsbereich zunächst eine abstoßende elastische Kraft durch Anpressen überwunden werden muss. Ist dies geschehen, dann reicht die anziehende Kraft des Permanentmagneten aus, um die Befesti- gung zu verwirklichen, wobei solche Befestigungen durch Einwirkungen von Zugkräften oberhalb einer Zugkraftschwelle auch wieder gelöst werden können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein elektrochemischer Energiespeicher vorgesehen, bei dem die elektrischen An- Schlüsse des elektrochemischen Energiespeichers derart ausgestaltet sind, dass bei der Befestigung eines ersten derartigen elektrochemischen Energiespeichers an einem zweiten elektrochemischen Energiespeicher eine elektrische Kontaktierung wenigstens eines Teils der elektrischen Anschlüsse der beiden elektrochemischen Energiespeicher erfolgt. Vorzugsweise sind die elektrischen Anschlüsse der auf diese Weise ausgeführten elektrochemischen Energiespeicher dazu mit wenigstens einem Teil der Befestigungselemente elektrisch leitend verbunden, so dass beim Herstellen einer Befestigung eine elektrische _ _
Kontaktierung automatisch erfolgt. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung können die elektrischen Anschlüsse ihrerseits mit Befestigungselementen ausgestattet sein, so dass die Befestigung der Energiespeicher über ihre elektrischen Anschlüsse und damit auch die Kontaktierung der elektrischen An- Schlüsse erfolgt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein elektrochemischer Energiespeicher vorgesehen, bei dem die elektrischen Anschlüsse derart ausgestaltet sind, dass die elektrische Kontaktierung unterbro- chen wird, wenn die Befestigung gelöst wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein elektrochemischer Energiespeicher vorgesehen, bei dem die elektrischen Anschlüsse oder die mit ihnen wenigstens teilweise elektrisch leitend verbundenen Befestigungselemente des elektrochemischen Energiespeichers derart ausgestaltet sind, dass sie einer Verpolung der elektrochemischen Energiespeicher oder ihrer Anschlüsse beim Aufbau einer Anordnung aus wenigstens zwei solcher Energiespeicher entgegenwirken. Vorzugsweise sieht die Erfindung in diesem Zusammenhang gegeneinander versetzte Befestigungselemente, besonders vorzugsweise horizontal und/oder vertikal gegeneinander versetzte Befestigungselemente und/oder Befestigungselemente mit unterschiedlichen, nicht zueinander passenden Formgestaltungen vor, besonders vorzugsweise den Einsatz einer Mehrzahl von Sätzen zueinan- der komplementär gestalteter Befestigungselemente, die innerhalb eines Satzes zueinander passen, nicht jedoch, wenn sie zu unterschiedlichen Sätzen gehören.
Erfindungsgemäß ist auch eine Anordnung einer Mehrzahl von elektrochemi- sehen Energiespeichern vorgesehen, insbesondere eine solche Anordnung, bei der benachbarte elektrochemische Energiespeicher paarweise durch Befestigungsmittel aneinander befestigt sind, die derart ausgestaltet sind, dass beim - -
Anpressen eines ersten derartigen elektrochemischen Energiespeichers oder wenigstens eines ersten derartigen Befestigungselements dieses ersten derartigen elektrochemischen Energiespeichers an einem zweiten derartigen elektrochemischen Energiespeicher oder an wenigstens ein zweites derartiges Befesti- gungselement dieses zweiten derartigen elektrochemischen Energiespeichers eine Befestigung des ersten elektrochemischen Energiespeichers an dem zweiten elektrochemischen Energiespeicher erfolgt.
Erfindungsgemäß ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines elektrochemi- sehen Energiespeichers vorgesehen, bei dem das Gehäuse oder elektrische Anschlüsse des elektrochemischen Energiespeichers derart ausgestaltet werden, dass der elektrochemische Energiespeicher ein erstes Befestigungselement aufweist, welches derart ausgestaltet ist, dass beim Anpressen eines ersten derartigen elektrochemischen Energiespeichers oder wenigstens eines ers- ten derartigen Befestigungselements dieses ersten derartigen elektrochemischen Energiespeichers an einem zweiten derartigen elektrochemischen Energiespeicher oder an wenigstens ein zweites derartiges Befestigungselement dieses zweiten derartigen elektrochemischen Energiespeichers eine Befestigung des ersten elektrochemischen Energiespeichers an dem zweiten elektrochemi- sehen Energiespeicher erfolgt.
Die Befestigungselemente können dabei vorzugsweise in das Gehäuse oder in die Form der elektrischen Anschlüsse des Energiespeichers integriert werden. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung können die Befestigungsele- mente an dem Gehäuse oder an den elektrischen Anschlüssen des Energiespeichers nachträglich angebracht werden.
Erfindungsgemäß ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung einer Mehrzahl von elektrochemischen Energiespeichern vorgesehen, bei dem be- nachbarte elektrochemische Energiespeicher paarweise durch Befestigungsmittel aneinander befestigt werden, indem beim Anpressen eines ersten derartigen elektrochemischen Energiespeichers oder wenigstens eines ersten derarti- - -
gen Befestigungselementes dieses ersten derartigen elektrochemischen Energiespeichers an einem zweiten derartigen elektrochemischen Energiespeicher oder an wenigstens ein zweites derartiges Befestigungselement dieses zweiten derartigen elektrochemischen Energiespeichers eine Befestigung des ersten elektrochemischen Energiespeichers an dem zweiten elektrochemischen Energiespeicher erfolgt.
Die Merkmale dieser oder anderer Ausführungsformen der Erfindung können auch in vorteilhafter Weise miteinander kombiniert werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Hilfe von Figuren näher beschrieben.
Dabei zeigt
Fig. 1 a in schematischer Weise ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen ersten Befestigungselementes;
Fig. 1 b in schematischer Weise ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines zweiten erfindungsgemäßen Befestigungselementes;
Fig. 1 c in schematischer Weise das Zusammenwirken eines ersten mit einem zweiten erfindungsgemäßen Befestigungselement zum Aufbau einer Befestigung;
Fig. 2a in schematischer Weise ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichers;
Fig. 2b in schematischer Weise ein weiteres bevorzugtes
Ausführungsbeispiel eines elektrochemischen Energiespeichers bzw. einer Anordnung von erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichern; - -
in schematischer Weise ein weiteres bevorzugtes
Ausführungsbeispiel eines elektrochemischen Energiespeichers; in schematischer Weise ein weiteres bevorzugtes
Ausführungsbeispiel eines elektrochemischen Energiespeichers bzw. einer Anordnung elektrochemischer Energiespeicher; in schematischer Weise ein weiteres bevorzugtes
Ausführungsbeispiel eines elektrochemischen Energiespeichers bzw. einer Anordnung elektrochemischer Energiespeicher; in schematischer Weise ein weiteres bevorzugtes
Ausführungsbeispiel eines elektrochemischen Energiespeichers; in schematischer Weise ein weiteres bevorzugtes
Ausführungsbeispiel eines elektrochemischen Energiespeichers bzw. einer Anordnung von erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichern. in schematischer Weise ein weiteres bevorzugtes
Ausführungsbeispiel eines elektrochemischen Energiespeichers; in schematischer Weise ein weiteres bevorzugtes
Ausführungsbeispiel eines elektrochemischen Energiespeichers bzw. einer Anordnung elektrochemischer Energiespeicher; in schematischer Weise ein weiteres bevorzugtes
Ausführungsbeispiel eines elektrochemischen Energiespeichers bzw. einer Anordnung von erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichern; - -
in schematischer Weise ein weiteres bevorzugtes
Ausführungsbeispiel eines elektrochemischen Energiespeichers; in schematischer Weise ein weiteres bevorzugtes
Ausführungsbeispiel eines elektrochemischen Energiespeichers bzw. einer Anordnung von erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichern; in schematischer Weise ein weiteres bevorzugtes
Ausführungsbeispiel eines elektrochemischen Energiespeichers; in schematischer Weise ein weiteres bevorzugtes
Ausführungsbeispiel eines elektrochemischen Energiespeichers bzw. einer Anordnung von erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichern.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass ein erfindungsgemäßer elektrochemischer Energiespeicher wenigstens ein erstes Befestigungselement aufweist, welches derart ausgestaltet ist, dass beim Anpressen eines derartigen ersten elektrochemischen Energiespeichers oder wenigstens eines ersten derartigen Befestigungselements dieses ersten derartigen elektrochemischen Energiespeichers an einen zweiten derartigen elektrochemischen Energiespeicher oder an wenigstens ein zweites derartiges Befestigungselement dieses zweiten derartigen elektrochemischen Energiespeichers eine Befestigung des ersten elektrochemischen Energiespeichers an dem zweiten elektrochemischen Energiespeicher erfolgt.
Die vielfältigen Möglichkeiten zum Aufbau oder zur Ausführung derartiger Befestigungselemente werden beispielsweise durch die schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines solchen Befestigungselements in der Fig. 1a verdeutlicht. Die Fig. 1a zeigt eine Seitenansicht eines ersten erfindungsgemäßen Befestigungselements, in diesem Beispiel bestehend aus einer ersten - -
Scheibe 101 , einer zweiten Scheibe 103 mit geringerem Durchmesser, die konzentrisch zu der ersten Scheibe flach an dieser angebracht ist. Schließlich weist das hier dargestellte Befestigungselement eine dritte Scheibe 102 auf, welche beispielsweise den gleichen Durchmesser wie die erste Scheibe 101 aufweist und ebenfalls konzentrisch zu den beiden anderen Scheiben angeordnet ist.
Die Darstellung in der Fig. 1a ist, wie auch die Darstellung aller weiteren Figuren, nicht unbedingt maßstabsgetreu. So sind die Unterschiede 104 und 105 in den Radien der Scheibe 103 zu den Scheiben 101 und 102 vorzugsweise be- deutend kleiner als die Radien selbst.
Fig. 1b zeigt eine zu der in der Fig. 1a gezeigten beispielhaften ersten Befestigungseinrichtung komplementäre beispielhafte zweite Befestigungseinrichtung mit den Strukturelementen 106, 107, 108, 109 und 110. Die Strukturelemente 106 und 107 sind dazu vorgesehen, in die in dem ersten Befestigungselement der Fig. 1a durch die unterschiedlichen Scheibenradien entstandene oder gebildete Nut einzugreifen, wie dies in der Fig. 1c schematisch dargestellt ist. Die Abmessungen 112, 116 bzw. 113, 117 der Formelemente 106 bzw. 107 entsprechen dabei vorzugsweise den Abmessungen 104, 105 der Nut des in Fig. 1a dargestellten Befestigungselements. Die Abmessungen 111 , 114, 115 bzw. 118 der Formelemente 108, 109 entsprechend dabei nicht notwendig den Abmessungen 112, 113, 116 und 117. Die Fig. 1c zeigt in schematischer Weise eine Situation, bei der das in der Fig. 1a gezeigte Befestigungselement in das in der Fig. 1b gezeigte komplementäre Befestigungselement eingeschnappt oder eingerastet ist.
Das Formelement 101 des in der Fig. 1a gezeigten Befestigungselements ist vorzugsweise integraler Bestandteil des elektrochemischen Energiespeichers, seines Gehäuses, eines seiner Abieiter oder anderer von außen zugänglicher Formelemente des elektrochemischen Energiespeichers. Dazu alternativ kann das Formelement 101 jedoch auch an dem elektrochemischen Energiespeicher, - -
insbesondere an seinem Gehäuse oder an einem seiner Abieiter angebracht, beispielsweise angeschweißt oder in ähnlicher Weise fest damit verbunden sein.
Die in den Figuren 1a bzw. 1b gezeigten Befestigungselemente sind vorzugs- weise einstückig ausgestaltet, können jedoch auch durch Zusammenfügen unterschiedlicher Formteile gefertigt werden. Insbesondere die Formteile 108 und 109 werden vorzugsweise aus einem elastischen Material gefertigt, damit ein Einschnappen oder Einrasten des in der Fig. 1a gezeigten Befestigungselements in das in der Fig. 1b gezeigte Befestigungselement bei einem Anpressen leicht erfolgen kann und andererseits ein Lösen der dabei entstehenden Verbindung durch eine Zugkraft oberhalb einer Zugkraftschwelle ermöglicht wird.
Die Zugkraftschwelle wird wesentlich durch die Abmessungen, Formgebungen oder die Materialeigenschaften, insbesondere durch die Elastizität und Steifig- keit der eingesetzten Materialien bestimmt und kann durch eine geeignete Wahl dieser Parameter bei der Konstruktion der Befestigungselemente den Anforderungen bestimmter Anwendungen angepasst werden. Ebenso, wie beim Lösen einer durch die erfindungsgemäßen Befestigungselemente vorzugsweise eine Zugkraft eine bestimmte Zugkraftschwelle überschreiten muss, so muss auch beim Anpressen die Anpresskraft bzw. der Anpressdruck vorzugsweise eine bestimmte Anpresskraftschwelle bzw. eine Anpressdruckschwelle überschreiten, damit die Befestigungselemente eine Befestigung bewirken, vorzugsweise, indem komplementäre Befestigungselemente gegenseitig ineinander einrasten oder einschnappen.
Die Fig. 2 zeigt in schematischer Weise ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichers 201 mit daran angebrachten Befestigungselementen 206, 207, 208 und 209. In diesem Beispiel liegen sich komplementäre Befestigungselemente 206 bzw. 207 und 208 bzw. 209 an parallelen Flächen des Energiespeichers 201 gegenüber, so dass durch Anpressen eines ersten derartigen Energiespeichers an einen zweiten derartigen Energiespeicher und Wiederholen dieses Schrittes eine Anordnung hergestellt - -
werden kann, wie sie in der Fig. 2b schematisch gezeigt wird. In dieser Anordnung sind vier elektrochemische Energiespeicher 202, 203, 204 und 205 aneinander befestigt, so dass die aus diesen vier Energiespeichern hergestellte Anordnung ihrerseits wieder ein Energiespeicher im Sinne der Erfindung ist, der über freie Befestigungselements 210, 211 , 212 und 213 verfügt. Wie insbesondere aus dem Beispiel der Figuren 2a und 2b, aber auch anhand der in den Figuren 3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 5a, 5b, 5c, 6a, 6b, 7a und 7c zu ersehen ist, ist eine Anordnung aus einer Mehrzahl erfindungsgemäßer elektrochemischer Energiespeicher dieser Ausführungsformen ihrerseits wieder ein elektrochemischer Energiespeicher im Sinne der vorliegenden Erfindung.
Einige Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass die Befestigungselemente elektrisch leitend mit elektrischen Anschlüssen der elektrochemischen Energiespeicher verbunden sind. In den in den Figuren 2a und 2b gezeigten Beispielen sind diese elektrischen Anschlüsse in den Figuren nicht gezeigt. Es ist jedoch möglich, diese elektrischen Anschlüsse aus dem Gehäuse des elektrochemischen Energiespeichers herauszuführen und mit den Befestigungselementen elektrisch leitend zu verbinden. Dies kann vorzugsweise mit Hilfe von Durchbrüchen in dem Gehäuse in den Bereichen geschehen, die durch die Be- festigungselemente verdeckt werden, so dass diese Durchbrüche vorzugsweise von außen nicht zugänglich, durch die Befestigungselemente geschützt und besonders vorzugsweise abgedichtet sind.
Eine Möglichkeit besteht darin, einen positiven elektrischen Anschluss mit den Befestigungselementen 206 und 207 zu verbinden und einen negativen elektrischen Anschluss mit den Befestigungselementen 208 und 209 zu verbinden. In diesem Fall zeigt die Fig. 2b eine elektrische Parallelschaltung von vier in der Fig. 2a gezeigten elektrochemischen Energiespeichern. Die Befestigungselemente 210 und 211 sind dabei ebenfalls mit einem positiven elektrischen An- schluss verbunden, wohingegen die Befestigungselemente 212 und 213 mit einem negativen elektrischen Anschluss verbunden sind. Um einer Kurzschlussgefahr durch ein versehentliches Verdrehen der in Fig. 2a gezeigten elektro- - -
chemischen Energiespeicher zu begegnen, sind Befestigungselemente in diesem Zusammenhang bevorzugt, die einer derartigen Verpolung durch unterschiedliche Formgestaltungen und/oder Anordnungen verschiedener Pole begegnen und diese daher vermeiden oder eine Vermeidung wenigstens unter- stützen. Entsprechende Ausführungsbeispiele sind in den Fig. 7a und 7b gezeigt.
Bei den in den Figuren 3a, 3b und 3c schematisch dargestellten elektrochemischen Energiespeichern oder Anordnungen einer Mehrzahl solcher elektroche- mischer Energiespeicher weist jeder einzelne elektrochemische Energiespeicher nur zwei Befestigungselemente 306 bzw. 309 auf. Um eine Befestigung solcher elektrochemischer Energiespeicher aneinander durch erfindungsgemäßes Anpressen zu erleichtern, ist in diesem Beispiel ein Abstandshalter 308 vorgesehen, der ein Verkanten der elektrochemischen Energiespeicher beim Anpressen verhindern soll. Auf diese Weise lassen sich Beschädigungen beim Anpressen der Befestigungselemente verhindern.
Die Fig. 3b zeigt eine Anordnung aus zwei in Fig. 3a gezeigten elektrochemischen Energiespeichern 319 und 320, wobei das Befestigungselement 306 des Energiespeichers 319 in das Befestigungselement 309 des an der horizontalen Mittellinie gespiegelten, also„auf den Kopf gestellten" Energiespeichers 320 eingerastet ist. Das Ergebnis ist eine aus zwei einzelnen Energiespeichern bestehende Anordnung aus solchen Energiespeichern, die ihrerseits ein elektrochemischer Energiespeicher ist, welcher allerdings über zwei freie Befesti- gungselemente 322 und 321 verfügt, die nun gegenüberliegend angeordnet sind. Der Abstandshalter 317 verhindert hier wieder ein Verkanten der Energiespeicher beim Anpressen. Eine entsprechende Funktion hat der Abstandshalter 318. Fig. 3c zeigt eine Anordnung aus vier Energiespeichern 202, 203, 204 und 205 mit Abstandshaltern 313, 314, 315 und 316 sowie mit freien Befestigungselementen 311 bzw. 312. Sofern in diesem Beispiel die Befestigungselemente mit _ _
elektrischen Anschlüssen der jeweiligen Energiespeicher elektrisch leitend verbunden sind, sind die komplementären Befestigungselemente 306 bzw. 309 vorzugsweise mit ungleichnamigen elektrischen Anschlüssen (Polen) verbunden. Aus diesem Grund stellen die Anordnungen der Figuren 3b und 3c elektri- sehe Reihenschaltungen von Energiespeichern dar, wie sie in der Fig. 3a gezeigt werden.
Die Fig. 4a zeigt ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichers 401 , dessen aus dem Gehäuse nach oben bzw. nach unten herausgeführte elektrische Anschlüsse 405 bzw. 406 spezielle Körper 407 bzw. 408 aufweisen, die vorzugsweise als Kühlkörper ausgestaltet sein können und vorzugsweise so dimensioniert sind, dass die Befestigungselemente 411 , 412, 409 und 410 durch Anpressen zweier komplementärer Befestigungselemente eine Verbindung eingehen können, die eine Befestigung derartiger Ener- giespeicher aneinander bewirkt, wie dies in der Fig. 4b schematisch anhand der Energiespeicher 402, 403, 404 und 405 mit den freien Befestigungselementen 411 , 412, 413 und 414 schematisch gezeigt ist.
Einige Ausführungsformen der Erfindung, die beispielhaft in den Figuren 4a, 4b, 5a, 5b, 5c, 6a, 6b, 7a und 7b schematisch dargestellt sind, sehen vor, dass die elektrischen Anschlüsse des elektrochemischen Energiespeichers derart ausgestaltet sind, dass bei der Befestigung eines ersten derartigen elektrochemischen Energiespeichers an einem zweiten elektrochemischen Energiespeicher eine elektrische Kontaktierung wenigstens eines Teils der elektrischen An- Schlüsse der beiden elektrochemischen Energiespeicher erfolgt.
Vorzugsweise sind die elektrischen Anschlüsse der auf diese Weise ausgeführten elektrochemischen Energiespeicher dazu mit wenigstens einem Teil der Befestigungselemente elektrisch leitend verbunden, so dass beim Herstellen einer Befestigung eine elektrische Kontaktierung automatisch erfolgt. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung, wie beispielsweise bei den in den Fig. 4a, 4b und 4c gezeigten Ausführungsbeispielen, können die elektrischen An- - -
Schlüsse 405, 406 ihrerseits mit Befestigungselementen 409, 410, 411 , 412 ausgestattet sein, so dass die Befestigung der Energiespeicher 401 , 402, 403, 404, 405 über ihre elektrischen Anschlüsse und damit auch die elektrische Kontaktierung der elektrischen Anschlüsse erfolgt.
Sind diese Befestigungselemente, wie in den Fig. 4a, 4b und 4c gezeigt, an elektrisch leitfähigen Körpern 407, 408 angebracht, die ihrerseits in elektrisch leitender Verbindung mit den Anschlüssen 405 bzw. 406 und mit den an ihnen angebrachten Befestigungselementen 409, 410, 411 , 412 stehen, dann führen die Befestigungselemente 409, 410 bzw. 411 , 412 das Potential der sie tragenden Körper 407 bzw. 408 und damit das Potential der an diese jeweils angeschlossenen elektrischen Anschlüsse (der sog.„Abieiter") 405 bzw. 406.
Vorzugsweise ist bei diesen und anderen Ausführungsformen vorgesehen, dass die elektrischen Anschlüsse und Befestigungselemente derart ausgestaltet sind, dass die elektrische Kontaktierung unterbrochen wird, wenn die Befestigung gelöst wird.
Entsprechende Ausführungsbeispiele sind in den Figuren 5a, 5b, 6a, 6b, 7a und 7b schematisch dargestellt.
So zeigt die Fig. 5a ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeichers, bei dem die Befestigungselemente 506 und 509 bzw. 507 und 508 mit dem negativen bzw. positiven elektrischen Anschluss des Energiespeichers verbunden sind. Der in dieser Fig. 5a auf dem Energiespeicher 501 markierte Pfeil deutet an, dass dieser Energiespeicher 501 nicht symmetrisch ist bezüglich einer Spiegelung an seiner horizontalen Mittellinie, was einem„auf den Kopf Stellen" des Energiespeichers entspricht. Vielmehr führt eine solche Spiegelung zu einer Vorzeichenumkehr der in der Fig. 5a gezeigten Polaritäten der Befestigungselemente. - -
Stellt man den in der Fig. 5a gezeigten Energiespeicher„auf den Kopf, dann befindet sich das mit dem negativen elektrischen Anschluss verbundene Befestigungselement 509 an der linken oberen Position, an der sich zuvor das mit dem positiven elektrischen Anschluss verbundene Befestigungselement 507 befand, das nun nach links unten gewandert ist. Ganz entsprechend tauschen die Befestigungselemente 506 und 508 bei diesem Vorgang ihrer Position, wodurch aus dem vormals„positiven" Befestigungselement rechts unten ein„negatives" Befestigungselement wird. Obschon die Befestigungselemente des Energiespeichers 501 bei diesem Vorgang des„auf den Kopf Stellens" ihre Polarität wechseln, bleibt ihre Bauweise, d.h. ihr Charakter als eines von zwei komplementären Befestigungselementen, man könnte auch sagen, ihr„Geschlecht", unverändert. Dies hat zur Folge, dass nur die in den Fig. 5b und 5c gezeigten Anordnungen des in Fig. 5a gezeigten Energiespeichers, in denen die Pfeile abwechselnd ihre Orientierung wechseln, technisch sinnvoll sind. Andere Anordnungen des in Fig. 5a gezeigten Energiespeichers wären technisch unzweckmäßig, da sie mit elektrischen Kurzschlüssen verbunden wären, die es zu verhindern gilt. Die An- Ordnung der Energiespeicher mit alternierender Ausrichtung der Pfeile bewirkt eine Parallelschaltung der Energiespeicher, wie es in den Fig. 5b und 5c dargestellt ist. Fig. 5b zeigt eine Parallelschaltung zweier in Fig. 5a gezeigter Energiespeicher 502, 503, die ihrerseits ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Energiespeichers mit von außen zugänglichen Befestigungselementen 51 1 , 512, 513 und 514 ist. Im Gegensatz zu dem in Fig. 5a gezeigten einzelnen Energiespeicher ist die in Fig. 5b gezeigte Anordnung aus zwei Energiespeichern nicht nur baulich, sondern auch elektrisch symmetrisch unter einer Spiegelung um die horizontale Mittellinie („auf den Kopf Stellen"). Um technisch unzweckmäßige oder gefährliche Zusammenschaltungen zu vermeiden, sind insbesondere die in den Figuren 2a bis 7b gezeigten Energiespeicher vorzugsweise mit einem Verpolungsschutz ausgestattet. Dieser Verpo- - -
lungsschutz kann auf vielfältige Weise verwirklicht werden. Gemeinsames Funktionsprinzip solcher einen Verpolungsschutz bewirkenden konstruktiven Maßnahmen ist eine Brechung der baulichen Symmetrie der in den Figuren 2a bis 7b gezeigten Energiespeichers, die auf der elektrischen Ebene nicht vorhanden ist, was zu dem geschilderten Konflikt führt. Eine solche Symmetriebrechung ist auf vielfältige Weise möglich, vorzugsweise durch das Ersetzen der mit den Befestigungselementen 507 bzw. 506 formgleichen Befestigungselemente 509 bzw. 508 durch andersartige, in den Figuren nicht gezeigte, Befestigungselemente, die nicht zu den Befestigungselementen 506 bzw. 507 passen. Dies geschieht vorzugsweise so, dass bereits der Versuch einer Montage scheitern muss, bevor es zu einer unerwünschten oder gefährlichen Verpolung kommen kann.
Daneben gibt es andere Möglichkeiten, einen Verpolungsschutz zu realisieren, beispielsweise durch eine verschobene Anordnung der unteren Befestigungs- elemente 508 und 509 an den Seitenwänden des in Fig. 5a gezeigten Energiespeichers, die bewirkt, dass diese verschobenen Befestigungselemente nach einem„auf den Kopf Stellen" des in Fig. 5a gezeigten Energiespeichers nicht mit den oberen Befestigungselementen benachbarter gleichartiger Energiespeicher zur Deckung kommen. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel wird in den Fi- guren 7a und 7b gezeigt. Die Befestigungselemente 707 und 708 sind gegenüber den Positionen der Befestigungselemente 507 bzw. 508 vertikal so verschoben, dass die in der Fig. 5a vorhandene bauliche Symmetrie in der Fig. 7a gebrochen ist. Stellt man den in Fig. 7a gezeigten Energiespeicher„auf den Kopf, nehmen die Befestigungselemente 706 und 707 nicht die Positionen ein, die zuvor von den Befestigungselementen 708 bzw. 709 belegt waren.
Wie ein Blick auf die Fig. 7b zeigt, wird diese Wirkung der versetzten Anordnung von Befestigungselementen beim Aufbau von Anordnungen aus mehreren Energiespeichern automatisch wieder auf die dabei entstehenden zusammen- gesetzten Energiespeicher übertragen. Das in Fig. 7b gezeigte Aggregat aus den vier alternierend ausgerichteten Energiespeichern 702, 703, 704 und 705 mit den freien elektrischen Anschlüssen 710, 711 , 712 und 713, die gleichzeitig _ .
die freien Befestigungselemente dieses zusammengesetzten Energiespeichers sind, ist weder baulich noch elektrisch symmetrisch unter einer Spiegelung an der horizontalen Mittellinie. Entsprechende Maßnahmen werden bevorzugt auch eingesetzt, um einen Ver- polungsschutz der in den Fig. 6a und 6b gezeigten Erzeugnisse zu bewirken. Auch die in den Fig. 6a und 6b gezeigten Energiespeicher sind baulich symmetrisch, aber nicht elektrisch. Spiegelt man den Energiespeicher 601 oder die Anordnung aus den vier Energiespeichern 602, 603, 604 und 605 an der horizon- talen Mittellinie, dann nehmen die Befestigungselemente 608, 609 bzw. 612 und 613 die vorherigen Positionen der Befestigungselemente 606, 607 bzw. 610 und 61 1 ein; die Polaritäten der elektrischen Anschlüsse ändern dabei jedoch ihre Vorzeichen. Im Unterschied zu den in den Figuren 5a, 5b, 7a und 7b gezeigten Erzeugnissen müssen die in den Fig. 6a und 6b gezeigten Energiespeicher jedoch nicht alternierend, sondern mit identischer Ausrichtung zusammengeschaltet werden. Dies ist in den Figuren 5a, 5b, 6a, 6b, 7a und 7b durch entsprechende Pfeile angedeutet.
Vorzugsweise sieht die Erfindung in diesem Zusammenhang gegeneinander versetzte Befestigungselemente, besonders vorzugsweise horizontal und/oder vertikal gegeneinander versetzte Befestigungselemente 706, 707, 708, 709 und/oder Befestigungselemente mit unterschiedlichen, nicht zueinander pas- senden Formgestaltungen vor, besonders vorzugsweise den Einsatz einer Mehrzahl von Sätzen zueinander komplementär gestalteter Befestigungselemente, die innerhalb eines Satzes zueinander passen, nicht jedoch, wenn sie zu unterschiedlichen Sätzen gehören.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrochemischer Energiespeicher (301 , 401 ), wenigstens ein erstes Befestigungselement (306, 308, 409, 410, 411 , 412) aufweisend, welches derart ausgestaltet ist, dass beim Anpressen eines ersten derartigen elektrochemischen Energiespeichers (319) oder wenigstens eines ersten derartigen Befestigungselementes dieses ersten derartigen elektrochemischen Energiespeichers an einen zweiten derartigen elektrochemischen Energiespeicher (320) oder an wenigstens ein zweites derartiges Befestigungselement dieses zweiten derartigen elektrochemischen Energiespeichers (320) eine Befestigung des ersten elektrochemischen Energiespeichers an dem zweiten elektrochemischen Energiespeicher erfolgt.
2. Elektrochemischer Energiespeicher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Befestigungselement derart ausgestaltet ist, dass die Befestigung beim Einwirken einer Zugkraft oberhalb einer Zugkraftschwelle wieder gelöst wird.
3. Elektrochemischer Energiespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrochemische Energiespeicher wenigstens zwei zueinander komplementäre Befestigungselemente (101 bis 105, 106 bis 110) aufweist, die so beschaffen sind, dass beim Anpressen wenigstens eines ersten Befestigungselementes eines ersten derartigen elektro- chemischen Energiespeichers an ein zu dem ersten Befestigungselement komplementäres zweites Befestigungselement eines zweiten derartigen elektrochemischen Energiespeichers eine Befestigung des ersten elektrochemischen Energiespeichers an dem zweiten elektrochemischen Energiespeicher erfolgt.
4. Elektrochemischer Energiespeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Befestigungselement einen nach außen überstehenden, vorzugsweise kugelförmigen Körper (102) aufweist, der beim Anpressen an ein zu dem ersten komplementären Befestigungselement komplementären zweiten Befestigungselement in eine vorzugsweise hohlkugelförmige Vertiefung (106 bis 110) einschnappt, welche das zweite Befestigungselement aufweist.
5. Elektrochemischer Energiespeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Befestigungselement wenigstens teilweise aus einem elastischen Werkstoff gefertigt ist.
6. Elektrochemischer Energiespeicher nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste oder das zweite Befestigungselement wenigstens ein Federelement aufweist.
7. Elektrochemischer Energiespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Befestigungselement einen Permanentmagneten aufweist.
8. Elektrochemischer Energiespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse (405, 406) des elektrochemischen Energiespeichers derart ausgestaltet (407, 408, 409, 410, 411 , 412) sind, dass bei der Befestigung eines ersten derartigen elektrochemischen Energiespeichers (402) an einem zweiten elektrochemischen Energiespeicher (403) eine elektrische Kontaktierung wenigstens eines Teils der elektrischen Anschlüsse der beiden elektrochemischen Energiespeicher erfolgt.
9. Elektrochemischer Energiespeicher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse des elektrochemischen Energiespeichers derart ausgestaltet sind, dass die elektrische Kontaktierung unterbrochen wird, wenn die Befestigung gelöst wird.
10. Elektrochemischer Energiespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse oder die mit ihnen wenigstens teilweise elektrisch leitend verbundenen Befestigungsele- mente des elektrochemischen Energiespeichers derart ausgestaltet sind, dass sie einer Verpolung der elektrochemischen Energiespeicher oder ihrer Anschlüsse beim Aufbau einer Anordnung aus wenigstens zwei solcher Energiespeicher entgegenwirken.
11. Anordnung einer Mehrzahl von elektrochemischen Energiespeichern nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
12. Anordnung einer Mehrzahl von elektrochemischen Energiespeichern, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Anordnung benachbarte elektrochemische Energiespeicher paarweise durch Befestigungsmittel aneinander befestigt sind, die derart ausgestaltet sind, dass beim Anpressen eines ersten derartigen elektrochemischen Energiespeichers (319) oder wenigstens eines ersten derartigen Befesti- gungselementes dieses ersten derartigen elektrochemischen Energiespeichers an einen zweiten derartigen elektrochemischen Energiespeicher (320) oder an wenigstens ein zweites derartiges Befestigungselement dieses zweiten derartigen elektrochemischen Energiespeichers (320) eine Befestigung des ersten elektrochemischen Energiespeichers an dem zweiten elektrochemischen Ener- giespeicher erfolgt.
13. Verfahren zur Herstellung eines elektrochemischen Energiespeichers, bei dem das Gehäuse oder elektrische Anschlüsse des elektrochemischen Energiespeichers derart ausgestaltet werden, dass der elektrochemische Energiespei- eher ein erstes Befestigungselement (306, 308, 409, 410, 411 , 412) aufweist, welches derart ausgestaltet ist, dass beim Anpressen eines ersten derartigen elektrochemischen Energiespeichers (319) oder wenigstens eines ersten derartigen Befestigungselementes dieses ersten derartigen elektrochemischen Energiespeichers an einen zweiten derartigen elektrochemischen Energiespeicher (320) oder an wenigstens ein zweites derartiges Befestigungselement dieses zweiten derartigen elektrochemischen Energiespeichers (320) eine Befestigung des ersten elektrochemischen Energiespeichers an dem zweiten elektrochemischen Energiespeicher erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 13 zur Herstellung eines elektrochemischen Energiespeichers nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
15. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung einer Mehrzahl von elektrochemischen Energiespeichern, bei dem benachbarte elektrochemische Energiespeicher paarweise durch Befestigungsmittel aneinander befestigt wer- den, indem beim Anpressen eines ersten derartigen elektrochemischen Energiespeichers (319) oder wenigstens eines ersten derartigen Befestigungselementes dieses ersten derartigen elektrochemischen Energiespeichers an einen zweiten derartigen elektrochemischen Energiespeicher (320) oder an wenigstens ein zweites derartiges Befestigungselement dieses zweiten derartigen elektrochemischen Energiespeichers (320) eine Befestigung des ersten elektrochemischen Energiespeichers an dem zweiten elektrochemischen Energiespeicher erfolgt.
16. Verfahren nach Anspruch 15 zur Herstellung einer Anordnung einer Mehrzahl von elektrochemischen Energiespeichern nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
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