WO2011116805A1 - Batterie mit einem zellenstapel - Google Patents

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WO2011116805A1
WO2011116805A1 PCT/EP2010/007459 EP2010007459W WO2011116805A1 WO 2011116805 A1 WO2011116805 A1 WO 2011116805A1 EP 2010007459 W EP2010007459 W EP 2010007459W WO 2011116805 A1 WO2011116805 A1 WO 2011116805A1
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battery
cell stack
tie rods
cells
clamping devices
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PCT/EP2010/007459
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Dirk Schröter
Jens Meintschel
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Daimler Ag
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    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a battery with a cell stack according to the closer defined in the preamble of claim 1.
  • Cell stack are formed with a plurality of battery cells.
  • Single battery cells are essentially flat or parallelepiped-shaped and stacked one above the other.
  • the battery individual cells can be realized both in a bipolar structure, for example as a bipolar compassionflachzelle, or even in a structure with a closed housing or as in foil
  • coffebag or pouch cells welded flat cells, so-called coffebag or pouch cells. It is common to all these batteries that the individual battery cells are typically stacked in a cell stack and then clamped by means of suitable tensioning devices, for example straps or tie rods. This cell stack is then introduced as a standalone module in a battery case and secured in the battery case and secured accordingly, for example by frame supports,
  • Cell stack consists of battery cells.
  • the individual battery cells are clamped together by means of screws as tie rods and are simultaneously fixed by this tie rods on a base plate of the battery case.
  • the tie rods also serve to make electrical contact between the individual battery cells.
  • the structure is very complex, since at the same time the electrical contacting of the battery individual cells must be realized when tensioning the tie rods. It is now the object of the present invention, a battery according to the
  • Battery housing can be easily and efficiently realized via the clamping devices.
  • the number of required components is reduced accordingly, resulting in a reduction of volume and weight of the battery.
  • the reduced number of parts also saves costs in production and assembly.
  • Fig. 1 shows a structure of a battery according to the prior art
  • Fig. 2 shows a first embodiment of a battery according to the invention
  • FIG. 3 shows a second embodiment of a battery according to the invention
  • FIG. 5 is an illustration of the construction according to FIG. 3 in a first exploded view
  • FIG. 6 shows a detail from FIG. 5 in a further exploded view
  • Fig. 7 shows the structure of FIG. 5 in longitudinal section.
  • a structure of a battery 1 can be seen, as it is known for example from the earlier German application with the file number DE 10 2009 035 461.1.
  • the battery 1 consists of a battery case 2 and a cell stack 3 of individual battery cells 4.
  • the battery cells are formed as bipolar compassionflachzellen, which are known from the general state of the art.
  • the structure of such a bipolar compassionflachzelle is for here illustrated invention thereby exemplify. It is to be used with the
  • Battery single cells 4 by end plates 5, 6 is completed.
  • a battery cells 4 is thereby created by stacking to the cell stack 3 automatically a series connection, so that one end plate 5 represents a pole of the battery and the other end plate 6 the other pole of the battery.
  • the cell stack 3 is clamped by clamping devices 7 in the form of tie rods 7 to form a solid unit.
  • End plate 6 is as well as between the tie rods 7 and the other end plate 6 to provide electrical insulation.
  • the advantage with this structure consists in the fact that the end plate 6 and the pole plate 8, the different polarities of the
  • Cell stack has immediately adjacent to each other and thus offers the possibility to realize the electrical connection of the cell stack 3 with a simple plug, the two poles are comparatively close to each other.
  • the cell stack 3 itself is now placed on a here below the cell stack 3 in principle indicated cooling device 9.
  • the cooling device 9 is in thermal contact with the individual battery cells and in particular the enveloping plates forming the poles of the individual battery cells 4, so that waste heat generated in the cell stack 3 can be removed by the cooling device 9.
  • the cooling device 9 can be cooled in a manner known per se, for example, by a liquid cooling medium or a climatic agent evaporating in the region of the cooling device 9.
  • the structure of the cooling device 9 and the cell stack 3 is generally
  • Figure 1 Representation of Figure 1 can be seen by way of example, via fasteners 10, for example, transverse to the stacking direction straps, in the
  • Battery case 2 attached to keep the cell stack 3 safe and reliable.
  • electrical connection elements are indicated on the one end plate 6 and on the pole plate 8, which connect the cell stack 3 with an electronics unit 1 1.
  • this electronic unit 11 which in the illustrated here
  • Embodiment is arranged on a cover 2a of the battery case 2, for example, the high-voltage terminals of the battery 1 to the outside of
  • Battery housing 2 be guided, which is not explicitly shown here.
  • This structure is comparatively complicated and complicated and requires a comparatively large number of components.
  • the battery housing 2 which is shown here without lid 2a and electronics unit 1 1, is connected to the cell stack 3 via the clamping devices 7, which are also designed here as a tie rod 7.
  • the tie rods 7 press in the embodiment of Figure 2, as shown by the arrows, the cell stack 3 at the same time and hold it in the
  • the tie rods 7 are positioned outside of the actual cell stack 3 in order to use the available space in the cell stack 3 as much as possible for the storage of electrical energy.
  • the structure in which the tie rods 7 hold the cell stack 3 in the battery housing 2, is designed so that the tie rods 7 are electrically isolated from the cell stack in the embodiment shown here. This can for example be done by an electrically insulating
  • the cell stack 3 itself can be contacted electrically in a manner known per se, depending on the structure of the battery individual cells 4. If these are constructed, for example, as Coffeebag or Pouch cells, they will have corresponding electrical contacts which extend laterally beyond the cell stack 3 protrude. Are they constructed as bipolar frame flat cells, Thus, the electrical interconnection of the battery individual cells 4 is ensured by the stacking itself. Then just have to at the two ends of the cell stack
  • the cell stack 3 is thus both clamped by the tie rods 7 and the two end plates 12 to a unit and held in the battery case 2. To compensate for possible manufacturing tolerances and a uniform pressure on the
  • Battery individual cells 4 of the cell stack 3 exercise, it can be arranged in the region of the battery case 2, in the illustration of Figure 2 below, corresponding support points 13 so that a mechanically defined storage of the cell stack 3 relative to the battery case 2 is possible.
  • Battery individual cells 4 have for this purpose recesses, holes or the like, so that the tie rods 7 come to rest in the interior of the cell stack 3 and through the
  • Embodiment designed as tension bands T It is due to the
  • the battery 1 in a disassembled state, a so-called exploded view can be seen. It consists essentially of a battery housing 2, which has a housing part 2b and a cover element 2a.
  • the battery case 2 can be wholly or at least partially made of an electrically conductive material, such as a metal. Such a battery housing 2 made of metal has the advantage of a high mechanical strength.
  • the battery case 2 can be used as a shield to shield electromagnetic radiation of the cell stack 3 from the environment of the battery 1.
  • the cell stack 3 is already preassembled in the representation of FIG. 5 and can be introduced into the housing part 2b of the battery housing.
  • the already inserted into the cell stack 3 tie rods 7 are then bolted to the part 2b of the battery case 2, as shown in particular in the
  • FIG. 7 Sectional view of Figure 7 can be seen.
  • the cell stack 3 is thus held in accordance with the tie rods 7 on the right side of the housing in the representation of FIG.
  • the battery case 2 is then closed with the lid member 2b.
  • a support frame 15 can be seen, which between the housing part 2a and the cell stack on his the
  • Lid element 2b facing side is inserted and holds the cell stack 3 relative to the housing part 2a.
  • the structure is provided without fixing, so that the cell stack 3, which can stretch accordingly during loading and unloading, can move relative to the support frame 15.
  • the clamping elements 7 are themselves formed elastically, or that in the area Clamping elements 7 elastic means are arranged. These can be designed in particular in the form of expansion screws, spring elements or the like. It is also conceivable that elastic members are inserted in stacking the battery unit cells 4 between the battery unit cells 4 or between the battery unit cells 4 and the end plates 5, 6, such as elastic foams or the like. These can then be biased accordingly when tightening the tie rods 7, but still have such a high elasticity that they are further compressed in a possible expansion of the battery cells 4 and thus prevent an excessively large, the battery cells 4 optionally damaging pressure.
  • Tie rods 7 is plugged together to recognize again closer.
  • Battery single cells 4 is shown spaced from the cell stack 3. In the structure chosen here also runs an insulation for the tie rods through the provided in the battery individual cells 4 for the tie rods holes. This is necessary because in the construction of bipolar compassionflachzellen the poles in the form of cladding
  • Single battery cells 4 which are here designed as bipolar frame flat cells, are stacked to form the cell stack 3. This is in each case by an end plate 5, 6
  • the support frame 15 can be arranged on one side of the cell stack 3. This support frame 15 supports the cell stack 3 in the
  • Battery housing 2 but without this fix so that a longitudinal expansion of the cell stack 3 is hindered in the stacking direction.
  • the battery housing 2 is then replaced by the cover element 2 a, which, for example, the electronic units and corresponding electronics not shown here
  • Such a battery can be easily and inexpensively manufactured. It is particularly well suited to store and release high amounts of energy. Your preferred use may be in use for storage of

Abstract

Eine Batterie (1) ist aus einem Zellenstapel (3) aus einer Vielzahl von im Wesentlichen flach ausgebildeten Batterieeinzelzellen (4) und einem Batteriegehäuse (2) ausgebildet. Die Batterieeinzelzellen (4) sind über Spanneinrichtungen (7, 7') zu dem Zellenstapel (3) verspannt. Die Spanneinrichtungen (7, 7') fixieren den Zellenstapel (3) dabei zumindest gegenüber einem Teil des Batteriegehäuses (2). Die Spanneinrichtungen (7, 7') sind elektrisch gegenüber dem Zellenstapel (3) isoliert.

Description

Batterie mit einem Zellenstapel
Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einem Zellenstapel nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Batterien, und hier insbesondere
Hochleistungs- beziehungsweise Hochvoltbatterien bekannt, welche aus einem
Zellenstapel mit einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen ausgebildet sind. Diese
Batterieeinzelzellen sind dabei im Wesentlichen flach beziehungsweise quaderförmig ausgebildet und übereinander gestapelt. Die Batterieeinzelzellen können sowohl in einem bipolaren Aufbau realisiert werden, beispielsweise als bipolare Rahmenflachzelle, oder auch in einem Aufbau mit einem geschlossenen Gehäuse oder als in Folie
eingeschweißte Flachzellen, sogenannte Coffebag- oder Pouch-Zellen. All diesen Batterien ist es gemeinsam, dass die Batterieeinzelzellen typischerweise zu einem Zellenstapel aufgestapelt und dann über geeignete Spanneinrichtungen, beispielweise Spannbänder oder Zuganker, verspannt werden. Dieser Zellenstapel wird dann als eigenständiges Modul in ein Batteriegehäuse eingebracht und in dem Batteriegehäuse entsprechend gesichert und befestigt, beispielsweise durch Rahmenauflagen,
Spannbänder oder Ähnliches.
Aus der EP 1 710 859 A1 ist eine Batterie bekannt, welche aus einem solchen
Zellenstapel von Batterieeinzelzellen besteht. Die Batterieeinzelzellen sind dabei durch Schraubenmittel als Zuganker miteinander verspannt und werden durch diese Zuganker gleichzeitig auf einer Grundplatte des Batteriegehäuses fixiert. Die Zuganker dienen außerdem zur elektrischen Kontaktierung der Batterieeinzelzellen untereinander. Der Aufbau ist sehr komplex, da hier beim Anspannen der Zuganker gleichzeitig die elektrische Kontaktierung der Batterieeinzelzellen realisiert werden muss. Es ist nun die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung eine Batterie gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1 dahingehend weiterzubilden, dass ein sehr einfacher Aufbau der Batterie realisiert werden kann.
Dies wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gelöst.
Dadurch, dass die Spanneinrichtungen den Zellenstapel gegenüber zumindest einem Teil des Gehäuses fixieren und dabei selbst gegenüber dem Zellenstapel elektrisch isoliert ausgeführt sind, entsteht ein sehr einfacher Aufbau. Die Verspannung der
Batterieeinzelzellen zu dem Zellenstapel kann ebenso wie ihre Halterung in dem
Batteriegehäuse einfach und effizient über die Spanneinrichtungen realisiert werden. Damit wird die Anzahl der benötigten Bauelemente entsprechend reduziert, was zu einer Reduzierung von Bauvolumen und Gewicht der Batterie führt. Durch die geringere Anzahl an Teilen werden außerdem Kosten bei der Herstellung und der Montage eingespart.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Aufbaus ergeben sich außerdem aus den restlichen Unteransprüchen und werden anhand des nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiels deutlich.
Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Aufbau einer Batterie gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer Batterie gemäß der Erfindung;
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer Batterie gemäß der Erfindung;
Fig. 4 eine dritte Ausführungsform einer Batterie gemäß der Erfindung;
Fig. 5 eine Darstellung des Aufbaus gemäß Fig. 3 in einer ersten Explosionsdarstellung;
Fig. 6 ein Detail aus Fig. 5 in einer weiteren Explosionsdarstellung; und
Fig. 7 den Aufbau gemäß Fig. 5 im Längsschnitt.
In der Darstellung der Figur 1 ist ein Aufbau einer Batterie 1 zu erkennen, wie er beispielsweise aus der älteren deutschen Anmeldung mit dem Aktenzeichen DE 10 2009 035 461.1 bekannt ist. Die Batterie 1 besteht dabei aus einem Batteriegehäuse 2 sowie einem Zellenstapel 3 an Batterieeinzelzellen 4. Die Batterieeinzelzellen sind dabei als bipolare Rahmenflachzellen ausgebildet, welche aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt sind. Der Aufbau einer solchen bipolaren Rahmenflachzelle ist für die hier erläuterte Erfindung dabei beispielhaft zu verstehen. Es sind zum Einsatz mit der
Erfindung auch andere Aufbauten von im Wesentlichen flach beziehungsweise
quaderförmigen ausgebildeten Batterieeinzelzellen möglich, welche zu einem Zellenstapel 3 gestapelt werden.
Der Aufbau in der Darstellung der Figur 1 zeigt, dass der Zellenstapel 3 der
Batterieeinzelzellen 4 durch Endplatten 5, 6 abgeschlossen wird. Beim hier gewählten Aufbau von bipolaren Rahmenflachzellen als Batterieeinzelzellen 4 entsteht dabei durch das Stapeln zu dem Zellenstapel 3 automatisch eine Reihenverschaltung, sodass die eine Endplatte 5 den einen Pol der Batterie und die andere Endplatte 6 den anderen Pol der Batterie darstellt. Der Zellenstapel 3 ist dabei durch Spanneinrichtungen 7 in der Form von Zugankern 7 zu einer festen Einheit verspannt.
Die Besonderheit bei dem hier dargestellten Aufbau des Zellenstapels 3 ergibt sich aus der oben genannten deutschen Anmeldung. Es ist hierbei so, dass die eine Endplatte 5 die Polarität des einen Batterieanschlusses trägt, während die andere Endplatte 6 die andere Polarität aufweist. In diesem Spezialfall leiten die Zuganker 7 nun den
elektrischen Strom, indem sie die Polarität der Endplatte 5 auf eine Polplatte 8 auf der anderen Seite des Zellenstapels leiten. Zwischen der Polplatte 8 und der anderen
Endplatte 6 ist dabei ebenso wie zwischen den Zugankern 7 und der anderen Endplatte 6 eine elektrische Isolierung vorzusehen. Der Vorteil bei diesem Aufbau besteht nun darin, dass die Endplatte 6 und die Polplatte 8 die unterschiedlichen Polaritäten des
Zellenstapels unmittelbar nebeneinander aufweist und so die Möglichkeit bietet, den elektrischen Anschluss des Zellenstapels 3 mit einem einfachen Stecker zu realisieren, dessen beide Pole vergleichsweise dicht beieinander liegen.
Der Zellenstapel 3 selbst ist nun auf eine hier unterhalb des Zellenstapels 3 prinzipmäßig angedeutete Kühleinrichtung 9 aufgesetzt. Die Kühleinrichtung 9 steht dabei mit den Batterieeinzelzellen und insbesondere den die Pole der Batterieeinzelzellen 4 bildenden Hüllblechen in thermischem Kontakt, sodass in dem Zellenstapel 3 entstehende Abwärme durch die Kühleinrichtung 9 abgeführt werden kann. Die Kühleinrichtung 9 kann dabei in an sich bekannter Art und Weise beispielsweise von einem flüssigen Kühlmedium oder einem im Bereich der Kühleinrichtung 9 verdampfenden Klimamittel gekühlt werden. Der Aufbau aus der Kühleinrichtung 9 und dem Zellenstapel 3 ist im Allgemeinen
beispielsweise durch eine thermisch leitende, aber elektrisch isolierende Vergussmasse, Folie oder dergleichen zu einem Modul zusammengefügt. Dieses ist, wie in der
Darstellung der Figur 1 beispielhaft zu erkennen ist, über Befestigungselemente 10, beispielsweise quer zur Stapelrichtung verlaufenden Spannbändern, in dem
Batteriegehäuse 2 befestigt, um den Zellenstapel 3 sicher und zuverlässig zu halten. Daneben sind elektrische Anschlusselemente an der einen Endplatte 6 und an der Polplatte 8 angedeutet, welche den Zellenstapel 3 mit einer Elektronikeinheit 1 1 verbinden. In dieser Elektronikeinheit 11 , welche in dem hier dargestellten
Ausführungsbeispiel an einem Deckel 2a des Batteriegehäuses 2 angeordnet ist, können beispielsweise die Hochvoltanschlüsse der Batterie 1 nach außerhalb des
Batteriegehäuses 2 geführt sein, was hier jedoch nicht explizit dargestellt ist.
Dieser Aufbau ist dabei vergleichsweise aufwändig und kompliziert und benötigt eine vergleichsweise große Anzahl an Bauteilen.
In der Darstellung der Batterie 1 gemäß Figur 2 ist daher eine erste Möglichkeit eines Aufbaus gezeigt, welcher diese Problematik vermeidet und einen sehr einfachen und kompakten Aufbau der Batterie 1 anbietet. Das Batteriegehäuse 2, welches hier ohne Deckel 2a und Elektronikeinheit 1 1 dargestellt ist, wird dabei über die Spanneinrichtungen 7, welche auch hier als Zuganker 7 ausgebildet sind, mit dem Zellenstapel 3 verbunden. Die Zuganker 7 pressen in dem Ausführungsbeispiel der Figur 2, wie durch die Pfeile dargestellt, den Zellenstapel 3 gleichzeitig zusammen und halten diesen in dem
Batteriegehäuse 2. Damit kann auf zusätzliche Befestigungselemente 10 verzichtet werden. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Zuganker 7 dabei außerhalb des eigentlichen Zellenstapels 3 positioniert, um den im Zellenstapel 3 verfügbaren Bauraum weitestgehend für die Speicherung von elektrischer Energie verwenden zu können. Der Aufbau, bei dem die Zuganker 7 den Zellenstapel 3 in dem Batteriegehäuse 2 halten, ist dabei so ausgeführt, dass die Zuganker 7 in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel elektrisch gegenüber dem Zellenstapel isoliert sind. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine elektrisch isolierende
Zwischenschicht zwischen dem Zellenstapel 3 und zwei Druckplatten 12, welche hier als Endplatten des Zellenstapels 3 fungieren, eingebracht ist. Der Zellenstapel 3 selbst kann dabei in an sich bekannter Art und Weise elektrisch kontaktiert werden, je nach Aufbau der Batterieeinzelzellen 4. Sind diese beispielsweise als Coffeebag- oder Pouch-Zellen aufgebaut, so werden sie entsprechende elektrische Kontakte aufweisen, welche seitlich über den Zellenstapel 3 hinausragen. Sind sie als bipolare Rahmenflachzellen aufgebaut, so wird durch die Stapelung selbst die elektrische Verschaltung der Batterieeinzelzellen 4 gewährleistet. Dann muss lediglich an den beiden Enden des Zellenstapels ein
entsprechender Spannungsabgriff angeordnet werden. Da dies aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt und für die hier vorliegende Erfindung nicht weiter relevant ist, wurde bei dieser und den folgenden Figuren auf die elektrische Kontaktierung des Zellenstapels 3 in der Darstellung verzichtet.
Der Zellenstapel 3 wird also durch die Zuganker 7 und die beiden Endplatten 12 sowohl zu einer Einheit verspannt als auch in dem Batteriegehäuse 2 gehalten. Um eventuelle Fertigungstoleranzen auszugleichen und einen gleichmäßigen Druck auf die
Batterieeinzelzellen 4 des Zellenstapels 3 auszuüben, können dabei im Bereich des Batteriegehäuses 2, in der Darstellung der Figur 2 unten, entsprechende Auflagepunkte 13 angeordnet sein, sodass eine mechanisch definierte Lagerung des Zellenstapels 3 gegenüber dem Batteriegehäuse 2 möglich wird.
In der Darstellung der Figur 3 ist ein alternativer Aufbau der Batterie 1 zu erkennen. Der Aufbau entspricht dabei weitestgehend dem im Rahmen der Figur 2 bereits erläuterten Aufbau. Der einzige Unterschied besteht nun darin, dass die Spanneinrichtungen 7, welche auch hier als Zuganker 7 ausgebildet sind, nicht außerhalb des Zellenstapels 3 angeordnet sind, sondern im Inneren des Zellenstapels 3. Die einzelnen
Batterieeinzelzellen 4 weisen hierfür Aufnehmungen, Löcher oder dergleichen auf, sodass die Zuganker 7 im Inneren des Zellenstapels 3 zu liegen kommen und durch die
Batterieeinzelzellen 4 hindurchragen.
In der Darstellung der Figur 4 ist eine weitere alternative Ausführungsform der Batterie 1 zu erkennen. Auch hier gilt im Wesentlichen das im Rahmen der Figuren 2 und 3 bereits erläuterte. Allerdings sind die Spanneeinrichtungen 7 in dem hier dargestellten
Ausführungsbeispiel als Spannbänder T ausgeführt. Dabei ist aufgrund der
Schnittdarstellung in der Darstellung der Figur 4 lediglich eines der Spannbänder T zu erkennen. Dieses Spannband ist dann in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel über Schrauben 14 mit dem Batteriegehäuse 2 verbunden und verspannt den Zellenstapel 3 ebenfalls in Stapelrichtung. Im Wesentlichen ist das Spannband 7' dabei so aufgebaut, wie die Befestigungselemente 10 im Aufbau gemäß Figur 1. Anders als diese übernimmt das Spannband T aber hier nicht nur die Befestigung des Zellenstapels 3 in dem Batteriegehäuse 2, sondern übernimmt gleichzeitig das Verspannen der Batterieeinzelzellen 4 untereinander zu dem Zellenstapel 3.
Um diese erfindungsgemäße Idee des Verspannens und Befestigens des Zellenstapels 3 in dem Batteriegehäuse über ein und dieselbe Spanneinrichtung 7 beziehungsweise T zu realisieren noch näher zu erläutern, wird am Beispiel des in Figur 3 dargestellten Aufbaus der Aufbau und die Montage einer Batterie 1 in den nachfolgenden Figuren nochmals gezeigt.
In der Darstellung der Figur 5 ist die Batterie 1 in einem demontierten Zustand, einer sogenannten Explosionsdarstellung zu erkennen. Sie besteht im Wesentlichen aus einem Batteriegehäuse 2, welches ein Gehäuseteil 2b und ein Deckelelement 2a aufweist. Das Batteriegehäuse 2 kann dabei ganz oder zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise einem Metall hergestellt sein. Ein solches aus Metall ausgebildetes Batteriegehäuse 2 hat dabei den Vorteil einer hohen mechanischen Festigkeit. Außerdem kann das Batteriegehäuse 2 als Abschirmung verwendet werden, um elektromagnetische Strahlung des Zellenstapels 3 gegenüber der Umgebung der Batterie 1 abzuschirmen. Der Zellenstapel 3 ist in der Darstellung der Figur 5 dabei bereits vormontiert und kann in das Gehäuseteil 2b des Batteriegehäuses eingebracht werden. Die bereits in den Zellenstapel 3 eingesteckten Zuganker 7 werden dann mit dem Teil 2b des Batteriegehäuses 2 verschraubt, wie es insbesondere in der
Schnittdarstellung der Figur 7 zu erkennen ist. Der Zellenstapel 3 wird damit über die Zuganker 7 auf der in der Darstellung der Figur 5 rechten Seite des Gehäuses entsprechend gehalten. Das Batteriegehäuse 2 wird dann mit dem Deckelelement 2b verschlossen. Um über die Zuganker 7 nicht die gesamte Länge des Zellenstapels halten zu müssen, ist in der Darstellung der Figur 5 außerdem ein Stützrahmen 15 zu erkennen, welcher zwischen das Gehäuseteil 2a und den Zellenstapel auf seiner dem
Deckelelement 2b zugewandten Seite eingelegt wird und den Zellenstapel 3 gegenüber dem Gehäuseteil 2a hält. Der Aufbau ist dabei ohne Fixierung vorgesehen, sodass der Zellenstapel 3, welcher sich beim Laden und Entladen entsprechend dehnen kann, sich gegenüber dem Stützrahmen 15 bewegen kann.
Um eine derartige Bewegung auch durch die Zuganker 7 beziehungsweise die andersartigen Spannelemente 7 ausgleichen zu können, kann es dabei vorgesehen sein, dass die Spannelemente 7 selbst elastisch ausgebildet sind, oder dass im Bereich der Spannelemente 7 elastische Mittel angeordnet sind. Diese können insbesondere in Form von Dehnschrauben, Federelementen oder dergleichen ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, das elastische Elemente beim Stapeln der Batterieeinzelzellen 4 zwischen die Batterieeinzelzellen 4 oder zwischen die Batterieeinzelzellen 4 und die Endplatten 5,6 eingelegt werden, wie beispielsweise elastische Schäume oder dergleichen. Diese können dann beim Anziehen der Zuganker 7 entsprechend vorgespannt werden, weisen jedoch noch eine so hohe Elastizität aus, dass sie bei einer eventuellen Ausdehnung der Batterieeinzelzellen 4 weiter zusammengedrückt werden und so einen übermäßig großen, die Batterieeinzelzellen 4 gegebenenfalls schädigenden Druck verhindern.
In der Darstellung der Figur 6 ist der Aufbau des Zellenstapels 3, welcher mit den
Zugankern 7 zusammengesteckt wird, nochmals näher zu erkennen. Eine der
Batterieeinzelzellen 4 ist dabei von dem Zellenstapel 3 beabstandet dargestellt. Bei dem hier gewählten Aufbau läuft außerdem eine Isolation für die Zuganker durch die in den Batterieeinzelzellen 4 für die Zuganker vorgesehenen Löcher. Dies ist notwendig, da beim Aufbau von bipolaren Rahmenflachzellen die Pole in Form von Hüllblechen
typischerweise bis in die Außenbereiche der Batterieeinzelzellen 4 reichen, da diese die Batterieeinzelzelle 4 verschließen. Um hier keine elektrische Kontaktierung zu den Zugankern 7 zu erreichen, sind entsprechende Isolationen notwendig. Diese können beispielsweise in Form eines isolierenden Rohrs 16 oder eines auf die Zuganker 7 aufgebrachten Schrumpfschlauchs oder dergleichen realisiert werden. Den Abschluss des Zellenstapels 3 bilden dann die beiden Endplatten 5, 6, welche gleichzeitig die Pole des Zellenstapels 10 darstellen. Auf diesen Endplatten 5, 6 sind Isolationsplatten 17 angeordnet, um zusammen mit den isolierten Zugankern 7 den ganzen Stapel gegenüber sowohl den Zugankern 7 als auch dem Batteriegehäuse 2 zu isolieren.
Dieser Aufbau ist in einem geschlossenen Zustand der Batterie 1 in einem Querschnitt in der Darstellung der Figur 7 nochmals im Detail zu erkennen. Die einzelnen
Batterieeinzelzellen 4, die hier als bipolare Rahmenflachzellen ausgebildet sind, sind zu dem Zellenstapel 3 gestapelt. Dieser wird jeweils durch eine Endplatte 5, 6
abgeschlossen, welche gleichzeitig jeweils den elektrischen Pol des Zellenstapels 3 darstellt. Über Isolationsplatten 17 ist der Zellenstapel 3 dann auf der einen Seite mit dem Batteriegehäuse 2 beziehungsweise dem Teil 2b des Batteriegehäuses 2 verbunden. Auf seiner anderen Seite wird über eine weitere Isolationsplatte 17 durch die Zuganker 7 der entsprechende Druck auf den Zellenstapel 3 aufgebaut. Die Isolationsplatten 17 bilden dabei zusammen mit den Endplatten 5, 6 die Druckplatten, welche in den Figuren 2 - 4 mit„12" bezeichnet sind. Damit werden die Batterieeinzelzellen 4 entsprechend gegeneinander gedrückt und gleichzeitig in dem Batteriegehäuse 2 fixiert. Bei einer entsprechenden Länge des Zellenstapels 3 würden dabei vergleichsweise hohe
Biegekräfte auf die Zuganker 7 und die Befestigung der Zuganker 7 im Batteriegehäuse 2 auftreten. Daher kann der Stützrahmen 15 auf einer Seite des Zellenstapels 3 angeordnet werden. Dieser Stützrahmen 15 unterstützt dabei den Zellenstapel 3 in dem
Batteriegehäuse 2, ohne diesen jedoch so zu fixieren, dass eine Längenausdehnung des Zellenstapels 3 in Stapelrichtung behindert wird. Wie in der Darstellung der Figur 7 weiter zu erkennen ist, wird das Batteriegehäuse 2 dann durch das Deckelelement 2a, welches beispielsweise die hier nicht dargestellte Elektronikeinheiten und entsprechende
Anschlüsse der Batterie 1 enthalten kann, wie dies in Figur 5 zu erkennen ist,
verschlossen. Damit entsteht insgesamt ein sehr einfacher und kompakter Aufbau, welcher mit einer minimalen Anzahl an Bauteilen auskommt.
Eine solche Batterie kann einfach und kostengünstig hergestellt werden. Sie ist besonders gut geeignet, um hohe Energiemengen zu speichern und wieder abzugeben. Ihr bevorzugter Einsatz kann dabei bei der Verwendung zur Speicherung von
Traktionsenergie in Hybrid-, Mildhybrid- oder Elektrofahrzeugen liegen.

Claims

Patentansprüche
1. Batterie mit einem Zellenstapel aus einer Vielzahl von im Wesentlichen flach
ausgebildeten Batterieeinzelzellen und mit einem Batteriegehäuse, wobei die Batterieeinzelzellen über Spanneinrichtungen zu dem Zellenstapel verspannt sind, und wobei die Spanneinrichtungen den Zellenstapel zumindest an einem Teil des Batteriegehäuses fixieren,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spanneinrichtungen (7, 7') elektrisch gegenüber dem Zellenstapel (3) isoliert ausgeführt sind.
2. Batterie nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spanneinrichtungen als Zuganker (7) ausgebildet sind.
3. Batterie nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Zuganker (7) im Inneren des Zellenstapels (3) angeordnet sind.
4. Batterie nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Zuganker (7) außerhalb des Zellenstapels (3) angeordnet sind.
5. Batterie nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spanneinrichtungen als Spannbänder (7') ausgebildet sind.
6. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Zellenstapel (3) über wenigstens einen Stützrahmen (15) gegenüber dem Batteriegehäuse (2) abgestützt ist.
7. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Batteriegehäuse (2) zumindest teilweise aus Metall ausgebildet ist.
8. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Bereich der Spanneinrichtungen (7, 7') und/oder des Zellenstapels (3) elastische Elemente vorgesehen sind.
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