WO2011064014A1 - Elastischer befestigungsrahmen für mindestens eine folienzelle - Google Patents

Elastischer befestigungsrahmen für mindestens eine folienzelle Download PDF

Info

Publication number
WO2011064014A1
WO2011064014A1 PCT/EP2010/064231 EP2010064231W WO2011064014A1 WO 2011064014 A1 WO2011064014 A1 WO 2011064014A1 EP 2010064231 W EP2010064231 W EP 2010064231W WO 2011064014 A1 WO2011064014 A1 WO 2011064014A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mounting frame
elastic mounting
elastic
cell
film
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/064231
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Niko Dorsch
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2011064014A1 publication Critical patent/WO2011064014A1/de

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0486Frames for plates or membranes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0481Compression means other than compression means for stacks of electrodes and separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554Rods or plates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/291Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by their shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/503Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the shape of the interconnectors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • US 2008/193838 A1 discloses a battery housing, inter alia, with a plastic film mounting frame, electrical contacts and a heat conducting plate, which enables a stable vertical arrangement of a plurality of film cells.
  • an anode current collector or a cathode current collector is bent over and thus brought into electrical contact with the mounting frame.
  • the film cells To layer a plurality of film cells on top of each other, the film cells must be rotated to each other to allow a series connection.
  • the anode current arresters or cathode current arresters must be bent in the other direction than in the underlying film cell.
  • This form of electrical contacting is associated with the disadvantage that the bending of the anode or Kathodenstromableiter represents an avoidable step, which also can increasingly lead to damage to the electrical contacts.
  • the likewise undesirable partial step of the rotation of the foil cells also leads away from a unified assembly process, which entails an increased effort and time requirement.
  • an elastic, at least partially, elastic mounting frame for the vertical arrangement of foil cells, for example for producing a foil cell len battery module proposed that manages without material or positive connection of the elastic mounting frame.
  • a film cell is elastically pressed into an elastic mounting frame having a lower rigidity than the film cell itself, wherein the electrical contacts of the film cell, also elastically formed, are pressed against the electrical contacting region integrated in the elastic mounting frame.
  • the elastic mounting frame arise on the one hand from the stable arrangement in the vertical direction of several film cells one above the other, with simple automatic electrical contacting of the individual film cells.
  • the electrical contacts of the film cell are without additional mounting step automatically on the electrical Maisier Kunststoff the elastic mounting frame, without requiring further intervention during assembly of the film cell battery module.
  • the elastic mounting frames ensure a direct electrical contact, it is no longer necessary to bend over conductors. If the electrical contact in the elastic mounting frame designed crosswise, the film cells must not be rotated to each other, whereby a standardized, and thus störunan perennialere, assembly of the film cell modules is possible, which accommodates large-scale applications.
  • the construction of the elastic mounting frame regardless of an exact fixation of the film cell at the edge of the elastic mounting frame, a secure contact of the anode and Kathodenstromableiter guaranteed.
  • a pressure is exerted on an active region of the film cell, which has an advantageous effect on both the electrical properties such as power and capacity as well as on the life of the film cell.
  • the elasticity of the mounting frame results in a uniform pressure distribution on the film cells when clamping in the elastic mounting frame. Since the material of the film cells is extremely sensitive to mechanical stress, this uniform pressure distribution leads to significantly reduced mechanical stress and the possibility of avoiding electrical short circuits, and therefore lower rejects during assembly.
  • an elastic mounting frame compensates for the possible inflation of the film cells, which can occur during loading and unloading.
  • the end plates which are mounted on the bottom and top of a foil cell battery module, act as a protective cover that protects the foil cells against mechanical impact.
  • FIG. 1 detailed view of a film cell
  • FIG. 1 detail view of an elastic mounting frame according to the invention for film cells
  • FIG. 1 shows a possible embodiment variant of a foil cell 54.
  • a so-formed film cell 54 has a peripheral edge 56.
  • a foil cell thickness 68 of the foil cell 54 denotes the distance between a bottom side 72 of the foil cell 54 and a top side 74 of the foil cell 54.
  • a half foil cell thickness 70 designates the distance between the edge 56 of the foil cell 54 and the bottom 72 of the foil cell 54 or the rim 56 of the foil cell 54 and the top 74 of the foil cell 54.
  • an anode current collector 62 and a cathode current collector 64 are formed, which are preferably made of a conductive foil material such as copper or aluminum.
  • FIG. 2 shows a detailed view of an elastic fastening frame 10 according to the invention for foil cells 54.
  • An elastic fastening frame 10 made of an elastic material, of any geometric shape, but which preferably conforms to the shape of a used foil cells 54 (see FIG. 1), forms a wall-shaped edge 12, with a minimum height of half a foil cell thickness 70 Edge 12 is the foil cell 54. As a result, a free space 14, which receives the bag 52 of the foil cell 54, forms below this foil cell 54.
  • a heat conduction plate 20, made of a good heat conducting material such as metal or similar materials is inserted between the bottom 22 of the elastic mounting frame 10 and the top 24 of the elastic mounting frame 10.
  • the geometry of the heat conducting plate 20 preferably corresponds to the geometry of the elastic mounting frame 10, but with a slightly larger base area, so that the heat conducting plate 20 protrudes on at least one side of the elastic mounting frame 10.
  • the free space 14 of the elastic mounting frame 10 offers the possibility of compensating for the possible gas evolution occurring in a foil cell 54 during cell degradation.
  • At least one guide pin 18 is placed at at least one point of the elastic mounting frame 10, preferably a corner 30, preferably two guide pins 18 which are mounted diagonally across the corner.
  • the guide pins 18 serve to align the mounting frame 10 when laminating a plurality of elastic mounting frame 10 (see Figure 3).
  • a press contact can be made, for example, by a copper strip which is built into the elastic fastening frame 10 and which is likewise elastically deformable by an S-shape.
  • thermocouples 32 for cell temperature measurement or similar components can be integrated in the elastic mounting frame 10.
  • the electrical contacting of the film cells 54 is formed on the elastic mounting frame 10 is crosswise so that the film cells 54 in the arrangement in the vertical direction 78 need not be rotated against each other.
  • FIG. 3 shows the assembly concept of the elastic fastening frames 10 for foil cells 54 for constructing a foil cell battery module 50.
  • an elastic mounting frame 10 is placed without joining processes.
  • the edge 56 of the foil cell 54 is the edge 56 of the foil cell 54 on.
  • Comprising this composite, elastic mounting frame 10 and the film cell 54 vertically follow other composites and form a vertical arrangement (78), wherein the elastic mounting frame 10 are aligned with each other via interengaging guide pins 18. This is done without mechanical aids such as screws, bolts, or similar elements, resulting in a material and time savings.
  • the film cells 54 are pressed elastically into the elastic mounting frame 10.
  • fasteners come, inter alia, screws, clamps, or similar form-fitting fasteners in question.
  • the end plates 58, 60 and the elastic mounting frames 10 provide even pressure distribution within the film cell 54.
  • the elastic mounting frame 10 first fixes the edge 56 of the foil cell 54.
  • the anode current collector 62 and the cathode current collector 64 which are located on the foil cell 54, are brought into contact with the terminals 16 on the elastic mounting frame 10 automatically. This is achieved by the precise alignment of the guide pins 18.
  • the gap between the heat-conducting plate 20 and an active region 76 of the foil cell 54 is closed.
  • the film cell 54 is substantially stiffer than the elastic mounting frame 10, so that upon further compression of the assembly in the vertical direction (78) substantially the active region 76 of the film cell 54 is pressed.
  • the pressure exerted by the end plates 58, 60 is divided into a contact pressure of the edge 56 of the foil cell 54 and a contact pressure of the active region 76 of the foil cell 54.
  • the pressure on the active region 76 of the foil cell 54 that arises during pressing has an advantageous effect on the electrical function, for example power or capacitance, as well as on the life of the foil cell 54. Due to the construction of the elastic mounting frame 10 described above, the pressing pressure on the active region 76 of the film cell 54 regardless of an exact fixation of the film cell 54 guaranteed.
  • the pressure exerted on the active region 76 of the foil cell 54 can be adjusted.
  • the upper side 24 of the elastic attachment frame 10 could be stiff, but the lower side 22 of the elastic attachment frame 10 could be elastic.
  • the elastic mounting frame 10 could also consist of two superimposed individual parts (elastic and rigid part). In a further development of the solution according to the invention, it would be possible to form elastically only the side of the elastic fastening frame 10 which ensures the contacting of the foil cell 54.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

Elastischer Befestigungsrahmen (10) für ein Folienzellen-Batteriemodul (50), erklärt am Beispiel von Figur 3, einschließlich einer Wärmeleitplatte (20), eines elastischen Befestigungsrahmens (10), Führungsstiften (18) und eines elektrischen Kontaktierbereiches (16). Mehrere elastische Befestigungsrahmen (10) werden ohne mechanische Hilfsmittel übereinander geschichtet. Während des Zusammenpressens der Endplatten (58, 60) werden die elektrischen Kontakte (62, 64) der Folienzelle (54) selbsttätig mit den im elastischen Befestigungsrahmen (10) integrierten elektrischen Kontaktierbereich (16) zusammengebracht.

Description

Beschreibung Titel
ELASTISCHER BEFESTIGUNGSRAHMEN FÜR MINDESTENS EINE FOLIENZELLE Stand der Technik
US 2008/193838 A1 offenbart ein Batteriegehäuse, unter anderem mit einem Folienzellen-Befestigungsrahmen aus Kunststoff, elektrischen Kontakten und einer Wärmeleitplatte, welche eine stabile vertikale Anordnung von mehreren Folienzellen ermög- licht.
Um die Folienzellen elektrisch zu kontaktieren, wird ein Anodenstromableiter beziehungsweise ein Kathodenstromableiter umgebogen und so mit dem Befestigungsrahmen in elektrischen Kontakt gebracht. Um mehrere Folienzellen übereinander zu schichten, müssen die Folienzellen zueinander verdreht werden, um eine Serienschaltung zu ermöglichen. Dabei müssen die Anodenstromableiter beziehungsweise Kathodenstromableiter in die jeweils andere Richtung, als bei der darunter liegenden Folienzelle, gebogen werden. Diese Form der elektrischen Kontaktierung geht mit dem Nachteil einher, daß das Umbiegen der Anoden- beziehungsweise Kathodenstromableiter einen vermeidbaren Arbeitsschritt darstellt, welcher zudem vermehrt zu Beschädigungen der elektrischen Kontakte führen kann. Der ebenfalls unerwünschte Teilschritt der Drehung der Folienzellen führt darüber hinaus weg von einem vereinheitlichten Montageprozess, was ei- nen vergrößerten Aufwand und Zeitbedarf mit sich bringt.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein, zumindest teilweise, elastischer Befestigungsrahmen zur vertikalen Anordnung von Folienzellen, beispielsweise zur Erzeugung eines Folienzel- len-Batteriemoduls, vorgeschlagen, der ohne stoff- oder formschlüssige Verbindung der elastischen Befestigungsrahmen auskommt.
Eine Folienzelle wird elastisch in einen elastischen Befestigungsrahmen, der eine geringere Steifigkeit als die Folienzelle selbst besitzt, gedrückt, wobei die elektrischen Kontakte der Folienzelle, ebenfalls elastisch ausgebildet, an den im elastischen Befestigungsrahmen integrierten elektrischen Kontaktierbereich gepresst werden.
Mehrere solcher elastischer Befestigungsrahmen mit mindestens einer eingeschlossenen Folienzelle werden zwischen jeweils einer Endplatte an der Unter- und Oberseite, mit Hilfe mindestens eines Führungsstiftes, passgenau vertikal übereinander angeordnet. Beim Verschrauben der Endplatten werden die Folienzellen elastisch in den elastischen Befestigungsrahmen gepresst.
Vorteile des elastischen Befestigungsrahmens ergeben sich zum einen aus der stabilen Anordnung in vertikaler Richtung von mehreren Folienzellen übereinander, mit einfacher selbsttätiger elektrischer Kontaktierung der einzelnen Folienzellen. Das bedeutet, das der elastische Befestigungsrahmen der Geometrie der Folienzelle so ange- passt ist, daß der beim Verschweißen der Folienzelle entstehende Rand genau auf dem wandformigen Rand des elastischen Befestigungsrahmen aufliegt und ein Beutel der Folienzelle sich im Freiraum des elastischen Befestigungsrahmens befindet. Dadurch liegen die elektrischen Kontakte der Folienzelle ohne zusätzlichen Montageschritt selbsttätig auf dem elektrischen Kontaktierbereich des elastischen Befestigungsrahmens auf, ohne das es weiterer Eingriffe während der Montage des Folienzelle- Batteriemoduls bedarf.
Da die elastischen Befestigungsrahmen eine direkte elektrische Kontaktierung gewährleisten, ist es nicht mehr nötig, Stromleiter umzubiegen. Wird die elektrische Kontaktierung im elastischen Befestigungsrahmen über Kreuz gestaltet, müssen die Folienzellen auch nicht mehr zueinander verdreht werden, wodurch eine standardisierte, und damit störunanfälligere, Montage der Folienzellen-Module ermöglicht wird, was Großserien- Anwendungen entgegenkommt.
Durch die Konstruktion des elastischen Befestigungsrahmens wird, unabhängig von einer exakten Fixierung der Folienzelle am Rand des elastischen Befestigungsrahmens, eine sichere Kontaktierung der Anoden- und Kathodenstromableiter gewährleistet . Außerdem wird durch das Verpressen der Folienzellen in den elastischen Befestigungsrahmen ein Druck auf einen Aktivbereich der Folienzelle ausgeübt, der sich vorteilhaft sowohl auf die elektrischen Eigenschaften wie Leistung und Kapazität als auch auf die Lebensdauer der Folienzelle auswirkt. Außerdem ergibt sich durch die Elastizität des Befestigungsrahmens eine gleichmäßige Druckverteilung auf die Folienzellen beim Einspannen in den elastischen Befestigungsrahmen. Da das Material der Folienzellen äußerst empfindlich auf mechanische Belastung reagiert, führt diese gleichmäßige Druckverteilung zu deutlich verminderter mechanischer Beanspruchung und der Möglichkeit der Vermeidung von elektrischen Kurzschlüssen, und daher geringerem Ausschuss bei der Montage. Außerdem kompensiert ein elastischer Befestigungsrahmen die mögliche Aufblähung der Folienzellen, die beim Lade- und Entladevorgang auftreten kann.
Dadurch, daß die einzelnen elastischen Befestigungsrahmen nur vertikal übereinander angeordnet und nicht mit mechanischen Hilfsmitteln verbunden werden müssen, kommt es zudem zu einem Material- und Zeitersparnis durch Einsparen von Montageschritten.
Die Endplatten, die auf der Unter- und Oberseite eines Folienzellen-Batteriemodul montiert werden, fungieren als Schutzhülle, die die Folienzellen gegen mechanischen Einfluss schützt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 Detailansicht einer Folienzelle und
Figur 2 Detailansicht eines erfindungsgemäßen elastischen Befestigungsrahmens für Folienzellen und
Figur 3 Montage-Konzept der elastischen Befestigungsrahmen für Folienzellen zur Konstruktion eines Folienzellen-Batteriemoduls. Ausführungsvarianten
Zum besseren Verständnis der nachfolgenden Figuren zeigt Figur 1 eine mögliche Ausführungsvariante einer Folienzelle 54.
Ein Beutel 52 aus Folienmaterial, vorzugsweise Metall mit einem Kunststoffüberzug, von beliebiger geometrischer Form, ist bevorzugt so versiegelt, daß eine derart geformte Folienzelle 54 einen umlaufenden Rand 56 aufweist. In dem Beutel 52 dieser Fo- lienzelle 54 befindet sich eine Elektrolytflüssigkeit auf Lithium-Basis. Eine Folienzellen- dicke 68 der Folienzelle 54 bezeichnet den Abstand zwischen einer Unterseite 72 der Folienzelle 54 und einer Oberseite 74 der Folienzelle 54. Eine halbe Folienzellendicke 70 bezeichnet den Abstand zwischen dem Rand 56 der Folienzelle 54 und der Unterseite 72 der Folienzelle 54 beziehungsweise dem Rand 56 der Folienzelle 54 und der Oberseite 74 der Folienzelle 54.
An dem Rand 56 der Folienzelle 54 sind ein Anodenstromableiter 62 und ein Katho- denstromableiter 64 ausgebildet, welche bevorzugt aus einem leitfähigen Folienmaterial wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium, gefertigt sind.
Figur 2 zeigt die Detailansicht eines erfindungsgemäßen elastischen Befestigungsrahmens 10 für Folienzellen 54.
Ein elastischer Befestigungsrahmen 10 aus einem elastischen Material, von beliebiger geometrischer Form, die sich jedoch bevorzugt nach der Form einer verwendeten Folienzellen 54 (Vergleiche Figur 1 ) richtet, bildet einen wandförmigen Rand 12, mit einer Mindesthöhe von einer halben Folienzellendicke 70. Auf diesem wandförmigen Rand 12 liegt die Folienzelle 54 auf. Dadurch bildet sich unterhalb dieser Folienzelle 54 ein Freiraum 14, der den Beutel 52 der Folienzelle 54 aufnimmt.
Zur Verbesserung der Wärmeableitung ist der elastische Befestigungsrahmen 10 in seiner Höhe zweigeteilt. Eine Wärmeleitplatte 20, gefertigt aus einem gut wärmeleitendem Material wie beispielsweise Metall oder ähnlichen Materialien, wird zwischen der Unterseite 22 des elastischen Befestigungsrahmens 10 und der Oberseite 24 des elas- tischen Befestigungsrahmens 10 eingeschoben. Die Geometrie der Wärmeleitplatte 20 entspricht bevorzugt der Geometrie des elastischen Befestigungsrahmens 10, jedoch mit einer geringfügig größeren Grundfläche, so daß die Wärmeleitplatte 20 an mindestens einer Seite aus dem elastischen Befestigungsrahmen 10 herausragt. Außerdem bietet der Freiraum 14 des elastischen Befestigungsrahmens 10 die Möglichkeit, die die bei Zelldegradation auftretende mögliche Gasentwicklung in einer Folienzelle 54 zu kompensieren.
An mindestens einer Stelle des elastischen Befestigungsrahmens 10, vorzugsweise ei- ner Ecke 30, ist mindestens ein Führungsstift 18 platziert, bevorzugt zwei Führungsstifte 18, welche diagonal über Eck angebracht sind. Die Führungsstifte 18 dienen der Ausrichtung des Befestigungsrahmens 10 beim Aufschichten mehrerer elastischer Befestigungsrahmen 10 (Vergleiche Figur 3). Bevorzugt an der Seite, wo die Wärmeleitplatte 20 nicht über den elastischen Befestigungsrahmens 10 hinausragt, sind elektrische Anschlüsse 16, daher Anode , Kathode und Separator, platziert, die beim Einlegen der Folienzelle 54 den elektrischen Kontakt zu dieser ermöglichen. Ein Presskontakt kann zum Beispiel durch ein, in den elastischen Befestigungsrahmen 10 eingebautes, Kupferband, welches durch S-Form eben- falls elastisch verformbar ist, erfolgen. Außerdem können im elastischen Befestigungsrahmen 10 auch weitere elektrische Anschlüsse 34, beispielsweise für Einzelzellspan- nungsmessung oder Zellbalancierung, sowie Thermoelemente 32 zur Zelltemperaturmessung oder ähnliche Bauelemente integriert sein. Bevorzugt ist die elektrische Kontaktierung der Folienzellen 54 am elastischen Befestigungsrahmen 10 über Kreuz ausgebildet ist so daß die Folienzellen 54 bei der Anordnung in vertikaler Richtung 78 nicht gegeneinader verdreht werden müssen.
Figur 3 ist das Montage-Konzept der elastischen Befestigungsrahmen 10 für Folienzel- len 54 zur Konstruktion eines Folienzellen-Batteriemoduls 50 zu entnehmen.
Auf einer Endplatte 60, vorzugsweise aus einem starren, unbiegsamen Material, mit beliebiger Geometrie, die jedoch bevorzugt der Geometrie des elastischen Befestigungsrahmens 10 angepasst ist, wird ein elastischer Befestigungsrahmen 10 ohne Fü- geprozesse aufgelegt. Auf dem wandförmigen Rand 12 des elastischen Befestigungs- rahmens 10 liegt der Rand 56 der Folienzelle 54 auf. Diesem Verbund, elastischen Befestigungsrahmen 10 und Folienzelle 54 umfassend, folgen vertikal weitere Verbünde und bilden eine Anordnung in vertikaler Richtung (78), wobei die elastischen Befestigungsrahmen 10 über ineinander greifende Führungsstifte 18 zueinander ausgerichtet werden. Dies erfolgt ohne mechanische Hilfsmittel wie Schrauben, Bolzen, oder ähnliche Elemente, was zu einem Material- und Zeitersparnis führt. Den Abschluss dieser Anordnung in vertikaler Richtung (78) bildet wiederum eine Endplatte 58, die direkt, daher ohne Zwischenschichten und ohne Fügeprozesse, auf der letzten Folienzelle 54 aufliegt. Diese Endplatten 58, 60 fungieren als Schutz des Folienzellen-Batteriemoduls 50 gegenüber mechanischen Einflüssen oder Beanspruchungen.
Beim Fügen der beiden Endplatten 58, 60 durch Befestigungselemente (nicht dargestellt) werden die Folienzellen 54 elastisch in die elastischen Befestigungsrahmen 10 gedrückt. Als Befestigungselemente kommen unter anderem Schrauben, Klemmen, oder ähnliche formschlüssige Verbindungselemente in Frage. Bei dem Verpressen der Anordnung in vertikaler Richtung (78) sorgen die Endplatten 58, 60 und die elastischen Befestigungsrahmen 10 für eine gleichmäßige Druckverteilung innerhalb der Folienzelle 54. Mit dem Beginn des Zusammenpressens der Anordnung in vertikaler Richtung (78) fixiert der elastische Befestigungsrahmen 10 zuerst den Rand 56 der Folienzelle 54. Außerdem werden der Anodenstromableiter 62 und der Kathodenstromableiter 64, die sich an der Folienzelle 54 befinden, mit den Anschlüssen 16 am elastischen Befestigungsrahmen 10 selbsttätig in Kontakt gebracht. Dies wird durch die passgenaue Ausrichtung der Führungsstifte 18 erreicht. Beim weiteren Verpressen wird der Spalt zwischen der Wärmeleitplatte 20 und einem Aktivbereich 76 der Folienzelle 54 geschlossen. Die Folienzelle 54 ist wesentlich steifer als der elastische Befestigungsrahmen 10, so daß beim weiteren Zusammenpressen der Anordnung in vertikaler Richtung (78) im Wesentlichen der Aktivbereich 76 der Foliezelle 54 verpresst wird. Je nach Steifigkeit des elastischen Befestigungsrahmens 10 und der Folienzelle 54 wird der von den Endplatten 58, 60 ausgeübte Druck in einen Anpressdruck des Rands 56 der Folienzelle 54 und einen Anpressdruck des Aktivbereichs 76 der Folienzelle 54 aufgeteilt. Der beim Verpressen entstehende Druck auf den Aktivbereich 76 der Folienzelle 54 wirkt sich sowohl vorteilhaft auf die elektrische Funktion, beispielsweise Leistung oder Kapazität, als auch auf die Lebensdauer der Folienzelle 54 aus. Durch die oben beschriebene Konstruktion des elastischen Befestigungsrahmens 10 wird der An- pressdruck auf den Aktivbereich 76 der Folienzelle 54 unabhängig von einer exakten Fixierung der Folienzelle 54 gewährleistet.
Weitere Ausführungsvarianten beinhalten unter anderem einen elastischen Befesti- gungsrahmen 10 für ein Folienzellen-Batteriemodul 50, der nur partiell aus elastischem
Material gefertigt ist. Durch diese Wahl der Steifigkeit des elastischen Befestigungsrahmens 10, kann der Druck, der auf den Aktivbereich 76 der Folienzelle 54 ausgeübt wird, angepasst werden. Beispielsweise könnte die Oberseite 24 des elastischen Befestigungsrahmens 10 steif, die Unterseite 22 des elastischen Befestigungsrahmens 10 jedoch elastisch ausgebildet sein. Hierzu könnte der elastische Befestigungsrahmen 10 auch aus zwei übereinander gelegten Einzelteilen (elastischer und steifer Teil) bestehen. In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, wäre es möglich, nur die Seite des elastischen Befestigungsrahmens 10 elastisch auszubilden, welche die Kontaktie- rung der Folienzelle 54 gewährleistet.

Claims

Ansprüche
1 . Elastischer Befestigungsrahmen (10) für mindestens eine Folienzelle (54), dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Befestigungsrahmen (10) mindestens einen Führungsstift (18), elektrische Anschlüsse (16) und mindestens eine Wärmeleitplatte (20) zwischen einer Unterseite (22) und einer Oberseite (24) des elastischen Befestigungsrahmen (10) aufweist.
2. Elastischer Befestigungsrahmen (10) gemäß Anspruch 1 ), dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung in vertikaler Richtung (78) einzelner elastischer Befestigungsrahmen (10) ohne stoff- oder formschlüssige Verbindungselemente ausgebildet ist.
3. Elastischer Befestigungsrahmen (10) gemäß eines oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierung der Folienzellen (54) am elastischen Befestigungsrahmen (10) über Kreuz ausgebildet ist.
4. Elastischer Befestigungsrahmen (10) gemäß eines oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Befestigungsrahmen (10) partiell aus elastischem Material gefertigt ist und so durch die Wahl der Steifigkeit des elastischen Befestigungsrahmens (10) ein gewünschter Druck auf den Aktivbereich (76) der Folienzelle (54) ausgeübt wird.
5. Elastischer Befestigungsrahmen (10) gemäß eines oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Thermoelemente (32) im elastischen Befestigungsrahmen (10) integriert sind.
6. Elastischer Befestigungsrahmen (10) gemäß eines oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß weitere elektrische Anschlüsse (34) im elastischen Befestigungsrahmen (10) integriert sind.
7. Elastischer Befestigungsrahmen (10) gemäß eines oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe eines wandför- migen Randes (12) des elastischen Befestigungsrahmens (10), eine halbe Fo- lienzellendicke (70) beträgt.
8. Elastischer Befestigungsrahmen (10) gemäß eines oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe eines wandför- migen Randes (12) des elastischen Befestigungsrahmens (10), mehr als eine halbe Folienzellendicke (70) beträgt.
9. Elastischer Befestigungsrahmen (10) gemäß eines oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindest ein, bevorzugt zwei, Führungsstifte (18) auf dem elastischen Befestigungsrahmen (10) vorhanden sind, die Führungsstifte (18) sind entweder diagonal über Eck oder auf mindestens einer Längsseite (26) und/oder auf mindestens einer Querseite (28) des Befestigungsrahmens (10) platziert.
10. Folienzellen-Batteriemodul (50) für mehrere Folienzellen (54), dadurch gekennzeichnet daß die einzelnen Folienzellen (54) mithilfe der elastischen Befestigungsrahmen (10) gemäß eines oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, ohne stoff- oder formschlüssige Verbindungselemente vertikal übereinander zu der Anordnung in vertikaler Richtung (78) geschichtet sind, an einer Unterseite (80) und einer Oberseite (82) der Anordnung in vertikaler Richtung (78) begrenzt von jeweils einer Endplatte (58, 60), die gegeneinander vorgespannt sind.
1 1 . Folienzellen-Batteriemodul (50) für mehrere Folienzellen (54), gemäß Anspruch 9), dadurch gekennzeichnet daß die Endplatten (58, 60) mit Hilfe von Befestigungselemente, die Schrauben, Klemmen, oder ähnliche formschlüssige Verbindungselemente umfassen, vorgespannt sind.
PCT/EP2010/064231 2009-11-26 2010-09-27 Elastischer befestigungsrahmen für mindestens eine folienzelle WO2011064014A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009047178.2 2009-11-26
DE102009047178A DE102009047178A1 (de) 2009-11-26 2009-11-26 Elastischer Befestigungsrahmen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011064014A1 true WO2011064014A1 (de) 2011-06-03

Family

ID=43332722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2010/064231 WO2011064014A1 (de) 2009-11-26 2010-09-27 Elastischer befestigungsrahmen für mindestens eine folienzelle

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102009047178A1 (de)
WO (1) WO2011064014A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2974249A1 (fr) * 2011-04-12 2012-10-19 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif modulaire de transport de la temperature pour batterie de vehicule automobile, procede de montage de ce dispositif et batterie de vehicule automobile comprenant un tel dispositif
WO2014063793A1 (de) * 2012-10-23 2014-05-01 Li-Tec Battery Gmbh Rahmen für eine energiespeichereinrichtung, batteriezelle mit dem rahmen und der energiespeichereinrichtung, batterie mit zwei dieser batteriezellen sowie verfahren zur herstellung des rahmens
DE102013221139A1 (de) 2013-10-17 2015-04-23 Volkswagen Aktiengesellschaft Batterie mit einer Mehrzahl von Batteriezellen
JPWO2013145917A1 (ja) * 2012-03-27 2015-12-10 ソニー株式会社 電池ユニット、電池モジュール、蓄電システム、電子機器、電力システムおよび電動車両
US9748548B2 (en) 2013-07-30 2017-08-29 Johnson Controls Technology Company Pouch frame with integral circuitry for battery module

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040021442A1 (en) * 2002-07-30 2004-02-05 Nissan Motor Co., Ltd. Battery module
EP1523051A2 (de) * 2003-10-10 2005-04-13 Nissan Motor Co., Ltd. In einem Rahmen befindliche, laminierte Flachbatterie
US20070207377A1 (en) * 2005-09-02 2007-09-06 Han Ji H Secondary battery and battery module having the same
WO2007102669A1 (en) * 2006-03-06 2007-09-13 Lg Chem, Ltd. Middle or large-sized battery module
US20080193838A1 (en) 2005-03-23 2008-08-14 Sk Energy Co., Ltd Case For High-Power Rechargeable Lithium Battery
EP2026387A1 (de) * 2007-08-08 2009-02-18 Behr GmbH & Co. KG Elektrochemische Energiespeichereinheit
WO2009057894A1 (en) * 2007-10-29 2009-05-07 Sk Energy Co., Ltd. A unit set having a plurality of lithium rechargeable batteries and a set having a plurality of the unit sets

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040021442A1 (en) * 2002-07-30 2004-02-05 Nissan Motor Co., Ltd. Battery module
EP1523051A2 (de) * 2003-10-10 2005-04-13 Nissan Motor Co., Ltd. In einem Rahmen befindliche, laminierte Flachbatterie
US20080193838A1 (en) 2005-03-23 2008-08-14 Sk Energy Co., Ltd Case For High-Power Rechargeable Lithium Battery
US20070207377A1 (en) * 2005-09-02 2007-09-06 Han Ji H Secondary battery and battery module having the same
WO2007102669A1 (en) * 2006-03-06 2007-09-13 Lg Chem, Ltd. Middle or large-sized battery module
EP2026387A1 (de) * 2007-08-08 2009-02-18 Behr GmbH & Co. KG Elektrochemische Energiespeichereinheit
WO2009057894A1 (en) * 2007-10-29 2009-05-07 Sk Energy Co., Ltd. A unit set having a plurality of lithium rechargeable batteries and a set having a plurality of the unit sets

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2974249A1 (fr) * 2011-04-12 2012-10-19 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif modulaire de transport de la temperature pour batterie de vehicule automobile, procede de montage de ce dispositif et batterie de vehicule automobile comprenant un tel dispositif
JPWO2013145917A1 (ja) * 2012-03-27 2015-12-10 ソニー株式会社 電池ユニット、電池モジュール、蓄電システム、電子機器、電力システムおよび電動車両
WO2014063793A1 (de) * 2012-10-23 2014-05-01 Li-Tec Battery Gmbh Rahmen für eine energiespeichereinrichtung, batteriezelle mit dem rahmen und der energiespeichereinrichtung, batterie mit zwei dieser batteriezellen sowie verfahren zur herstellung des rahmens
US9748548B2 (en) 2013-07-30 2017-08-29 Johnson Controls Technology Company Pouch frame with integral circuitry for battery module
DE102013221139A1 (de) 2013-10-17 2015-04-23 Volkswagen Aktiengesellschaft Batterie mit einer Mehrzahl von Batteriezellen
DE102013221139B4 (de) 2013-10-17 2021-11-25 Volkswagen Aktiengesellschaft Batterie mit einer Mehrzahl von Batteriezellen, welche um einen Rand eines Rahmens umgebogene Ableiterelemente aufweisen

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009047178A1 (de) 2011-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010035114A1 (de) Batterieeinheit und Akkumulatoranordnung mit der Batterieeinheit
DE60300048T2 (de) Batteriemodul
DE102015214438A1 (de) Stromquellenakku
DE102008010825A1 (de) Batterie mit einer Wärmeleitplatte und mehreren Einzelzellen
WO2012163484A1 (de) Batterie für ein fahrzeug und verfahren zum fertigen einer batterie
WO2011064014A1 (de) Elastischer befestigungsrahmen für mindestens eine folienzelle
DE10213558A1 (de) Brennstoffzellenstapel
EP2550697A1 (de) Batterie mit einer mehrzahl von einzelzellen
EP2497134B1 (de) Verfahren zur verbindung eines batteriepols an einer ersten batteriezelle mit einem batteriepol an einer zweiten batteriezelle sowie batterie mit miteinander verbundenen batteriezellen und batteriesystem
AT511667A1 (de) Wiederaufladbare elektrische batterie
WO2009018943A1 (de) Einzelzelle für eine batterie zur elektrischen kontaktierung
DE102021119490A1 (de) Batteriezelle und batteriemodul, das diese umfasst
DE102012213110B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Folienbatterie, Verfahren zur Vorbereitung eines Folienstapels sowie Lithium-Ionen-Batterieelement
WO2009103525A1 (de) Batterie mit mehreren einzelzellen
DE102008034872A1 (de) Batterie mit einem Batteriegehäuse und einer Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie
DE112018002624T5 (de) Verstärkte bipolarbatteriebaugruppe
DE102009013727A1 (de) Batterie mit einem Stapel aus Flachzellen, Rahmen zur Halterung einer Flachzelle und Fahrzeug mit einer solchen Batterie
WO2012062396A1 (de) Batterie mit einem zellverbund
DE102020109999A1 (de) Brennstoffzelleneinheit
EP2676281B1 (de) Anordnung mit einem gehäuse
DE102019113914A1 (de) Deckelbaugruppe für ein Zellgehäuse einer prismatischen Batteriezelle mit Anschlusskontakten für eine Heizeinrichtung, Batteriezelle sowie Hochvoltbatterie
WO2020064975A1 (de) Separatorplatte und elektrochemisches system
DE112008000341B4 (de) Befestigung von Energiespeicherzellen in einem Gehäuse
DE112011103708B4 (de) Verfahren zur Verschaltung von Akkumulatorzellen zur elektrischen Kontaktierung
DE102009035485A1 (de) Zellenverbund mit einer vorgebbaren Anzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10757109

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10757109

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1