WO2013017208A1 - Batterie mit mehreren batteriezellen und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

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WO2013017208A1
WO2013017208A1 PCT/EP2012/003025 EP2012003025W WO2013017208A1 WO 2013017208 A1 WO2013017208 A1 WO 2013017208A1 EP 2012003025 W EP2012003025 W EP 2012003025W WO 2013017208 A1 WO2013017208 A1 WO 2013017208A1
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pole
battery
metal
busbar
sections
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PCT/EP2012/003025
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Andrew Cowell
John Stamford
René-Christopher WOLLMANN
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Daimler Ag
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    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/528—Fixed electrical connections, i.e. not intended for disconnection
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    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
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    • H01M50/521—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the material
    • H01M50/522—Inorganic material
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a battery with a plurality of battery cells, each two
  • pole contacts for their electrical contacting, wherein a first pole contact is made of a first metal and the second pole contact is made of a different from the first metal second metal, and wherein at least a first
  • Polutton is electrically conductively connected by means of a current busbar with at least one second pole contact.
  • the current busbars and / or the pole contacts to be welded to them are brought into contact with a sonotrode in order to transmit ultrasonic vibrations to the components to be welded.
  • the invention is based on the object, an improved battery with a plurality of interconnected battery cells, each having two pole contacts
  • the invention is based on the object to provide a method for producing such a battery.
  • a battery according to the invention has a plurality of battery cells, each having two pole contacts for their electrical contact.
  • a first pole contact for contacting the negative terminal of the respective battery cell is made of a first metal manufactured and the second pole contact for contacting the positive pole of the respective
  • Battery cell is made of a different from the first metal second metal. At least one first pole contact is electrically conductively connected by means of a current busbar with at least one second pole contact.
  • Each busbar consists of two interconnected sections. In this case, a first section is made of the first metal and electrically conductively connected to at least one first pole contact. The second section is made of the second metal and electrically conductively connected to at least one second pole contact.
  • Battery cells are thus electrically interconnected by means of bus bars.
  • the two sections of the current busbars are each made of the same metal as the pole contacts of the battery cells to which they are connected. This has the advantage that due to the equality of the metal, the respective section of the current busbar can be connected in a simple manner to the corresponding pole contacts. For example, can be advantageous for this purpose
  • Laser welding can be used, because similar metals can be reliably interconnected by laser welding unlike dissimilar metals.
  • the battery cells each have a stack of electrochemically active electrode films, which is surrounded by an electrically insulating film-like shell.
  • Such battery cells are also known under the terms pouch cells, coffee bag cells and bag cells and often have a polymer-based electrolyte fluid. Their advantages include their light and flexible construction, good cooling properties and high energy density.
  • Pole contacts of a battery cell are made, copper and the other metal is aluminum.
  • this combination of metals is frequently used for the two pole contacts of the above-mentioned battery cells known under the terms pouch cells, coffee bag cells and bag cells. It is therefore particularly advantageous for batteries with such battery cells.
  • the first section of at least one current busbar connects a plurality of first pole contacts to one another in an electrically conductive manner. Additionally or alternatively, the second section connects at least one
  • Pole contacts are electrically connected in parallel and electrically connected in series with one or more of the respective opposite pole contacts.
  • each current busbar is connected to one another before they are connected to the respective pole contacts of battery cells.
  • the two sections each have
  • Stromomsischiene in a spatial minimum distance from the battery cells connected to each other.
  • the minimum distance is a safety distance to electrical interactions between the battery cells and the electrically conductive
  • Soldering and ultrasonic welding are techniques with which different metals can be reliably connected to one another and are therefore particularly advantageous for connecting the two sections of a current busbar.
  • the two sections of each Stromomsammeischiene are preferably through
  • Laser welding connected to the respective pole contacts of battery cells.
  • laser welding is particularly suitable for the reliable connection of components which are made of similar metals, and thus particularly advantageous for connecting the sections of the
  • Bus bars with each made of the same metal pole contacts are made of the same metal pole contacts.
  • FIG. 1 is a perspective view of a current busbar, which consists of two interconnected sections,
  • Fig. 2 is a perspective view of a battery cell of a battery
  • Fig. 3 is a perspective view of a holding frame for several
  • Battery cells of a battery and arranged on the support frame bus bars for electrical connection of battery cells. Corresponding parts are provided in the figures with the same reference numerals.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a current busbar 1 of a battery according to the invention, which consists of two interconnected sections 2, 3.
  • a first section 2 of the current busbar 1 is made of a first metal
  • the second section 3 is made of a second metal other than the first metal, for example of aluminum.
  • the sections 2, 3 are each fork-shaped, wherein the forks are formed as a straight, mutually parallel rod-shapedmaschineberichtsstege 4 of equal length and the same distance from each other and emanating from an orthogonal to the Kunststoff Industriessstegen 4 connecting bridge 5, which the Victor michsstege 4 together electrically conductively connects.
  • the direction in which the contacting webs 4 extend defines an x-direction.
  • the direction in which the connecting bridges 5 extend defines a y-direction.
  • Each section 2, 3 further comprises a connecting web 6, which is of the
  • Connecting bridge 5 goes out on one side, which is opposite to the side connected to themaschineticiansstegen 4 side.
  • the connecting webs 6 of the two sections 2, 3 correspond to each other and are arranged side by side in the xy-plane parallel to one another and side by side, wherein they are connected by soldering or ultrasonic welding together cohesively and electrically conductive.
  • the connecting webs 6 extend in each case in an angled direction of the x-direction and the y-direction of the xy plane, so that the two
  • Connecting bridges 5 are offset in the y direction against each other by their y-extension.
  • Figure 2 shows a perspective view of a battery cell 7 a
  • the battery cell 7 is considered to be under the terms pouch cell, coffee bag cell and
  • Beutelle cell known flat cell formed the cell core is surrounded by a thin, electrically insulating film-like envelope 8, which is closed at a peripheral edge 9 by welding and a cell housing of the
  • Battery cell 7 forms.
  • Two flag-like electrical pole contacts 10, 11, which are also referred to as discharge lugs, are guided at an upper edge through the cell housing and connected to a respective cell pole of the battery cell 7.
  • a first pole contact 10 is connected to the negative pole and the second pole contact 11 to the positive pole.
  • the first pole contact 10 is made of the same first metal as the first section 2 of the current busbar 1 shown in FIG.
  • the second pole contact 11 is made of the same second metal as the second section 3 of the current busbar 1 shown in FIG.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a holding frame 12 for a plurality of battery cells 7 (not shown in FIG. 3) of the type shown in FIG. 2 and current bus bars 1 of the type shown in FIG. 2.
  • the current bus bars 1 are used for the electrical connection of battery cells 7th
  • the holding frame 12 is made of an electrically insulating material, in the illustrated embodiment of plastic.
  • a top 13 of the holding frame 12 is made of an electrically insulating material, in the illustrated embodiment of plastic.
  • Holding frame 12 has slot-shaped, extending in the x-direction recesses 14.1, 14.2 for carrying out each pole contact 10, 11 of a battery cell 7.
  • first recesses 14.1 extend on a first side of a longitudinal axis 15 of the upper side 13 of the holding frame 12 and second recesses 14.2 on the second side of this longitudinal axis 15, wherein in each case a first recess 14.1 and a second recess 14.2 are mirror-symmetrical to the longitudinal axis 15.
  • first pole contacts 10 are guided by battery cells 7.
  • second recesses 14.2 second pole contacts 11 are guided by battery cells 7.
  • the battery cells 7 are each arranged in a cell shaft 16 corresponding to their size of the holding frame 12.
  • the cell shafts 16 have shaft walls 17 running in xz planes and are arranged at equal intervals one behind the other in the y direction.
  • Each cell shaft 16 is associated with a first recess 14.1 and its opposite second recess 14.2 in the top 13 of the support frame 12, so that the pole contacts 10, 11 of a arranged in the cell shaft 16 battery cell 7 through these recesses 14.1, 14.2 are feasible.
  • the distance between adjacent recesses 14.1, 14.2 in the y-direction corresponds to the distance between adjacent contacting webs 4 of the current bus rails 1.
  • the distance of opposing first recesses 14.1 and second recesses 14.2 in the x direction corresponds to the distance of the two connecting bridges 5 a
  • Sections 2 are each arranged above a first recess 14.1 and the Kunststoff musclessstege 4 of their second sections 3 each have a second recess 14.2, so that these justifyianssstege 4 each at a corresponding
  • Polutton 10, 11 may be present in a lying in the cell shaft 16 arranged battery cell 7. To the appropriate orientation of
  • the offset of the two sections 2, 3 of a current busbar 1 in the y-direction by the width of a connecting bridge 5 advantageously prevents a short circuit between a first pole contact 10 and a second pole contact 11 of the same battery cell 7.
  • each current busbar 1 In the manufacture of a battery according to the invention, first the two sections 2, 3 of each current busbar 1 are connected to one another by soldering or ultrasonic welding. Then the current busbars 1 are arranged using the alignment frame 18 on the upper side 13 of the support frame 12 as described above and the battery cells 7 inserted into the cell wells 16, wherein each of the first pole contacts 10 through a first recess 14.1 and the second pole contact 11th is guided by the opposite second recess 14.2. Finally, the Needles istsstege 4 of the current busbars 1 with the respective pole contact 10, 11 of a battery cell 7 are bonded by laser welding.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie mit mehreren Batteriezellen (7), die jeweils zwei gefertigte Polkontakte (10, 11) zu ihrer elektrischen Kontaktierung aufweisen, wobei ein erster Polkontakt (10) aus einem ersten Metall gefertigt ist und der zweite Polkontakt (11) aus einem von dem ersten Metall verschiedenen zweiten Metall gefertigt ist. Wenigstens ein erster Polkontakt (10) ist mittels einer Stromsammelschiene (1) mit wenigstens einem zweiten Polkontakt (11) elektrisch leitfähig verbunden ist. Dabei besteht jede Stromsammelschiene (1) aus zwei miteinander verbundenen Abschnitten (2, 3), wobei ein erster Abschnitt (2) aus dem ersten Metall gefertigt und mit wenigstens einem ersten Polkontakt (10) elektrisch leitfähig verbunden ist und der zweite Abschnitt (3) aus dem zweiten Metall gefertigt und mit wenigstens einem zweiten Polkontakt (11) elektrisch leitfähig verbunden ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Batterie.

Description

Batterie mit mehreren Batteriezellen und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Batterie mit mehreren Batteriezellen, die jeweils zwei
Polkontakte zu ihrer elektrischen Kontaktierung aufweisen, wobei ein erster Polkontakt aus einem ersten Metall gefertigt ist und der zweite Polkontakt aus einem von dem ersten Metall verschiedenen zweiten Metall gefertigt ist, und wobei wenigstens ein erster
Polkontakt mittels einer Stromsammeischiene mit wenigstens einem zweiten Polkontakt elektrisch leitfähig verbunden ist.
Bei der Herstellung derartiger Batteriezellen werden die Stromsammeischienen
gegenwärtig beispielsweise durch Ultraschallschweißen mit den jeweiligen Polkontakten von Batteriezellen verbunden. Dabei werden die Stromsammeischienen und/oder die mit ihnen zu verschweißenden Polkontakte mit einer Sonotrode in Kontakt gebracht, um Ultraschallschwingungen auf die zu verschweißenden Bauteile zu übertragen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Batterie mit mehreren miteinander verschalteten Batteriezellen, die jeweils zwei Polkontakte aus
unterschiedlichen Metallen aufweisen, anzugeben. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Batterie anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Batterie durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 6 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Batterie weist mehrere Batteriezellen auf, die jeweils zwei Polkontakte zu ihrer elektrischen Kontaktierung aufweisen. Dabei ist ein erster Polkontakt zur Kontaktierung des Minuspols der jeweiligen Batteriezelle aus einem ersten Metall gefertigt und der zweite Polkontakt zur Kontaktierung des Pluspols der jeweiligen
Batteriezelle ist aus einem von dem ersten Metall verschiedenen zweiten Metall gefertigt. Wenigstens ein erster Polkontakt ist mittels einer Stromsammeischiene mit wenigstens einem zweiten Polkontakt elektrisch leitfähig verbunden. Jede Stromsammeischiene besteht aus zwei miteinander verbundenen Abschnitten. Dabei ist ein erster Abschnitt aus dem ersten Metall gefertigt und mit wenigstens einem ersten Polkontakt elektrisch leitfähig verbunden. Der zweite Abschnitt ist aus dem zweiten Metall gefertigt und mit wenigstens einem zweiten Polkontakt elektrisch leitfähig verbunden.
Batteriezellen werden somit mittels Stromsammeischienen elektrisch miteinander verschaltet. Dabei sind die beiden Abschnitte der Stromsammeischienen aus jeweils demselben Metall gefertigt wie die Polkontakte der Batteriezellen, mit denen sie verbunden sind. Dies hat den Vorteil, dass sich durch die Gleichheit des Metalls der jeweilige Abschnitt der Stromsammeischiene in einfacher Weise mit den entsprechenden Polkontakten verbinden lässt. Beispielsweise kann zu diesem Zweck vorteilhaft
Laserschweißen verwendet werden, denn gleichartige Metalle lassen sich im Unterschied zu ungleichartigen Metallen zuverlässig mittels Laserschweißen miteinander verbinden. Insbesondere kann auf Ultraschallschweißen zum Verbinden der Stromsammeischiene mit den Polkontakten verzichtet werden, das deutlich aufwändiger und kostspieliger als Laserschweißen ist, da beim Ultraschallschweißen eine Sonotrode in direkten Kontakt mit den zu verschweißenden Bauteilen gebracht werden muss.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Batteriezellen jeweils einen Stapel elektrochemisch aktiver Elektrodenfolien auf, der von einer elektrisch isolierenden folienartigen Hülle umgeben ist.
Derartige Batteriezellen sind auch unter den Begriffen Pouch-Zellen, Coffee-Bag-Zellen und Beutelzellen bekannt und weisen häufig eine Elektrolytflüssigkeit auf Polymerbasis auf. Ihre Vorteile sind unter anderem ihre leichte und flexible Bauweise sowie gute Kühleigenschaften und eine hohe Energiedichte.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eines der Metalle, aus dem die
Polkontakte einer Batteriezelle gefertigt sind, Kupfer und das andere Metall ist Aluminium. Diese Kombination von Metallen wird insbesondere häufig für die beiden Polkontakte der oben genannten, unter den Begriffen Pouch-Zellen, Coffee-Bag-Zellen und Beutelzellen bekannten Batteriezellen verwendet. Sie eignet sich daher insbesondere vorteilhaft für Batterien mit derartigen Batteriezellen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung verbindet der erste Abschnitt wenigstens einer Stromsammeischiene mehrere erste Polkontakte elektrisch leitfähig miteinander. Zusätzlich oder alternativ verbindet der zweite Abschnitt wenigstens einer
Stromsammeischiene mehrere zweite Polkontakte elektrisch leitfähig miteinander.
Auf diese Weise können mittels einer Stromsammeischiene mehrere gleichpolige
Polkontakte miteinander elektrisch parallel und mit einem oder mehreren der jeweils gegenpoligen Polkontakte elektrisch seriell verschaltet werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Batterie werden die beiden Abschnitte jeder Stromsammeischiene miteinander verbunden, bevor sie mit den jeweiligen Polkontakten von Batteriezellen verbunden werden.
Diese Reihenfolge der Verbindung der Abschnitte der Stromsammeischienen miteinander und mit den Polkontakten hat den Vorteil, dass die Verbindung der beiden Abschnitte einer Stromsammeischiene vor ihrer Verbindung mit Polkontakten sehr viel einfacher ist als nach ihrer Verbindung mit Polkontakten. Einerseits sind die Abschnitte einer
Stromsammeischiene nämlich nach ihrer Verbindung mit Polkontakten bereits an der Batterie angeordnet und daher schwieriger zugänglich und bearbeitbar als vor ihrer Verbindung mit Polkontakten. Andererseits würde eine Verbindung der beiden Abschnitte einer Stromsammeischiene nach ihrer Verbindung mit Polkontakten eine hohe Präzision bei dem Verbinden der Abschnitte mit Polkontakten erfordern, um eine spätere passgenaue Verbindung der beiden Abschnitte einer Stromsammeischiene zu
ermöglichen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens werden die beiden Abschnitte jeder
Stromsammeischiene in einer räumlichen Mindestentfernung von den Batteriezellen miteinander verbunden. Die Mindestentfernung ist dabei ein Sicherheitsabstand, um elektrische Wechselwirkungen zwischen den Batteriezellen und der elektrischen leitfähigen
Stromsammeischiene zu vermeiden, die die Batteriezellen beschädigen oder den
Herstellungsprozess beeinflussen können. Dadurch wird vorteilhaft eine Ausschussquote bei der Herstellung der Batterien reduziert.
In weiteren, zueinander alternativen Ausgestaltungen des Verfahrens werden die beiden Abschnitte jeder Stromsammeischiene entweder durch Verlöten oder durch
Ultraschallschweißen miteinander verbunden.
Verlöten und Ultraschallschweißen sind Techniken, mit denen sich verschiedene Metalle zuverlässig miteinander verbinden lassen und die sich deshalb besonders vorteilhaft zum Verbinden der beiden Abschnitte einer Stromsammeischiene eignen.
Die beiden Abschnitte jeder Stromsammeischiene werden vorzugsweise durch
Laserschweißen mit den jeweiligen Polkontakten von Batteriezellen verbunden.
Wie oben bereits ausgeführt wurde, eignet sich Laserschweißen in besonderem Maße zum zuverlässigen Verbinden von Bauteilen, die aus gleichartigen Metallen gefertigt sind, und somit insbesondere vorteilhaft zum Verbinden der Abschnitte der
Stromsammeischienen mit jeweils aus dem gleichen Metall gefertigten Polkontakten.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Stromsammeischiene, die aus zwei miteinander verbundenen Abschnitten besteht,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Batteriezelle einer Batterie und
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Halterahmens für mehrere
Batteriezellen einer Batterie und an dem Halterahmen angeordnete Stromsammeischienen zur elektrischen Verschaltung von Batteriezellen. Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Stromsammeischiene 1 einer erfindungsgemäßen Batterie, die aus zwei miteinander verbundenen Abschnitten 2, 3 besteht.
Ein erster Abschnitt 2 der Stromsammeischiene 1 ist aus einem ersten Metall,
beispielsweise aus Kupfer, gefertigt. Der zweite Abschnitt 3 ist aus einem von dem ersten Metall verschiedenen zweiten Metall, beispielsweise aus Aluminium, gefertigt.
Die Abschnitte 2, 3 sind jeweils gabelförmig geformt, wobei die Gabelzinken als geradlinig, zueinander parallel verlaufende stabförmige Kontaktierungsstege 4 gleicher Länge und gleichen Abstands voneinander ausgebildet sind und jeweils von einer orthogonal zu den Kontaktierungsstegen 4 verlaufenden Verbindungsbrücke 5 ausgehen, welche die Kontaktierungsstege 4 miteinander elektrisch leitfähig verbindet. Die Richtung, in der die Kontaktierungsstege 4 verlaufen, definiert eine x-Richtung. Die Richtung, in der die Verbindungsbrücken 5 verlaufen, definiert eine y-Richtung.
Jeder Abschnitt 2, 3 weist ferner einen Verbindungssteg 6 auf, der von der
Verbindungsbrücke 5 auf einer Seite ausgeht, die der mit den Kontaktierungsstegen 4 verbundenen Seite gegenüberliegt.
Die Verbindungsstege 6 der beiden Abschnitte 2, 3 korrespondieren zueinander und sind in der xy-Ebene parallel zueinander und Seite an Seite nebeneinander angeordnet, wobei sie durch Verlötung oder Ultraschweißen miteinander stoffschlüssig und elektrisch leitfähig verbunden sind.
Dabei verlaufen die Verbindungsstege 6 jeweils in einer von der x-Richtung und der y- Richtung abgewinkelten Richtung der xy-Ebene, so dass die beiden
Verbindungsbrücken 5 in y-Richtung gegeneinander um ihre y-Ausdehnung versetzt sind.
In einer zu der x-Richtung und der y-Richtung orthogonalen z-Richtung haben die
Kontaktierungsstege 4, die Verbindungsbrücken 5 und die Verbindungsstege 6 dieselbe Ausdehnung. Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Batteriezelle 7 einer
erfindungsgemäßen Batterie.
Die Batteriezelle 7 weist dabei in nicht näher dargestellter Art und Weise einen Stapel aufeinander liegender elektrochemisch aktiver Elektrodenfolien auf, die im Zelleninneren (= Zellenkern) der Batteriezelle 7 angeordnet sind.
Die Batteriezelle 7 ist als unter den Begriffen Pouch-Zelle, Coffee-Bag-Zelle und
Beutelzelle bekannte Flachzelle ausgebildet, deren Zellenkern von einer dünnen, elektrisch isolierenden folienartigen Hülle 8 umgeben ist, die an einem umlaufenden Rand 9 durch Folienschweißung verschlossen ist und ein Zellengehäuse der
Batteriezelle 7 bildet. Zwei fahnenartige elektrische Polkontakte 10, 11 , die auch als Ableiterfahnen bezeichnet werden, sind an einer oberen Kante durch das Zellengehäuse hindurchgeführt und mit jeweils einem Zellpol der Batteriezelle 7 verbunden. Dabei ist ein erster Polkontakt 10 mit dem Minuspol und der zweite Polkontakt 11 mit dem Pluspol verbunden. Der erste Polkontakt 10 ist aus demselben ersten Metall wie der erste Abschnitt 2 der in Figur 1 dargestellten Stromsammeischiene 1 gefertigt. Der zweite Polkontakt 11 ist aus demselben zweiten Metall wie der zweite Abschnitt 3 der in Figur 1 dargestellten Stromsammeischiene 1 gefertigt.
Figur 3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Halterahmens 12 für mehrere (in Figur 3 nicht dargestellte) Batteriezellen 7 der in Figur 2 dargestellten Art und an dem Halterahmen 12 angeordneten Stromsammeischienen 1 der in Figur 1 dargestellten Art. Die Stromsammeischienen 1 dienen der elektrischen Verschaltung von Batteriezellen 7.
Der Halterahmen 12 ist aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt, im hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus Kunststoff. Eine Oberseite 13 des
Halterahmens 12 weist schlitzförmige, in x-Richtung verlaufende Aussparungen 14.1 , 14.2 zur Durchführung jeweils eines Polkontaktes 10, 11 einer Batteriezelle 7 auf. Dabei verlaufen erste Aussparungen 14.1 auf einer ersten Seite einer Längsachse 15 der Oberseite 13 des Halterahmens 12 und zweite Aussparungen 14.2 auf der zweiten Seite dieser Längsachse 15, wobei sich jeweils eine erste Aussparung 14.1 und eine zweite Aussparung 14.2 spiegelsymmetrisch zur Längsachse 15 gegenüber liegen. Durch die ersten Aussparungen 14.1 werden erste Polkontakte 10 von Batteriezellen 7 geführt. Durch die zweiten Aussparungen 14.2 werden zweite Polkontakte 11 von Batteriezellen 7 geführt. Dabei werden die Batteriezellen 7 jeweils in einem zu ihrer Größe korrespondierenden Zellenschacht 16 des Halterahmens 12 angeordnet. Die Zellenschächte 16 weisen in xz- Ebenen verlaufende Schachtwände 17 auf und sind in y-Richtung in gleichen Abständen hintereinander angeordnet.
Jeder Zellenschacht 16 ist einer ersten Aussparung 14.1 und der ihr gegenüber liegenden zweiten Aussparung 14.2 in der Oberseite 13 des Halterahmens 12 zugeordnet, so dass die Polkontakte 10, 11 einer in dem Zellenschacht 16 angeordneten Batteriezelle 7 durch diese Aussparungen 14.1 , 14.2 führbar sind.
Der Abstand benachbarter Aussparungen 14.1 , 14.2 in y-Richtung korrespondiert zu dem Abstand benachbarter Kontaktierungsstege 4 der Stromsammeischienen 1. Der Abstand sich gegenüber liegender erster Aussparungen 14.1 und zweiter Aussparungen 14.2 in x- Richtung korrespondiert zu dem Abstand der beiden Verbindungsbrücken 5 einer
Stromsammeischiene 1. Die Stromsammeischienen 1 sind an der Oberseite 13 des Halterahmens 12 derart angeordnet, dass die Kontaktierungsstege 4 ihrer ersten
Abschnitte 2 jeweils über einer ersten Aussparung 14.1 und die Kontaktierungsstege 4 ihrer zweiten Abschnitte 3 jeweils über einer zweiten Aussparung 14.2 angeordnet sind, so dass diese Kontaktierungsstege 4 jeweils an einem korrespondierenden
Polkontakt 10, 11 einer in dem darunter liegenden Zellenschacht 16 angeordneten Batteriezelle 7 anliegen können. Zu der entsprechenden Ausrichtung der
Stromsammeischienen 1 weist der Halterahmen 12 an seiner Oberseite 13 entlang der Längsachse 15 angeordnete Ausrichtungsrahmen 18 auf, an deren Außenwänden entsprechende Außenseiten von Verbindungsstegen 6, Verbindungsbrücken 5 und Kontaktierungsstegen 4 von Stromsammeischienen 1 zu deren Ausrichtung angelegt werden.
Der Versatz der beiden Abschnitte 2, 3 einer Stromsammeischiene 1 in y-Richtung um die Breite einer Verbindungsbrücke 5 verhindert vorteilhaft einen Kurzschluss zwischen einem ersten Polkontakt 10 und einem zweiten Polkontakt 11 derselben Batteriezelle 7.
Bei der erfindungsgemäßen Herstellung einer Batterie werden zunächst die beiden Abschnitte 2, 3 jeder Stromsammeischiene 1 durch Verlöten oder Ultraschallschweißen miteinander verbunden. Dann werden die Stromsammeischienen 1 unter Verwendung der Ausrichtungsrahmen 18 auf der Oberseite 13 des Halterahmens 12 wie oben beschrieben angeordnet und die Batteriezellen 7 in die Zellenschächte 16 eingesetzt, wobei jeweils der erste Polkontakte 10 durch eine erste Aussparung 14.1 und der zweite Polkontakt 11 durch die gegenüber liegende zweite Aussparung 14.2 geführt wird. Schließlich werden die Kontaktierungsstege 4 der Stromsammeischienen 1 mit dem jeweiligen Polkontakt 10, 11 einer Batteriezelle 7 durch Laserschweißen stoffschlüssig verbunden.
Bezugszeichenliste
Stromsammeischiene
erster Abschnitt
zweiter Abschnitt
Kontaktierungssteg
Verbindungsbrücke
Verbindungssteg
Batteriezelle
Hülle
Rand
erster Polkontakt
zweiter Polkontakt
Halterahmen
Oberseite
erste Aussparung
zweite Aussparung
Längsachse
Zellenschacht
Schachtwand
Ausrichtungsrahmen
Richtung

Claims

Patentansprüche
1. Batterie mit mehreren Batteriezellen (7), die jeweils zwei Polkontakte (10, 11 ) zu ihrer elektrischen Kontaktierung aufweisen, wobei ein erster Polkontakt (10) zur Kontaktierung des Minuspols der jeweiligen Batteriezelle (7) aus einem ersten Metall gefertigt ist und der zweite Polkontakt (11 ) zur Kontaktierung des Pluspols der jeweiligen Batteriezelle (7) aus einem von dem ersten Metall verschiedenen zweiten Metall gefertigt ist, und wobei wenigstens ein erster Polkontakt (10) mittels einer Stromsammeischiene (1 ) mit wenigstens einem zweiten Polkontakt (11 ) elektrisch leitfähig verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
jede Stromsammeischiene (1 ) aus zwei miteinander verbundenen Abschnitten (2, 3) besteht, wobei ein erster Abschnitt (2) aus dem ersten Metall gefertigt und mit wenigstens einem ersten Polkontakt (10) elektrisch leitfähig verbunden ist und der zweite Abschnitt (3) aus dem zweiten Metall gefertigt und mit wenigstens einem zweiten Polkontakt (12) elektrisch leitfähig verbunden ist.
2. Batterie nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Batteriezellen (7) jeweils einen Stapel elektrochemisch aktiver Elektrodenfolien aufweisen, der von einer elektrisch isolierenden folienartigen Hülle (8) umgeben ist.
3. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eines der Metalle, aus dem die Polkontakte (10, 11 ) einer Batteriezelle (7) gefertigt sind, Kupfer ist und das andere Metall Aluminium ist.
4. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Abschnitt (2) wenigstens einer Stromsammelschiene (1) mehrere erste Polkontakte (10) elektrisch leitfähig miteinander verbindet.
5. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Abschnitt (3) wenigstens einer Stromsammelschiene (1 ) mehrere zweite Polkontakte (11 ) elektrisch leitfähig miteinander verbindet.
6. Verfahren zur Herstellung einer Batterie nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Abschnitte (2, 3) jeder Stromsammelschiene (1 ) miteinander verbunden werden, bevor sie mit den jeweiligen Polkontakten (10, 11 ) von Batteriezellen (7) verbunden werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Abschnitte (2, 3) jeder Stromsammelschiene (1 ) in einer räumlichen Mindestentfernung von den Batteriezellen (7) miteinander verbunden werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Abschnitte (2, 3) jeder Stromsammelschiene (1 ) durch Verlöten miteinander verbunden werden.
9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Abschnitte (2, 3) jeder Stromsammelschiene (1 ) durch
Ultraschallschweißen miteinander verbunden werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abschnitte (2, 3) jeder Stromsammeischiene (1 ) durch Laserschweißen mit den jeweiligen Polkontakten (10, 11 ) von Batteriezellen (7) verbunden werden.
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