WO2010130747A1 - Akkumulator mit gekühlten zellen und verfahren zur herstellung desselben - Google Patents

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Franz-Josef Lietz
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Auto-Kabel Managementgesellschaft Mbh
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • Accumulators with cooled, in particular manufactured in winding construction, cells and the accumulators produced therewith are characterized by the fact that they are particularly easy and inexpensive to manufacture and cool well.
  • the inventive method is in principle suitable for all types of accumulator. Of particular practical importance are those based on wound-cell cells, as well as the lithium-based accumulators, since here the outstanding performance characteristics are associated with increased temperature sensitivity.
  • Lithium-based accumulators ie accumulators that generate the electromotive force due to the displacement of lithium ions
  • the lithium polymer accumulator represents a further development of the lithium ion accumulator and differs from this in the electrolyte used.
  • polymer-based electrolytes with a solid or gel-like consistency are used here. Since the pure solid polymer electrolytes have the disadvantage that they develop sufficient conductivity only from about 60 ° C, they are increasingly detached from the gel-like, which are ready for use even at room temperature.
  • the electrolytes used are salt solutions of LiPFo or, more rarely, LiBF 4 or LiCIO 4 in aprotic organic solvents such as ethylene carbonate, propylene carbonate, diethylene carbonate or dimethyl carbonate.
  • the separator is usually a highly porous film of polyethylene or polypropylene, which can store the electrolyte in its large pore volume.
  • polymer films replace the electrolyte.
  • These films consist for example of polyethylene oxide with a dispersed principle, polyvinylidene fluoride or poly [vinylidene fluoride-hexafluoropropylene].
  • conductive salt solutions in order to obtain polymer gel electrolytes, it is known to use conductive salt solutions as plasticizers.
  • DE 34 85 832 T2 describes a combination of polyethylene oxide or its derivatives with propylene carbonate, ethylene carbonate, tetramethylene sulfone, ⁇ -butyrolactone or dimethylformamide, which is mixed with a conductive salt and extruded to form a film.
  • Such lithium-based accumulators are characterized by a particularly high energy density, the absence of a memory effect and the constant voltage delivery via the discharge process. These characteristics paired with the low weight, the small dimensions and the (at
  • Lithium polymer accumulators most extensive freedom of form explain the attractiveness of these accumulators for the Areas of modeling, small and micro devices of the entertainment and communications industry as well as automotive.
  • the lithium-based accumulators are used both as starter batteries for internal combustion engines and as vehicle batteries for electric vehicles.
  • high peak and continuous currents are removed from the batteries, which can lead to a strong heating of the cells.
  • excessive heating of the cells causes damage or even destruction of the cells, which may even result in the explosion of the accumulator, effective cooling for the cells of the accumulator is desirable.
  • larger cell groups there is a difficulty in the poor heat dissipation to the outside, which is partly due to the poor thermal conductivity of the polymers.
  • the required cooling capacity of the accumulator is of course still be built as compact as possible, so that the cramped space in the engine compartment of modern vehicles are not charged additionally.
  • EP 1 213 784 A2 describes the arrangement of cells of hexagonal cross-section to a honeycomb cell composite, wherein in each case in the middle of six surrounding cells a cooling channel remains free, which is traversed by a liquid cooling medium.
  • the liquid cooling medium which is preferably water
  • the cooling channel system is cooled down again above the accumulator via a cooling fin attachment, through which air flows.
  • a vacuum is applied to the cooling channel system, which determines the boiling point of the Brings water to a value below critical operating temperatures of the cells.
  • DE 103 52 046 A1 discloses a likewise honeycomb-shaped housing for an accumulator, through which a cooling medium flows and is equipped with receiving elements for circular cylindrical cells, each having three or more rib-like "expansion joints.”
  • the housing consists only of the outer walls
  • the receptacles are fixed in place by pinching each other with the preferred six "expansion joints” and, if necessary, fitting them in suitable holders in the base and lid of the accumulator.
  • This design also has the disadvantage that relatively little space remains unused between the receiving elements for the cells because of the cooling medium channels. When using a liquid cooling medium, this again results in a weight disadvantage whether the large amounts of liquid. But also an all-round cooling medium access is guaranteed.
  • the production-technical effort is quite high, because many partly complex shaped items (bottom bracket, lid holder, one receptacle per cell) to manufacture and assemble.
  • Object of the present invention was based on the disadvantages of the known forms of construction of cooled ⁇ kkumulatorgephaseuse an optimized design of a rechargeable battery with improved cooling properties at the same time as compact design to develop, and to provide a method for their preparation.
  • the electrochemical individual cells are each produced in a wound construction and the method accordingly includes the method steps
  • Connection terminal producing a single or multicellular
  • Electrolytes if no polymer electrolyte was used to produce the web-shaped electrode composite,
  • the method according to the application uses the well-known winding construction method.
  • a web-shaped electrode composite is first produced.
  • the composite material is then wound on a winding core of hexagonal cross-section.
  • the winding core can be inexpensively made of plastic or metal
  • the electrode connection is guided upward from the lower side through the cavity after completion of the electrode winding (5).
  • both terminals are on one side of the electrode coil (5) and can be easily connected to a connection terminal, the electrode terminals are connected to a connection terminal.
  • the accumulator housing is also produced in the form of a honeycomb structure from one or more cells by extrusion, extrusion and / or injection molding.
  • materials here come mechanically and thermally stable plastics such.
  • the production of aluminum in the extrusion process as this excellent heat conduction and mechanical stability can be achieved by means of a simple, flexible and inexpensive process.
  • the housing contains partitions for subdivision into the individual cells. All housing walls have a top and bottom open ridge structure. This design makes it possible to cool each cell completely from all sides. The space-saving grouping in honeycomb shape is preserved. Depending on the cooling requirement or the coolant used, the chambers can be varied in size by adjusting the wall thickness accordingly. This allows the wall thicknesses to be optimally adapted to the cooling while at the same time minimizing the dimensions of the cell.
  • the bottom (7) can be integrated directly into the housing.
  • the floor (7) In the extrusion and extrusion processes, the floor (7) must be made separately and inserted into the wall construction.
  • the inner walls of the cell composite are shortened by the thickness of the bottom part, so that a flat bottom surface is created by inserting the bottom plate, or a patch bottom plate has holes for matching the web chamber structure.
  • the prepared electrode coils (5) are then inserted into the cells. It is both possible to insert them directly into the cells, as well as to encapsulate them in metal sleeves of precisely fitting hexagonal cross-section. Preferably, these sleeves also have a web chamber structure. However, it is also possible to use simple sleeves without web chamber walls.
  • the impregnation of the separator films is still effected with a liquid electrolyte, unless a polymer electrolyte has been used in the electrode assembly.
  • the accumulator with the lid (7) is closed, wherein the Versions to the floor (7) apply analogously, so either the use of a perforated lid or the reduction of the intermediate walls.
  • the electrodes are in this case contacted by a conductive passage through the cell cover (s) and / or the cell bottom (s) which form the plus and minus poles on the outside of the cells or the accumulator.
  • the accumulator is a lithium-based accumulator. This includes both the lithium-ion batteries and the lithium-polymer batteries. They are currently the most interesting application.
  • the electrode contact located on the underside of the electrode coil is guided upward through the cavity in the center of the electrode coil, so that both electrode terminals are arranged on one side of the electrode coil.
  • the accumulator is formed from a plurality of individual cells (8) of hexagonal cross-section, which are inserted into a honeycomb-shaped accumulator housing. It is in this case a composite of individual cells (see Fig. 2e), which are plugged into a housing without intermediate walls. Both full-walled and web chamber structures are possible with the housing walls.
  • This variant of the housing has the advantage that when a cell fails, it can be easily removed and replaced. Furthermore, this embodiment variant also includes the possibility that the Housing consists only of one or more strapping bands in the corresponding honeycomb shape, which hold the cell composite together.
  • the accumulator housing is designed so that the cooling of the cells is achieved by the convective flow of ambient air through the web chamber structure.
  • the web chamber structure of the outer walls of the accumulator housing and / or the cell walls are connected to means for conveying a liquid and / or gaseous cooling medium. Suitable for this example, blowers or propellers for air or a pump system for water.
  • the cooling system can be used in particular in conjunction with a variation of
  • an accumulator which is characterized in that it comprises one or more cells of hexagonal cross-section, which form a honeycomb composite; the outer wall of the accumulator housing and / or the cell walls have a double-walled, longitudinally extending, open web chamber structure; the electrode connections on one side of the
  • Electrode winding are combined in a connection terminal.
  • the electrodes of the cells consist of a web-shaped electrode composite which is wound onto a solid or hollow winding core of hexagonal cross-section.
  • the electrode contact located on the underside of the electrode coil is guided upward through the cavity in the center of the electrode coil, so that both electrode connections are arranged on one side of the electrode coil.
  • the accumulator consists of four cell units, which are arranged as shown in FIGS. 2 and 3.
  • a four-line arrangement of cells, when using lithium-based cells, allows the generation of the voltage needed for a 12V starter battery and is therefore of particular interest.
  • the accumulator consists of a plurality of individual cells (8) of hexagonal cross-section, which are inserted into a honeycomb-shaped accumulator housing.
  • the composite of individual cells (see Fig. 2e) is inserted into a housing without intermediate walls. Both full-walled and web chamber structures are possible with the housing walls.
  • the housing consists only of one or more strapping bands in the corresponding honeycomb form, which hold the cell assembly together.
  • the electrode coils (5) are encapsulated in a metal sleeve of hexagonal cross-section prior to insertion into the cells. This allows easy replacement of a defective cell.
  • the electrode coils (5) are inserted directly into the cells without prior capsulation.
  • the bottom plate (7) and the lid (7) of the accumulator are particularly preferably provided with holes which correspond to the ends of the channels of the land chambers of the cell walls of the encapsulated cells (see Fig. 2d). This ensures that the cooling medium can flow through the walls of the enclosed cells shown in FIG.
  • the accumulator outer walls and / or the cell walls are cooled by the convective flow of air through the web chamber channels.
  • the convective air cooling is superior to liquid cooling, as it can not come in the case of leakage of a cell by entering fluids to short circuits and thus fire and explosion hazard.
  • the accumulator outer walls and / or the cell walls can be provided with means for conveying a liquid and / or gaseous Cooling medium to be connected. Suitable for this example, blowers or propellers for air or a pump system for water. Unlike the known liquid-cooled accumulators, however, there is virtually no risk of leakage since there is a flow system separated from the electrode windings by the web chamber channels.
  • Fig. Ia is a plan view of an example of the web-shaped electrode composite material is shown. One recognizes the separator foil (3) and the electrode foils (1) and (2) protruding therefrom.
  • Fig. Ib is a cross section through the composite shown in Fig. Ia shown, the offset of Electrode sheets and the sequence between Separatorfolien (3) and electrode films (1, 2) shows.
  • Fig. 2a shows the top view of a four-line accumulator housing (4).
  • Fig. 2a shows the top view of a four-line accumulator housing (4).
  • Sectional enlargement is the web chamber structure to recognize.
  • the black areas are the bars connecting the outer wall with the inner one.
  • the white areas are the open bridge channels.
  • FIGS. 2 b to 2 e a small distance between the electrode windings (shown hatched) and the web chamber walls or the web chamber walls is left one under the other for the purpose of better optical discrimination.
  • these surfaces must of course have direct contact to ensure a good heat transfer.
  • FIG. 2 b shows the four-cell accumulator housing (4) from FIG. 2 a, into which the electrode windings (5) were directly inserted.
  • Electrode coils (6) were used. The encapsulation is shown in the figure as an example in web chamber design.
  • Fig. 2d shows a plan view of the bottom or cover (7) (the
  • Parts are logically identical) of the four-line Accumulator housing (4).
  • the black areas are formed by a solid plate, in which to the web chambers of the outer walls and the inserted encapsulated electrode coil (6) of Fig. 2c made accurate holes were introduced so that the cooling medium can flow through. It is also a variant without the outer hole ring possible, which is used when the bottom or cover (7) is not placed on the edge of the housing (4), but the intermediate walls shortened accordingly and bottom (7) and lid (7) then be inserted into the outer walls.
  • Fig. 2e contains an illustration of a four-line accumulator housing, which is composed of four individual cell housings (8). What is not graphically captured is the nature of the summary. The Viererverbund could either be held together with one or more strapping or be inserted into a four-line accumulator housing (4) of Fig. 2a analog housing without intermediate walls, the walls may be solid or designed in web construction again.
  • FIG. 3 shows a perspective view of the four-line accumulator housing (4) from FIG. 2a.
  • Fig. 4 is a plan view of a twelve-line
  • a starter battery for a vehicle with an internal combustion engine was built from four series-connected lithium-ion cells as the core of the accumulator. In this case, both electrodes of the individual cells were led upwards and connected so that a battery voltage of 13.6 volts resulted.
  • the individual cells stood on the caseback in a receptacle with a defined distance to the ground. This has ensured that air circulation can occur when the cells warm up.
  • the plus and minus poles of the cell block were connected to electronics that monitor and control the charging and discharging process of the accumulator. Furthermore, the temperature and state of charge of the accumulator were monitored, as well as the reliability and life expectancy of the accumulator calculated from it.
  • the cell block and the electronics were protected by a battery cover against splashing water. This can optionally complete the housing gas-tight. In such a
  • Design variant circulates the air for cooling then in the accumulator itself.
  • the electrodes of the cell block were connected to two pole bolts, which are accessible from the outside.
  • the lithium-ion cells were produced in lithium-iron-phosphate technology.
  • the electrodes were around a hollow core of hexagonal cross-section wound.
  • the resulting winding was placed in a sleeve also hexagonal in cross-section. This was made of aluminum and had an outer wall with web cam structure. The production of the sleeve took place in a cost-effective
  • the bridge chambers were open at the top and bottom.
  • the electrodes of the coil were contacted with electrical feedthroughs which had been inserted into the bottom and lid used to close the accumulator cell.
  • a membrane was further introduced, which controls the overpressure produced by generated by overloading the cell gas.
  • the lower electrode was passed in this embodiment by a passage in the bottom and lid of the cell through the hollow winding core upwards. This facilitates the contacting and mounting of the cells to a cell block.

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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung von Akkumulatoren mit gekühlten, insbesondere in Wickelbauweise gefertigten, Zellen sowie die damit hergestellten Akkumulatoren. Die hergestellten Akkumulatoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie besonders einfach und kostengünstig herzustellen und gut zu kühlen sind. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Akkumulators mit gekühlten Zellen beinhaltet die Verfahrensschritte Herstellen einer oder mehrerer elektrochemischer Einzelzellen, Herstellen eines ein- oder mehrzelligen Akkumulatorgehäuses mit doppelwandiger, in Längsrichtung verlaufender, offener Stegkammerstruktur durch Strangpressen, Extrusion und/oder Spritzguss, wobei die einzelnen Zellen des Akkumulators wabenförmig angeordnet sind, Einsetzen der elektrochemischen Einzelzelle oder Einzelzellen in die Zellen des Akkumulatorgehäuses, wobei die Einzelzellen entweder vorher in einer Metallhülse ebenfalls hexagonalen Querschnitts gekapselt werden oder direkt in die Akkumulatorzellen eingesetzt werden, Verschließen des Akkumulators und Zusammenschaltung der einzelnen Akkumulatorzellen.

Description

Akkumulator mit gekühlten Zellen und Verfahren zur Herstellung desselben
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Akkumulatoren mit gekühlten, insbesondere in Wickelbauweise gefertigten, Zellen sowie die damit hergestellten Akkumulatoren. Die hergestellten Akkumulatoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie besonders einfach und kostengünstig herzustellen und gut zu kühlen sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist prinzipiell für alle Akkumulatortypen geeignet. Von besonderer praktischer Bedeutung sind dabei solche, die auf Zellen in Wickelbauweise basieren, sowie die lithiumbasierten Akkumulatoren, da hier die herausragenden Leistungscharakteristika mit einer erhöhten Temperaturempfindlichkeit einhergehen .
Lithiumbasierte Akkumulatoren, d. h. Akkumulatoren, die die elektromotorische Kraft durch die Verschiebung von Lithium- Ionen erzeugen, lassen sich in der Hauptsache in zwei Gruppen unterscheiden: Lithium-Ionen-Akkumulatoren und Lithium- Polymer-Akkumulatoren. Der Lithium-Polymer-Akkumulator stellt eine Weiterentwicklung des Lithium-Ionen-Akkumulators dar und unterscheidet sich von diesem im eingesetzten Elektrolyten. Im Gegensatz zu den flüssigen Elektrolyten werden hier Elektrolyten auf Polymerbasis mit fester oder gelartiger Konsistenz verwendet. Da die reinen festen Polymerelektrolyten den Nachteil haben, dass sie erst ab ca. 60 °C eine ausreichende Leitfähigkeit entwickeln, werden sie zunehmend von den gelförmigen abgelöst, die auch schon bei Raumtemperatur einsatzbereit sind. Lithium-Ionen-Akkumulatoren bestehen in der Regel aus Zellen mit einer negativen Elektrode aus Graphit oder neuerdings nanokristallinem amorphem Silizium, die in der Lage ist, mit Lithium Interkalationsverbindungen zu bilden, einem Separator und einer positiven Elektrode aus LiMO2 (M = Mn, Co, Ni oder Mischoxide dieser Metalle), LiMn2O4 oder LiFePO4. Als Elektrolyte kommen Salzlösungen von LiPFo oder seltener LiBF4 oder LiCIO4 in aprotischen organischen Lösungsmitteln wie Ethylencarbonat , Propylencarbonat , Diethylencarbonat oder Dimethylcarbonat zum Einsatz. Der Separator ist üblicherweise eine hochporöse Folie aus Polyethylen oder Polypropylen, die in ihrem großen Porenvolumen den Elektrolyten einlagern kann.
Beim Lithium-Polymer-Akkumulator ersetzen Polymerfolien den Elektrolyten. Diese Folien bestehen beispielsweise aus Polyethylenoxid mit einem dispergierten Leitsatz, Polyvinylidenfluorid oder PoIy [vinylidenfluorid-hexafluor- propylen] . Um zu Polymer-Gel-Elektrolyten zu gelangen, ist es bekannt, Leitsalzlösungen als Weichmacher zu verwenden. So wird in der DE 34 85 832 T2 beispielsweise eine Kombination aus Polyethylenoxid oder dessen Derivaten mit Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Tetramethylensulfon, γ- Butyrolacton oder Dimethylformamid beschrieben, die mit einem Leitsalz vermischt und zu einer Folie extrudiert wird.
Derlei lithiumbasierte Akkumulatoren zeichnen sich durch eine besonders hohe Energiedichte, das NichtVorhandensein eines Memory-Effektes und die konstante Spannungsabgabe über den Entladevorgang aus. Diese Eigenschaften gepaart mit dem geringen Gewicht, den kleinen Abmessungen und der (bei
Lithium-Polymer-Akkumulatoren) weitestgehenden Formfreiheit erklären die Attraktivität dieser Akkumulatoren für die Bereiche Modellbau, Klein- und Kleinstgeräte der Unterhaltungs- und Kommunikationsbranche sowie Automobil.
Im Automobilbau werden die lithiumbasierten Akkumulatoren sowohl als Starterbatterien für Verbrennungsmotoren als auch als Fahrzeugbatterien für Elektrofahrzeuge eingesetzt. Insbesondere bei den Autobatterien werden hohe Spitzen- und auch Dauerströme aus den Akkumulatoren entnommen, was zu einer starken Erwärmung der Zellen führen kann. Da eine zu starke Erwärmung der Zellen eine Schädigung oder gar Zerstörung der Zellen verursacht, die sogar die Explosion des Akkumulators zur Folge haben kann, ist eine effektive Kühlmöglichkeit für die Zellen des Akkumulators erstrebenswert. Gerade bei größeren Zellverbänden besteht eine Schwierigkeit dabei in der mangelhaften Wärmeableitung nach außen, was unter anderem an der schlechten Wärmeleitfähigkeit der Polymeren liegt. Trotz der geforderten Kühlmöglichkeit soll der Akkumulator natürlich noch so kompakt wie möglich gebaut sein, damit die beengten Platzverhältnisse im Motorraum moderner Fahrzeuge nicht noch zusätzlich belastet werden.
Es sind in der Technik daher diverse konstruktive Varianten der Anordnung einzelner Zellen und einer Kühlvorrichtung zu einem Akkumulator offenbart worden. So beschreibt die EP 1 213 784 A2 die Anordnung von Zellen hexagonalen Querschnitts zu einem wabenförmigen Zellverbund, wobei jeweils in der Mitte von sechs umgebenden Zellen ein Kühlkanal frei bleibt, der mit einem flüssigen Kühlmedium durchströmt wird. Das flüssige Kühlmedium, das bevorzugt Wasser ist, wird über einen Kühlrippenaufsatz, der mit Luft durchströmt wird, oberhalb des Akkumulators wieder abgekühlt. Zudem ist an dem Kühlkanalsystem ein Vakuum angelegt, das den Siedepunkt des Wassers auf einen Wert unterhalb kritischer Betriebstemperaturen der Zellen bringt. Über die Form der Elektrodenwickel innerhalb der einzelnen Zellen wird nichts gesagt. Es ist daher davon auszugehen, dass es sich um die gebräuchliche kreiszylindrische Wickelform handelt, die in eine hexagonale Kapsel eingehaust wurde.
Aus dieser Konstruktion ergeben sich mehrere Nachteile. Zunächst einmal ist der Wärmeübergang von dem kreiszylindrischen Elektrodenwickel zu der hexagonalen Hülse nicht optimal, da nur an den sechs Tangentenpunkten des in das Hexagon eingeschriebenen Kreises ein direkter Kontakt zur Wand besteht. Ferner geht durch den Kühlkanal jeweils ein Platz für eine Zelle verloren. Dann haben nur zwei, drei bzw. vier der sechs Seitenflächen der Zellen in dem Akkumulator Kontakt mit dem Kühlmedium. Und schließlich steigt das Gewicht der Zelle durch das flüssige Kühlmedium, das Umwälzsystem und den Kühlrippenaufsatz an, wodurch der Gewichtsvorteil gegenüber herkömmlichen Bleiakkumulatoren wieder geschmälert wird.
In der DE 103 52 046 Al wird ein ebenfalls wabenförmiges Gehäuse für einen Akkumulator offenbart, das von einem Kühlmedium durchströmt wird und mit Aufnahmeelementen für kreiszylindrische Zellen ausgestattet ist, die jeweils drei oder mehr rippenartige „Dehnfugen" aufweisen. Das Gehäuse besteht nur aus den Außenwänden und hat keine Unterteilungen oder Zwischenwände. Die Aufnahmeelemente werden in ihrer Position dadurch fixiert, dass sie sich mit den bevorzugt sechs „Dehnfugen" gegenseitig einklemmen und gegebenenfalls in passenden Halterungen im Boden und Deckel des Akkumulators stecken. Auch diese Konstruktion hat den Nachteil, dass zwischen den Aufnahmeelementen für die Zellen relativ viel Platz wegen der Kühlmediumskanäle ungenutzt bleibt. Bei der Verwendung eines flüssigen Kühlmediums entsteht dadurch wieder ein Gewichtsnachteil ob der großen Flüssigkeitsmengen. Dafür ist jedoch auch ein allseitiger Kühlmediums zugang gewährleistet. Zudem ist der produktionstechnische Aufwand recht hoch, weil viele teils komplex geformte Einzelteile (Bodenhalterung, Deckelhalterung, je ein Aufnahmeelement pro Zelle) herzustellen und zu montieren sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ausgehend von den geschilderten Nachteilen der bekannten Konstruktionsformen gekühlter Äkkumulatorgehäuse eine optimierte Bauform eines Akkumulators mit verbesserten Kühleigenschaften bei gleichzeitig möglichst kompakter Bauweise zu entwickeln, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Akkumulators mit gekühlten Zellen beinhaltend die Verfahrensschritte
- Herstellen einer oder mehrerer elektrochemischer Einzelzellen, - Herstellen eines ein- oder mehrzelligen
Akkumulatorgehäuses mit doppelwandiger, in Längsrichtung verlaufender, offener Stegkammerstruktur durch Strangpressen, Extrusion und/oder Spritzguss, wobei die einzelnen Zellen des Akkumulators wabenförmig angeordnet sind, Einsetzen der elektrochemischen Einzelzelle oder Einzelzellen in die Zellen des Akkumulatorgehäuses, — £ —
wobei die Einzelzellen entweder vorher in einer Metallhülse ebenfalls hexagonalen Querschnitts gekapselt werden oder direkt in die Akkumulatorzellen eingesetzt werden, - Verschließen des Akkumulators,
- Zusammenschaltung der einzelnen Akkumulatorzellen.
Besonders bevorzugt werden die elektrochemischen Einzelzellen jeweils in Wickelbauweise hergestellt und das Verfahren beinhaltet dementsprechend die Verfahrensschritte
- Herstellen eines bahnförmigen Elektrodenverbundes,
- Wickeln des bahnförmigen Elektrodenverbundes auf einen
Wickelkern mit hexagonalem Querschnitt, - Verbinden der Elektrodenanschlüsse mit einem
Anschlussterminal, Herstellen eines ein- oder mehrzelligen
Akkumulatorgehäuses mit doppelwandiger, in
Längsrichtung verlaufender, offener Stegkammerstruktur durch Strangpressen, Extrusion und/oder Spritzguss, wobei die einzelnen Zellen des
Akkumulators wabenförmig angeordnet sind,
- Einsetzen des oder der Elektrodenwickel in die Zellen des Akkumulatorgehäuses, wobei die Elektrodenwickel entweder vorher in einer Metallhülse ebenfalls hexagonalen Querschnitts gekapselt werden oder direkt in die Akkumulatorzellen eingesetzt werden, Tränken der Separatorfolien mit einem flüssigen
Elektrolyten, wenn kein Polymerelektrolyt zur Herstellung des bahnförmigen Elektrodenverbundes verwendet wurde,
- Verschließen des Akkumulators, - Zusammenschaltung der einzelnen Akkumulatorzellen.
Zur Erzielung einer kompakten Zellstruktur bedient sich das anmeldungsgemäße Verfahren der allgemein bekannten Wickelbauweise. Dazu wird zunächst ein bahnförmiger Elektrodenverbund hergestellt. Ein Beispiel für den schematischen Aufbau eines solchen Verbundes zeigen Fig. Ia und Ib. Das Verbundmaterial wird anschließend auf einen Wickelkern hexagonalen Querschnitts gewickelt. Der Wickelkern kann kostengünstig aus Kunststoff oder Metall durch
Strangpressen, Extrusion und/oder Spritzguss gefertigt werden. Ist der Wickelkern gemäß einer besonders bevorzugten Gestaltungsform hohl, so wird der Elektrodenanschluss nach Fertigstellung des Elektrodenwickels (5) von der Unterseite durch den Hohlraum nach oben geführt. Damit liegen beide Anschlüsse auf einer Seite des Elektrodenwickels (5) und können problemlos mit einem Anschlussterminal verbunden werden, werden die Elektrodenanschlüsse mit einem Anschlussterminal verbunden.
Das Akkumulatorgehäuse wird in Form einer Wabenstruktur aus einer oder mehreren Zellen ebenfalls durch Strangpressen, Extrusion und/oder Spritzguss hergestellt. An Materialien kommen hier entsprechend mechanisch und thermisch stabile Kunststoffe wie z. B. ABS oder PC oder aber Metalle in Frage. Besonders bevorzugt erfolgt die Herstellung aus Aluminium im Strangpressverfahren, da dadurch eine hervorragende Wärmeleitung und mechanische Stabilität mittels eines einfachen, flexiblen und kostengünstigen Verfahrens erzielt werden können.
Das Gehäuse beinhaltet Trennwände zur Unterteilung in die einzelnen Zellen. Sämtliche Gehäusewände besitzen eine oben und unten offene Stegkammerstruktur. Durch diese Bauform ist es möglich, jede Zelle komplett von allen Seiten kühlen zu können. Dabei bleibt die platzsparende Gruppierung in Wabenform erhalten. Je nach Kühlbedarf bzw. eingesetztem Kühlmedium können die Kammern in der Größe variiert werden, indem die Wandstärke entsprechend angepasst wird. So lassen sich die Wandstärken optimal auf die Kühlung anpassen bei gleichzeitig minimierten Abmessungen der Zelle.
Im Fall der Herstellung im Spritzgussverfahren kann der Boden (7) gleich in das Gehäuse integriert werden. Bei den Strangpress- und Extrusionsverfahren muss der Boden (7) gesondert hergestellt und in die Wandkonstruktion eingesetzt werden. Dazu werden entweder die Innenwände des Zellverbundes um die Dicke des Bodenteils gekürzt, damit durch Einsetzen der Bodenplatte eine ebene Bodenfläche entsteht, oder eine aufgesetzte Bodenplatte weist zur Stegkammerstruktur passende Löcher auf.
Die vorbereiteten Elektrodenwickel (5) werden anschließend in die Zellen eingesetzt. Dabei ist es sowohl möglich, sie direkt in die Zellen einzusetzen, als auch, sie vorher in Metallhülsen passgenauen hexagonalen Querschnitts zu kapseln. Bevorzugt besitzen diese Hülsen ebenfalls eine Stegkammerstruktur. Es ist jedoch auch möglich, einfache Hülsen ohne Stegkammerwände zu benutzen.
Vor dem Zusammenschalten der Einzelzellen erfolgt noch das Tränken der Separatorfolien mit einem flüssigen Elektrolyten, sofern nicht ein Polymerelektrolyt in dem Elektrodenverbund verwendet worden ist. Anschließend wird der Akkumulator mit dem Deckel (7) verschlossen, wobei die Ausführungen zum Boden (7) analog gelten, also entweder die Verwendung eines gelochten Deckels oder die Kürzung der Zwischenwände. Die Elektroden werden hierbei mit einer leitenden Durchführung durch den/die Zellendeckel und/oder 15 den/die Zellenboden/Zellenböden kontaktiert, die auf der Außenseite der Zellen bzw. des Akkumulators die Plus- und Minuspole bilden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform des Verfahrens handelt es sich bei dem Akkumulator um einen lithiumbasierten Akkumulator. Hierbei sind sowohl die Lithium- Ionen-Akkumulatoren als auch die Lithium-Polymer-Akkumulatoren umfasst. Sie stellen den derzeit interessantesten Anwendungsbereich dar.
Bevorzugt wird der auf der Unterseite des Elektrodenwickels befindliche Elektrodenkontakt durch den Hohlraum im Zentrum des Elektrodenwickels nach oben geführt, so dass beide Elektrodenanschlüsse auf einer Seite des Elektrodenwickels angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Akkumulator aus mehreren Einzelzellen (8) hexagonalen Querschnitts gebildet, die in ein wabenförmiges Akkumulatorgehäuse eingesetzt werden. Es handelt sich in diesem Fall um einen Verbund aus Einzelzellen (siehe Fig. 2e) , die in ein Gehäuse ohne Zwischenwände eingesteckt werden. Dabei sind sowohl vollwandige als auch Stegkammerstrukturen bei den Gehäusewänden möglich. Diese Variante der Einhausung hat den Vorteil, dass beim Ausfall einer Zelle diese leicht entnommen und ausgetauscht werden kann. Weiterhin umfasst diese Ausgestaltungsvariante auch die Möglichkeit, dass das Gehäuse lediglich aus einem oder mehreren Umreifungsbändern in der entsprechenden Wabenform besteht, die den Zellverbund zusammenhalten.
In der Ausführungsform der Erfindung gemäß dem Hauptanspruch ist das Akkumulatorgehäuse darauf ausgelegt, dass die Kühlung der Zellen durch das konvektive Durchströmen von Umgebungsluft durch die Stegkammerstruktur erreicht wird. In einer alternativen Ausgestaltungsvariante werden die Stegkammerstruktur der Außenwände des Akkumulatorgehäuses und/oder der Zellwände mit Mitteln zum Durchfördern eines flüssigen und/oder gasförmigen Kühlmediums verbunden. Geeignet sind hierfür beispielsweise Gebläse oder Propeller für Luft oder ein Pumpensystem für Wasser. Somit kann das Kühlsystem insbesondere in Verbindung mit einer Variation der
Stegkammergröße gezielt auf die benötigte Kühlleistung maßgeschneidert werden. Selbst beim Einsatz von flüssigen Kühlmedien ergibt sich gegenüber den bekannten Bauformen von gekühlten Akkumulatorgehäusen noch ein Gewichtsvorteil, da die einzusetzende Flüssigkeitsmenge aufgrund der vergleichsweise kleinvolumigen Stegkammerstruktur erheblich kleiner als bei diesen ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ferner durch einen Akkumulator gelöst, der sich dadurch auszeichnet, dass er eine oder mehrere Zellen hexagonalen Querschnitts aufweist, die einen wabenförmigen Verbund bilden; die Außenwand des Akkumulatorgehäuses und/oder die Zellwände eine doppelwandige, in Längsrichtung verlaufende, offene Stegkammerstruktur besitzen; die Elektrodenanschlüsse auf einer Seite der
Elektrodenwickel in einem Anschlussterminal zusammengefasst sind. Ganz besonders bevorzugt bestehen die Elektroden der Zellen aus einem bahnförmigen Elektrodenverbund, der auf einen massiven oder hohlen Wickelkern hexagonalen Querschnitts aufgewickelt ist.
Besonders bevorzugt wird der auf der Unterseite des Elektrodenwickels befindliche Elektrodenkontakt durch den Hohlraum im Zentrum des Elektrodenwickels nach oben geführt, so dass beide Elektrodenanschlüsse auf einer Seite des Elektrodenwickels angeordnet sind.
Einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung nach besteht der Akkumulator aus vier Zelleinheiten, die wie in Fig. 2 und 3 dargestellt angeordnet sind. Eine vierzeilige Anordnung von Zellen erlaubt bei Verwendung von lithiumbasierten Zellen die Erzeugung der für eine 12V- Starterbatterie benötigten Spannung und ist daher von besonderem Interesse.
In einer alternativen Ausführungsform besteht der Akkumulator aus mehreren Einzelzellen (8) hexagonalen Querschnitts, die in ein wabenförmiges Akkumulatorgehäuse eingesetzt sind. Der Verbund aus Einzelzellen (siehe Fig. 2e) ist in ein Gehäuse ohne Zwischenwände eingesteckt. Dabei sind sowohl vollwandige als auch Stegkammerstrukturen bei den Gehäusewänden möglich. Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, dass das Gehäuse lediglich aus einem oder mehreren Umreifungsbändern in der entsprechenden Wabenform besteht, die den Zellverbund zusammenhalten. Besonders bevorzugt werden die Elektrodenwickel (5) vor dem Einsetzen in die Zellen in einer Metallhülse hexagonalen Querschnitts gekapselt. Dies erlaubt den einfachen Austausch einer defekten Zelle. Alternativ dazu sind die Elektrodenwickel (5) ohne vorheriges Kapseln direkt in die Zellen eingesetzt. Dadurch vereinfacht sich die Herstellung der Akkumulatoren, weil ein Arbeitsschritt entfällt und keine zusätzlichen Hülsen benötigt werden. Eine Entscheidung darüber, welche Art der Kapselung mit ihren jeweiligen Vorteilen zu bevorzugen ist, ist im Einzelfall anhand des angestrebten Preissegmentes und des Einsatzzweckes zu treffen.
Weiterhin sind die Bodenplatte (7) und der Deckel (7) des Akkumulators besonders bevorzugt mit Löchern versehen, die mit den Enden der Kanäle der Stegkammern der Zellwände der gekapselten Zellen korrespondieren (siehe Fig. 2d) . Somit ist gewährleistet, dass das Kühlmedium genau wie durch die Außen- und Zwischenwände (siehe oben) auch entsprechend durch die Wandungen der in Fig. 2c dargestellten gekapselten Zellen strömen kann.
Ganz besonders bevorzugt werden die Akkumulatoraußenwände und/oder die Zellwände durch das konvektive Durchströmen von Luft durch die Stegkammerkanäle gekühlt. Durch entsprechende Dimensionierung der Stegkammerstruktur kann dadurch eine passive Kühlung des Akkumulators durch Luft erreicht werden, die im Vergleich zu den Flüssigkühlsystemen diverse Vorteile bringt. Das System ist durch das Fehlen von bewegten Teilen wartungs- und störungsfrei (ganz im Gegensatz zu Umwälzpumpen) und wesentlich leichter, da es kein flüssiges Medium und keine Pumpen gibt. Zudem ist das System in der Herstellung wesentlich unkomplizierter, weil es keine abzudichtenden Förderkanäle für Flüssigkeiten gibt. Auch im Hinblick auf den sicherheitstechnischen Aspekt ist die konvektive Luftkühlung der Flüssigkühlung überlegen, da es im Falle einer Undichtigkeit einer Zelle nicht durch eintretende Flüssigkeiten zu Kurzschlüssen und damit Brand- und Explosionsgefahr kommen kann.
Wird aus dem Akkumulator ein hoher Dauer- oder Spitzenstrom entnommen und die rein konvektive Luftkühlung reicht somit nicht mehr aus, um den Akkumulator unterhalb von kritischen Temperaturwerten zu halten, können die Akkumulatoraußenwände und/oder die Zellwände mit Mitteln zum Durchfördern eines flüssigen und/oder gasförmigen Kühlmediums verbunden werden. Geeignet sind hierfür beispielsweise Gebläse oder Propeller für Luft oder ein Pumpensystem für Wasser. Anders als bei den bekannten flüssiggekühlten Akkumulatoren besteht hierbei jedoch so gut wie keine Gefahr der Leckage, da mit den Stegkammerkanälen ein von den Elektrodenwickeln getrenntes Strömungssystem besteht.
Wie bereits oben ausgeführt lassen sich durch entsprechende Auswahl des Kühlsystems die bestmöglichen Kühlungsbedingungen bei kleinstmöglichem Zusatzgewicht für den jeweiligen Einsatzzweck erzielen.
In Fig. Ia ist eine Aufsicht auf ein Beispiel des bahnförmigen Elektrodenverbundmaterials abgebildet. Man erkennt die Separatorfolie (3) und die daraus hervorstehenden Elektrodenfolien (1) und (2).
In Fig. Ib ist ein Querschnitt durch den in Fig. Ia dargestellten Verbund abgebildet, der den Versatz der Elektrodenfolien sowie die Abfolge zwischen Separatorfolien (3)und Elektrodenfolien (1, 2) zeigt.
Fig. 2a zeigt die Aufsicht auf ein vierzeiliges Akkumulatorgehäuse (4). In der eingekreisten
Ausschnittsvergrößerung ist die Stegkammerstruktur zu erkennen. Die schwarzen Bereiche sind die Stege, die die äußere Wand mit der inneren verbinden. Die weißen Bereiche sind die offenen Stegkanäle.
In den Figuren 2b bis 2e wurde zum Zwecke der besseren optischen 15 Unterscheidbarkeit jeweils ein kleiner Abstand zwischen den Elektrodenwickeln (schraffiert dargestellt) und den Stegkammerwänden bzw. den Stegkammerwänden untereinander freigelassen. Für die tatsächliche technische Ausführung versteht es sich, dass diese Flächen natürlich direkten Kontakt haben müssen, um einen guten Wärmeübergang zu gewährleisten.
In Fig. 2b ist das vierzellige Akkumulatorgehäuse (4) aus Fig. 2a abgebildet, in das die Elektrodenwickel (5) direkt eingesetzt wurden.
In Fig. 2c ist wiederum das vierzeiliges Akkumulatorgehäuse (4) aus Fig. 2a dargestellt, in das diesmal gekapselte
Elektrodenwickel (6) eingesetzt wurden. Die Kapselung ist in der Abbildung beispielhaft in Stegkammerbauweise ausgeführt.
Sie kann jedoch ebenso mit einer einfachen Wandung ausgeführt werden.
Fig. 2d zeigt eine Aufsicht auf den Boden bzw. Deckel (7) (die
Teile sind logischerweise identisch) des vierzeiligen Akkumulatorgehäuses (4) . Die schwarzen Flächen werden von einer massiven Platte gebildet, in die zu den Stegkammern der Außenwände und der eingesetzten gekapselten Elektrodenwickel (6) aus Fig. 2c passgenaue Löcher eingebracht wurden, damit das Kühlmedium durchströmen kann. Es ist auch eine Variante ohne den äußeren Lochkranz möglich, die dann zum Einsatz kommt, wenn der Boden bzw. Deckel (7) nicht auf den Rand des Gehäuses (4) aufgesetzt wird, sondern die Zwischenwände entsprechend gekürzt und Boden (7) und Deckel (7) dann in die Außenwände eingesetzt werden.
Fig. 2e enthält eine Abbildung eines vierzeiligen Akkumulatorgehäuses, das aus vier Einzelzellgehäusen (8) zusammengesetzt ist. Was nicht zeichnerisch erfasst ist, ist die Art der Zusammenfassung. Der Viererverbund könnte entweder mit einem oder mehreren Umreifungsbändern zusammengehalten werden oder aber in ein zum vierzeiligen Akkumulatorgehäuse (4) aus Fig. 2a analoges Gehäuse ohne Zwischenwände eingeschoben werden, wobei dessen Wände wiederum massiv oder auch in Stegbauweise ausgeführt sein können.
In Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung des vierzeiligen Akkumulatorgehäuses (4) aus Fig. 2a abgebildet.
Fig. 4 ist eine Aufsicht auf ein zwölfzeiliges
Akkumulatorgehäuse (9). Anhand dieses Beispiels lässt sich erkennen, wie der wabenförmige Aufbau größerer Zelleinheiten vorgesehen ist.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Beispiels illustriert werden. Es stellt lediglich eine bevorzugte Ausgestaltungsform der Erfindung dar und ist keinesfalls als Einschränkung zu verstehen.
Eine Starterbatterie für ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor wurde aus vier in Reihe geschalteten Lithium-Ionen-Zellen als Kern des Akkumulators aufgebaut. Hierbei wurden jeweils beide Elektroden der einzelnen Zellen nach oben geführt und so verschaltet, dass sich eine Akkumulatorspannung von 13,6 Volt ergab .
Die einzelnen Zellen standen auf dem Gehäuseboden in einer Aufnahme mit einem definierten Abstand zum Boden. Hierdurch wurde gewährleistet, dass es bei der Erwärmung der Zellen zu einer Luftzirkulation kommen kann.
Plus- und Minuspol des Zellblocks wurden mit einer Elektronik verbunden, die den Lade- und Entladevorgang des Akkumulators überwacht und steuert. Weiterhin wurden Temperatur und Ladezustand des Akkumulators überwacht, sowie die Funktionssicherheit und die Lebenserwartung des Akkumulators daraus berechnet.
Der Zellblock und die Elektronik wurden durch einen Batteriedeckel gegen Spritzwasser geschützt. Dieser kann das Gehäuse wahlweise gasdicht abschließen. In einer solchen
Ausgestaltungsvariante zirkuliert die Luft zur Abkühlung dann in dem Akkumulatorgehäuse selbst. Die Elektroden des Zellblocks wurden mit zwei Polbolzen verbunden, die von außen zugänglich sind.
Die Lithium-Ionen-Zellen wurden in Lithium-Eisen-Phosphat- Technik hergestellt. Dabei wurden die Elektroden um einen hohlen Kern hexagonalen Querschnitts gewickelt. Der daraus entstandene Wickel wurde in eine Hülse mit ebenfalls hexagonalem Querschnitt eingebracht. Diese wurde aus Aluminium gefertigt und wies eine Außenwand mit Stegkarnmerstruktur auf. Die Herstellung der Hülse erfolgte im kostengünstigen
Strangpressverfahren. Die Stegkammern waren oben und unten offen. Die Elektroden des Wickels wurden mit elektrischen Durchführungen kontaktiert, die in den zum Verschließen der Akkumulatorzelle verwendeten Boden und Deckel eingebracht worden waren. In den Deckel wurde weiterhin eine Membran eingebracht, die den Überdruck kontrolliert abgibt, der durch bei Überlastung der Zelle gebildetes Gas entsteht. Die untere Elektrode wurde in dieser Ausführung durch eine Durchführung im Boden und Deckel der Zelle durch den hohlen Wickelkern nach oben geführt. Dies erleichtert die Kontaktierung und Montage der Zellen zu einem Zellenblock.
Bezugszeichenliste
1,2 Elektrodenfolien
3 Separatorfolien 4 vierzelliges Akkumulatorgehäuse
5 Elektrodenwickel
6 gekapselter Elektrodenwickel (in Stegkammerbauweise)
7 Boden bzw. Deckel von (4)
8 Einzelzellgehäuse 9 zwölfzelliges Äkkumulatorgehäuse

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Akkumulators mit gekühlten Zellen beinhaltend die Verfahrensschritte
- Herstellen einer oder mehrerer elektrochemischer Einzelzellen,
Herstellen eines ein- oder mehrzelligen Akkumulatorgehäuses mit doppelwandiger, in Längsrichtung verlaufender, offener Stegkammerstruktur durch Strangpressen, Extrusion und/oder Spritzguss, wobei die einzelnen Zellen des Akkumulators wabenförmig angeordnet sind,
Einsetzen der elektrochemischen Einzelzelle oder Einzelzellen in die Zellen des Äkkumulatorgehäuses, wobei die Einzelzellen entweder vorher in einer Metallhülse ebenfalls hexagonalen Querschnitts gekapselt werden oder direkt in die Akkumulatorzellen eingesetzt werden,
- Verschließen des Akkumulators, - Zusammenschaltung der einzelnen Akkumulatorzellen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrochemischen Einzelzellen jeweils in Wickelbauweise hergestellt werden und das Verfahren die Verfahrensschritte
- Herstellen eines bahnförmigen Elektrodenverbundes,
- Wickeln des bahnförmigen Elektrodenverbundes auf einen Wickelkern mit hexagonalem Querschnitt, - Verbinden der Elektrodenanschlüsse mit einem Anschlussterminal, Herstellen eines ein- oder mehrzelligen Akkumulatorgehäuses mit doppelwandiger, in Längsrichtung verlaufender, offener Stegkammerstruktur durch Strangpressen, Extrusion und/oder Spritzguss, wobei die einzelnen Zellen des Akkumulators wabenförmig angeordnet sind,
Einsetzen des oder der Elektrodenwickel in die Zellen des Akkumulatorgehäuses, wobei die Elektrodenwickel entweder vorher in einer Metallhülse ebenfalls hexagonalen Querschnitts gekapselt werden oder direkt in die Akkumulatorzellen eingesetzt werden, Tränken der Separatorfolien mit einem flüssigen Elektrolyten, wenn kein Polymerelektrolyt zur Herstellung des bahnförmigen Elektrodenverbundes verwendet wurde, - Verschließen des Akkumulators, - Zusammenschaltung der einzelnen Akkumulatorzellen beinhaltet .
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Akkumulator um einen lithiumbasierten Akkumulator handelt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der auf der Unterseite des Elektrodenwickels befindliche Elektrodenkontakt durch den Hohlraum im Zentrum des Elektrodenwickels nach oben geführt wird, so dass beide Elektrodenanschlüsse auf einer Seite des Elektrodenwickels angeordnet sind.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator aus mehreren Einzelzellen hexagonalen
Querschnitts gebildet wird, die in ein wabenförmiges Akkumulatorgehäuse eingesetzt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegkammerstruktur der Außenwände des Akkumulatorgehäuses und/oder der Zellwände mit Mitteln zum Durchfördern eines flüssigen und/oder gasförmigen Kühlmediums verbunden werden.
7. Akkumulator, dadurch gekennzeichnet, dass
- er eine oder mehrere Zellen hexagonalen Querschnitts aufweist, die einen wabenförmigen Verbund bilden; die Außenwand des Akkumulatorgehäuses und/oder die
Zellwände eine doppelwandige, in Längsrichtung verlaufende, offene Stegkammerstruktur besitzen;
- die Elektrodenanschlüsse auf einer Seite der elektrochemischen Einzelzellen in einem Anschlussterminal zusammengefasst sind.
8. Akkumulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden der Zellen aus einem bahnförmigen Elektrodenverbund bestehen, der auf einen massiven oder hohlen Wickelkern hexagonalen Querschnitts aufgewickelt ist.
9. Akkumulator nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der auf der Unterseite des Elektrodenwickels befindliche Elektrodenkontakt durch den Hohlraum im Zentrum des Elektrodenwickels nach oben geführt wird, so dass beide Elektrodenanschlüsse auf einer Seite des Elektrodenwickels angeordnet sind.
10. Akkumulator nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass er aus vier Zelleinheiten besteht.
11. Akkumulator nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator aus mehreren Einzelzellen hexagonalen Querschnitts besteht, die in ein wabenförmiges Äkkumulatorgehäuse eingesetzt sind.
12. Akkumulator nach Anspruch 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenwickel vor dem Einsetzen in die Zellen in einer Metallhülse hexagonalen Querschnitts gekapselt wurden.
13. Akkumulator nach Anspruch 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenwickel direkt in die Zellen eingesetzt sind.
14. Akkumulator nach Anspruch 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte und der Deckel des Akkumulators mit Löchern versehen sind, die mit den Enden der Kanäle der Stegkammern der Zellwände korrespondieren.
15. Akkumulator nach Anspruch 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Akkumulatoraußenwände und/oder die Zellwände durch das konvektive Durchströmen von Luft durch die Stegkammerkanäle gekühlt werden.
16. Akkumulator nach Anspruch 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Akkumulatoraußenwände und/oder die Zellwände mit Mitteln zum Durchfördern eines flüssigen und/oder gasförmigen Kühlmediums verbunden sind.
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