WO2011012199A1 - Einzelzelle für eine batterie - Google Patents

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WO2011012199A1
WO2011012199A1 PCT/EP2010/004035 EP2010004035W WO2011012199A1 WO 2011012199 A1 WO2011012199 A1 WO 2011012199A1 EP 2010004035 W EP2010004035 W EP 2010004035W WO 2011012199 A1 WO2011012199 A1 WO 2011012199A1
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housing plate
single cell
housing
cell according
compensation
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PCT/EP2010/004035
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Dirk Schröter
Jens Meintschel
Rainer Kaufmann
Claus-Rupert Hohenthanner
Jörg Kaiser
Sören Trantow
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Daimler Ag
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Definitions

  • the invention relates to a single cell for a battery comprising a first
  • Housing frames are electrically separated from each other, wherein between the first
  • Electrode foil stack is arranged.
  • lithium-ion batteries known for vehicle applications, which are constructed in particular of several electrically connected in series and / or parallel single cells.
  • a single cell designed as a frame flat cell for such a high-voltage battery has, as known from the prior art, two designed as planar
  • Housing parts passing through a housing frame such as a
  • Plastic frame electrically and spatially separated from each other on.
  • the electrode foils coated with electrochemically active materials are arranged in a summarized manner in the housing frame to form an electrode foil stack, wherein the individual electrode foils are separated from one another by a separator.
  • the housing parts are generally made of metal and guide the through charging and
  • the heat conducting plate is also made of metal and is separated by an insulating medium from the corresponding housing part.
  • the ends of the electrode films are designed as an outwardly guided edge region in the form of a Stromabieiterfahne electrically conductive.
  • Housing part is electrically connected. The charging and discharging of the single cell and a temperature acting on it can increase the volume of the
  • Lead electrode foil stack in particular due to expansion, whereby a housing of the single cell can be destroyed.
  • the invention has for its object to provide a single cell of a battery in which increases a lifetime of the single cell at high temperatures and a mechanical stability of the single cell and thus the battery is improved.
  • the single cell comprises a first housing plate and a second housing plate, which are electrically and spatially separated from each other by an insulating housing frame, wherein between the first housing plate and the second housing plate in the housing frame an electrode foil stack is arranged.
  • at least one surface side of a housing plate is assigned a compensation element.
  • the compensation element is arranged, in particular, to compensate for an increase in volume of the electrode film stack, the increase in volume of the electrode film stack in particular occurring during charging and discharging of the single cell and acting on the single cell high temperatures.
  • Compensating compensated for the increase in volume, whereby a risk of leakage of electrolyte is reduced by a damaged housing of the single cell in an advantageous manner.
  • a longitudinal extent of a cell composite formed from individual cells does not change, since the individual cells themselves compensate for the volume increase by the at least one compensation element in an advantageous manner.
  • a compensation mat can be arranged above and a further compensation mat below the electrode film stack.
  • the compensation element in the form of the compensation mat is formed from foam, fleece and / or another suitable material.
  • the compensating mat has an upsetting hardness or indentation hardness which is suitable for compensating the increase in volume, whereby the compensation mat expands again to its original state when the volume is reduced.
  • the compensation mat protects the corresponding housing plate in front of you
  • the compensation element is integrated in the first housing plate and / or the second housing plate.
  • the compensation element may be introduced in the form of a groove-shaped depression in the first housing plate and / or the second housing plate, whereby the respective housing plate is designed to be elastic.
  • the groove-shaped recess is in particular manually and / or mechanically introduced into the corresponding housing plate.
  • the compensation element in the form of the channel-shaped depression in the first housing plate and / or the second housing plate a respective edge region of this is introduced circumferentially.
  • the trough-shaped depression acts comparatively like a barometric can (Vidie box). Through the trough-shaped depression, the corresponding
  • Housing plate or the housing plates may bulge outward as the volume of the electrode foil stack increases.
  • the individual cells are combined to form a cell network, the individual cells are stacked only in the area of the housing frame, i. H. that the individual cells rest on one another only in the area of the housing frame.
  • Electrode film stack is increased.
  • the groove-shaped depression as a compensation element is preferably introduced into the respective edge region in such a way that the groove-shaped depression has a predeterminable distance to the electrode foil stack and to the
  • Housing frame has.
  • the compensation element is introduced in the form of at least one molding in the first housing plate and / or the second housing plate.
  • the formations are formed in particular knob-like.
  • knob-like formations are introduced opposite in a corner region of the first housing plate and / or the second housing plate, wherein the knob-like formations on the first and / or the second
  • Housing plates or housing plate are designed with respect to an outer surface side facing outward.
  • the nub-like formations are arranged at a predeterminable distance at least to the electrode foil stack.
  • Compensate for deformation of the corresponding housing plate whereby a dimension of a longitudinal extent of combined into a cell composite individual cells does not change. If the individual cells of the cell assembly are connected in series with each other, the electrical contacting is realized via the knob-like formations. The surface pressure increased by the curvature of the first and / or the second housing plate in turn increases the contact reliability between the individual cells.
  • the individual cells can be combined to form a cell
  • the cell composite has a predetermined number of electrically parallel and / or serially interconnected single cells.
  • the individual cells combined into a cell composite can be pressed together by way of pressure plates and / or tension bands.
  • the pressure plates can be arranged plane-parallel to the individual cells, wherein the clamping bands can each surround a longitudinal side of the cell composite edge.
  • the battery is particularly suitable as a vehicle battery, in particular as a high-voltage battery for a vehicle with hybrid drive or for a fuel cell vehicle.
  • FIG. 1 shows schematically an exploded view of an individual cell with a compensation element arranged between a first housing plate and an electrode foil stack and between a second housing plate and the electrode foil stack in the form of a compensation mat
  • Fig. 2 shows schematically a sectional view of a detail enlargement of a
  • Single cell with compensating element arranged according to the invention 3 shows schematically a longitudinal section of a single cell according to the invention according to FIGS. 1 and 2,
  • FIG. 4 schematically shows a perspective view of a single cell according to FIG. 1 in the assembled state
  • FIG. 5 schematically shows an exploded view of a single cell with a compensation element integrated in a first and / or a second housing plate
  • Fig. 6 shows schematically a sectional view of a detail enlargement of a
  • Fig. 7 shows schematically a longitudinal section of one according to in Figures 5 and 6
  • FIG. 8 is a schematic perspective view of an enlarged detail of an individual cell with a compensation element inserted into a housing plate without a second housing plate and without a housing frame,
  • FIGS. 5 to 8 show schematically a perspective view of one in FIGS. 5 to 8
  • Fig. 10 shows schematically a sectional view of a cell composite
  • Fig. 11 schematically shows a perspective view with at least one
  • FIG. 12 schematically shows an exploded view of the single cell shown in FIG. 11, FIG.
  • FIG. 13 is a schematic sectional view of a detail enlargement of a
  • Single cell according to the invention with knob-like formations, which are introduced into a first and a second housing plate, 14 is a schematic sectional view of an individual cell according to the invention shown in FIGS. 11 to 13 with a first and a second one
  • Housing plate introduced knob-like formations
  • Fig. 15 is a schematic sectional view of a cell composite
  • the frame flat cell 1 is designed in particular for a high-voltage battery, for example a lithium-ion battery.
  • the frame flat cell 1 has a first housing plate 1.1, a second
  • the first housing plate 1.1 and the second housing plate 1.2 are in particular formed from a metal and electrically separated by the housing frame 1.3 and spatially.
  • the housing frame 1.3 is preferably formed from a plastic.
  • electrochemically active electrode sheets 2.1 which are shown in more detail in Figure 2, to an electrode film stack second
  • Separators 3 are arranged between the individual electrode foils 2.1, whereby the electrode foils 2.1 are electrically separated from one another.
  • Opposite ends of the electrode films 2.1 are designed as an outwardly guided first edge region and an outwardly guided second edge region in the form of a first and a second Stromabieiterfahne electrically conductive.
  • the respective Stromabieiterfahne the electrode films 2.1 a polarity, for. B. by Weld, electrically conductively connected to a pole 4 with each other, wherein the respective pole 4 with a corresponding metallic housing plate 1.1, 1.2, is electrically connected.
  • Housing plate 1.2 at least one compensation element 5 is arranged.
  • the compensation element 5 serves to compensate for an expansion, in particular an increase in a thickness of the electrode film stack 2, wherein an increase in volume of the electrode film stack 2 during charging and discharging and / or at a high temperature, which acts on the compassionflachzelle 1, may occur.
  • the compensation element 5 is formed elastically in an advantageous manner.
  • the expansion of the electrode film stack 2 is based on a fact that, for example, when loading and unloading the chairflachzelle 1 lithium atoms in a so-called not-shown crystal lattice of the active electrochemical
  • Electrode material enters or exits.
  • the lithium atoms are embedded in graphite anodes between individual layers of the crystal lattice (intercalated), causing an expansion of layer spacings and thus an increase in volume of the graphite anode.
  • This process is reversible, d. H. that during the discharge of the lithium atoms from the crystal lattice, the original layer distances within the electrode film stack 2 are restored.
  • the compensating elements 5 are a first compensation mat 5.1 between an inner surface side 1.1.1 of the first housing plate 1.1 and the electrode film stack 2 and a second one
  • Compensation mat 5.2 between an inner surface side 1.2.1 of the second housing plate 1.2 and the electrode film stack 2 is arranged. Due to the arrangement of the compensation elements 5 in the form of the first compensation mat 5.1 and the second compensation mat 5.2, an increase in volume of the electrode film stack 2 is compensated for in an advantageous manner.
  • Compensation mats 5.1, 5.2 is this purpose, in particular made of fleece, foam and / or other suitable material.
  • a material for executing the first and / or the second compensation mat 5.1, 5.2 can be selected, by means of which an efficient removal of heat generated in the flat frame cell 1 during charging and discharging can be realized.
  • the respective compensation mat 5.1, 5.2 has in particular dimensions which largely correspond to the dimensions of an electrode foil 2.1. The dimensions are chosen such that the respective compensation mat 5.1, 5.2 is not between the respective pole 4 and the corresponding inner
  • Electrode foil stack 2 and on the other hand, the respective housing plate 1.1, 1.2 is protected from contact with an electrode foil 2.1 other polarity, which additionally provides protection against a short circuit within the compassionflachzelle 1 is realized.
  • FIG. 2 shows an enlargement of a section of the frame flat cell 1 in a sectional view, wherein the components of the frame flat cell 1 are shown in detail.
  • a separator 3 is preferably arranged between the respective compensation mat 5.1, 5.2 and the electrode foil stack 2, whereby, in the case of damage to the respective compensation mat 5.1, 5.2, a separator is particularly preferred electrical separation between the corresponding housing plate 1.1, 1.2 and the electrode film stack 2 is ensured.
  • Figure 3 shows a sectional view, in particular a longitudinal section
  • FIG. 4 shows the frame flat cell 1 shown in exploded view in FIG. 1 with elastic compensation elements 5 arranged according to the invention in the form of the first and the second compensation mat 5.1, 5.2 in the assembled state.
  • the frame flat cell 1 according to the invention is shown in FIGS. 5 to 9, wherein the compensation element 5 is integrated in the first and / or in the second housing plate 1.1, 1.2 in an alternative form to the compensating mat 5.1, 5.2.
  • the channel-shaped recess 5.3 is in both the first
  • the groove-shaped recess 5.3 has an edge region of the corresponding housing plate 1.1, 1.2 circumferentially introduced into this and has a predetermined first distance a ⁇ to the pole 4 connected to each other as Stromabieiterfahen Elektrodefolien 2.1 same polarity of chairflachzelle 1, as shown in Figure 6 ,
  • the groove-shaped recess 5.3 in the region of the poles 4 on a predeterminable distance to the housing frame 1.3.
  • the compensation element 5 in the form of introduced into the first and the second housing plate 1.1, 1.2 groove-shaped recess 5.3 acts on the principle of a barometric can, which is also known as a vidia box.
  • the first one can or can become
  • the corresponding housing plate 1.1, 1.2 designed such that a predetermined second distance a 2 of the housing plates 1.1, 1.2 to each other, in particular in the region of the electrode film stack 2, is chosen smaller than a predetermined third distance a 3 of the housing plates 1.1, 1.2 in the region of Body frame 1.3.
  • a maximum thickness 7 of the frame flat cell 1 does not change in the case of curvature of the first housing plate 1.1 and / or the second housing plate 1.2 in the region of the electrode film stack 2 in a particularly advantageous manner ,
  • the maximum thickness 7 of the frame flat cell 1 corresponds to the third distance a 3 of the
  • Housing plates 1.1, 1.2 in particular in the region of the housing frame 1.3 plus a thickness of the respective housing plate 1.1, 1.2.
  • the channel-shaped depression 5.3 can be introduced, for example, into the first housing plate 1.1 and / or the second housing plate 1.2 manually and / or mechanically by deformation.
  • Figure 7 shows a sectional view, in particular a longitudinal section
  • Flush cell 1 according to the invention with groove-shaped recesses 5.3 introduced as compensation element 5 into first and second housing plates 1.1, 1.2.
  • FIG. 8 shows an enlarged detail of the frame flat cell 1 according to the invention according to FIGS. 5 to 7 without second housing plate 1.2 and without
  • FIG. 9 shows the frame flat cell 1 shown in exploded view in FIG. 5 in the assembled state.
  • FIG. 10 shows a cell composite 8 which is stacked from one another
  • the cell assembly 8 is in particular an essential part of a battery, in particular a high-voltage battery, such as a lithium-ion battery.
  • the battery is a vehicle battery, which can be used in particular in a vehicle with hybrid drive or in a fuel cell vehicle.
  • the frame flat cells 1 forming the cell composite 8 are connected in parallel and / or in series with each other.
  • Housing plates 1.1, 1.2 only in the area of the housing frame 1.3 to each other to produce an electrical contact. This increases contact reliability, in particular in the case of frame flat cells 1 connected in series, by increasing a surface pressure upon expansion of the inside of the frame flat cell 1 in the cell
  • Electrode film stack 2.1 recessed housing plates 1.1, 1.2 can expand due to the compensating element 5 formed as a recess 5.3 vaulted.
  • FIGS. 11 to 14 show a further alternative embodiment of the invention
  • Compensation element 5 is designed as a knob-like shape 5.4, which is like the channel-shaped recesses 5.3 also introduced into the first housing plate 1.1 and / or the second housing plate 1.2.
  • knob-like formations 5.4 as a compensation element 5 are placed opposite one another in a respective corner region of the first housing plate 1.1 and / or the second housing plate 1.2.
  • compensation element 5 is an extension of the first housing plate 1.1 and / or the second housing plate 1.2 of
  • Compensation element 5 dimensions with respect to a diameter which are selected to be greater than a width of the housing frame 1.3.
  • FIG. 12 shows the frame flat cell 1 shown in FIG. 12
  • FIG. 13 shows a section of the frame flat cell 1 according to the invention, in particular the knob-shaped formations 5.
  • the knob-shaped formations 5.4 are in this case formed on the corresponding housing plate 1.1, 1.2 or introduced into this that one
  • Nub-shaped formation 5.4 circumferential groove-like border 5.4.1 has a depth t, which is formed in the direction of the cell interior.
  • the depth t of the groove-like border 5.4.1 corresponds to about one quarter of a thickness 7 of the
  • An upper side 5.4.2 of the nub-shaped formation 5.4 projects beyond an outer surface side 1.1.2, 1.2.2 of the corresponding housing plate 1.1, 1.2, wherein a dimension of a protruding part 5.4.3 of the nub-shaped formation 5.4 is approximately one-tenth of the maximum thickness 7 the frame flat cell 1 corresponds.
  • FIG. 14 shows a sectional illustration, in particular a longitudinal section of the frame flat cell 1 according to the invention, which is shown in FIGS. 11 to 13.
  • FIG. 15 shows a cell composite 8, which is formed from frame flat cells 1, which in each case have knob-shaped formations 5.4 opposite each other in their corner region.
  • the frame flat cells 1 stacked on each other are the
  • the increased surface pressure upon expansion of the frame flat cell 1 by increasing the volume of the electrode foil stack 2 advantageously increases one
  • the height h of the cell assembly 8 does not change, since the compensation element 5 (also called elastic element) in the form of
  • nub-shaped formations 5.4 under the action of force, for example by the force by non-illustrated pressure plates for biasing the
  • Cell composite 8 is applied, deformed, d. H. in the direction of the cell interior.
  • the Hopkinsflachzelle invention 1 comprises at least one elastic compensation element 5, whereby an increase in volume of the
  • Electrode film stack 2 is compensated, is a profitable way one

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einzelzelle (1) für eine Batterie, umfassend eine erste Gehäuseplatte (1.1) und eine zweite Gehäuseplatte (1.2), die durch einen isolierenden Gehäuserahmen (1.3) elektrisch voneinander getrennt sind, wobei zwischen der ersten Gehäuseplatte (1.1) und der zweiten Gehäuseplatte (1.2) in dem Gehäuserahmen (1.3) ein Elektrodenfolienstapel (2) angeordnet ist, wobei mindestens einer Oberflächenseite einer Gehäuseplatte (1.1, 1.2) wenigstens ein Kompensationselement (5) zugeordnet ist.

Description

Einzelzelle für eine Batterie
Die Erfindung betrifft eine Einzelzelle für eine Batterie, umfassend eine erste
Gehäuseplatte und eine zweite Gehäuseplatte, die durch einen isolierenden
Gehäuserahmen elektrisch voneinander getrennt sind, wobei zwischen der ersten
Gehäuseplatte und der zweiten Gehäuseplatte in dem Gehäuserahmen ein
Elektrodenfolienstapel angeordnet ist.
Aus dem Stand der Technik sind Hochvolt-Batterien, z. B. Lithium-Ionen-Batterien, für Fahrzeuganwendungen bekannt, die insbesondere aus mehreren elektrisch in Reihe und/oder parallel verschalteten Einzelzellen aufgebaut sind.
Eine Einzelzelle, die als Rahmenflachzelle für eine solche Hochvolt-Batterie ausgeführt ist, weist wie aus dem Stand der Technik bekannt, zwei als planar ausgebildete
Gehäuseteile, die durch einen Gehäuserahmen, wie zum Beispiel einen
Kunststoffrahmen, elektrisch sowie räumlich voneinander getrennt sind, auf.
Die mit elektrochemisch wirksamen Materialien beschichteten Elektrodenfolien sind im Gehäuserahmen zu einem Elektrodenfolienstapel zusammengefasst angeordnet, wobei die einzelnen Elektrodenfolien durch einen Separator voneinander getrennt sind. Die Gehäuseteile bestehen im Allgemeinen aus Metall und leiten die durch Laden und
Entladen der Einzelzelle entstehende Wärme an eine mit einem Wärmeleitmedium oder einem Klimakühlmittel durchströmte Wärmeleitplatte ab. Die Wärmeleitplatte besteht ebenfalls aus Metall und ist durch ein Isolationsmedium vom entsprechenden Gehäuseteil getrennt. Die Enden der Elektrodenfolien sind als ein nach außen geführter Randbereich in Form einer Stromabieiterfahne elektrisch leitend ausgeführt. Dabei sind die
Stromabieiterfahnen der Elektrodenfolien, z. B. durch Schweißung, elektrisch leitend zu einem Pol miteinander verbunden, wobei dieser wiederum mit dem metallischen
Gehäuseteil elektrisch leitend verbunden ist. Das Laden und Entladen der Einzelzelle sowie eine auf diese wirkende Temperatur kann zur Volumenzunahme des
Elektrodenfolienstapels, insbesondere aufgrund von Ausdehnung führen, wodurch ein Gehäuse der Einzelzelle zerstört werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einzelzelle einer Batterie anzugeben, bei der eine Lebensdauer der Einzelzelle bei hohen Temperaturen erhöht und eine mechanische Stabilität der Einzelzelle und somit der Batterie verbessert ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Einzelzelle umfasst eine erste Gehäuseplatte und eine zweite Gehäuseplatte, die durch einen isolierenden Gehäuserahmen elektrisch und räumlich voneinander getrennt sind, wobei zwischen der ersten Gehäuseplatte und der zweiten Gehäuseplatte in dem Gehäuserahmen ein Elektrodenfolienstapel angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist mindestens einer Oberflächenseite einer Gehäuseplatte ein Kompensationselement zugeordnet.
Das Kompensationselement ist insbesondere angeordnet, um in Gewinn bringender Weise eine Volumenzunahme des Elektrodenfolienstapels zu kompensieren, wobei die Volumenzunahme des Elektrodenfolienstapels insbesondere bei Laden und Entladen der Einzelzelle sowie bei auf die Einzelzelle wirkenden hohen Temperaturen auftreten kann.
Durch die Zuordnung von mindestens einem Kompensationselement ist eine Stabilität der Einzelzelle bei Ausdehnung des Elektrodenfolienstapels sichergestellt. Das
Kompensationselement kompensiert die Volumenzunahme, wodurch eine Gefahr eines Austritts von Elektrolyt durch ein beschädigtes Gehäuse der Einzelzelle in vorteilhafter Weise verringert ist.
Darüber hinaus ändert sich eine Längsausdehnung eines aus Einzelzellen gebildeten Zellenverbundes nicht, da die Einzelzellen die Volumenzunahme durch das wenigstens eine Kompensationselement in vorteilhafter Weise selbst kompensieren. In einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einzelzelle ist das
Kompensationselement zwischen einer inneren Oberflächenseite der ersten
Gehäuseplatte und dem Elektrodenfolienstapel und/oder zwischen einer inneren
Oberflächenseite der zweiten Gehäuseplatte und dem Elektrodenfolienstapel angeordnet.
Dabei ist das Kompensationselement zum Ausgleich der Volumenzunahme, d. h. der Ausdehnung des Elektrodenfolienstapels infolge von Wärme, in vorteilhafter Weise elastisch ausgeführt, wobei das Kompensationselement als eine Kompensationsmatte ausgeführt sein kann. Beispielsweise können eine Kompensationsmatte oberhalb und eine weitere Kompensationsmatte unterhalb des Elektrodenfolienstapels angeordnet sein.
Insbesondere ist das Kompensationselement in Form der Kompensationsmatte aus Schaumstoff, Vlies und/oder einem anderen geeigneten Material gebildet. Die
Kompensationsmatte weist insbesondere eine zum Ausgleich der Volumenzunahme geeignete Stauchhärte bzw. Eindruckhärte auf, wobei sich die die Kompensationsmatte bei Verringerung des Volumens wieder in ihren ursprünglichen Zustand ausdehnt.
Die Kompensationsmatte weist in vorteilhafter Weise Abmessungen auf, die
weitestgehend den Abmessungen einer Elektrodenfolie entspricht. Dabei schützt die Kompensationsmatte gleichzeitig die entsprechende Gehäuseplatte vor einer
Kontaktierung mit einer Elektrodenfolie anderer Polarität, wodurch ein Risiko eines Kurzschlusses innerhalb der Einzelzelle reduziert ist.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einzelzelle ist das Kompensationselement in die erste Gehäuseplatte und/oder die zweite Gehäuseplatte integriert.
Hierzu kann das Kompensationselement in Form einer rinnenförmigen Vertiefung in die erste Gehäuseplatte und/oder die zweite Gehäuseplatte eingebracht sein, wodurch die jeweilige Gehäuseplatte elastisch ausgeführt ist. Die rinnenförmige Vertiefung ist insbesondere manuell und/oder maschinell in die entsprechende Gehäuseplatte einbringbar. Insbesondere ist das Kompensationselement in Form der rinnenförmigen Vertiefung in die erste Gehäuseplatte und/oder die zweite Gehäuseplatte einen jeweiligen Randbereich dieser umlaufend eingebracht.
Dabei wirkt die rinnenförmige Vertiefung vergleichsweise wie eine barometrische Dose (Vidie-Dose). Durch die rinnenförmige Vertiefung kann sich die entsprechende
Gehäuseplatte bzw. können sich die Gehäuseplatten bei Zunahme des Volumens des Elektrodenfolienstapels nach außen wölben.
Sind die Einzelzellen zu einem Zellenverbund zusammengefasst, sind die Einzelzellen nur im Bereich des Gehäuserahmens aufeinander gestapelt, d. h. dass die Einzelzellen nur im Bereich der Gehäuserahmen aufeinander aufliegen.
Durch die Wölbung der Gehäuseplatte oder der Gehäuseplatten im Fall einer
Volumenzunahme des Elektrodenfolienstapels ist eine Kontaktsicherheit bei elektrisch in Reihe verschalteter Einzelzellen erhöht, da eine Flächenpressung zwischen den
Einzelzellen, insbesondere den Gehäuseplatten bei Zunahme des Volumens des
Elektrodenfolienstapels vergrößert ist.
Insbesondere ist die rinnenförmige Vertiefung als Kompensationselement vorzugsweise derart in den jeweiligen Randbereich eingebracht, dass die rinnenförmige Vertiefung einen vorgebbaren Abstand zu dem Elektrodenfolienstapel sowie zu dem
Gehäuserahmen aufweist.
In einer alternativen Ausführungsform ist das Kompensationselement in Form wenigstens einer Ausformung in die erste Gehäuseplatte und/oder die zweite Gehäuseplatte eingebracht. Dabei sind die Ausformungen insbesondere noppenartig ausgebildet.
Beispielsweise sind die noppenartigen Ausformungen sich gegenüberliegend in einem Eckbereich der ersten Gehäuseplatte und/oder der zweiten Gehäuseplatte eingebracht, wobei die noppenartigen Ausformungen an der ersten und/oder der zweiten
Gehäuseplatten bzw. Gehäuseplatte im Bezug auf eine äußere Oberflächenseite nach außen gerichtet ausgebildet sind. Dabei sind die noppenartigen Ausformungen in einem vorgebbaren Abstand zumindest zu dem Elektrodenfolienstapel angeordnet.
Bei dieser Ausführungsform ist eine Ausdehnung des Elektrodenfolienstapels wie bei der rinnenförmigen Vertiefung zulässig, da die noppenartigen Ausformungen eine
Verformung der entsprechenden Gehäuseplatte kompensieren, wodurch sich eine Abmessung einer Längsausdehnung von zu einem Zellverbund zusammengefassten Einzelzellen nicht ändert. Sind die Einzelzellen des Zellverbundes in Reihe miteinander verschaltet, ist die elektrische Kontaktierung über die noppenartigen Ausformungen realisiert. Die durch die Wölbung der ersten und/oder der zweiten Gehäuseplatte erhöhte Flächenpressung erhöht wiederum die Kontaktsicherheit zwischen den Einzelzellen.
Wie bereits oben beschrieben, können die Einzelzellen zu einem Zellverbund
zusammengefasst werden, wobei der Zellverbund eine vorgebbare Anzahl von elektrisch parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen aufweist. Beispielsweise sind die zu einem Zellenverbund zusammengefassten Einzelzellen über Druckplatten und/oder Spannbänder miteinander verpressbar. Hierzu können die Druckbleche planparallel zu den Einzelzellen angeordnet sein, wobei die Spannbänder jeweils eine Längsseite des Zellenverbundes randseitig umgeben können.
Die Batterie eignet sich insbesondere als Fahrzeugbatterie, insbesondere als Hochvolt- Batterie für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder für ein Brennstoffzellen-Fahrzeug.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Explosionsdarstellung einer Einzelzelle mit zwischen einer ersten Gehäuseplatte und einem Elektrodenfolienstapel und zwischen einer zweiten Gehäuseplatte und dem Elektrodenfolienstapel angeordneten Kompensationselement in Form einer Kompensationsmatte,
Fig. 2 schematisch eine Schnittdarstellung einer Ausschnittsvergrößerung einer
Einzelzelle mit erfindungsgemäß angeordnetem Kompensationselement, Fig. 3 schematisch einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Einzelzelle gemäß den Figuren 1 und 2,
Fig. 4 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Einzelzelle gemäß Figur 1 im zusammengesetzten Zustand,
Fig. 5 schematisch eine Explosionsdarstellung einer Einzelzelle mit in eine erste und/oder eine zweite Gehäuseplatte integriertem Kompensationselement,
Fig. 6 schematisch eine Schnittdarstellung einer Ausschnittsvergrößerung einer
Einzelzelle mit wenigstens einem in eine erste und ein zweite Gehäuseplatte eingebrachtem Kompensationselement,
Fig. 7 schematisch einen Längsschnitt einer gemäß in Figur 5 und 6 dargestellten
Einzelzelle,
Fig. 8 schematisch eine perspektivische Ausschnittsvergrößerung einer Einzelzelle mit in eine Gehäuseplatte eingebrachtem Kompensationselement ohne zweite Gehäuseplatte und ohne Gehäuserahmen,
Fig. 9 schematisch eine perspektivische Ansicht einer in den Figuren 5 bis 8
gezeigten Einzelzelle,
Fig. 10 schematisch eine Schnittdarstellung von zu einem Zellenverbund
zusammengefassten Einzelzellen ohne Elektrodenfolienstapel,
Fig. 11 schematisch eine perspektivische Ansicht mit zumindest an einer
Gehäuseplatte ausgebildeten noppenartigen Ausformungen als
Kompensationselement,
Fig. 12 schematisch eine Explosionsdarstellung der in Figur 11 gezeigten Einzelzelle,
Fig. 13 schematisch eine Schnittdarstellung einer Ausschnittvergrößerung einer
erfindungsgemäßen Einzelzelle mit noppenartigen Ausformungen, die in eine erste und eine zweite Gehäuseplatte eingebracht sind, Fig. 14 schematische eine Schnittdarstellung einer in den Figuren 11 bis 13 gezeigten erfindungsgemäßen Einzelzelle mit in eine erste und eine zweite
Gehäuseplatte eingebrachten noppenartigen Ausformungen, und
Fig. 15 schematisch eine Schnittdarstellung von zu einem Zellenverbund
zusammengefassten Einzelzellen ohne Elektrodenfolienstapel, wobei an jeweiligen Gehäuseplatten noppenartige Ausformungen ausgebildet sind.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Figur 1 ist eine Explosionsdarstellung einer Einzelzelle 1 , die als Rahmenflachzelle, im Weiteren als Rahmenflachzelle 1 bezeichnet, dargestellt. Die Rahmenflachzelle 1 ist insbesondere für eine Hochvolt-Batterie, beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie ausgeführt.
Die Rahmenflachzelle 1 weist eine erste Gehäuseplatte 1.1 , eine zweite
Gehäuseplatte 1.2 und einen Gehäuserahmen 1.3 auf, wobei diese Bestandteile als Gehäuse zusammengefasst werden können.
Die erste Gehäuseplatte 1.1 und die zweite Gehäuseplatte 1.2 sind insbesondere aus einem Metall gebildet und durch den Gehäuserahmen 1.3 elektrisch sowie räumlich voneinander getrennt. Hierzu ist der Gehäuserahmen 1.3 vorzugsweise aus einem Kunststoff gebildet.
Im Zellinneren der Rahmenflachzelle 1 sind elektrochemisch aktive Elektrodenfolien 2.1 , die in Figur 2 näher dargestellt sind, zu einem Elektrodenfolienstapel 2
zusammengefasst, angeordnet. Zwischen den einzelnen Elektrodenfolien 2.1 sind Separatoren 3 angeordnet, wodurch die Elektrodenfolien 2.1 elektrisch voneinander getrennt sind.
Sich gegenüberliegende Enden der Elektrodenfolien 2.1 sind als ein nach außen geführter erster Randbereich und ein nach außen geführter zweiter Randbereich in Form einer ersten und einer zweiten Stromabieiterfahne elektrisch leitend ausgeführt. Dabei ist die jeweilige Stromabieiterfahne der Elektrodenfolien 2.1 einer Polarität, z. B. durch Schweißung, elektrisch leitend zu einem Pol 4 miteinander verbunden, wobei der jeweilige Pol 4 mit einer entsprechenden metallischen Gehäuseplatte 1.1 , 1.2, elektrisch leitend verbunden ist. Dadurch sind die erste Gehäuseplatte 1.1 sowie die zweite
Gehäuseplatte 1.2 der Rahmenflachzelle 1 Spannung führend ausgeführt.
Erfindungsgemäß ist mindestens an einer Oberflächenseite 1.1.1 der ersten
Gehäuseplatte 1.1 und/oder an einer Oberflächenseite 1.2.1 der zweiten
Gehäuseplatte 1.2 wenigstens ein Kompensationselement 5 angeordnet.
Dabei dient das Kompensationselement 5 einer Kompensation einer Ausdehnung, insbesondere einer Zunahme einer Dicke des Elektrodenfolienstapels 2, wobei eine Volumenzunahme des Elektrodenfolienstapels 2 bei Laden und Entladen und/oder bei einer hohen Temperatur, die auf die Rahmenflachzelle wirkt 1 , auftreten kann. Hierzu ist das Kompensationselement 5 in vorteilhafter Weise elastisch ausgebildet.
Die Ausdehnung des Elektrodenfolienstapels 2 beruht auf einer Tatsache, dass beispielsweise beim Laden und Entladen der Rahmenflachzelle 1 Lithium-Atome in ein so genanntes nicht näher dargestelltes Kristallgitter des aktiven elektrochemischen
Elektrodenmaterials ein- bzw. austritt. So werden beim Ladevorgang die Lithium-Atome in Graphitanoden zwischen einzelne Schichten des Kristallgitters eingelagert (interkaliert), wodurch eine Aufweitung von Schichtabständen und somit eine Volumenzunahme der Graphitanode nach sich zieht. Dieser Vorgang ist reversibel, d. h. dass sich beim Austrag der Lithium-Atome aus dem Kristallgitter die ursprünglichen Schichtabstände innerhalb des Elektrodenfolienstapels 2 wieder einstellen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind als Kompensationselemente 5 eine erste Kompensationsmatte 5.1 zwischen einer inneren Oberflächenseite 1.1.1 der ersten Gehäuseplatte 1.1 und dem Elektrodenfolienstapel 2 und eine zweite
Kompensationsmatte 5.2 zwischen einer inneren Oberflächenseite 1.2.1 der zweiten Gehäuseplatte 1.2 und dem Elektrodenfolienstapel 2 angeordnet. Durch die Anordnung der Kompensationselemente 5 in Form der ersten Kompensationsmatte 5.1 und der zweiten Kompensationsmatte 5.2 wird in vorteilhafter Weise eine Volumenzunahme des Elektrodenfolienstapels 2 kompensiert. Das elastisch ausgebildete Kompensationselement 5 in Form der
Kompensationsmatten 5.1 , 5.2 ist hierzu insbesondere aus Vlies, Schaumstoff und/oder einem anderen geeigneten Material ausgeführt. Insbesondere weist das Vlies, der Schaumstoff und/oder das andere geeignete Material eine zum Ausgleich der
Volumenzunahme des Elektrodenfolienstapels 2 geeignete Stauchhärte bzw.
Eindruckhärte auf.
Zusätzlich kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung ein Material zur Ausführung der ersten und/oder der zweiten Kompensationsmatte 5.1 , 5.2 gewählt werden, mittels welchem eine effiziente Abführung einer in der Rahmenflachzelle 1 bei Laden und Entladen entstehenden Wärme realisierbar ist.
Die jeweilige Kompensationsmatte 5.1 , 5.2 weist insbesondere Abmessungen auf, die weitestgehend den Abmessungen einer Elektrodenfolie 2.1 entsprechen. Dabei sind die Abmessungen derart gewählt, dass die jeweilige Kompensationsmatte 5.1 , 5.2 nicht zwischen dem jeweiligen Pol 4 und der entsprechenden inneren
Oberflächenseite 1.1.1 , 1.2.1 der Gehäuseplatten 1.1 , 1.2 angeordnet ist und der jeweilige Pol 4 somit elektrisch leitend mit der entsprechenden Gehäuseplatte 1.1 , 1.2 verbunden ist, wie in Figur 2 im Detail gezeigt.
Vorzugsweise kompensiert das Kompensationselement 5 in Form der ersten und der zweiten Kompensationsmatte 5.1 , 5.2 einerseits die Volumenzunahme des
Elektrodenfolienstapels 2 und andererseits ist die jeweilige Gehäuseplatte 1.1 , 1.2 vor einer Kontaktierung mit einer Elektrodenfolie 2.1 anderer Polarität geschützt, wodurch zusätzlich ein Schutz vor einem Kurzschluss innerhalb der Rahmenflachzelle 1 realisiert ist.
Figur 2 zeigt eine Vergrößerung eines Ausschnittes der Rahmenflachzelle 1 in einer Schnittdarstellung, wobei die Bestandteile der Rahmenflachzelle 1 detailliert dargestellt sind.
Insbesondere ist zwischen der jeweiligen Kompensationsmatte 5.1 , 5.2 und dem Elektrodenfolienstapel 2 vorzugsweise ein Separator 3 angeordnet, wodurch bei Beschädigung der jeweiligen Kompensationsmatte 5.1 , 5.2 besonders bevorzugt eine elektrische Trennung zwischen der entsprechenden Gehäuseplatte 1.1 , 1.2 und dem Elektrodenfolienstapel 2 sichergestellt ist.
Darüber hinaus ist zwischen der ersten Gehäuseplatte 1.1 und der zweiten
Gehäuseplatte 1.2, der dem jeweiligen Pol 4 gegenüberliegenden Seitenwand, und der entsprechenden Kompensationsmatte 5.1 , 5.2 ein Spalt 6 zwischen der jeweiligen
Kompensationsmatte 5.1 , 5.2 und dem Gehäuserahmen 1.3 freigelassen, um
beispielsweise die in der Rahmenflachzelle 1 entstehende Wärme abzuführen.
Figur 3 zeigt eine Schnittdarstellung, insbesondere einen Längsschnitt, der
erfindungsgemäßen Rahmenflachzelle 1.
In Figur 4 ist die in Figur 1 in der Explosionsdarstellung gezeigte Rahmenflachzelle 1 mit erfindungsgemäß angeordneten elastischen Kompensationselementen 5 in Form der ersten und der zweiten Kompensationsmatte 5.1 , 5.2 im zusammengesetzten Zustand dargestellt.
In den Figuren 5 bis 9 ist die erfindungsgemäße Rahmenflachzelle 1 gezeigt, wobei das Kompensationselement 5 in einer alternativ zu der als Kompensationsmatte 5.1 , 5.2 ausgeführten Form in die erste und/oder in die zweite Gehäuseplatte 1.1 , 1.2 integriert ist.
Im Detail ist in Figur 5 eine Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen
Rahmenflachzelle 1 mit einer rinnenförmigen Vertiefung 5.3 als Kompensationselement 5 dargestellt. Dabei ist die rinnenförmige Vertiefung 5.3 sowohl in die erste
Gehäuseplatte 1.1 als auch in die zweite Gehäuseplatte 1.2 eingebracht, wodurch diese in vorteilhafter Weise elastisch ausgeführt sind.
Insbesondere ist die rinnenförmige Vertiefung 5.3 einen Randbereich der entsprechenden Gehäuseplatte 1.1 , 1.2 umlaufend in diesen eingebracht und weist einen vorgebbaren ersten Abstand a^ zu den als Pol 4 miteinander verbundenen Stromabieiterfahnen der Elektrodefolien 2.1 gleicher Polarität der Rahmenflachzelle 1 auf, wie in Figur 6 gezeigt ist.
Ebenso weist die rinnenförmige Vertiefung 5.3 im Bereich der Pole 4 einen vorgebbaren Abstand zu dem Gehäuserahmen 1.3 auf. Das Kompensationselement 5 in Form der in die erste und die zweite Gehäuseplatte 1.1 , 1.2 eingebrachten rinnenförmigen Vertiefung 5.3 wirkt dabei nach dem Prinzip einer barometrischen Dose, die auch als Vidie-Dose bekannt ist.
Dehnt sich der Elektrodenfolienstapel 2 aus, können bzw. kann sich die erste
Gehäuseplatte 1.1 und/oder die zweite Gehäuseplatte 1.2 entsprechend der
Volumenzunahme des Elektrodenfolienstapels 2 durch die rinnenförmigen Vertiefung 5.3 nach außen wölben. Hierzu ist die entsprechende Gehäuseplatte 1.1 , 1.2 derart ausgeführt, dass ein vorgebbarer zweiter Abstand a2 der Gehäuseplatten 1.1 , 1.2 zueinander, insbesondere im Bereich des Elektrodenfolienstapels 2, kleiner gewählt ist als ein vorgebbarer dritter Abstand a3 der Gehäuseplatten 1.1 , 1.2 im Bereich des Gehäuserahmens 1.3.
Dadurch, dass der vorgebbare zweite Abstand a2 der Gehäuseplatten 1.1 , 1.2 kleiner gewählt ist, ändert sich bei Wölbung der ersten Gehäuseplatte 1.1 und/oder der zweiten Gehäuseplatte 1.2 im Bereich des Elektrodenfolienstapels 2 in besonders vorteilhafter Weise eine maximale Dicke 7 der Rahmenflachzelle 1 nicht. Dabei entspricht die maximale Dicke 7 der Rahmenflachzelle 1 dem dritten Abstand a3 der
Gehäuseplatten 1.1 , 1.2, insbesondere im Bereich des Gehäuserahmens 1.3 zuzüglich einer Dicke der jeweiligen Gehäuseplatte 1.1 , 1.2.
Die rinnenförmige Vertiefung 5.3 ist beispielsweise in die erste Gehäuseplatte 1.1 und/oder die zweite Gehäuseplatte 1.2 manuell und/oder maschinell durch Verformung einbringbar.
Figur 7 zeigte eine Schnittdarstellung, insbesondere einen Längsschnitt, der
erfindungsgemäßen Rahmenflachzelle 1 mit als Kompensationselement 5 in die erste und die zweite Gehäuseplatte 1.1 , 1.2 eingebrachten rinnenförmigen Vertiefungen 5.3.
In Figur 8 ist ein vergrößerter Ausschnitt der erfindungsgemäßen Rahmenflachzelle 1 gemäß den Figuren 5 bis 7 ohne zweite Gehäuseplatte 1.2 und ohne
Gehäuserahmen 1.3 dargestellt.
Figur 9 zeigt die in Figur 5 in der Explosionsdarstellung gezeigte Rahmenflachzelle 1 im zusammengesetzten Zustand. In Figur 10 ist ein Zellenverbund 8 dargestellt, der aus aufeinander gestapelten
Rahmenflachzellen 1 , gemäß den Figuren 5 bis 9, gebildet ist. Der Zellenverbund 8 ist insbesondere wesentlicher Bestandteil einer Batterie, insbesondere einer Hochvolt- Batterie, beispielsweise einer Lithium-Ionen-Batterie.
Die Batterie ist eine Fahrzeugbatterie, welche insbesondere in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb oder in einem Brennstoffzellen-Fahrzeug einsetzbar ist.
Dabei sind die den Zellenverbund 8 bildenden Rahmenflachzellen 1 parallel und/oder seriell miteinander verschaltet.
Beim Aufeinanderstapeln der Rahmenzellen 1 liegen diese mit deren
Gehäuseplatten 1.1 , 1.2 nur im Bereich des Gehäuserahmens 1.3 aufeinander, um eine elektrische Kontaktierung herzustellen. Dadurch erhöht sich eine Kontaktsicherheit, insbesondere bei in Reihe verschalteter Rahmenflachzellen 1 durch Erhöhung einer Flächenpressung bei Ausdehnung des im Zellinneren der Rahmenflachzelle 1
angeordneten Elektrodenfolienstapels 2, der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht dargestellt ist.
Aus der Volumenzunahme des Elektrodenfolienstapels 2 resultiert besonders vorteilhaft keine Änderung einer Höhe h des Zellenverbundes 8, da sich die im Bereich des
Elektrodenfolienstapels 2.1 zurückgesetzten Gehäuseplatten 1.1 , 1.2 aufgrund der als Kompensationselement 5 ausgebildeten Vertiefung 5.3 wölbenförmig ausdehnen können.
Die Figuren 11 bis 14 zeigen eine weitere alternative Ausführungsform des
Kompensationselementes 5 der erfindungsgemäßen Rahmenflachzelle 1. Das
Kompensationselement 5 ist dabei als noppenartige Ausformung 5.4 ausgeführt, die wie die rinnenförmigen Vertiefungen 5.3 ebenfalls in die erste Gehäuseplatte 1.1 und/oder die zweite Gehäuseplatte 1.2 eingebracht ist.
Beispielsweise sind die noppenartigen Ausformungen 5.4 als Kompensationselement 5 sich gegenüberliegend in einem jeweiligen Eckbereich der ersten Gehäuseplatte 1.1 und/oder der zweiten Gehäuseplatte 1.2 eingebracht.
Auch bei dieser Ausführungsform des Kompensationselementes 5 ist eine Ausdehnung der ersten Gehäuseplatte 1.1 und/oder der zweiten Gehäuseplatte 1.2 der
Rahmenflachzelle 1 zulässig. Beispielsweise weisen die noppenförmigen Ausformungen 5.4 als
Kompensationselement 5 Abmessungen bezüglich eines Durchmessers auf, die größer gewählt sind als eine Breite des Gehäuserahmens 1.3.
Figur 12 zeigt die in Figur 11 dargestellte Rahmenflachzelle 1 in einer
Explosionsdarstellung.
In Figur 13 ist ein Ausschnitt der erfindungsgemäßen Rahmenflachzelle 1 , insbesondere der noppenförmigen Ausformungen 5.4, dargestellt.
Die noppenförmigen Ausformungen 5.4 sind dabei derart an der entsprechenden Gehäuseplatte 1.1 , 1.2 ausgeformt bzw. in dieses eingebracht, dass eine die
noppenförmige Ausformung 5.4 umlaufende rinnenartige Umrandung 5.4.1 eine Tiefe t aufweist, die in Richtung Zellinneres ausgebildet ist. Die Tiefe t der rinnenartigen Umrandung 5.4.1 entspricht dabei etwa einem Viertel einer Dicke 7 der
Rahmenflachzelle 1.
Eine Oberseite 5.4.2 der noppenförmigen Ausformung 5.4 ragt über eine äußere Oberflächenseite 1.1.2, 1.2.2 der entsprechenden Gehäuseplatte 1.1 , 1.2 hinaus, wobei eine Abmessung eines überstehenden Teiles 5.4.3 der noppenförmigen Ausformung 5.4 ca. einem Zehntel der maximalen Dicke 7 der Rahmenflachzelle 1 entspricht.
Darüber hinaus weist die rinnenartige Umrandung 5.4.1 der noppenförmigen
Ausformung 5.4 einen vorgebbaren vierten Abstand a4 zu dem Elektrodenfolienstapel 2 und einen vorgebbaren fünften Abstand a5 zu dem Gehäuserahmen 1.3 der
Rahmenflachzelle 1 auf.
In Figur 14 ist eine Schnittdarstellung, insbesondere ein Längsschnitt der in den Figuren 11 bis 13 dargestellten erfindungsgemäßen Rahmenflachzelle 1 dargestellt.
Figur 15 zeigt einen Zellenverbund 8, der aus Rahmenflachzellen 1 gebildet ist, die jeweils in deren Eckbereich sich gegenüberliegend noppenförmige Ausformungen 5.4 aufweisen. Sind die Rahmenflachzellen 1 aufeinander gestapelt, liegen die
Rahmenflachzellen 1 zur elektrischen Kontaktierung nur mit den noppenförmigen Ausformungen 5.4, insbesondere deren Oberseiten 5.4.2, aufeinander auf. Durch die vergrößerte Flächenpressung bei Ausdehnung der Rahmenflachzelle 1 durch Zunahme des Volumens des Elektrodenfolienstapels 2 erhöht sich vorteilhaft eine
Kontaktsicherheit, insbesondere bei in Reihe verschalteter Rahmenflachzellen 1.
Aus der Volumenzunahme des im Zellinneren der Rahmenflachzelle 1 angeordneten Elektrodenfolienstapels 2 ändert sich die Höhe h des Zellenverbundes 8 nicht, da sich das Kompensationselement 5 (auch elastische Element genannt) in Form der
noppenförmigen Ausformungen 5.4 unter Wirkung von Kraft, beispielsweise durch die Kraft, die durch nicht näher dargestellte Druckplatten zur Vorspannung des
Zellenverbundes 8 aufgebracht wird, verformt, d. h. in Richtung Zellinneres gedrückt wird.
Dadurch, dass die erfindungsgemäße Rahmenflachzelle 1 wenigstens ein elastisches Kompensationselement 5 aufweist, wodurch eine Volumenzunahme des
Elektrodenfolienstapels 2 kompensierbar ist, ist in Gewinn bringender Weise eine
Lebensdauer sowie eine mechanische Stabilität der Rahmenflachzelle 1 und somit auch des Zellenverbundes 8 und insbesondere der Batterie erhöht.
Bezugszeichenliste
Einzelzelle
1.1 erste Gehäuseplatte
1.1.1 innere Oberflächenseite
1.1.2 äußere Oberflächenseite
1.2 zweite Gehäuseplatte
1.2.1 innere Oberflächenseite
1.2.2 äußere Oberflächenseite
1.3 Gehäuserahmen
Elektrodenfolienstapel
2.1 Elektrodenfolie
Separator
Pol
elastisches Element
5.1 erste Kompensationsmatte
5.2 zweite Kompensationsmatte
5.3 rinnenförmige Vertiefung
5.4 noppenförmige Ausformung
5.4.1 rinnartige Umrandung
5.4.2 Oberseite
5.4.3 überstehender Teil
Spalt
maximale Dicke
Zellenverbund a^ vorgebbarer erster Abstand a2 vorgebbarer zweiter Abstand a3 vorgebbarer dritter Abstand a4 vorgebbarer vierter Abstand a5 vorgebbarer fünfter Abstand h Höhe Zellenverbund t Tiefe

Claims

Patentansprüche
1. Einzelzelle (1 ) für eine Batterie, umfassend eine erste Gehäuseplatte (1.1 ) und eine zweite Gehäuseplatte (1.2), die durch einen isolierenden Gehäuserahmen (1.3) elektrisch voneinander getrennt sind, wobei zwischen der ersten
Gehäuseplatte (1.1 ) und der zweiten Gehäuseplatte (1.2) in dem
Gehäuserahmen (1.3) ein Elektrodenfolienstapel (2) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer Oberflächenseite einer
Gehäuseplatte (1.1 , 1.2) wenigstens ein Kompensationselement (5) zugeordnet ist.
2. Einzelzelle nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement (5) zwischen einer inneren Oberflächenseite (1.1.1 , 1.2.1 ) der Gehäuseplatte (1.1 , 1.2) und dem Elektrodenfolienstapel (2) angeordnet ist.
3. Einzelzelle nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement (5) elastisch
ausgebildet ist.
4. Einzelzelle nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement (5) eine
Kompensationsmatte (5.1 , 5.2) ist.
5. Einzelzelle nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsmatte (5.1 , 5.2) aus Schaumstoff, Vlies und/oder einem anderen geeigneten Material gebildet ist.
6. Einzelzelle nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsmatte (5.1 , 5.2) Abmessungen aufweist, die weitestgehend den Abmessungen einer Elektrodenfolie (2.1 ) entsprechen.
7. Einzelzelle nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement (5) in die erste
Gehäuseplatte (1.1 ) und/oder die zweite Gehäuseplatte (1.2) integriert ist.
8. Einzelzelle nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement (5) in Form von rinnenförmigen Vertiefungen (5.3) in die erste Gehäuseplatte (1.1) und/oder die zweite Gehäuseplatte (1.2) eingebracht ist.
9. Einzelzelle nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die rinnenförmige Vertiefung (5.3) in die erste Gehäuseplatte (1.1 ) und/oder die zweite Gehäuseplatte (1.2) einen jeweiligen Randbereich der ersten Gehäuseplatte (1.1 ) und/oder der zweiten
Gehäuseplatte (1.2) umlaufend eingebracht sind bzw. ist.
10. Einzelzelle nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die rinnenförmige Vertiefung (5.3) derart in den jeweiligen Randbereich eingebracht ist, dass die rinnenförmige Vertiefung (5.3) in einem vorgebbaren ersten Abstand (ai) zu einem jeweiligen Pol (4) des
Elektrodenfolienstapels (2) eingebracht ist.
11. Einzelzelle nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (5) in Form mindestens einer Ausformung (5.4) in die erste Gehäuseplatte (1.1 ) und/oder die zweite
Gehäuseplatte (1.2) eingebracht ist.
12. Einzelzelle nach Anspruch 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformung (5.4) noppenartig ausgebildet ist.
13. Einzelzelle nach Anspruch 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformungen (5.4) sich gegenüberliegend in einem Eckbereich der ersten Gehäuseplatte (1.1 ) und/oder der zweiten
Gehäuseplatte (1.2) eingebracht sind.
14. Zellenverbund (8) mit einer vorgebbaren Anzahl von elektrisch parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 13 für eine Batterie.
15. Batterie mit einem Zellenverbund (8) nach Anspruch 14 mit Einzelzellen (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Batterie für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder ein Brennstoffzellen-Fahrzeug ist.
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