WO2008104375A2 - Batteriezelle und zellverbund einer batterie - Google Patents

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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to battery cells of a battery, in particular of a lithium-ion battery, wherein the cells have a longitudinal axis and have a warm-conductive, extending in the longitudinal direction and the cell comprehensive Ummantelung. Furthermore, the invention relates to a cell block or cell combination of such battery cells, which is inserted into the battery housing of a battery, in particular a vehicle battery, in particular a battery for a vehicle with hybrid drive or a fuel cell vehicle, in particular a high-voltage battery.
  • the heat generated during charging and discharging in the cells of lithium-ion batteries must be dissipated by cooling. Due to the maximum permissible cell temperature of approx. 50 ° C, cooling is carried out via the vehicle's air conditioning circuit.
  • Batteries are known in the prior art in which the thin aluminum-clad cell is cooled from the bottom by a cooling plate through which refrigerant flows. In the longitudinal direction of the cell, the heat is passed through a separate Kuhlstabe. To direct the heat from the cells to the cooling plate are between the cells
  • BESTATIGUNGSKOPIE Warming posts made of aluminum, which are anchored in the Kuhlplatte.
  • the warm connection of the cells to the cooling point is made by potting compound.
  • the potting compound takes over the electrical insulation and fixes the cells in the cell assembly.
  • On the Kuhlplatte also a coat-like sheet is placed, which encloses the cells laterally. It is used for heat dissipation and as a mold for the potting compound, with which the spaces between cells and Kuhlstaben are poured out.
  • the entire cell block is surrounded by the Hullblech and is poured out by means of a heat-conductive potting compound.
  • the hull plate forms the casting mold.
  • the so-called cell block or cell compound is created, a massive construction that is fixed in the battery housing.
  • the housing cover is fixed by screwing, riveting, gluing or welding.
  • the Kuhlplatte with their Kuhlstaben and the Hulblech is very expensive.
  • a disadvantage of the known battery cells and a corresponding cell composite are thus the high production costs and the required space.
  • the US 2002/0064707 Al describes a compact battery with battery lines, which have a hexagonal or oval outer contour and run between which cooling channels for Kuhl lactate.
  • the invention has for its object to provide battery cells and a corresponding cell composite that are inexpensive to manufacture and compact to install in a battery housing.
  • An inventive battery cell of a battery, in particular a lithium-ion battery wherein the cell has a longitudinal axis and a warmeleitfahige, extending in the longitudinal direction and the cell has sheath, so has the peculiarity that the sheath is a sleeve whose Wall strong in the circumferential direction is different degrees.
  • the cell wall of a cell according to the invention is partially thickened compared with the prior art, namely over part of the circumference of the sleeve forming the sheath.
  • the heat dissipation is made possible in the Kuhlplatte without increasing the space.
  • the warming staff can do this between the cells are omitted, whereby the costs for the cell network are greatly reduced.
  • Fig. 1 is a perspective view of a cell assembly according to the prior art with cool letters and inserted cells, but still without casting compound.
  • Fig. 2 is a vertical section through a cell to FIG. 1
  • Fig. 3 is a vertical section through a cell according to the invention.
  • 4 is a perspective view of a erfmdungsgedorfen cell composite of several cells.
  • 5 is a plan view of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a horizontal section of FIG. 4.
  • FIG. 7 is a horizontal section to FIG. 1.
  • FIG. 8 is a conceivable modification of FIG. 7.
  • FIG. 9 is a perspective view of FIG modified erfmdungsge responsiblyen cell.
  • 10 is a plan view of Fig. 9th
  • Fig. 11 is a perspective view of another modified inventive cell.
  • FIG. 12 is a plan view of FIG. 11th
  • Fig. 13 is a plan view of an inventive
  • Fig. 1 shows a perspective view of a cell assembly 1 according to the prior art. It can be seen cells 2 used therein, for example, lithium-ion battery cells.
  • the thin aluminum-clad cells 2 are cooled from the bottom by a cooling plate 3 through which refrigerant flows. In order to bring the heat from the cells 2 to the cooling plate 3, are located between the cells 2 heat conductor 4 made of aluminum, which are anchored in the cooling plate 3.
  • the whole cell block 1 is surrounded by a Hullblech 5 and is poured out before or after insertion into the battery housing with warmeleitfahiger potting compound, which is not yet filled in Figure 1.
  • the front corner of the side wall of the Hullblechs 5 is cut.
  • the potting compound simultaneously takes over the electrical insulation and fixes the cells 2 in the cell assembly 1.
  • the Kuhlplatte 3 with their Kuhlstaben 4 and the Hullblech 5 is very expensive.
  • the cooling plate 3 has a coolant inlet 6.
  • Fig. 2 is a vertical section through a cell 2 shown in FIG. 1.
  • the cell 2 has a thin sheath 7 and the gap 8 between the cells 2 is poured with potting compound 9.
  • the Warmeleitpfade for removing heat from the cell 2 in the Kuhlplatte 3 are shown by arrows. The heat exits the cell 2 through the casing 7 and the potting compound 9 in the heat conductor 4 and is derived from these to the cooling plate 3.
  • FIG. 3 shows a vertical section corresponding to FIG. 2 through a cell 2 according to the invention, in which the casing 7 is partially thickened.
  • the heat from the cell 2 is derived directly from the sheath 7 in the Kuhlplatte 3 according to the heat flow direction shown by arrows.
  • the sheath 7 is formed by a sleeve which is designed to dissipate heat from the cell 2 in the longitudinal direction of the cell 2.
  • the sheath 2 is preferably made of aluminum. It can preferably be produced by a forming process, preferably by extrusion, extrusion or swaging.
  • FIG. 4 shows a cell composite 1 comprising a plurality of cells 2 according to the invention, which are arranged with the longitudinal axes parallel to one another in the cell composite 1.
  • the Kuhlplatte 3, on which the cells 2 are placed, wherein the shells 7 of the cells 2 have heat-conducting contact with the Kuhlplatte 3, is not shown in Fig. 4.
  • the cells 2 are arranged side by side in a compact, regular arrangement with a small spacing between the sheaths 7.
  • These intermediate spaces are filled with a potting compound 9 (see FIG. 3), the potting compound 9 preferably being heat-conductive and / or electrically insulating.
  • the intermediate space 8 between the cells 2 are located, in contrast to the prior art shown in FIG.
  • the sheath 7 is a sleeve whose wall thickness varies in the circumferential direction. This can be clearly seen in the plan view to FIG. 4 according to FIG. 5 and the section to FIG. 4 according to FIG. 6.
  • the sheath 7 is preferably a sleeve having a substantially round inner contour in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the cell 2.
  • the existing between the cells 2 space is particularly well used when the sheath 7 is a sleeve with a is substantially honeycomb cross section in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the cells 2.
  • sheath 7 is a sleeve having a substantially hexagonal outer contour (with six corners) in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the cell 2, or that the sheath 7 has a point-symmetrical cross section, based on the cross section of Sheath 7 in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the cell 2 and the piercing point of the longitudinal axis through this cross section, or that the sheath 7 has a rotationally symmetrical cross section, based on a rotation of the cross section of the sheath 7 about the longitudinal axis of the cell 2, wherein the rotational symmetry angle preferably 45, 60, 90 or 180 degrees.
  • FIG. 7 shows a horizontal section through the cells 2 of a cell assembly 1 according to the prior art according to FIG. 1 shown.
  • the heat conductor 4 which are arranged between the round sleeves designed as a constant wall thickness sheaths 7, wherein the interspaces 8 are poured with potting compound.
  • the distance between the cells 7 is a.
  • Fig. 8 shows a conceivable modification to Fig. 7, in which no heat conductor 4 are used to dissipate the heat from the cells 2 into the cooling plate 3, but instead the jacket 7 is evenly thickened, i. is increased by an amount t.
  • FIG. 8 it can be seen that the cell spacing with the same cell gap has to be increased by twice the additional cell wall thickness t compared with FIG. 7, as a result of which the overall volume of the cell composite 1 is increased overall.
  • An inventive design of the cells 2 with only partial thickening of the sheath 7, for example, as shown in Fig. 6, avoids this problem of volume increase of the cell assembly 1, since the distance of the cells 2 in an inventive embodiment of their sheath 7 is not or only slightly opposite The cell spacing must be increased according to the prior art, yet the heat conductor 4 can be omitted.
  • FIGS. 9 and 11 show modified perspective views of cells 2 according to the invention, with FIGS. 10 and 12 each showing a plan view.
  • the jacket 7 is a sleeve having a substantially hexagonal outer contour in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the cell 2, one (FIGS. 9 and 10) or more (two in FIGS. 11 and 12) of the outer corners of FIG Outer contour omitted and replaced by a rounding.
  • Such cells 2 are to be used in some Zeilverbunden 1 space-saving or can also be simplified, for example, in an extrusion molding process.
  • the installation space of the cell assembly 1 can be further reduced.
  • the remaining cross-sectional area of the sheath 7 is sufficient for the dissipation of the heat from the cell 2 in the Kuhlplatte 3, even if one or more corners are removed or not thickened.
  • this also applies to cells 2, in which the sheath 7 is a sleeve with a substantially honeycomb-shaped cross section in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the cell 2, wherein one or more of the outer corners of the outer contour of the cross section omitted and replaced by a rounding, or for cells 2 in which the sheath 7 has a mirror-symmetrical cross-section, based on the cross-section of the sheath 7 in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the cell 2 and one or more mirror planes in the longitudinal direction of the cell 2, each comprising the longitudinal axis, or for Cells 2, in which the sheath 7 has a rotationally symmetrical cross section, based on a rotation of the cross section of the sheath 7 about the longitudinal axis of the cell 2, wherein the rotational symmetry angle is preferably 45, 60, 90 or 180 degrees.
  • FIG. 13 shows a plan view of an exemplary cell assembly 1 according to the invention with cells 2 according to FIGS. 9 and 11, which are arranged next to one another in a compact, regular arrangement with a short distance between the casings 7, the gap 8 between the cells 2 a potting compound is poured. It can be seen that both the cells 2 are very close together and the cell composite 1 has a very space-saving outer contour. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Abstract

Die Erfindung betrifft Batteriezeilen (2) einer Batterie, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie, wobei die Zellen (2) eine Langsachse aufweisen und eine warmeleitfahige, sich in der Längsrichtung erstreckende und die Zelle (2) umfassende Ummantelung (7) haben. Ferner betrifft die Erfindung einen Zellblock bzw. Zellverbund (1) aus solchen Batteriezeilen (2), der in das Batteriegehause einer Batterie eingesetzt wird, insbesondere einer Fahrzeugbatterie, insbesondere einer Batterie für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder ein Brennstoffzellen-Fahrzeug, insbesondere eine Hochvolt-Batterie. Um Batteriezeilen (2) und einen entsprechenden Zellverbund (1) zu schaffen, die kostengünstig zu fertigen und kompakt in ein Batteriegehause einzubauen sind, wird vorgeschlagen, dass die Ummantelung (7) der Zellen (2) eine Hülse ist, deren Wandstarke in Umfangsrichtung unterschiedlich stark ist.

Description

Batteriezelle und Zellverbund einer Batterie
Die Erfindung betrifft Batteriezellen einer Batterie, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie, wobei die Zellen eine Langsachse aufweisen und eine warmeleitfahige, sich in der Längsrichtung erstreckende und die Zelle umfassende ümmantelung haben. Ferner betrifft die Erfindung einen Zellblock bzw. Zellverbund aus solchen Batteriezellen, der in das Batteriegehause einer Batterie eingesetzt wird, insbesondere einer Fahrzeugbatterie, insbesondere einer Batterie für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder ein Brennstoffzellen-Fahrzeug, insbesondere eine Hochvolt- Batterie.
Nach dem Stand der Technik muss die bei Ladung und Entladung in den Zellen von Lithium-Ionen-Batterien (z.B. für Hybridantriebe oder Brennstoffzellen-Fahrzeuge) entstehende Warme durch eine Kühlung abgeführt werden. Wegen der maximal zulassigen Zelltemperatur von ca. 50 °C wird die Kühlung über den Klimakreislauf des Fahrzeugs vorgenommen.
Nach dem Stand der Technik sind Batterien bekannt, bei denen die von dünnem Aluminium umhüllte Zelle vom Boden aus durch eine von Kältemittel durchströmte Kuhlplatte gekühlt wird. In Längsrichtung der Zelle wird die Warme durch separate Kuhlstabe geleitet. Um die Warme von den Zellen zu der Kuhlplatte zu leiten befinden sich zwischen den Zellen
BESTATIGUNGSKOPIE Warmeleitstabe aus Aluminium, die in der Kuhlplatte verankert sind. Die warmetechnische Anbindung der Zellen an die Kuhlstabe erfolgt durch Vergussmasse. Die Vergussmasse übernimmt gleichzeitig die elektrische Isolation und fixiert die Zellen im Zellverbund. Auf die Kuhlplatte ist außerdem ein mantelartiges Blech aufgesetzt, das die Zellen seitlich umschließt. Es dient zur Wärmeableitung und als Form für die Vergussmasse, mit der die Räume zwischen Zellen und Kuhlstaben ausgegossen werden. Der ganze Zellblock ist mit dem Hullblech umgeben und wird mittels einer warmeleitfahigen Vergussmasse ausgegossen. Dabei bildet das Hullblech gleichzeitig die Vergiessform.
Nach dem Verguss entsteht der so genannte Zellblock oder Zellverbund, eine massive Konstruktion, die im Batteriegehause befestigt wird. Nach dem Einbau des Innenlebens der Batterie wird der Gehausedeckel durch Verschraubung, Vernietung, Verklebung oder Verschweißung befestigt. Die Kuhlplatte mit ihren Kuhlstaben und dem Hullblech ist sehr teuer. Eine einfache Erhöhung der Wandstarke der Zellen, die wegen des als Folienwickel ausgeführten elektrochemisch aktiven Innenlebens prinzipbedingt rund sein müssen, wurde es zwar ermöglichen, die Warme von den Zellen ohne separate Kuhlstabe in die Verdampferplatte zu leiten, fuhrt aber zu einer Erhöhung des benotigten Bauraums, was insbesondere in Fahrzeugen unerwünscht ist.
Nachteilig bei den bekannten Batteriezellen und einem entsprechenden Zellverbund sind somit der hohe Fertigungsaufwand und der benotigte Bauraum.
Aus der DE 10 2004 043 829 Al ist ein Batteriepack aus nebeneinander angeordneten runden Batteriezellen mit dazwischen liegenden Warmeaυsgleichselementen aus Kunststoff bekannt .
Die US 2002/0064707 Al beschreibt eine kompakte Batterie mit Batteriezeilen, die eine sechseckige oder ovale Außenkontur haben und zwischen denen Kuhlkanale für Kuhlflussigkeit verlaufen .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Batteriezellen und einen entsprechenden Zellverbund zu schaffen, die kostengünstig zu fertigen und kompakt in ein Batteriegehause einzubauen sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemaß durch eine Batteriezelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einen anspruchsgemaß gestalteten Zellverbund gelost. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhangigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung mit zugehörigen Zeichnungen.
Eine erfindungsgemaße Batteriezelle einer Batterie, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie, wobei die Zelle eine Langsachse aufweist und eine warmeleitfahige, sich in der Längsrichtung erstreckende und die Zelle umfassende Ummantelung hat, weist also die Besonderheit auf, dass die Ummantelung eine Hülse ist, deren Wandstarke in Umfangsrichtung unterschiedlich stark ist.
Vereinfacht ausgedruckt konnte man formulieren, dass die Zellwand einer erfmdungsgemaßen Zelle gegenüber dem Stand der Technik partiell, nämlich über einen Teils des Umfangs der die Ummantelung bildenden Hülse, aufgedickt ist. Hierdurch wird ohne Bauraumerhohung die Wärmeableitung in die Kuhlplatte ermöglicht. Dabei können die Warmeleitstabe zwischen den Zellen entfallen, wodurch die Kosten für den Zellverbund stark reduziert werden.
Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:
- Eine deutlich kostengünstigere Herstellung eines Zellverbunds bzw. einer Batterie durch einen vereinfachten Aufbau .
- Eine optimale Ausnutzung des zur Verfugung stehenden Bauraums bzw. eine kompakte Bauweise eines Zellverbunds bzw. einer Batterie.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand in den Figuren dargestellter Ausfuhrungsbeispiele naher erläutert. Die darin beschriebenen Besonderheiten können einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden, um bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung zu schaffen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Zellverbunds nach dem Stand der Technik mit Kuhlstaben und eingesetzten Zellen, aber noch ohne Vergussmasse. Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch eine Zelle zu Figur
1. Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemaße Zelle. Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines erfmdungsgemaßen Zellverbunds aus mehreren Zellen. Fig. 5 eine Aufsicht zu Fig. 4. Fig. 6 einen horizontalen Schnitt zu Fig. 4. Fig. 7 einen horizontalen Schnitt zu Fig. 1. Fig. 8 eine denkbare Abwandlung zu Fig. 7. Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer abgewandelten erfmdungsgemaßen Zelle. Fig. 10 eine Aufsicht zu Fig. 9. Fig. 11 eine perspektivische Ansicht einer weiteren abgewandelten erfindungsgemaßen Zelle.
Fig. 12 eine Aufsicht zu Fig. 11.
Fig. 13 eine Aufsicht auf einen erfindungsgemaßen
Zellverbund mit Zellen gemäß den Fig. 9 und 11.
Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Zellverbunds 1 nach dem Stand der Technik. Zu erkennen sind darin eingesetzten Zellen 2, beispielsweise Lithium-Ionen- Batteriezellen . Die von dünnem Aluminium umhüllten Zellen 2 werden vom Boden aus durch eine von Kältemittel durchströmte Kuhlplatte 3 gekühlt. Um die Warme von den Zellen 2 zur Kuhlplatte 3 zu bringen, befinden sich zwischen den Zellen 2 Warmeleitstabe 4 aus Aluminium, die in der Kuhlplatte 3 verankert sind.
Der ganze Zellblock 1 ist mit einem Hullblech 5 umgeben und wird vor oder nach dem Einsetzen in das Batteriegehause mit warmeleitfahiger Vergussmasse ausgegossen, die in Figur 1 noch nicht eingefüllt ist. Um einen Einblick in das Innere des Zellverbunds 1 zu ermöglichen ist die vordere Ecke der Seitenwand des Hullblechs 5 geschnitten. Die Vergussmasse übernimmt gleichzeitig die elektrische Isolation und fixiert die Zellen 2 im Zellverbund 1. Die Kuhlplatte 3 mit ihren Kuhlstaben 4 und dem Hullblech 5 ist sehr teuer. Zum Durchleiten einer Kuhlflussigkeit durch die Kuhlschlange der Kuhlplatte 3 weist die Kuhlplatte 3 einen Kuhlflussigkeitsanschluss 6 auf.
Die zwischen den Zellen 2 vorhandenen Spalte werden mit Vergussmasse ausgefüllt. Das Hullblech 5 dient gleichzeitig als Gießform beim Einfüllen der Vergussmasse. Der beim Vergießen mit Vergussmasse gebildete Zellverbund wird nach dem Verguss in das Batteriegehause eingebaut. In Fig. 2 ist ein vertikaler Schnitt durch eine Zelle 2 gemäß Fig. 1 dargestellt. Die Zelle 2 hat eine dünne Ummantelung 7 und der Zwischenraum 8 zwischen den Zellen 2 ist mit Vergussmasse 9 ausgegossen. Die Warmeleitpfade zum Abfuhren von Warme aus der Zelle 2 in die Kuhlplatte 3 sind durch Pfeile dargestellt. Die Warme tritt aus der Zelle 2 durch die Ummantelung 7 und die Vergussmasse 9 in die Warmeleitstabe 4 und wird von diesen zu der Kuhlplatte 3 abgeleitet.
Fig. 3 zeigt einen der Fig. 2 entsprechenden, vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemaße Zelle 2, bei der die Ummantelung 7 partiell aufgedickt ist. Die Warme aus der Zelle 2 wird gemäß der durch Pfeile dargestellten Warmestromrichtung direkt von der Ummantelung 7 in die Kuhlplatte 3 abgeleitet. Die Ummantelung 7 wird von einer Hülse gebildet, die zum Ableiten von Warme aus der Zelle 2 in Längsrichtung der Zelle 2 ausgebildet ist. Die Ummantelung 2 besteht bevorzugt aus Aluminium. Sie kann bevorzugt durch einen Umformprozess, vorzugsweise durch Fließpressen, Strangpressen oder Rundkneten hergestellt werden.
Fig. 4 zeigt einen Zellverbund 1 aus mehreren erfindungsgemaßen Zellen 2, die mit den Langsachsen parallel zueinander in dem Zellverbund 1 angeordnet sind. Die Kuhlplatte 3, auf welche die Zellen 2 aufgesetzt sind, wobei die Ummantelungen 7 der Zellen 2 wärmeleitenden Kontakt zu der Kuhlplatte 3 haben, ist in Fig. 4 nicht dargestellt. Man erkennt, dass die Zellen 2 in einer kompakten regelmäßigen Anordnung mit einem geringen Abstand zwischen den Ummantelungen 7 nebeneinander angeordnet sind. Diese Zwischenräume sind mit einer Vergussmasse 9 (siehe Fig. 3) ausgegossen, wobei die Vergussmasse 9 vorzugsweise warmeleitfahig und/oder elektrisch isolierend ist. In dem Zwischenraum 8 zwischen den Zellen 2 befinden sich, im Gegensatz zum Stand der Technik gemäß Fig. 1, keine die Warme in Längsrichtung der Zellen 2 ableitenden Warmeleitstabe . Damit der Warmetransport über das Innere der Zellen 2 und ihre Hülle bzw. Ummantelung 7 in die Kuhlplatte 3 ausreichend hoch ist, ist die Ummantelung 7 eine Hülse, deren Wandstarke in Umfangsrichtung unterschiedlich stark ist. Dies ist in der Aufsicht zu Fig. 4 gemäß Fig. 5 und dem Schnitt zu Fig. 4 gemäß Fig. 6 deutlich zu erkennen.
Wegen der prinzipbedingten Bauart der Zelle 2 ist die Ummantelung 7 bevorzugt eine Hülse mit einer im Wesentlichen runden Innenkontur in einer Ebene senkrecht zur Langsachse der Zelle 2. Der zwischen den Zellen 2 vorhandene Bauraum wird besonders gut genutzt, wenn die Ummantelung 7 eine Hülse mit einem im Wesentlichen wabenformigen Querschnitt in einer Ebene senkrecht zur Langsachse der Zellen 2 ist. Andere vorteilhafte Ausfuhrungsformen können darin bestehen, dass die Ummantelung 7 eine Hülse mit einer im wesentlichen hexagonalen Außenkontur (mit sechs Ecken) in einer Ebene senkrecht zur Langsachse der Zelle 2 ist, oder dass die Ummantelung 7 einen punktsymetrischen Querschnitt aufweist, bezogen auf den Querschnitt der Ummantelung 7 in einer Ebene senkrecht zur Langsachse der Zelle 2 und auf den Durchstoßpunkt der Langsachse durch diesen Querschnitt, oder dass die Ummantelung 7 einen rotationssymetrischen Querschnitt aufweist, bezogen auf eine Rotation des Querschnitts der Ummantelung 7 um die Langsachse der Zelle 2, wobei der Rotationssymmetriewinkel vorzugsweise 45, 60, 90 oder 180 Grad betragt.
In Fig. 7 ist ein horizontaler Schnitt durch die Zellen 2 eines Zellverbunds 1 nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 1 dargestellt. Zu erkennen sind die Warmeleitstabe 4, die zwischen den als runde Hülsen mit konstanter Wandstarke ausgebildeten Ummantelungen 7 angeordnet sind, wobei die Zwischenräume 8 mit Vergussmasse ausgegossen werden. Der Abstand zwischen den Zellen 7 ist a.
Die Fig. 8 zeigt eine denkbare Abwandlung zu Fig. 7, bei der zum Ableiten der Warme aus den Zellen 2 in die Kuhlplatte 3 keine Warmeleitstabe 4 verwendet werden, sondern stattdessen die Ummantelung 7 gleichmäßig aufgedickt, d.h. um einen Betrag t verstärkt wird. In Fig. 8 ist zu erkennen, dass dabei der Zellabstand bei gleichem Zellzwischenraum gegenüber Fig. 7 um die doppelte zusatzliche Zellwandstarke t erhöht werden muss, wodurch das Bauvolumen des Zellverbunds 1 insgesamt erhöht wird. Eine erfindungsgemaße Ausbildung der Zellen 2 mit nur partieller Aufdickung der Ummantelung 7, beispielsweise wie in Fig. 6 dargestellt ist, vermeidet dieses Problem der Bauvolumenzunahme des Zellverbunds 1, da der Abstand der Zellen 2 bei einer erfindungsgemaßen Ausbildung ihrer Ummantelung 7 nicht oder nur unwesentlich gegenüber dem Zellabstand nach dem Stand der Technik erhöht werden muss, wobei dennoch die Warmeleitstabe 4 entfallen können .
Die Figuren 9 und 11 zeigen abgewandelte perspektivische Ansichten erfindungsgemaßer Zellen 2, wobei die Figuren 10 und 12 jeweils eine Aufsicht zeigen. Bei den dargestellten Zellen 2 ist die Ummantelung 7 eine Hülse mit einer im Wesentlichen hexagonalen Außenkontur in einer Ebene senkrecht zur Langsachse der Zelle 2, wobei eine (Fig. 9 und 10) oder mehrere (zwei in Fig. 11 und 12) der Außenecken der Außenkontur entfallen und durch eine Rundung ersetzt sind. Derartige Zellen 2 sind in manchen Zeilverbunden 1 platzsparender zu verwenden oder können auch vereinfacht, beispielsweise in einem Fließpressprozess, hergestellt werden .
Hierdurch kann in manchen Ausfuhrungsformen der Bauraum des Zellverbunds 1 weiter verringert werden. Die verbleibende Querschnittsflache der Ummantelung 7 ist dabei ausreichend für die Ableitung der Warme aus der Zelle 2 in die Kuhlplatte 3, auch wenn eine oder mehrere Ecken entfernt bzw. nicht aufgedickt sind. Allgemein gilt dies auch für Zellen 2, bei denen die Ummantelung 7 eine Hülse mit einem im Wesentlichen wabenformigen Querschnitt in einer Ebene senkrecht zur Langsachse der Zelle 2 ist, wobei eine oder mehrere der Außenecken der Außenkontur des Querschnitts entfallen und durch eine Rundung ersetzt sind, oder für Zellen 2, bei denen die Ummantelung 7 einen spiegelsymetrischen Querschnitt aufweist, bezogen auf den Querschnitt der Ummantelung 7 in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der Zelle 2 und eine oder mehrere Spiegelebenen in Längsrichtung der Zelle 2, die jeweils die Langsachse umfassen, oder für Zellen 2, bei denen die Ummantelung 7 einen rotationssymetrischen Querschnitt aufweist, bezogen auf eine Rotation des Querschnitts der Ummantelung 7 um die Langsachse der Zelle 2, wobei der Rotationssymmetriewinkel vorzugsweise 45, 60, 90 oder 180 Grad betragt.
Die Fig. 13 zeigt eine Aufsicht auf einen beispielhaften erfindungsgemaßen Zellverbund 1 mit Zellen 2 gemäß den Figuren 9 und 11, die in einer kompakten regelmäßigen Anordnung mit einem geringen Abstand zwischen den Ummantelungen 7 nebeneinander angeordnet sind, wobei der Zwischenraum 8 zwischen den Zellen 2 mit einer Vergussmasse ausgegossen wird. Man erkennt, dass sowohl die Zellen 2 sehr dicht nebeneinander stehen als auch der Zellverbund 1 eine sehr raumsparende Außenkontur aufweist. Bezugszeichenliste
Zellverbund
Zelle
Kühlplatte
Wärmeleitstab
Hüllblech
Kühlflüssigkeitsanschluss
Ummantelung
Zwischenraum
Vergussmasse

Claims

Patentansprüche
1. Batteriezelle (2) einer Batterie, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie, wobei die Zelle (2) eine Langsachse aufweist und eine warmeleitfahige, sich in der Längsrichtung erstreckende und die Zelle (2) umfassende Ummantelung (7) hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (7) eine Hülse ist, deren Wandstarke in
Umfangsrichtung unterschiedlich stark ist.
2. Batteriezelle (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die Hülse der Ummantelung (7) zum Ableiten von Warme aus der Zelle (2) in Längsrichtung ausgebildet ist.
3. Batteπezelle (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Ummantelung (7) eine Hülse mit einer im wesentlichen runden Innenkontur in einer Ebene senkrecht zur Langsachse ist.
4. Batteriezelle (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Ummantelung (7) eine Hülse mit einer im wesentlichen hexagonalen Außenkontur in einer Ebene senkrecht zur Längsachse ist.
5. Batteriezelle (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Ummantelung (7) eine Hülse mit einer im wesentlichen hexagonalen Außenkontur in einer Ebene senkrecht zur Längsachse ist, wobei eine oder mehrere der Außenecken der Außenkontur entfallen und durch eine Rundung ersetzt sind.
6. Batteriezelle (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (7) eine Hülse mit einem im wesentlichen wabenförmigen Querschnitt in einer Ebene senkrecht zur Längsachse ist.
7. Batteriezelle (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (7) eine Hülse mit einem im wesentlichen wabenförmigen Querschnitt in einer Ebene senkrecht zur Längsachse ist, wobei eine oder mehrere der Außenecken der Außenkontur des Querschnitts entfallen und durch eine Rundung ersetzt sind.
8. Batteriezelle (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (7) einen punktsymmetrischen Querschnitt aufweist, bezogen auf den Querschnitt der Ummantelung in einer Ebene senkrecht zur Längsachse und auf den Durchstoßpunkt der Längsachse durch diesen Querschnitt.
9. Batteriezelle (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung einen spiegelsymmetrischen Querschnitt aufweist, bezogen auf den Querschnitt der Ummantelung in einer Ebene senkrecht zur Langsachse und eine oder mehrere Spiegelebenen in Längsrichtung der Zelle (2), die jeweils die Längsachse umfassen .
10. Batteriezelle (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (7) einen rotationssymmetrischen Querschnitt aufweist, bezogen auf eine Rotation des Querschnitts der Ummantelung (7) um die Langsachse, wobei der Rotationssymmetriewinkel vorzugsweise 45, 60, 90 oder 180 Grad betragt.
11. Batteriezelle (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (7) aus Aluminium besteht.
12. Batteriezelle (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (7) durch einen Umformprozess, vorzugsweise durch Fließpressen, Strangpressen oder Rundkneten hergestellt ist.
13. Zellverbund (1) aus Batteriezellen (2) für eine Batterie, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Mehrzahl von Zellen (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, die mit den Langsachsen parallel zueinander in dem Zellverbund (1) angeordnet sind.
14. Zellverbund (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Kuhlplatte (3) aufweist, auf welche die Zellen (2) aufgesetzt sind, wobei die Ummantelungen (7) der Zellen (2) wärmeleitenden Kontakt zu der Kuhlplatte (3) haben.
15. Zellverbund (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zwischenraum zwischen den Zellen (2) keine die Warme in Längsrichtung der Zellen (2) ableitenden Warmeleitstabe (4) angeordnet sind.
16. Zellverbund (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen (2) in einer kompakten regelmäßigen Anordnung mit einem geringen Abstand zwischen den Ummantelungen (7) nebeneinander angeordnet sind.
17. Zellverbund (1) nach einem der der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einer Vergussmasse (9) ausgegossen ist.
18. Zellverbund (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (9) warmeleitfahig ist.
19. Zellverbund (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (9) elektrisch isolierend ist.
20. Batterie mit einem Gehäuse, das einen Boden und eine Seitenwand umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen in dem Gehäuse angeordneten Zellverbund (1) von Zellen (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
21. Batterie nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie einen Kuhlflussigkeitsanschluss (6) zum Durchleiten einer Kuhlflussigkeit aufweist.
22. Batterie nach einem der Ansprüche 20 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Batterie für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder ein Brennstoffzellen- Fahrzeug ist.
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