EP4519927A1 - Verfahren zur herstellung eines verspannten batteriezellenverbunds - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines verspannten batteriezellenverbunds

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Publication number
EP4519927A1
EP4519927A1 EP23720150.4A EP23720150A EP4519927A1 EP 4519927 A1 EP4519927 A1 EP 4519927A1 EP 23720150 A EP23720150 A EP 23720150A EP 4519927 A1 EP4519927 A1 EP 4519927A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
battery cell
cell assembly
clamped
curable mass
mass
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP23720150.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tim Dressel
Jens Dietrich
Steffen Hirschmann
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.)
MAN Truck and Bus SE
Original Assignee
MAN Truck and Bus SE
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
Application filed by MAN Truck and Bus SE filed Critical MAN Truck and Bus SE
Publication of EP4519927A1 publication Critical patent/EP4519927A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0481—Compression means other than compression means for stacks of electrodes and separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • H01M50/264—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks for cells or batteries, e.g. straps, tie rods or peripheral frames

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a strained battery cell assembly and a strained battery cell assembly that is produced using these same methods.
  • battery modules include several battery cells (e.g. lithium-ion battery cells) that are electrically connected to one another to form a high-voltage battery.
  • the battery cells are usually arranged in the form of a cell stack, which is then fixed by applying a preload force using a mechanical holding device.
  • a holding device can z. B. be designed as a holding frame with two end plates, which are connected to one another via at least two side plates.
  • bracing often also serves as a measure to prevent the battery cells from aging too quickly. Applying an ideal bias voltage, which depends on the chemistry of the battery cells, enables the battery cells to achieve the highest usable number of charge and discharge cycles while at the same time achieving the greatest possible usable battery capacity.
  • a disadvantage of the known holding devices is often the multi-part design and complex connection of the corresponding components, such as. B. side plates, tie rods, tension straps, etc.
  • Another disadvantage is that parasitic capacitances, so-called Y capacitances, can form due to the mostly metal holding devices, which can impair the performance of the battery module.
  • a method is provided. The method is preferably used to produce a strained battery cell assembly.
  • the method involves arranging several battery cells (e.g. lithium-ion battery cells) to form a battery cell assembly.
  • the battery cell assembly can preferably be a predetermined, i.e. H. previously determined arrangement of the battery cells into a unit can be understood.
  • the battery cell assembly can be a battery cell stack and/or a grid arrangement of battery cells.
  • the method has a tensioning of the battery cell assembly by means of at least one (e.g. cylindrical) pressure stamp of a clamping device. It is provided here that the at least one pressure stamp presses against the battery cell assembly when the battery cell assembly is clamped. When clamping, the multiple battery cells can be pressurized or pressed against each other.
  • the at least one pressure stamp of the clamping device can z. B. be mechanically, hydraulically and / or pneumatically driven.
  • the method involves applying a, preferably electrically non-conductive, curable mass to the clamped battery cell composite.
  • the curable mass is applied while the battery cell assembly is clamped by means of the at least one pressure stamp.
  • the curable mass can be applied in the clamping device.
  • the curable mass can be e.g. B. can be a resin (e.g. a casting resin), a molding compound and/or a foaming plastic.
  • the application of the curable mass preferably serves to fix the strained battery cell assembly. After the hardenable mass has hardened, the battery cell assembly can thus be advantageously fixed in a clamped state without the need for complex, multi-part frame structures. This also has the advantage that the battery cells are protected as reliably as possible against external influences and electrical insulation from the outside can also be achieved.
  • Saving metal frame elements can also advantageously reduce parasitic Y capacitances and/or improve the electromagnetic compatibility of the device.
  • the at least one pressure stamp can have at least two (e.g. cylindrical) pressure stamps.
  • the at least two pressure stamps When tensioning the battery cell assembly, the at least two pressure stamps preferably press against the battery cell assembly on opposite sides (e.g. directly).
  • one of the at least two pressure stamps can press against the battery cell assembly from the left during bracing, while a second of the at least two pressure stamps presses against the battery cell assembly from the right.
  • the at least two pressure stamps can be designed the same or different. This allows the battery cell assembly to be tensioned as uniformly as possible.
  • the application can include casting, spraying and/or foaming the curable mass.
  • the application preferably includes casting, overmolding and/or foaming around the clamped battery cell composite with the curable mass, preferably in such a way that the clamped battery cell composite is surrounded on the circumference by the curable mass.
  • the clamped battery cell assembly can be surrounded by a, preferably closed, frame made of the curable mass. This advantageously provides a way to fix the clamped battery cell assembly that is as simple and quick to install as possible.
  • the clamped battery cell assembly when the curable mass is applied to the clamped battery cell assembly, can rest on a base.
  • the base is preferably flat or even.
  • the base can be plate-shaped.
  • the base can have an upper side onto which the clamped battery cell assembly is placed.
  • the curable mass when the curable mass is applied to the clamped battery cell assembly, the clamped battery cell assembly rests on the base in such a way that the curable mass cannot penetrate between the base and the clamped battery cell assembly. Accordingly, the curable mass can preferably not be applied to an underside of the clamped battery cell assembly during application.
  • the battery cell assembly can advantageously connect (preferably after the mass has hardened) with the released lying underside can be mounted on a cooling device, whereby (e.g. via a gap filler inserted between the underside and the cooling device) the best possible heat transfer between the components can be ensured.
  • the clamped battery cell composite when the curable mass is applied to the clamped battery cell composite, the clamped battery cell composite can be surrounded by a filling mold.
  • the filling mold can be a (e.g. reusable) filling mold that is used to produce several clamped battery cell assemblies.
  • the filling form can also be a filling form which then remains on the clamped battery cell assembly (e.g. in the form of a housing).
  • the filling form is preferably a filling frame.
  • the filling mold can have several wall sections that surround the circumference of the through opening for receiving the clamped battery cell assembly.
  • the clamped battery cell composite when the curable mass is applied to the clamped battery cell composite, the clamped battery cell composite can be surrounded by the filling mold in such a way that there is a gap between the clamped battery cell composite and the filling mold into which the curable mass is introduced.
  • the gap can thus be delimited on the outside by the filling form and on the inside by the clamped battery cell assembly.
  • the thickness of the applied curable mass can be controlled as reliably as possible in an advantageous manner.
  • the filling form can have at least one opening (e.g. a bore and/or recess) through which the at least one pressure stamp extends.
  • the at least one opening preferably has a contour that corresponds to an outer contour of the at least one pressure stamp.
  • the plurality of battery cells of the battery cell assembly can each have contact poles (e.g. each have a plus and a minus pole).
  • the contact poles of the plurality of battery cells can be aligned upwards and/or downwards.
  • the contact poles of all (e.g. prismatic) battery cells can be oriented upwards.
  • good accessibility of the contact poles e.g. for subsequent attachment of pole connectors
  • the curable mass when applying the curable mass to the clamped battery cell composite, can be applied over the entire height of the battery cells.
  • the curable mass can be applied from a (e.g. bottom-side) lower edge of the respective battery cells to a (e.g. lid-side) upper edge of the respective battery cells.
  • the curable mass when the curable mass is applied to the clamped battery cell composite, can be applied to the circumference.
  • the curable mass can be applied in such a way that the curable mass surrounds the clamped battery cell composite on the circumference, preferably completely.
  • the curable mass is preferably applied exclusively on the circumference.
  • the curable material when the curable mass is applied to the clamped battery cell composite, can be applied to side surfaces of the clamped battery cell composite.
  • the side surfaces of the clamped battery cell assembly can z. B. be essentially vertically oriented.
  • the curable material is preferably applied exclusively to side surfaces of the clamped battery cell composite.
  • the curable material when applying the curable mass to the clamped battery cell composite, the curable material cannot be applied to an upper side and/or a lower side of the clamped battery cell composite.
  • This can e.g. B. by appropriately controlling the application and/or by appropriately covering the top and/or bottom of the clamped battery cell assembly.
  • the best possible fixation of the battery cell assembly and at the same time good accessibility (e.g. of the contact poles) can be made possible in an advantageous manner.
  • the curable mass when the curable mass is applied to the clamped battery cell composite, can additionally be applied to a section of the at least one pressure stamp.
  • the curable mass can be applied to a section of the at least one pressure stamp located within the filling mold. Accordingly, the corresponding section of the at least one pressure stamp can be embedded in the curable mass after application be. This can advantageously ensure reliable bracing even during application.
  • the method can further comprise curing the curable mass.
  • Hardening can e.g. B. done by cooling and solidifying the curable mass.
  • hardening can also take place through a (chemical) hardening reaction.
  • the curable mass e.g. a reactive resin
  • a hardener e.g. an amine hardener
  • the curable mass and the hardener can be mixed (e.g. immediately) before application and/or during application. Accordingly, some of the hardening can also take place during application.
  • the battery cell assembly as a whole can be fixed in its clamped state.
  • the method can further include releasing the at least one pressure stamp from the battery cell composite after the curable mass has hardened.
  • the release can take place by moving back (e.g. retracting) the at least one pressure stamp from the battery cell assembly.
  • the battery cell assembly can also be removed from the clamping device.
  • the resulting (tensioned and fixed) battery cell assembly can also be referred to as a “packet”, which can then be inserted into a battery or directly into a vehicle.
  • At least one recess can be created in the hardened mass by releasing the at least one pressure stamp.
  • the at least one recess can be, for example, a hole, a gap and/or a depression in the hardened mass.
  • the at least one pressure stamp can be partially surrounded by the hardened mass before being released.
  • a contour of the at least one recess can correspond to an outer contour of the at least one pressure stamp.
  • the method can include closing the at least one recess with at least one filling.
  • the at least one filling can be at least one filling compound and/or at least one stopper.
  • the at least one filling can be introduced (e.g. cast and/or inserted) into the at least one recess, preferably in such a way that the at least one filling is flush with the hardened mass on the outside. This can advantageously provide a casing of the battery cell assembly that is as closed as possible.
  • At least one gap filler when arranging the plurality of battery cells to form the battery cell assembly, at least one gap filler can be positioned between two of the plurality of battery cells.
  • the two battery cells should therefore preferably not lie directly against one another, but should be separated or spaced apart from one another via the at least one gap filler.
  • the at least one gap filler completely fills a gap between the two battery cells, so that when the curable mass is later applied, it cannot penetrate between the two battery cells.
  • the gap filler can z. B.
  • a mat or a cushion in particular an elastomeric mat or an elastomeric cushion, for example a so-called gap pad, for example made of a TIM material (English: Thermal Interface Material), in particular for thermally contacting the battery cells.
  • the gap filler can be elastic and/or deformable, e.g. B. to relieve pressure in the event of swelling-related expansion of the battery cells.
  • At least one end plate can be positioned on a side surface of one of the plurality of battery cells.
  • the at least one end plate can z. B. be positioned at a front end of the battery cell stack.
  • the at least one end plate can also serve as a support or pressure surface for the at least one pressure stamp of the clamping device. In an advantageous manner, the most uniform possible contact pressure can be exerted on the battery cell assembly.
  • the multiple battery cells when arranging the multiple battery cells to form the battery cell assembly, can be arranged in multiple groups.
  • the multiple battery cells can be in the form of multiple battery cell stacks (e.g. offset in parallel to one another).
  • the plurality of groups are preferably arranged at a distance from one another, preferably in such a way that when the curable ones are applied Mass the curable mass can penetrate between the several groups.
  • logical groupings of the battery cells e.g. in the form of several battery modules
  • the curable composition may be a plastic material and/or a synthetic resin material (e.g. an epoxy resin material) and/or a foam material (e.g. a polyurethane foam material).
  • a synthetic resin material e.g. an epoxy resin material
  • a foam material e.g. a polyurethane foam material
  • a strained battery cell assembly is provided, which is produced according to a method as described in this document.
  • Figure 1 shows a flowchart of a method for producing a strained battery cell assembly according to an embodiment
  • Figure 2A shows a schematic sectional view of a battery cell assembly during the production of a strained battery cell assembly according to an embodiment
  • Figure 2B shows a schematic sectional view of a battery cell assembly during the production of a strained battery cell assembly according to an embodiment
  • Figure 3 shows a schematic sectional view of a battery cell assembly during the production of a strained battery cell assembly according to an embodiment
  • Figure 4 shows a schematic sectional view of a battery cell assembly during the production of a strained battery cell assembly according to a further embodiment.
  • Figure 1 shows a flowchart of a method for producing a strained battery cell assembly 10 according to one embodiment.
  • Figures 2A, 2B, 3 and 4 show schematic sectional views of a battery cell assembly during production.
  • the plurality of battery cells 12, which are arranged to form the battery cell assembly are all of the same design.
  • the multiple battery cells 12 can be exclusively prismatic battery cells 12.
  • the plurality of battery cells 12 should preferably all be oriented in the same way.
  • the contact poles of the plurality of battery cells 12 can each be oriented upwards.
  • the respective predetermined breaking points or material weakenings can all be aligned upwards.
  • the contact poles and/or the predetermined breaking points or material weakenings of the plurality of battery cells 12 can also be aligned downwards. In the case of round cells, z. B. one contact pole of the several battery cells 12 can be oriented upwards and one contact pole downwards.
  • the plurality of battery cells 12 can be arranged in one plane, particularly preferably in a row next to one another or in a grid.
  • the battery cell assembly can be, for example, a battery cell stack (see Figures 2A, 2B and 3).
  • the multiple battery cells 12 can be stacked in the battery cell stack along a stacking direction.
  • the stacking direction can e.g. B. be oriented horizontally.
  • the battery cell assembly or the battery cell stack can z. B. at least ten, preferably at least fifteen, particularly preferably at least sixteen battery cells 12 include.
  • the battery cell network can comprise several groups or subunits (see Figure 4).
  • the multiple battery cells 12 can be arranged in multiple groups.
  • the multiple battery cells 12 can be arranged in the form of multiple (e.g. three) battery cell stacks.
  • the plurality of battery cell stacks are preferably arranged at a distance from one another and/or offset parallel to one another.
  • At least one gap filler 14 (e.g. an elastomeric mat or a gap pad) can also be positioned between two of the multiple battery cells 12.
  • the at least one gap filler 14 can z. B. each rest on a side surface of the two battery cells 12.
  • the at least one gap filler 14 has several gap fillers 14.
  • Each of the several gap fillers 14 can be positioned between two of the battery cells 12.
  • the battery cell assembly can have an alternating sequence of battery cells 12 and gap fillers 14.
  • the at least one gap filler 14 or the several gap fillers 14 can serve to improve thermal coupling between the battery cells 12.
  • the at least one gap filler 14 or the multiple gap fillers 14 can serve to relieve pressure in the event of expansion of the battery cells 12 due to swelling.
  • the at least one gap filler 14 can thus provide a reserve for swelling of the battery cells 12.
  • the at least one gap filler 14 can be deformable (e.g. reversibly) when pressure is applied.
  • the gap filler can be a (e.g. elastic) mat (e.g. elastomeric mat) and/or a (e.g. elastic) cushion (e.g. elastomeric cushion).
  • the gap filler can also consist of a TIM material (English: Thermal Interface Material).
  • the at least one gap filler 14 can serve as propagation protection in the event of thermal runaway of one of the battery cells 12.
  • At least one end plate 16 can also be positioned on a side surface of one of the plurality of battery cells 12.
  • the at least one end plate 16 preferably has two end plates 16.
  • the two end plates 16 can each be arranged on opposite side surfaces (e.g. end faces of the battery cell stack). The two end plates can therefore each limit the battery cell assembly on the front side.
  • the end plates can be arranged and/or designed to absorb pressure (e.g. caused by swelling of the battery cells 12 of the battery cell assembly).
  • the expression “Swelling” can preferably refer to an (irreversible) increase in the battery cell volume of the battery cells 12 with an increasing number of charging or discharging cycles.
  • the battery cell assembly preferably does not have any clamping elements connecting the end plates 16, such as. B. side plates, tie rods etc.
  • the battery cell assembly is clamped using at least one pressure stamp 22 of a clamping device (e.g. a press, not shown).
  • the bracing can include clamping, pressurizing and/or pressing the battery cell assembly.
  • the bracing can be done automatically and/or mechanically.
  • the bracing can only take place along one direction (e.g. a longitudinal direction).
  • the bracing can take place (e.g. exclusively) along the stacking direction.
  • the battery cells 12 are preferably tensioned in such a way that there is essentially no empty space or gap between the battery cells 12.
  • the at least one pressure stamp 22 presses against the battery cell assembly (see, for example, FIG. 2A).
  • the at least one pressure stamp 22 can, for. B. be movable (e.g. movable and / or displaceable) by means of a linear drive of the clamping device.
  • the at least one pressure stamp 22 can be driven mechanically, hydraulically, pneumatically and/or electrically.
  • the at least one pressure stamp 22 can comprise a piston-cylinder unit.
  • the at least one pressure stamp 22 can be cylindrical.
  • the at least one pressure stamp 22 can be designed as a clamping jaw and/or clamping arm. The at least one pressure stamp 22 can rest directly against one of the several battery cells 12 of the battery cell assembly during bracing.
  • the at least one pressure stamp 22 can rest against the at least one end plate 16 during bracing.
  • the at least one pressure stamp 22 has at least two pressure stamps 22.
  • the at least two pressure stamps 22 When bracing the battery cell assembly, the at least two pressure stamps 22 preferably press against the battery cell assembly on opposite sides.
  • one of the at least two pressure stamps 22 can press against the battery cell assembly from the left during bracing, while a second of the at least two pressure stamps 22 presses against the battery cell assembly from the right.
  • the at least two pressure stamps 22 can be oriented coaxially and/or parallel to one another.
  • the at least one pressure stamp 22 comprises a plurality of pressure stamps 22, each of which has at least one the groups are assigned (see Figure 4).
  • the at least one pressure stamp 22 comprises six pressure stamps 22, with two each clamping one of the three battery cell stacks.
  • a curable mass 2 is applied to the clamped battery cell assembly 10.
  • the curable mass 2 can be, for example. B. may be a plastic material and/or a synthetic resin material (e.g. epoxy resin material) and/or a foam material (e.g. polyurethane foam material).
  • the curable mass 2 should preferably be electrically weakly conductive or non-conductive.
  • the curable mass 2 can be a one-component or two-component system.
  • the curable mass 2 can be in liquid or pasty form when applied.
  • the curable mass 2 can be flowable when applied.
  • the curable mass 2 can be reaction-curing, cold-curing, thermal-curing and/or moisture-curing.
  • the curable mass 2 can be designed to form a (solid) shaped body after hardening or hardening.
  • the curable mass 2 can, for. B. be a potting compound, a varnish and/or an adhesive and/or a foam. Accordingly, the application can include casting, spraying and/or foaming the curable mass 2.
  • the clamped battery cell assembly 10 can be surrounded by a filling mold 6 (cf. FIG. 2A or 4). Accordingly, the method can include surrounding the battery cell assembly or the clamped battery cell assembly 10 with the filling mold 6. Furthermore, the method can also include inserting the battery cell assembly or the clamped battery cell assembly 10 into the filling mold 6.
  • the filling form 6 can be in one piece or in several parts.
  • the filling form 6 can be a housing, which preferably remains on the clamped battery cell assembly 10.
  • the housing can also be a housing section to which z. B. additional housing components can be attached.
  • a temperature control device e.g. in the form of a cooling line and/or a cooling plate
  • the housing or the filling form 6 can also have mounting points, e.g. B. for later installation.
  • the filling mold 6 can at least partially delimit a space for receiving the curable mass 2.
  • the filling mold 6 can have at least one opening through which the at least one pressure stamp 22 can extend.
  • the filling form 6 can preferably be formed from a (e.g. rectangular) filling frame.
  • the filling form 6 can therefore be essentially one have a frame-shaped filling form outer wall.
  • the filling mold outer wall can be essentially polygonal frame-shaped (e.g. rectangular frame-shaped) and/or completely circumferential.
  • the clamped battery cell composite 10 can preferably be surrounded by a filling mold 6 in such a way that between the clamped battery cell composite 10 and the filling mold 6 there is a (e.g. frame-shaped) gap into which the curable Mass 2 is introduced.
  • the curable mass 2 can be introduced into the gap using one or more lances.
  • the application or introduction can z. B. include pouring and/or injecting the curable mass 2 into the gap and/or foaming the gap with the curable mass 2.
  • the clamped battery cell assembly 10 can rest or be placed on a base 4 (e.g. a support plate) (cf. FIG. 2A or 2B).
  • the clamped battery cell assembly 10 can thus rest against the base 4 with an underside of the clamped battery cell assembly 10 when the curable mass 2 is applied to the clamped battery cell assembly 10.
  • the method can include placing the battery cell assembly or the clamped battery cell assembly 10 on the base 4.
  • the base 4 can limit the aforementioned gap between the filling form 6 and the clamped battery cell assembly 10 downwards.
  • the base 4 is preferably flat or even.
  • the base 4 can be designed in the form of a plate.
  • the base 4 can have a support surface for placing the clamped battery cell assembly 10.
  • the support surface can be designed in a shape-adapted manner to a side surface (e.g. underside) of the clamped battery cell assembly 10.
  • the clamped battery cell assembly 10 can preferably rest or be placed on a base 4 in such a way that the curable mass 2 cannot penetrate between the base 4 and the clamped battery cell assembly 10.
  • the curable mass 2 cannot therefore be applied to an upper side and/or a lower side of the clamped battery cell assembly 10 (cf. Figures 2A and 2B). While applying to the underside z. B. via the aforementioned document 4 can be prevented, it can be applied to the top e.g. B. can be achieved by terminating or stopping the application (e.g. pouring or injecting) in a timely manner. Accordingly, when applying the curable mass 2 to the clamped battery cell assembly 10, the curable mass 2 can only be applied to side surfaces of the clamped battery cell assembly 10. The side surfaces are preferably oriented essentially vertically or have a substantially horizontal surface normal.
  • the curable mass 2 can also be applied over the entire height of the battery cells 12. After application, the curable mass can therefore extend, for example, from a (e.g. bottom-side) lower edge of the respective battery cells 12 to an (e.g. lid-side) upper edge of the respective battery cells 12.
  • the curable mass 2 when applying the curable mass 2 to the clamped battery cell assembly 10 in step S3, the curable mass 2 is applied on the circumference, preferably exclusively on the circumference.
  • the braced battery cell assembly 10 can thus be surrounded by a, preferably closed, frame made of the curable mass 2.
  • the frame made of the curable mass 2 can be essentially polygonal frame-shaped (e.g. rectangular frame-shaped) and/or completely circumferential.
  • the curable mass 2 can be applied in such a way that the curable mass 2 surrounds the clamped battery cell assembly 10 on the circumference, preferably completely.
  • the curable mass 2 can also be applied to at least one electrical line (e.g. a cable).
  • the at least one electrical line can be assigned to the strained battery cell assembly 10.
  • the at least one electrical line can serve to connect the battery cells 12 of the clamped battery cell assembly 10 to other components (e.g. a consumer and/or a distributor).
  • the at least one electrical line can z. B. be HV or LV cabling.
  • the at least one electrical line can be embedded at least in sections in the curable mass 2 or at least partially surrounded by the curable mass 2.
  • the curable mass 2 is preferably applied to the clamped battery cell assembly 10 while it is/is clamped or while it is in the clamping device. This is how it happens Applying the curable mass 2 to the clamped battery cell assembly 10, preferably while the at least one pressure stamp 22 presses against the battery cell assembly. Accordingly, when applying the curable mass 2 to the clamped battery cell composite 10, the curable mass 2 can also be applied to a section of the at least one pressure stamp 22 (see Figures 2A and 4). For example, the curable mass 2 can be applied to a section of the at least one pressure stamp 22 located within the filling mold 6.
  • the section of the at least one pressure stamp 22 can be embedded at least in sections in the curable mass 2 after the curable mass 2 has been applied.
  • the at least one pressure stamp 22 can prevent the curable mass 2 from being applied or introduced into a spatial area that is occupied by the at least one pressure stamp 22 (e.g. within the filling mold 6).
  • the curable mass 2 can also be hardened (e.g. hardened).
  • the hardening can be carried out e.g. B. by cooling by heating and / or by a (chemical) curing reaction (e.g. a crosslinking reaction).
  • a curing reaction can e.g. B. can be done by mixing the curable mass 2 (e.g. a reactive resin) with a hardener (e.g. an amine hardener), whereby the two components react to form a (e.g. thermoset) plastic.
  • the two components can be mixed, for example, during application.
  • the curable mass 2 can change to a solid state or form a (solid) shaped body.
  • the bracing is preferably maintained by means of the at least one pressure stamp 22 until the curable mass 2 has hardened.
  • the clamped battery cell assembly 10 can be fixed in the clamped state without the need for further mechanical aids, such as. B. a clamping frame or similar are necessary. Accordingly, the battery cell assembly or the clamped battery cell assembly 10 can be designed to be free of a metallic holding or clamping frame.
  • the at least one pressure stamp 22 can then be released from the battery cell assembly after the curable mass 2 has hardened (see FIG. 2B).
  • the release can be done, for example, by moving back (e.g. pulling back) the at least one pressure stamp 22 from the clamped battery cell assembly 10. For example, this can be done using a linear drive of the clamping direction.
  • the hardened, clamped battery cell assembly 10 can also be removed from the clamping device.
  • the battery cell network can be connected e.g. B. be attached to a temperature control plate.
  • the battery cell assembly can then be arranged in a battery and/or a vehicle.
  • the tensioned battery cell assembly can be used as part of a “cell-to-module”, a “cell-to-layer” or a “cell-to-vehicle” approach.
  • At least one recess 8 can be created or remain in the hardened mass by releasing the at least one pressure stamp 22.
  • the at least one recess 8 can be, for example, a hole, a gap and/or a depression in the hardened mass.
  • the at least one recess 8 can result in particular from the fact that the at least one pressure stamp 22 allows the curable mass 2 to be applied or introduced into a space area that was occupied by the at least one pressure stamp 22 (e.g. within the filling mold 6). , was blocked.
  • the method further includes closing the at least one recess 8 with at least one filling 18 (e.g. with a filling compound and/or with a stopper) (cf. FIG. 3).
  • the at least one filling 18 can be introduced into the at least one recess 8 (e.g. cast, injected, foamed and/or inserted), preferably in such a way that the at least one filling 18 is flush with the hardened mass on the outside.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines verspannten Batteriezellenverbunds (10). Das Verfahren weist dabei ein Anordnen von mehreren Batteriezellen (12) zu einem Batteriezellenverbund auf. Ferner weist das Verfahren ein Verspannen des Batteriezellenverbunds mittels zumindest eines Druckstempels (22) einer Spanneinrichtung auf. Beim Verspannen des Batteriezellenverbunds drückt der zumindest eine Druckstempel (22) dabei gegen den Batteriezellenverbund. Weiterhin weist das Verfahren ein Äufbringen einer aushärtbaren Masse (2) auf den verspannten Batteriezellenverbund (10) auf. Die Erfindung betrifft ferner einen verspannten Batteriezellenverbund, der nach ebendiesen Verfahren hergestellt ist.

Description

Verfahren zur Herstellung eines verspannten Batteriezellenverbunds
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines verspannten Batteriezellenverbunds sowie einen verspannten Batteriezellenverbund, der nach ebendiesen Verfahren hergestellt ist.
Im Stand der Technik ist es bekannt, Elektro- und Hybridfahrzeuge mit Batteriemodulen auszustatten, um mittels der dort gespeicherten bzw. speicherbaren elektrischen Energie die Antriebsaggregate der entsprechenden Fahrzeuge anzutreiben. In der Regel umfassen derartige Batteriemodule mehrere Batteriezellen (z. B. Lithium-Ionen-Batteriezellen), die miteinander zu einer Hochvolt-Batterie elektrisch verbunden sind.
Weiterhin bekannt ist es, die Batteriezellen eines solchen Batteriemoduls mechanisch zu verspannen. Üblicherweise werden die Batteriezellen dazu in Form eines Zellstapels angeordnet, welcher sodann unter Aufbringung einer Vorspannkraft mittels einer mechanischen Haltevorrichtung fixiert wird. Eine derartige Haltevorrichtung kann z. B. als ein Halterahmen mit zwei Endplatten ausgeführt sein, die über zumindest zwei Seitenplatten miteinander verbunden sind. Neben einem Zusammenhalten des Zellstapels dient das Verspannen oftmals auch als Maßnahme gegen ein zu schnelles Altern der Batteriezellen. So ermöglicht das Aufbringen einer idealen Vorspannung, welche von der Chemie der Batteriezellen abhängig ist, dass die Batteriezellen die höchste nutzbare Zahl an Lade- und Entladezyklen bei gleichzeitig größtmöglicher nutzbarer Batteriekapazität erreichen.
Nachteilig an den bekannten Haltevorrichtungen ist oftmals die mitunter vielteilige Ausgestaltung und komplexe Verbindung der entsprechenden Komponenten, wie z. B. Seitenplatten, Zuganker, Spannbänder etc. Weiterhin nachteilig ist, dass sich durch die meist metallischen Haltevorrichtungen parasitäre Kapazitäten, sog. Y- Kapazitäten, ausbilden können, welche die Performance des Batteriemoduls beeinträchtigen können.
Entsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Bereitstellen verspannter Batteriezellen zu vereinfachen bzw. zu verbessern. Vorzugsweise ist es dabei eine Aufgabe der Erfindung, eine möglichst einfache Möglichkeit bereitzustellen, mittels derer Batteriezellen in einem verspannten Zustand fixiert werden können, bevorzugt ohne dass hierbei (mitunter schwere) metallische Rahmenstrukturen notwendig sind. Diese Aufgaben können mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst werden. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Nach einem ersten unabhängigen Aspekt wird ein Verfahren bereitgestellt. Bevorzugt dient das Verfahren zur Herstellung eines verspannten Batteriezellenverbunds.
Das Verfahren weist dabei ein Anordnen von mehreren Batteriezellen (z. B. Lithium-Ionen- Batteriezellen) zu einem Batteriezellenverbund. Als Batteriezellenverbund kann dabei bevorzugt eine vorbestimmte, d. h. zuvor festgelegte, Anordnung der Batteriezellen zu einer Einheit verstanden werden. Beispielsweise kann der Batteriezellenverbund ein Batteriezellenstapel und/oder eine Rasteranordnung von Batteriezellen sein.
Weiterhin weist das Verfahren ein Verspannen des Batteriezellenverbunds mittels zumindest eines (z. B. zylinderförmigen) Druckstempels einer Spanneinrichtung auf. Hierbei ist vorgesehen, dass der zumindest eine Druckstempel beim Verspannen des Batteriezellenverbunds gegen den Batteriezellenverbund drückt. Beim Verspannen können die mehreren Batteriezellen somit druckbeaufschlagt bzw. gegeneinandergepresst werden. Der zumindest eine Druckstempel der Spanneinrichtung kann z. B. mechanisch, hydraulisch und/oder pneumatisch angetrieben sein.
Ferner weist das Verfahren ein Aufbringen einer, vorzugsweise elektrisch nichtleitenden, aushärtbaren Masse auf den verspannten Batteriezellenverbund auf. Vorzugsweise erfolgt das Aufbringen der aushärtbaren Masse während der Batteriezellenverbund mittels des zumindest einen Druckstempels verspannt ist. Beispielsweise kann das Aufbringen der aushärtbaren Masse in der Spanneinrichtung erfolgen. Bei der aushärtbaren Masse kann es sich z. B. um ein Harz (z. B. ein Gießharz), eine Formmasse und/oder einen schäumenden Kunststoff handeln. Bevorzugt dient das Aufbringen der aushärtbaren Masse dazu, den verspannten Batteriezellenverbund zu fixieren. Nach einem Aushärten der aushärtbaren Masse kann der Batteriezellenverbund somit auf vorteilhafte Weise in einem verspannten Zustand fixiert sein, ohne dass dazu aufwendige vielteilige Rahmenkonstruktionen notwendig sind. Dies hat ferner den Vorteil, dass die Batteriezellen möglichst zuverlässig gegen äußere Einwirkungen geschützt sind und zudem eine elektrische Isolation nach Außen erreicht werden kann. Durch das Ein- sparen metallischer Rahmenelemente können ferner auf vorteilhafte Weise parasitäre Y-Ka- pazitäten reduziert und/oder die elektromagnetische Verträglichkeit der Vorrichtung verbessert werden.
Nach einem Aspekt kann der zumindest eine Druckstempel mindestens zwei (z. B. zylinderförmige) Druckstempel aufweisen. Bevorzugt drücken die mindestens zwei Druckstempel beim Verspannen des Batteriezellenverbunds dabei voneinander entgegengesetzten Seiten (z. B. unmittelbar) gegen den Batteriezellenverbund. Lediglich beispielhaft kann einer der mindestens zwei Druckstempel beim Verspannen von links gegen den Batteriezellenverbund drücken, während ein zweiter der mindestens zwei Druckstempel von rechts gegen den Batteriezellenverbund drückt. Dabei können die mindestens zwei Druckstempel gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch ein möglichst gleichmäßiges Verspannen des Batteriezellenverbunds erreicht werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Aufbringen ein Vergießen, Verspritzen und/oder Ver- schäumen der aushärtbaren Masse umfassen. Bevorzugt umfasst das Aufbringen ein Umgießen, Umspritzen und/oder Umschäumen des verspannten Batteriezellenverbunds mit der aushärtbaren Masse, vorzugsweise derart, dass der verspannte Batteriezellenverbund umfangsseitig von der aushärtbaren Masse umgeben ist. Beispielsweise kann der verspannte Batteriezellenverbund nach dem Aufbringen der aushärtbaren Masse von einem, vorzugsweise geschlossenen, Rahmen aus der aushärtbaren Masse umgeben sein. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch ein möglichst einfach und schnell anzubringende Möglichkeit zum Fixieren des verspannten Batteriezellenverbunds bereitgestellt.
Nach einem weiteren Aspekt kann beim Aufbringen der aushärtbaren Masse auf den verspannten Batteriezellenverbund der verspannte Batteriezellenverbund auf einer Unterlage aufliegt. Bevorzugt ist die Unterlage dabei plan bzw. eben. Beispielsweise kann die Unterlage plattenförmig sein. Die Unterlage kann eine Oberseite aufweisen, auf die der verspannte Batteriezellenverbund aufgesetzt ist. Bevorzugt kann hierbei vorgesehen sein, dass beim Aufbringen der aushärtbaren Masse auf den verspannten Batteriezellenverbund der verspannte Batteriezellenverbund auf der Unterlage derart aufliegt, dass die aushärtbare Masse nicht zwischen der Unterlage und dem verspannten Batteriezellenverbund eindringen kann. Entsprechend kann beim Aufbringen vorzugsweise die aushärtbare Masse nicht auf eine Unterseite des verspannten Batteriezellenverbunds aufgebracht werden. Auf vorteilhafte Weise kann der Batteriezellenverbund anschließen (vorzugsweise nach einem Härten der Masse) mit der frei- liegenden Unterseite auf eine Kühlvorrichtung montiert werden, wobei (z. B. über einen zwischen der Unterseite und der Kühlvorrichtung eingebrachten Gapfiller) ein möglichst guter Wärmeübertrag zwischen den Komponenten sichergestellt werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann beim Aufbringen der aushärtbaren Masse auf den verspannten Batteriezellenverbund der verspannte Batteriezellenverbund von einer Füllform umgeben sein. Bei der Füllform kann es sich um eine (z. B. wiederverwendbare) Füllform handeln, die zum Herstellen mehrerer verspannter Batteriezellenverbünde eingesetzt wird. Alternativ kann es sich bei der Füllform auch um eine Füllform handeln, welche anschließend am verspannten Batteriezellenverbund (z. B. in Form eines Gehäuses) verbleibt. Bevorzugt ist die Füllform ein Füllrahmen. Beispielsweise kann die Füllform mehre Wandungsabschnitte aufweisen, die Durchgangsöffnung zur Aufnahme des verspannten Batteriezellenverbunds umfangsseitig umgeben. In einer bevorzugten Ausführungsform kann beim Aufbringen der aushärtbaren Masse auf den verspannten Batteriezellenverbund der verspannte Batteriezellenverbund von der Füllform derart umgeben sein, dass zwischen dem verspannten Batteriezellenverbund und der Füllform ein Zwischenraum besteht, in den die aushärtbare Masse eingebracht wird. Der Zwischenraum kann somit außen von der Füllform und innen von dem verspannten Batteriezellenverbund begrenzt werden. Insgesamt kann dadurch auf vorteilhafte Weise die Dicke der aufgebrachten aushärtbaren Masse möglichst zuverlässig kontrolliert werden.
Nach einem weiteren Aspekt kann die Füllform zumindest eine Öffnung (z. B. eine Bohrung und/oder Aussparung) aufweisen, durch die sich der zumindest eine Druckstempel erstreckt. Bevorzugt weist die zumindest eine Öffnung dabei eine Kontur auf, die einer Außenkontur des zumindest einen Druckstempels entspricht.
Gemäß einem weiteren Aspekt können die mehreren Batteriezellen des Batteriezellenverbunds jeweils Kontaktpole (z. B. jeweils einen Plus- und einen Minuspol) aufweisen. Weiterhin können beim Aufbringen der aushärtbaren Masse auf den verspannten Batteriezellenverbund die Kontaktpole der mehreren Batteriezellen nach oben und/oder unten ausgerichtet sein. Beispielsweise können die Kontaktpole aller (z. B. prismatischen) Batteriezellen nach oben orientiert sein. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch eine gute Zugänglichkeit der Kontaktpole (z. B. für ein nachfolgendes Anbringen von Polverbindern) ermöglicht werden. Nach einem weiteren Aspekt kann beim Aufbringen der aushärtbaren Masse auf den verspannten Batteriezellenverbund die aushärtbare Masse über die gesamte Höhe der Batteriezellen aufgebracht werden. Beispielsweise kann die aushärtbare Masse von einer (z. B. bodenseitigen) Unterkante der jeweiligen Batteriezellen bis zu einer (z. B. deckelseitigen) Oberkante der jeweiligen Batteriezellen aufgebracht werden.
Zudem oder alternativ kann beim Aufbringen der aushärtbaren Masse auf den verspannten Batteriezellenverbund die aushärtbare Masse umfangsseitig aufgebracht werden. Beispielsweise kann die aushärtbare Masse derart aufgebracht werden, dass die aushärtbare Masse den verspannten Batteriezellenverbund umfangsseitig, vorzugsweise vollständig, umgibt. Bevorzugt wird beim Aufbringen der aushärtbaren Masse auf den verspannten Batteriezellenverbund die aushärtbare Masse ausschließlich umfangsseitig aufgebracht.
Zudem oder alternativ kann beim Aufbringen der aushärtbaren Masse auf den verspannten Batteriezellenverbund die aushärtbare Masse auf Seitenflächen des verspannten Batteriezellenverbunds aufgebracht werden. Die auf Seitenflächen des verspannten Batteriezellenverbunds können dabei z. B. im Wesentlichen vertikal orientiert sein. Bevorzugt wird beim Aufbringen der aushärtbaren Masse auf den verspannten Batteriezellenverbund die aushärtbare Masse dabei ausschließlich auf Seitenflächen des verspannten Batteriezellenverbunds aufgebracht.
Zudem oder alternativ kann beim Aufbringen der aushärtbaren Masse auf den verspannten Batteriezellenverbund die aushärtbare Masse nicht auf eine Oberseite und/oder eine Unterseite des verspannten Batteriezellenverbunds aufgebracht werden. Dies kann z. B. durch ein entsprechendes Steuern des Aufbringens und/oder durch ein entsprechendes Abdecken der Oberseite und/oder Unterseite des verspannten Batteriezellenverbunds erfolgen. Insgesamt kann dadurch auf vorteilhafte Weise eine möglichst gute Fixierung des Batteriezellenverbunds und gleichzeitig gute Zugänglichkeit (z. B. der Kontaktpole) ermöglicht werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann beim Aufbringen der aushärtbaren Masse auf den verspannten Batteriezellenverbund die aushärtbare Masse zusätzlich auf einen Abschnitt des zumindest einen Druckstempels aufgebracht werden. Beispielsweise kann die aushärtbare Masse auf einen innerhalb der Füllform befindlichen Abschnitt des zumindest einen Druckstempels aufgebracht werden. Entsprechend kann der entsprechende Abschnitt des zumindest einen Druckstempels nach dem Aufbringen in die aushärtbaren Masse eingebettet sein. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch ein zuverlässiges Verspannen auch während des Aufbringens sichergestellt werden.
Nach einem weiteren Aspekt kann das Verfahren ferner ein Härten der aushärtbaren Masse aufweisen. Das Härten kann dabei z. B. durch Abkühlen und Erstarren der aushärtbaren Masse erfolgen. Zudem oder alternativ kann das Härten auch durch eine (chemische) Aushärtereaktion erfolgen. Lediglich beispielhaft kann die aushärtbare Masse (z. B. ein Reaktionsharz) mit einem Härter (z. B. ein aminische Härter) vermischt werden, wodurch die beiden Komponenten zu einem (z. B. duroplastischen) Kunststoff reagieren können. Dabei ist es auch möglich, dass die aushärtbare Masse und der Härter (z. B. unmittelbar) vor dem Aufträgen und/oder während des Auftragens vermischt werden. Entsprechend kann das Härten zum Teil auch bereits während des Auftragens erfolgen. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch insgesamt der Batteriezellenverbund in seinem verspannten Zustand fixiert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Verfahren ferner ein Lösen des zumindest eines Druckstempels von dem Batteriezellenverbund, nachdem die aushärtbare Masse gehärtet ist aufweisen. Beispielsweise kann das Lösen durch ein Zurückbewegen (z. B. ein Zurückziehen) des zumindest einen Druckstempels von dem Batteriezellenverbund erfolgen. Entsprechend kann sodann z. B. auch ein Entnehmen des Batteriezellenverbunds aus der Spanneinrichtung erfolgen. Der so erhaltene (verspannte und fixierte) Batteriezellenverbund kann hierbei auch als „Packet“ bezeichnet werden, welches sodann in eine Batterie oder direkt in ein Fahrzeug eingesetzt werden kann.
Nach einem weiteren Aspekt kann durch das Lösen des zumindest einen Druckstempels zumindest eine Aussparung in der gehärteten Masse entstehen. Die zumindest eine Aussparung kann bspw. ein Loch, eine Lücke und/oder eine Vertiefung in der gehärteten Masse sein. Insbesondere im Fall, dass beim Aufbringen der aushärtbaren Masse auf den verspannten Batteriezellenverbund die aushärtbare Masse zusätzlich auf einen Abschnitt des zumindest einen Druckstempels aufgebracht wurde, kann der zumindest eine Druckstempel vor dem Lösen teilweise von der gehärteten Masse umgeben sein. Beim Lösen (z. B. Zurückziehen) des zumindest einen Druckstempels kann somit der Bereich, in dem vormals der zumindest eine Druckstempel aufgenommen war, die entsprechende zumindest eine Aussparung in der gehärteten Masse bilden. Beispielsweise kann eine Kontur der zumindest eine Aussparung einer Außenkontur des zumindest einen Druckstempels entsprechen. Weiterhin kann das Verfahren ein Verschließen der zumindest einen Aussparung mit zumindest einer Füllung umfassen. Bevorzugt kann die zumindest eine Füllung zumindest eine Füllmasse und/oder zumindest ein Stopfen sein. Die zumindest eine Füllung kann in die zumindest eine Aussparung eingebracht (z. B. eingegossen und/oder eingesteckt) werden, bevorzugt derart, dass die zumindest eine Füllung nach Außen bündig mit der gehärteten Masse abschließt. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch eine möglichst geschlossene Ummantelung des Batteriezellenverbunds bereitgestellt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann beim Anordnen der mehreren Batteriezellen zu dem Batteriezellenverbund mindestens ein Lückenfüller zwischen zwei der mehreren Batteriezellen positioniert werden. Die zwei Batteriezellen sollen somit bevorzugt nicht unmittelbar aneinander anliegen, sondern über den mindestens einen Lückenfüller voneinander getrennt bzw. be- abstandet werden. Bevorzugt füllt der mindestens ein Lückenfüller einen Zwischenraum zwischen den zwei Batteriezellen vollständig aus, sodass beim späteren Aufbringen der aushärtbaren Masse diese nicht zwischen die zwei Batteriezellen eindringen kann. Der Lückenfüller kann dabei z. B. eine Matte oder ein Kissen, insbesondere eine Elastomermatte oder ein Elastomerkissen, beispielsweise ein so genanntes Gappad, zum Beispiel aus einem TIM-Ma- terial (Englisch: Thermal Interface Material), insbesondere zur thermischen Kontaktierung der Batteriezellen, sein. Der Lückenfüller kann elastisch und/oder verformbar sein, z. B. zur Druckentlastung bei einer swellingbedingten Ausdehnung der Batteriezellen.
Zudem oder alternativ kann beim Anordnen der mehreren Batteriezellen zu dem Batteriezellenverbund mindestens eine Endplatte an einer Seitenfläche einer der mehreren Batteriezellen positioniert werden. Insbesondere im Fall, dass der Batteriezellenverbund ein Batteriezellenstapel ist, kann die mindestens eine Endplatte z. B. an einem stirnseitigen Ende des Batteriezellenstapels positioniert werden. Die mindestens eine Endplatte kann ferner auch als Auflage- bzw. Druckfläche für den zumindest einen Druckstempel der Spanneinrichtung dienen. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch ein möglichst gleichmäßiger Anpressdruck auf den Batteriezellenverbund ausgeübt werden.
Nach einem weiteren Aspekt können beim Anordnen der mehreren Batteriezellen zu dem Batteriezellenverbund die mehreren Batteriezellen in mehreren Gruppen angeordnet werden. Beispielsweise können die mehreren Batteriezellen in Form mehrerer (z. B. zueinander parallelversetzter) Batteriezellenstapel werden. Vorzugsweise sind die mehreren Gruppen dabei voneinander beabstandet angeordnet, bevorzugt so, dass beim Aufbringen der aushärtbaren Masse die aushärtbare Masse zwischen die mehreren Gruppen eindringen kann. Auf vorteilhafte Weise können so logische Gruppierungen der Batteriezellen (z. B. in Form mehrere Batteriemodule) vorgenommen werden, welche sodann gleichzeitig verspannt bzw. durch die aushärtbare Masse fixiert werden können.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann die aushärtbare Masse ein Kunststoffmaterial und/oder ein Kunstharzmaterial (z. B. ein Epoxidharzmaterial) und/oder ein Schaumstoffmaterial (z. B. ein Polyurethan-Schaumstoffmaterial) sein.
Nach einem weiteren Aspekt wird ein verspannter Batteriezellenverbund bereitgestellt, welcher nach einem Verfahren, wie in diesem Dokument beschrieben, hergestellt ist.
Die zuvor beschriebenen Aspekte und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines verspannten Batteriezellenverbunds gemäß einer Ausführungsform;
Figur 2A eine schematische Schnittdarstellung eines Batteriezellenverbunds während der Herstellung eines verspannten Batteriezellenverbunds gemäß einer Ausführungsform;
Figur 2B eine schematische Schnittdarstellung eines Batteriezellenverbunds während der Herstellung eines verspannten Batteriezellenverbunds gemäß einer Ausführungsform;
Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung eines Batteriezellenverbunds während der Herstellung eines verspannten Batteriezellenverbunds gemäß einer Ausführungsform; und
Figur 4 eine schematische Schnittdarstellung eines Batteriezellenverbunds während der Herstellung eines verspannten Batteriezellenverbunds gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, sodass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsform bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
Figur 1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines verspannten Batteriezellenverbunds 10 gemäß einer Ausführungsform. Die Figuren 2A, 2B, 3 und 4 zeigen hierzu schematische Schnittdarstellungen eines Batteriezellenverbunds während der Herstellung.
In einem Schritt S1 erfolgt ein Anordnen von mehreren Batteriezellen 12 zu einem Batteriezellenverbund. Die mehreren Batteriezellen 12 können dabei z. B. Lithium-Ionen-Batteriezellen sein. Die mehreren Batteriezellen 12 können jeweils Kontaktpole (z. B. einen Pluspol und einen Minuspol) aufweisen (nicht dargestellt). Die mehreren Batteriezellen 12 können jeweils ein Überdruckventil aufweisen (nicht dargestellt). Die jeweiligen Überdruckventile können z. B. in Form einer Sollbruchstelle und/oder Materialschwächung in einer Umhausung der jeweiligen Batteriezellen ausgebildet sein. Die jeweiligen Sollbruchstellen bzw. Materialschwächungen können selbsttätig bei Überschreiten eines Druckschwellenwertes im Inneren der jeweiligen Batteriezellen öffnen. Die mehreren Batteriezellen 12 können prismatische Batteriezellen, Rundzellen und/oder Beutelzellen sein.
Bevorzugt sind die mehreren Batteriezellen 12, die zum Batteriezellenverbund angeordnet werden, alle gleich ausbildet. Beispielsweise kann es sich bei den mehreren Batteriezellen 12 ausschließlich um prismatische Batteriezellen 12 handeln. Weiterhin sollen die mehreren Batteriezellen 12 bevorzugt alle gleich orientiert sein. Beispielsweise können die Kontaktpole der mehreren Batteriezellen 12 jeweils nach oben ausgerichtet sein. Zudem oder alternativ können auch die jeweiligen Sollbruchstellen bzw. Materialschwächungen alle nach oben ausgerichtet sein. Alternativ können die Kontaktpole und/oder die Sollbruchstellen bzw. Materialschwächungen der mehreren Batteriezellen 12 jeweils auch nach unten ausgerichtet sein. Im Fall von Rundzellen kann ferner z. B. jeweils ein Kontaktpol der mehreren Batteriezellen 12 nach oben und ein Kontaktpol nach unten orientiert sein.
Im Batteriezellenverbund können die mehreren Batteriezellen 12 in einer Ebene, besonders bevorzugt in einer Reihe nebeneinander oder in einem Raster, angeordnet sein. Bei dem Batteriezellenverbund kann es sich bspw. um einen Batteriezellenstapel handeln (vgl. Figuren 2A, 2B und 3). Beispielsweise können die mehreren Batteriezellen 12 im Batteriezellenstapel entlang einer Stapelrichtung gestapelt sein. Die Stapelrichtung kann z. B. horizontal orientiert sein. Der Batteriezellenverbund bzw. der Batteriezellenstapel kann z. B. zumindest zehn, vorzugsweise zumindest fünfzehn, besonders bevorzugt zumindest sechzehn Batteriezellen 12 umfassen. Weiterhin kann der Batteriezellenverbund mehrerer Gruppen bzw. Untereinheiten umfassen (vgl. Figur 4). Entsprechend können beim Anordnen der mehreren Batteriezellen 12 zu dem Batteriezellenverbund die mehreren Batteriezellen 12 in mehreren Gruppen angeordnet werden. Beispielsweise können die mehreren Batteriezellen 12 in Form mehrerer (z. B. drei) Batteriezellenstapel angeordnet werden. Bevorzugt sind die mehreren Batteriezellenstapel dabei beabstandet voneinander und/oder parallelversetzt zueinander angeordnet.
Beim Anordnen der mehreren Batteriezellen 12 zu dem Batteriezellenverbund im Schritt S1 kann ferner mindestens ein Lückenfüller 14 (z. B. eine Elastomermatte bzw. ein Gappad) zwischen zwei der mehreren Batteriezellen 12 positioniert werden. Der mindestens eine Lückenfüller 14 kann z. B. jeweils an einer Seitenfläche der zwei Batteriezellen 12 anliegen. Bevorzugt weit der mindestens ein Lückenfüller 14 mehrere Lückenfüller 14 auf. Jeder der mehreren Lückenfüller 14 kann dabei jeweils zwischen zwei der Batteriezellen 12 positioniert werden. Entsprechend kann der Batteriezellenverbund eine alternierende Abfolge aus Batteriezellen 12 und Lückenfüllern 14 aufweisen. Der mindestens ein Lückenfüller 14 bzw. die mehreren Lückenfüller 14 können zur Verbesserung einer thermischen Kopplung zwischen den Batteriezellen 12 dienen. Zudem oder alternativ können der mindestens ein Lückenfüller 14 bzw. die mehreren Lückenfüller 14 zur Druckentlastung bei einer swellingbedingten Ausdehnung der Batteriezellen 12 dienen. Der der mindestens ein Lückenfüller 14 kann somit einen Vorhalt für ein Swelling der Batteriezellen 12 übernehmen. Beispielsweise kann der mindestens ein Lückenfüller 14 dazu bei Druckbeaufschlagung (z. B. reversibel) deformierbar sein. Der Lückenfüller kann eine (z. B. elastische) Matte (z. B. Elastomermatte) und/oder ein (z. B. elastisches) Kissen (z. B. Elastomerkissen) sein. Der Lückenfüller kann ferner aus einem TIM-Ma- terial (Englisch: Thermal Interface Material) bestehen. Weiterhin kann der mindestens ein Lückenfüller 14 als Propagationsschutz im Falle eines thermischen Durchgehens einer der Batteriezellen 12 dienen.
Beim Anordnen der mehreren Batteriezellen 12 zu dem Batteriezellenverbund im Schritt S1 kann ferner mindestens eine Endplatte 16 an einer Seitenfläche einer der mehreren Batteriezellen 12 positioniert werden. Bevorzugt weist die mindestens eine Endplatte 16 dabei zwei Endplatten 16 auf. Die zwei Endplatten 16 können jeweils an einander entgegengesetzten Seitenfläche (z. B. Stirnseiten des Batteriezellenstapels) angeordnet sein. Die zwei Endplatten können den Batteriezellenverbund somit jeweils stirnseitig begrenzen. Die Endplatten können angeordnet und/oder ausgebildet sein, eine (z. B. durch ein Swelling der Batteriezellen 12 des Batteriezellenverbunds bedingte) Druckbeaufschlagung aufzunehmen. Der Ausdruck „Swelling“ kann dabei vorzugsweise ein mit zunehmender Anzahl an Lade- bzw. Entladezyklen (irreversibles) Zunehmen des Batteriezellenvolumens der Batteriezellen 12 bezeichnen. Bevorzugt weist der Batteriezellenverbund jedoch keine die Endplatten 16 verbindenden Spannelemente wie z. B. Seitenplatten, Zuganker etc. auf.
In einem Schritt S2 erfolgt ein Verspannen des Batteriezellenverbunds mittels zumindest eines Druckstempels 22 einer Spanneinrichtung (z. B. einer Presse, nicht dargestellt). Das Verspannen kann dabei ein Klemmen, Druckbeaufschlagen und/oder Verpressen des Batteriezellenverbunds umfassen. Das Verspannen kann dabei automatisiert und/oder maschinell erfolgen. Das Verspannen kann ausschließlich entlang einer Richtung (z. B. einer Längsrichtung) erfolgen. Beispielsweise kann das Verspannen (z. B. ausschließlich) entlang der Stapelrichtung erfolgen. Bevorzugt werden die Batteriezellen 12 dabei derart verspannt, dass im Wesentlichen kein Leer- bzw. Zwischenraum zwischen den Batteriezellen 12 besteht.
Weiterhin ist vorgesehen, dass beim Verspannen des Batteriezellenverbunds der zumindest eine Druckstempel 22 gegen den Batteriezellenverbund drückt (vgl. z. B. Figur 2A). Der zumindest eine Druckstempel 22 kann dabei, z. B. mittels eines Linearantriebs der Spanneinrichtung, bewegbar (z. B. verfahrbar und/oder verschiebbar) sein. Der zumindest eine Druckstempel 22 kann dabei mechanisch, hydraulisch, pneumatisch und/oder elektrisch angetrieben sein. Der zumindest eine Druckstempel 22 kann eine Kolben-Zylindereinheit umfassen. Der zumindest eine Druckstempel 22 kann zylinderförmig sein. Der zumindest eine Druckstempel 22 kann als eine Spannbacke und/oder Spannarm ausgebildet sein. Der zumindest eine Druckstempel 22 kann beim Verspannen unmittelbar an eine der mehreren Batteriezellen 12 des Batteriezellenverbunds anliegen. Alternativ kann der zumindest eine Druckstempel 22 beim Verspannen an die mindestens eine Endplatte 16 anliegen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der zumindest eine Druckstempel 22 mindestens zwei Druckstempel 22 auf. Bevorzugt drücken die mindestens zwei Druckstempel 22 beim Verspannen des Batteriezellenverbunds voneinander entgegengesetzten Seiten gegen den Batteriezellenverbund. Beispielsweise kann einer der mindestens zwei Druckstempel 22 beim Verspannen von links gegen den Batteriezellenverbund drücken, während ein zweiter der mindestens zwei Druckstempel 22 von rechts gegen den Batteriezellenverbund drückt. Die mindestens zwei Druckstempel 22 können dabei koaxial und/oder parallel zueinander orientiert sein. Im Fall, dass der Batteriezellenverbund mehrere Gruppen umfasst, kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der zumindest eine Druckstempel 22 mehrere Druckstempel 22 umfasst, die jeweils zumindest einer der Gruppen zugeordnet sind (vgl. Figur 4). Beispielsweise kann im Fall, dass der Batteriezellenverbund drei Batteriezellenstapel umfasst, der zumindest eine Druckstempel 22 sechs Druckstempel 22 umfasst, wobei jeweils zwei einen der drei Batteriezellenstapel verspannen.
In einem Schritt S3 erfolgt ein Aufbringen einer aushärtbaren Masse 2 auf den verspannten Batteriezellenverbund 10. Bei der aushärtbaren Masse 2 kann es sich z. B. um ein Kunststoffmaterial und/oder ein Kunstharzmaterial (z. B. Epoxidharzmaterial) und/oder ein Schaumstoffmaterial (z. B. Polyurethan-Schaumstoffmaterial) handeln. Die aushärtbare Masse 2 soll bevorzugt elektrisch schwach leitend oder nichtleitend sein. Die aushärtbare Masse 2 kann ein Einkomponenten- oder Zweikomponentensystem sein. Die aushärtbare Masse 2 kann beim Aufbringen in flüssiger oder pastöser Form vorliegen. Die aushärtbare Masse 2 kann beim Aufbringen fließfähig sein. Die aushärtbare Masse 2 kann reaktionshärtend, kalthärtend, ther- mischhärtend und/oder feuchtigkeitshärtend sein. Die aushärtbare Masse 2 kann ausgebildet sein, nach dem Härten bzw. Aushärten einen (festen) Formkörper zu bilden. Die aushärtbare Masse 2 kann z. B. eine Vergussmasse, ein Lack und/oder ein Klebstoff und/oder ein Schaumstoff sein. Entsprechend kann das Aufbringen ein Vergießen, Verspritzen und/oder Verschäu- men der aushärtbaren Masse 2 umfassen.
Beim Aufbringen der aushärtbaren Masse 2 auf den verspannten Batteriezellenverbund 10 im Schritt S3 kann der verspannte Batteriezellenverbund 10 von einer Füllform 6 umgeben sein (vgl. Figur 2A oder 4). Entsprechend kann das Verfahren ein Umgeben des Batteriezellenverbunds oder des verspannten Batteriezellenverbunds 10 mit der Füllform 6 umfassen. Weiterhin kann das Verfahren auch ein Einsetzen des Batteriezellenverbunds oder des verspannten Batteriezellenverbunds 10 in die Füllform 6 umfassen. Die Füllform 6 kann einteilig oder mehrteilig sein. Die Füllform 6 kann ein Gehäuse sein, das bevorzugt am verspannten Batteriezellenverbunds 10 verbleibt. Das Gehäuse kann auch ein Gehäuseabschnitt sein, an den z. B. noch weitre Gehäusekomponenten angebracht werden können. Am Gehäuse (z. B. in einer Wandung des Gehäuses) kann eine Temperiereinrichtung (z. B. in Form einer Kühlleitung und/oder einer Kühlplatte) integriert sein. Das Gehäuse bzw. die Füllform 6 kann ferner Montagepunkte, z. B. für einen späteren Einbau, aufweisen.
Die Füllform 6 kann zumindest abschnittsweise einen Raum zur Aufnahme der aushärtbaren Masse 2 begrenzen. Die Füllform 6 kann zumindest eine Öffnung aufweisen, durch die sich der zumindest eine Druckstempel 22 erstrecken kann. Die Füllform 6 kann bevorzugt aus (z. B. rechteckiger) Füllrahmen ausgebildet sein. Die Füllform 6 kann somit eine im Wesentlichen rahmenförmige Füllformaußenwand aufweisen. In einem Ausführungsbeispiel kann die Füllformaußenwand im Wesentlichen mehreckrahmenförmig (z. B. rechteckrahmenförmig) und/oder vollständig umlaufend sein. Bevorzugt kann beim Aufbringen der aushärtbaren Masse 2 auf den verspannten Batteriezellenverbund 10 der verspannte Batteriezellenverbund 10 von einer Füllform 6 derart umgeben sein, dass zwischen dem verspannten Batteriezellenverbund 10 und der Füllform 6 ein (z. B. rahmenförmiger) Zwischenraum besteht, in den die aushärtbare Masse 2 eingebracht wird. Beispielsweise kann die aushärtbare Masse 2 mittels ein oder mehrerer Lanzen in den Zwischenraum eingebracht werden. Das Aufbringen bzw. Einbringen kann dabei z. B. ein Eingießen und/oder Einspritzen der aushärtbaren Masse 2 in den Zwischenraum und/oder ein Ausschäumen des Zwischenraums mit der aushärtbaren Masse 2 umfassen.
Weiterhin kann beim Aufbringen der aushärtbaren Masse 2 auf den verspannten Batteriezellenverbund 10 im Schritt S3 der verspannte Batteriezellenverbund 10 auf einer Unterlage 4 (z. B. einer Stützplatte) aufliegen bzw. aufgesetzt sein (vgl. Figur 2A oder 2B). Der verspannte Batteriezellenverbund 10 kann somit beim Aufbringen der aushärtbaren Masse 2 auf den verspannten Batteriezellenverbund 10 mit einer Unterseite des verspannten Batteriezellenverbunds 10 an der Unterlage 4 anliegen. Entsprechend kann das Verfahren ein Aufsetzen des Batteriezellenverbunds oder des verspannten Batteriezellenverbunds 10 auf die Unterlage 4 umfassen. Die Unterlage 4 kann den vorgenannten Zwischenraum zwischen Füllform 6 und dem verspannten Batteriezellenverbund 10 nach unten begrenzen. Bevorzugt ist die Unterlage 4 plan bzw. eben. Beispielsweise kann die Unterlage 4 in Form einer Platte ausgebildet sein. Die Unterlage 4 kann eine Auflagefläche zum Auflegen des verspannten Batteriezellenverbunds 10 aufweisen. Die Auflagefläche kann dabei formangepasst zu einer Seitenfläche (z. B. Unterseite) des verspannten Batteriezellenverbunds 10 ausgebildet sein. Bevorzugt kann beim Aufbringen der aushärtbaren Masse 2 auf den verspannten Batteriezellenverbund 10 der verspannte Batteriezellenverbund 10 auf einer Unterlage 4 derart aufliegen bzw. aufgesetzt sein, dass die aushärtbare Masse 2 nicht zwischen der Unterlage 4 und dem verspannten Batteriezellenverbund 10 eindringen kann.
Beim Aufbringen der aushärtbaren Masse 2 auf den verspannten Batteriezellenverbund 10 im Schritt S3 kann die aushärtbare Masse 2 somit nicht auf eine Oberseite und/oder eine Unterseite des verspannten Batteriezellenverbunds 10 aufgebracht werden (vgl. Figuren 2A und 2B). Während ein Aufbringen auf die Unterseite z. B. über die vorgenannte Unterlage 4 ver- hindert werden kann, kann ein Aufbringen auf die Oberseite z. B. durch ein rechtzeitiges Beenden bzw. Stoppen des Aufbringens (z. B. des Eingießens bzw. Einspritzens) erreicht werden. Entsprechend kann beim Aufbringen der aushärtbaren Masse 2 auf den verspannten Batteriezellenverbund 10 die aushärtbare Masse 2 ausschließlich auf Seitenflächen des verspannten Batteriezellenverbunds 10 aufgebracht werden. Bevorzugt sind die Seitenflächen dabei im Wesentlichen vertikal orientiert bzw. weisen eine im Wesentlichen horizontale Oberflächennormale auf. Die aushärtbare Masse 2 kann ferner über die gesamte Höhe der Batteriezellen 12 aufgebracht werden. Nach dem Aufbringen kann sich die aushärtbare Masse somit bspw. von einer (z. B. bodenseitigen) Unterkante der jeweiligen Batteriezellen 12 bis zu einer (z. B. deckelseitigen) Oberkante der jeweiligen Batteriezellen 12 erstrecken.
Weiterhin kann, wie z. B. den Figuren 3 und 4 entnommen werden kann, beim Aufbringen der aushärtbaren Masse 2 auf den verspannten Batteriezellenverbund 10 im Schritt S3 die aushärtbare Masse 2 umfangsseitig, vorzugsweise ausschließlich umfangsseitig, aufgebracht werden. Der verspannte Batteriezellenverbund 10 kann somit nach dem Aufbringen von einem, vorzugsweise geschlossenen, Rahmen aus der aushärtbaren Masse 2 umgeben sein. Der Rahmen aus der aushärtbaren Masse 2 kann dabei im Wesentlichen mehreckrahmenförmig (z. B. rechteckrahmenförmig) und/oder vollständig umlaufend sein. Die aushärtbare Masse 2 kann dabei derart aufgebracht werden, dass die aushärtbare Masse 2 den verspannten Batteriezellenverbund 10 umfangsseitig, vorzugsweise vollständig, umgibt.
Ferner kann beim Aufbringen der aushärtbaren Masse 2 auf den verspannten Batteriezellenverbund 10 im Schritt S3 die aushärtbare Masse 2 zusätzlich auch auf zumindest eine elektrische Leitung (z. B. ein Kabel) aufgebracht werden. Die zumindest eine elektrische Leitung kann dem verspannten Batteriezellenverbund 10 zugeordnet sein. Beispielsweise kann die zumindest eine elektrische Leitung dazu dienen, die Batteriezellen 12 des verspannten Batteriezellenverbunds 10 mit weiteren Komponenten (z. B. einem Verbraucher und/oder einem Verteiler) zu verbinden. Die zumindest eine elektrische Leitung kann z. B. eine HV- oder LV- Verkabelung sein. Die zumindest eine elektrische Leitung kann beim Aufbringen der aushärtbaren Masse 2 zumindest abschnittsweise in die aushärtbare Masse 2 eingebettet werden bzw. zumindest abschnittsweise von der aushärtbaren Masse 2 umgeben werden.
Wie vorstehend erwähnt wurde, ist vorgesehen, dass das Aufbringen der aushärtbaren Masse 2 auf den verspannten Batteriezellenverbund 10 bevorzugt erfolgt, während dieser verspannt ist/wird bzw. während sich dieser in der Spanneinrichtung befindet. Damit erfolgt das Aufbringen der aushärtbaren Masse 2 auf den verspannten Batteriezellenverbund 10 vorzugweise während der zumindest eine Druckstempel 22 gegen den Batteriezellenverbund drückt. Entsprechend kann beim Aufbringen der aushärtbaren Masse 2 auf den verspannten Batteriezellenverbund 10 die aushärtbare Masse 2 zusätzlich auf einen Abschnitt des zumindest einen Druckstempels 22 aufgebracht werden (vgl. Figuren 2A und 4). Beispielsweise kann die aushärtbare Masse 2 auf einen innerhalb der Füllform 6 befindlichen Abschnitt des zumindest einen Druckstempels 22 aufgebracht werden. Entsprechend kann der Abschnitt des zumindest einen Druckstempels 22 nach dem Aufbringen der aushärtbaren Masse 2 zumindest abschnittsweise in die aushärtbare Masse 2 eingebettet sein. Umgekehrt kann durch den zumindest einen Druckstempel 22 ein Auf- bzw. Einbringen der aushärtbaren Masse 2 in einen Raumbereich, der von dem zumindest einen Druckstempel 22 (z. B. innerhalb der Füllform 6) eingenommen wird, unterbunden werden.
In einem optionalen Schritt S4 kann ferner ein Härten (z. B. Aushärten) der aushärtbaren Masse 2 erfolgen. In Abhängigkeit der verwendeten aushärtbaren Masse 2 kann das Härten z. B. durch ein Abkühlen durch ein Erhitzen und/oder durch eine (chemische) Aushärtereaktion (z. B. eine Vernetzungsreaktion) erfolgen. Eine Aushärtereaktion kann dabei z. B. dadurch erfolgen, dass die aushärtbare Masse 2 (z. B. ein Reaktionsharz) mit einem Härter (z. B. ein aminische Härter) vermischt wird, wodurch die beiden Komponenten zu einem (z. B. duroplastischen) Kunststoff reagieren. Das Vermischen der beiden Komponenten kann dabei bspw. auch bereits während des Auftragens erfolgen. Durch das Härten bzw. Aushärten kann die aushärtbare Masse 2 einen festen Zustand übergehen bzw. einen (festen) Formkörper zu bilden. Dabei wird vorzugsweise das Verspannen mittels des zumindest einen Druckstempels 22 solange aufrechterhalten, bis die aushärtbare Masse 2 ausgehärtet ist. Dadurch kann der verspannte Batteriezellenverbund 10 in dem verspannten Zustand fixiert werden, ohne das weitere mechanische Hilfsmittel, wie z. B. ein Spannrahmen oder ähnliches, notwendig sind. Entsprechend kann der Batteriezellenverbund bzw. der verspannten Batteriezellenverbund 10 frei von einem metallischen Halte- bzw. Spannrahmen ausgeführt sein.
In einem weiteren optionalen Schritt S5 kann sodann ein Lösen des zumindest eines Druckstempels 22 von dem Batteriezellenverbund erfolgen, nachdem die aushärtbare Masse 2 gehärtet ist (vgl. Figur 2B). Das Lösen kann bspw. durch ein Zurückbewegen (z. B. ein Zurückziehen) des zumindest einen Druckstempels 22 von dem verspannten Batteriezellenverbund 10 erfolgen. Beispielsweise kann dies mittels eines Linearantriebs der Spannein- richtung erfolgen. Nach dem Lösen des zumindest eines Druckstempels 22 kann der ausgehärtete verspannten Batteriezellenverbund 10 auch aus der Spanneinrichtung entnommen werden. Anschließen kann der Batteriezellenverbund z. B. an einer Temperierplatte angebracht werden. Weiterhin kann der Batteriezellenverbund sodann in einer Batterie und/oder einem Fahrzeug angeordnet werden. Der verspannte Batteriezellenverbund kann dabei im Rahmen eines „Cell-to-Module“, eines „Cell-to-Layer“ oder eines „Cell-to-vehicle“ Ansatzes verwendet werden.
Weiterhin kann, wie in Figur 2B exemplarisch dargestellt ist, durch das Lösen des zumindest einen Druckstempels 22 zumindest eine Aussparung 8 in der gehärteten Masse entstehen bzw. verbleiben. Die zumindest eine Aussparung 8 kann bspw. ein Loch, eine Lücke und/oder eine Vertiefung in der gehärteten Masse sein. Die zumindest eine Aussparung 8 kann insbesondere dadurch resultieren, dass durch den zumindest einen Druckstempel 22 ein Auf- bzw. Einbringen der aushärtbaren Masse 2 in einen Raumbereich, der von dem zumindest einen Druckstempel 22 (z. B. innerhalb der Füllform 6) eingenommen wurde, blockiert wurde. Beim Lösen (z. B. Zurückziehen) des zumindest einen Druckstempels 22 kann somit dieser Raumbereich, in dem vormals der zumindest eine Druckstempel 22 aufgenommen war, die entsprechende zumindest eine Aussparung 8 in der gehärteten Masse bilden. Hierbei kann bevorzugt vorgesehen sein, dass das Verfahren ferner ein Verschließen der zumindest einen Aussparung 8 mit zumindest einer Füllung 18 (z. B. mit einer Füllmasse und/oder mit einem Stopfen) umfasst (vgl. Figur 3). Die zumindest eine Füllung 18 kann in die zumindest einen Aussparung 8 eingebracht (z. B. eingegossen, eingespritzt, eingeschäumt und/oder eingesteckt) werden, bevorzugt derart, dass die zumindest eine Füllung 18 nach Außen bündig mit der gehärteten Masse abschließt.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Bezugszeichenliste
2 Aushärtbare Masse
4 Unterlage
6 Füllform 8 Aussparung
10 Verspannten Batteriezellenverbunds
12 Batteriezellen
14 Lückenfüller
16 Endplatte 18 Füllung
22 Druckstempels H Hochachse L Längsachse Q Querachse

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines verspannten Batteriezellenverbunds (10), aufweisend:
- Anordnen von mehreren Batteriezellen (12) zu einem Batteriezellenverbund, vorzugsweise zu einem Batteriezellenstapel;
- Verspannen des Batteriezellenverbunds mittels zumindest eines, vorzugsweise zylinderförmigen, Druckstempels (22) einer Spanneinrichtung, wobei der zumindest eine Druckstempel (22) beim Verspannen des Batteriezellenverbunds gegen den Batteriezellenverbund drückt; und
- Aufbringen einer aushärtbaren Masse (2) auf den verspannten Batteriezellenverbund (10).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei: der zumindest eine Druckstempel (22) mindestens zwei, vorzugsweise zylinderförmige, Druckstempel (22) aufweist, wobei vorzugsweise die mindestens zwei Druckstempel (22) beim Verspannen des Batteriezellenverbunds voneinander entgegengesetzten Seiten gegen den Batteriezellenverbund drücken.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: das Aufbringen ein Vergießen, Verspritzen und/oder Verschäumen der aushärtbaren Masse (2) umfasst.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: beim Aufbringen der aushärtbaren Masse (2) auf den verspannten Batteriezellenverbund (10) der verspannte Batteriezellenverbund (10) auf einer, vorzugsweise planen, Unterlage (4) aufliegt, vorzugsweise derart, dass die aushärtbare Masse (2) nicht zwischen der Unterlage (4) und dem verspannten Batteriezellenverbund (10) eindringen kann.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: beim Aufbringen der aushärtbaren Masse (2) auf den verspannten Batteriezellenverbund (10) der verspannte Batteriezellenverbund (10) von einer Füllform (6), vorzugsweise einem Füllrahmen, umgeben ist, vorzugsweise derart, dass zwischen dem verspannten Batteriezellenverbund (10) und der Füllform (6) ein Zwischenraum besteht, in den die aushärtbare Masse (2) eingebracht wird. Verfahren nach Anspruch 5, wobei: die Füllform (6) zumindest eine Öffnung aufweist, durch die sich der zumindest eine Druckstempel (22) erstreckt. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die mehreren Batteriezellen (12) des Batteriezellenverbunds jeweils Kontaktpole aufweisen; und beim Aufbringen der aushärtbaren Masse (2) auf den verspannten Batteriezellenverbund (10) die Kontaktpole der mehreren Batteriezellen (12) nach oben und/oder unten ausgerichtet sind. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei beim Aufbringen der aushärtbaren Masse (2) auf den verspannten Batteriezellenverbund (10) die aushärtbare Masse (2): a) über die gesamte Höhe der Batteriezellen (12) aufgebracht wird; und/oder b) umfangsseitig, vorzugsweise ausschließlich umfangsseitig, aufgebracht wird; und/oder c) auf Seitenflächen, vorzugsweise ausschließlich auf Seitenflächen, des verspannten Batteriezellenverbunds (10) aufgebracht wird; und/oder d) nicht auf eine Oberseite und/oder eine Unterseite des verspannten Batteriezellenverbunds (10) aufgebracht wird. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: beim Aufbringen der aushärtbaren Masse (2) auf den verspannten Batteriezellenverbund (10) die aushärtbare Masse (2) zusätzlich auf einen Abschnitt des zumindest einen Druckstempels (22) aufgebracht wird. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend:
- Härten der aushärtbaren Masse (2); und
- Lösen des zumindest eines Druckstempels (22) von dem Batteriezellenverbund (10) nachdem die aushärtbare Masse (2) gehärtet ist. Verfahren nach Anspruch 10, falls rückbezogen auf Anspruch 9, wobei: durch das Lösen des zumindest eines Druckstempels (22) zumindest eine Aussparung (8) in der gehärteten Masse (2) entsteht; und das Verfahren ferner ein Verschließen der zumindest einen Aussparung (8) mit zumindest einer Füllung (18), vorzugsweise mit zumindest einer Füllmasse und/oder mit zumindest einen Stopfen, umfasst.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei beim Anordnen der mehreren Batteriezellen (12) zu dem Batteriezellenverbund: a) mindestens ein Lückenfüller (14), vorzugsweise eine Elastomermatte, zwischen zwei der mehreren Batteriezellen (12) positioniert wird; und/oder b) mindestens eine Endplatte (16) an einer Seitenfläche einer der mehreren Batteriezellen (12) positioniert wird.
13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei beim Anordnen der mehreren Batteriezellen (12) zu dem Batteriezellenverbund: die mehreren Batteriezellen (12) in mehreren, vorzugsweise voneinander beab- standeten, Gruppen angeordnet werden.
14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die aushärtbare Masse (2) ein Kunststoffmaterial und/oder ein Kunstharzmaterial, vorzugsweise ein Epoxidharzmaterial, und/oder ein Schaumstoffmaterial, vorzugsweise ein Polyurethan-Schaumstoffmaterial.
15. Verspannter Batteriezellenverbund (10) hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche.
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