WO2013023848A1 - Batteriezelle, batteriezellenmodul, batterie und kraftfahrzeug - Google Patents

Batteriezelle, batteriezellenmodul, batterie und kraftfahrzeug Download PDF

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WO2013023848A1
WO2013023848A1 PCT/EP2012/063682 EP2012063682W WO2013023848A1 WO 2013023848 A1 WO2013023848 A1 WO 2013023848A1 EP 2012063682 W EP2012063682 W EP 2012063682W WO 2013023848 A1 WO2013023848 A1 WO 2013023848A1
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battery cell
battery
cooling fins
cooling
housing
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PCT/EP2012/063682
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Andreas Ruehle
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Sb Limotive Germany Gmbh
Sb Limotive Company Ltd.
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    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery cell, a battery cell module comprising a plurality of battery cells, a battery and a motor vehicle.
  • Lithium-ion technology It is characterized among other things by high
  • Battery cells and in particular lithium-ion battery cells have a defined
  • the battery cells are bundled in so-called modules.
  • modules For example, six battery cells are arranged in series and clamped together so that they form a substantially compact module.
  • This module can be placed with its underside, which is formed from the undersides of the battery cells, on a cooling plate or clamped on this.
  • the cooling plate leads in the process
  • a battery cell and in particular a
  • Lithium-ion battery cell which comprises a housing having a plurality of surfaces, wherein at least one surface of the housing a plurality of cooling fins are arranged. A surface of the housing on which the
  • Cooling ribs are arranged, for example, the area at the bottom of a prismatic running battery cell.
  • the cooling fins are preferably spaced apart and dimensioned such that passive cooling of the
  • Battery cell is made possible by convection.
  • inventive design of the battery cell is able, even without
  • the cooling ribs do not necessarily have to be designed over a very large area, but several cooling ribs with relatively small dimensions are already sufficient to realize an efficient temperature control of the battery cell.
  • the cross section of the cooling fins should have a height H and a width B, wherein the height H and the width B satisfy a ratio of H> B.
  • the condition H> 1, 5 * B can be satisfied. That means that the
  • Cooling ribs may be configured such that they have a height which is at least as large as the width of the cross section of the respective cooling fin. It can be provided that the height H is at most three times as large as the width B of the cross section of a respective cooling fin.
  • the cross-sectional shape of the respective fin can be rectangular or triangular.
  • the sides perpendicular to the surface of the housing define the height H
  • the side of the cross-section of the cooling fin parallel to the surface defines the width B.
  • the triangular shape is arranged with a leg at the level of the respective surface of the housing, wherein the height H is the vertical distance of the surface spaced from the surface corner to the surface level, and the width B of the length of the corresponds to arranged at the level of the surface leg.
  • the cooling fins are integral components of the housing. These can be formed, for example, in the course of an extrusion molding process for the production of the housing with. They are therefore also made hollow.
  • the cooling fins are materially connected to the housing. This cohesive connection can be realized, for example, by means of welding on the surface of the housing, in particular by means of laser welding.
  • the invention is not limited to the fact that only integrally formed cooling fins or cohesively connected to the housing cooling fins are arranged on a battery cell, but it can be connected to a housing both integrally molded cooling fins as well as cohesively connected to the housing
  • This embodiment is particularly suitable for retrofitted with cooling fins battery cells.
  • a battery cell module which comprises a plurality of the battery cells according to the invention, wherein the
  • Battery cells are combined into a bundle and are provided with cooling fins surfaces of individual battery cells substantially in a plane, so that the cooling fins of the battery cells are also arranged in a plane.
  • the surfaces provided with the cooling fins are arranged exactly in a straight plane, with all cooling fins having the same height.
  • a battery is provided according to the invention, which at least one battery cell according to the invention or an inventive
  • Battery cell module and further comprises a heat sink, wherein cooling fins of at least one battery cell in direct mechanical contact with the heat sink, so that heat from the battery cell via the cooling fins on the heat sink is transferable.
  • the battery cells according to the invention can be cooled not only by means of convection via the cooling fins, but also by
  • Cooling by convection due to the distances between the cooling fins, not be eliminated. This means that in the case of the battery according to the invention, cooling can be effected by heat conduction and / or by heat convection via the cooling ribs.
  • the heat sink has grooves which are arranged and shaped complementary to the number and shape of the cooling fins, wherein the cooling fins contact the heat sink in these grooves.
  • a corresponding number of grooves for accommodating the cooling ribs in the cooling body are accordingly also provided. This results in a substantially flat contact between the Cooling ribs and the heat sinks on the longitudinal sides of the respective cooling fins as well as, in the case of a rectangular embodiment of the cooling fins, on the front sides of a planar contact and consequently realized an optimal heat transfer between the cooling fins and the heat sink.
  • cooling of the battery cells via heat conduction between the cooling fins and the heat sink is realized, wherein the heat transport capability is optimized by the relatively large, contacting areas between the battery cell and the heat sink.
  • the housing of the battery cells can be configured such that they are optimized in terms of the heat transport capability in the region of the arrangement of the cooling fins with respect to the rest of the housing.
  • a motor vehicle in particular a motor vehicle which can be driven by an electric motor, is provided which comprises at least one battery cell according to the invention and / or a battery cell module or a battery according to the invention, the battery cell or the battery
  • Battery cell module or the battery is connected to a drive system of the motor vehicle.
  • FIG. 2 a perspective view of a battery cell according to the invention
  • FIG. 3 shows the cross section of a rectangular cooling rib
  • Figure 4 shows the cross section of a triangular cooling fin
  • Figure 5 shows a heat sink of a battery according to the invention.
  • FIG. 2 shows a perspective view of a battery cell 1 according to the invention, which is essentially prismatic, so that its housing 2 forms a cuboid shape with six substantially rectangular surfaces 3.
  • a plurality of cooling fins 1 1, 12 are arranged. These cooling fins can be designed as rectangular cooling fins 1 1 or as triangular cooling fins 12.
  • the cooling fins 1 1, 12 can be made as an integral part of the housing 2, for example in the extrusion molding process of the housing 2, or be attached by subsequent welding to the bottom 4.
  • the battery cell 1 is not limited to the simultaneous arrangement of rectangular cooling fins 1 1 and triangular cooling fins 12, but it can be provided that only rectangular cooling fins 1 1 or triangular cooling fins 12 are arranged on a battery cell. In particular, however, offers a combination of a rectangular fin 1 1 and a triangular fin 12 on a bottom 4 of the housing 2 of the battery cell 1, to any
  • the cooling fins 1 1, 12 allow a passive air cooling of the housing 2 and thus the battery cell 1 to. This allows optimized thermal management to be realized. It is no longer necessary cooling elements such as other heatsink for cooling the battery cell necessary. This requires a cost and weight saving of battery cell modules or batteries produced from the battery cells.
  • the arrangement of the cooling fins 1 1, 12 is not limited to the bottom 4 of the housing 2, but they can in principle be arranged on each surface 3 of the housing 2.
  • the orientation of the cooling fins 1 1, 12 in the longitudinal direction of the battery cell 1 is also not an exclusive variant of
  • FIGS. 3 and 4 show different cross sections of the cooling ribs.
  • FIG. 3 shows a sectional detail view of a rectangular cooling rib 11, it can be seen that the width B of the cooling fin 1 1 is defined by the distance of the underside 4 extending vertical edges of the cooling fin 1.
  • the height H is the maximum distance of the parallel to the bottom 4 extending
  • a triangular cooling fin 12 is shown in sectional detail view, wherein it can be seen that the width B of this triangular cooling fin 12 through the
  • the height H of the triangular cooling fin 12 is defined by the distance of the tip of the triangular cooling fin 12 to the bottom 4 level.
  • FIG. 5 shows a heat sink 20 in the form of a cooling plate, which has a plurality of grooves 21, 22 in the transverse direction. These grooves can be configured as rectangular grooves 21 or as triangular grooves 22. In shape, dimensions and positions to each other, they are designed such that cooling fins 1 1, 12 of the
  • the grooves 21, 22 are designed to be complementary to the cooling fins of at least one battery cell 1 with regard to their shape, dimensions and also positions.
  • the heat sink shown in Figure 5 has juxtaposed triangular grooves 22 and juxtaposed rectangular grooves 21 which
  • the grooves 21, 22 are preferably designed such that essentially a positive connection with the cooling fins 1 1, 12 can be realized.
  • the cooling fins 1 1, 12 in the grooves 21, 22 of the heat sink 20 can be a battery, not shown, which comprises at least one of the battery cells 1 according to the invention and the heat sink shown in Figure 5, wherein the cooling fins 1 1, 12th the battery cell 1 are received in the grooves 21, 22 of the heat sink 20. It is thereby achieved that realized with a relatively large area, namely with respect to the bottom 4 and the sum of all surfaces of the cooling fins 1 1, 12, which are in contact with the grooves 21, 22, heat transfer can be. This allows an efficient and structurally as well as production technology unaufwendige temperature of the battery cells.
  • the battery cells according to the invention are optimally adapted for flexible use, namely due to the arrangement of the cooling fins for heat transfer by convection and when arranged on or in the cooling fins of a heat sink for heat transfer by means of heat conduction.
  • the arrangement of the cooling fins 1 1, 12 in the grooves 21, 22 of the heat sink 20 causes in addition to the optimal temperature control in addition to a backup against

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Abstract

Es wird eine Batteriezelle, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batteriezelle, beschrieben, welche ein mehrere Oberflächen (3) aufweisendes Gehäuse (2) umfasst, wobei an wenigstens einer Oberfläche (3) des Gehäuses (2) mehrere Kühlrippen (11, 12) angeordnet sind. Weiterhin werden ein mehrere Batteriezellen umfassendes Batteriezellenmodul, eine Batterie sowie ein Kraftfahrzeug beschrieben.

Description

Beschreibung
Titel
Batteriezelle, Batteriezellenmodul, Batterie und Kraftfahrzeug Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezelle, ein mehrere Batteriezellen umfassendes Batteriezellenmodul, eine Batterie sowie ein Kraftfahrzeug.
Stand der Technik Es besteht ein erheblicher Bedarf an Batterien für breite Anwendungsbereiche, beispielsweise für Fahrzeuge, stationäre Anlagen, wie zum Beispiel Windkraftanlagen, und mobile Elektronikgeräte, wie zum Beispiel Laptops und Kommunikationsgeräte. An diese Batterien werden sehr hohe Anforderungen hinsichtlich Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Leistungsfähigkeit gestellt.
Prädestiniert für ein breites Einsatzgebiet von Applikationen ist die
Lithium-Ionen-Technologie. Sie zeichnet sich unter anderem durch hohe
Energiedichte und eine äußerst geringe Selbstentladung aus. Batteriezellen und insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen haben einen definierten
Temperaturbereich, in dem sie optimal arbeiten. Zur Realisierung dieses
Temperaturbereichs in der Umgebung der Batteriezellen sind diese oftmals mit einem Thermo-Managementsystem gekoppelt. Insbesondere dient dieses
Thermo-Managementsystem der Kühlung der Batteriezellen während des Betriebes.
Oftmals werden die Batteriezellen in sogenannten Modulen gebündelt. Dabei werden zum Beispiel sechs Batteriezellen in Reihe angeordnet und miteinander verspannt, so dass sie ein im Wesentlichen kompaktes Modul ausbilden. Dieses Modul kann mit seiner Unterseite, welche aus den Unterseiten der Batteriezellen gebildet ist, auf eine Kühlplatte aufgestellt sein bzw. auf diese aufgespannt sein. Die Kühlplatte führt dabei
Wärme von den Batteriezellen ab und realisiert derart eine optimale Betriebstemperatur. Nachteilig an diesem System ist jedoch, dass es zum Beispiel bedingt durch Volumenänderungen bzw. beschleunigungsbedingten Bewegungen oder Vibrationen der Batteriezellen dazu kommen kann, dass eine oder mehrere der Batteriezellen des Moduls den optimalen Kontakt zur Kühlplatte verlieren. Eine solche Situation ist beispielhaft in Figur 1 dargestellt. Ersichtlich ist, dass mehrere der zu einem Modul zusammengefassten Batteriezellen 1 über einem Kühlkörper 20 angeordnet sind, jedoch nicht alle der Batteriezellen 1 mit ihren Unterseiten 4 in Kontakt mit dem Kühlkörper 20 stehen. Es ist erkennbar, dass ein ausreichender Wärmetransport von den Batteriezellen 1 in den Kühlkörper 20 nicht mehr
gewährleistet ist. Beim Betrieb der Batteriezellen 1 kann dies jedoch zu einer unzulässigen Überhitzung der Batteriezellen 1 sowie zu deren Beschädigung führen. Um dies zu vermeiden, muss ein gewisser konstruktiver und fertigungstechnischer Aufwand betrieben werden, um einen optimalen wärmeleitfähigen Kontakt zwischen den Batteriezellen 4 und dem Kühlkörper 20 herzustellen. Bereits geringe
fertigungsbedingte Toleranzen, die zu kleinen Luftspalten zwischen den Batteriezellen
4 sowie dem Kühlkörper 20 führen, können zu massiven Verlusten der
Kühlungswirkung führen.
Aus der DE 10 2005 032 504 A1 sind zur Verbesserung der Kühlungswirkung an Batteriezellen Kühlrippen bekannt, wobei diese jedoch Bestandteil eines Kühlkörpers sind und nicht Bestandteil der Batteriezellen selbst. Diese Kühlrippen sind relativ voluminös ausgebildet und bedingen somit einen großen Raumbedarf sowie ein relativ großes Gewicht eines damit versehenen Batteriezellenmoduls. Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Batteriezelle und insbesondere eine
Lithium-Ionen-Batteriezelle zur Verfügung gestellt, welche ein mehrere Oberflächen aufweisendes Gehäuse umfasst, wobei an wenigstens einer Oberfläche des Gehäuses mehrere Kühlrippen angeordnet sind. Eine Oberfläche des Gehäuses, an der die
Kühlrippen angeordnet sind, ist zum Beispiel die Fläche an der Unterseite einer prismatisch ausgeführten Batteriezelle. Die Kühlrippen sind dabei bevorzugt derart zueinander beabstandet und dimensioniert, dass eine passive Kühlung der
Batteriezelle durch Konvektion ermöglicht wird. Je größer dabei die Kühlrippen dimensioniert sind und je mehr Kühlrippen an einer Batteriezelle angeordnet sind, um so größer ist die mit den Kühlrippen ausgestaltete Kontaktfläche gegenüber dem umgebenden und Wärme abführenden Medium, und um so mehr Wärme kann je Zeiteinheit vom Gehäuse der Batteriezelle bzw. von den Kühlrippen auf das die
Batteriezelle umgebende Medium übertragen werden. Das heißt, dass die
erfindungsgemäße Ausgestaltung der Batteriezelle in der Lage ist, auch ohne
Kontaktierung eines Kühlkörpers eine ausreichende Temperierung der Zellen jederzeit zu gewährleisten. Dabei müssen die Kühlrippen nicht unbedingt sehr großflächig ausgestaltet sein, sondern es sind bereits mehrere Kühlrippen mit relativ geringen Abmessungen ausreichend, um eine effiziente Temperierung der Batteriezelle zu realisieren.
Vorzugsweise sollte der Querschnitt der Kühlrippen eine Höhe H und eine Breite B aufweisen, wobei die Höhe H und die Breite B einem Verhältnis von H > B genügen. Insbesondere kann die Bedingung H > 1 ,5 * B erfüllt sein. Das heißt, dass die
Kühlrippen derart ausgestaltet sein können, dass sie eine Höhe aufweisen, die mindestens genauso groß ist wie die Breite des Querschnittes der jeweiligen Kühlrippe. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Höhe H maximal dreimal so groß ist wie die Breite B des Querschnitts einer jeweiligen Kühlrippe.
Die Querschnittsform der jeweiligen Kühlrippe kann rechteckig oder auch dreieckig sein. In einer rechteckigen Ausführung definieren die senkrecht von der Oberfläche des Gehäuses verlaufenden Seiten die Höhe H und die parallel zur Oberfläche verlaufende Seite des Querschnittes der Kühlrippe die Breite B.
Bei einer Dreiecksform des Querschnittes der Kühlrippe ist die Dreiecksform mit einem Schenkel an der Ebene der jeweiligen Oberfläche des Gehäuses angeordnet, wobei die Höhe H dabei der senkrechte Abstand der von der Oberfläche beabstandeten Ecke zur Ebene der Oberfläche ist, und die Breite B der Länge des an der Ebene der Oberfläche angeordneten Schenkels entspricht.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batteriezelle kann vorgesehen sein, dass die Kühlrippen integrale Bestandteile des Gehäuses sind. Diese können zum Beispiel im Zuge eines Fließpressverfahrens zur Herstellung des Gehäuses mit ausgeformt werden. Sie sind demzufolge ebenfalls hohl ausgeführt. In einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batteriezelle ist vorgesehen, dass die Kühlrippen stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbunden sind. Diese stoffschlüssige Verbindung kann zum Beispiel mittels Schweißen an der Oberfläche des Gehäuses, insbesondere mittels Laserschweißen, realisiert sein. Die Erfindung ist dabei nicht darauf eingeschränkt, dass an einer Batteriezelle lediglich integral ausgeformte Kühlrippen oder stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbundene Kühlrippen angeordnet sind, sondern es können an einem Gehäuse sowohl integral ausgeformte Kühlrippen als auch stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbundene
Kühlrippen angeordnet sein. Diese Ausführungsform bietet sich insbesondere bei mit Kühlrippen nachgerüsteten Batteriezellen an. Es wird weiterhin erfindungsgemäß ein Batteriezellenmodul zur Verfügung gestellt, welches mehrere der erfindungsgemäßen Batteriezellen umfasst, wobei die
Batteriezellen zu einem Bündel zusammengefasst sind und mit Kühlrippen versehene Oberflächen von einzelnen Batteriezellen im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet sind, so dass die Kühlrippen der Batteriezellen ebenfalls in einer Ebene angeordnet sind. Vorzugsweise sind die mit den Kühlrippen versehenen Oberflächen genau in einer geraden Ebene angeordnet, wobei alle Kühlrippen die gleiche Höhe haben.
Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Batterie zur Verfügung gestellt, welche wenigstens eine erfindungsgemäße Batteriezelle oder ein erfindungsgemäßes
Batteriezellenmodul sowie weiterhin einen Kühlkörper umfasst, wobei Kühlrippen wenigstens einer Batteriezelle in einem unmittelbaren mechanischen Kontakt mit dem Kühlkörper sind, so dass Wärme von der Batteriezelle über die Kühlrippen auf den Kühlkörper übertragbar ist. Das heißt, dass die erfindungsgemäßen Batteriezellen nicht nur mittels Konvektion über die Kühlrippen kühlbar sind, sondern auch durch
Wärmeleitung von den Kühlrippen auf den Kühlkörper. Dabei muss jedoch eine
Kühlung durch Konvektion, bedingt durch die Abstände zwischen den Kühlrippen, nicht eliminiert sein. Das heißt, dass bei der erfindungsgemäßen Batterie eine Kühlung durch Wärmeleitung und/oder durch Wärmekonvektion über die Kühlrippen erfolgen kann.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batteriezelle ist vorgesehen, dass der Kühlkörper Nuten aufweist, die komplementär zu Anzahl und Form der Kühlrippen angeordnet und geformt sind, wobei die Kühlrippen den Kühlkörper in diesen Nuten kontaktieren. Bei mehreren Kühlrippen an einer Batteriezelle ist demzufolge auch eine entsprechende Anzahl von Nuten zur Aufnahme der Kühlrippen im Kühlkörper vorgesehen. Dadurch werden ein im Wesentlichen flächiger Kontakt zwischen den Kühlrippen und den Kühlkörpern an den Längsseiten der jeweiligen Kühlrippen sowie auch, bei rechteckiger Ausführungsform der Kühlrippen, an deren Stirnseiten ein flächiger Kontakt und demzufolge eine optimale Wärmeübertragung zwischen den Kühlrippen und dem Kühlkörper realisiert. In dieser Ausführungsform wird eine Kühlung der Batteriezellen über Wärmeleitung zwischen den Kühlrippen und dem Kühlkörper realisiert, wobei die Wärmetransportfähigkeit durch die relativ großen, kontaktierenden Flächen zwischen der Batteriezelle und dem Kühlkörper optimiert ist.
Dabei können die Gehäuse der Batteriezellen derart ausgestaltet sein, dass sie im Bereich der Anordnung der Kühlrippen bezüglich des restlichen Gehäuses hinsichtlich der Wärmetransportfähigkeit optimiert sind.
Ergänzend wird ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug, zur Verfügung gestellt, welches wenigstens eine erfindungsgemäße Batteriezelle und/oder ein erfindungsgemäßes Batteriezellenmodul bzw. eine erfindungsgemäße Batterie umfasst, wobei die Batteriezelle bzw. das
Batteriezellenmodul oder die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeuges verbunden ist.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Batteriezellenmodul gemäß dem Stand der Technik,
Figur 2 eine erfindungsgemäße Batteriezelle in perspektivischer Ansicht,
Figur 3 den Querschnitt einer rechteckigen Kühlrippe,
Figur 4 den Querschnitt einer dreieckigen Kühlrippe, und
Figur 5 einen Kühlkörper einer erfindungsgemäßen Batterie.
Auf das in Figur 1 dargestellte herkömmliche Batteriezellenmodul wurde bereits zur Erläuterung des Standes der Technik eingegangen. In Figur 2 ist in perspektivischer Ansicht eine erfindungsgemäße Batteriezelle 1 dargestellt, welche im Wesentlichen prismatisch ausgeführt ist, so dass ihr Gehäuse 2 eine Quaderform mit sechs im Wesentlichen rechteckigen Oberflächen 3 bildet. An der unteren Oberfläche 3, hier als Unterseite 4 bezeichnet, sind mehrere Kühlrippen 1 1 , 12 angeordnet. Diese Kühlrippen können als rechteckige Kühlrippen 1 1 oder als dreieckige Kühlrippen 12 ausgeführt sein. Die Kühlrippen 1 1 , 12 können als integraler Bestandteil des Gehäuses 2, zum Beispiel im Fließpressverfahren des Gehäuses 2, hergestellt sein oder auch durch nachträgliches Anschweißen an der Unterseite 4 befestigt worden sein.
Die Batteriezelle 1 ist dabei nicht auf die gleichzeitige Anordnung von rechteckigen Kühlrippen 1 1 und dreieckigen Kühlrippen 12 eingeschränkt, sondern es kann vorgesehen sein, dass an einer Batteriezelle 1 lediglich rechteckige Kühlrippen 1 1 oder dreieckige Kühlrippen 12 angeordnet sind. Insbesondere bietet sich jedoch eine Kombination von einer rechteckigen Kühlrippe 1 1 und einer dreieckigen Kühlrippe 12 an einer Unterseite 4 des Gehäuses 2 der Batteriezelle 1 an, um etwaige
fertigungsbedingte Toleranzen der Anordnung der Kühlrippen 1 1 , 12 bzw.
entsprechender Nuten 21 , 22, wie sie in Figur 5 dargestellt sind, auszugleichen.
Die Kühlrippen 1 1 , 12 lassen eine passive Luftkühlung des Gehäuses 2 und somit der Batteriezelle 1 zu. Damit lässt sich ein optimiertes Thermomanagement realisieren. Es sind nicht mehr zwingend Kühlelemente wie weitere Kühlkörper zur Kühlung der Batteriezelle notwendig. Dies bedingt eine Kosten- sowie Gewichtseinsparung von aus den Batteriezellen hergestellten Batteriezellenmodulen bzw. Batterien.
Die Anordnung der Kühlrippen 1 1 , 12 ist dabei nicht auf die Unterseite 4 des Gehäuses 2 beschränkt, sondern sie können prinzipiell an jeder Oberfläche 3 des Gehäuses 2 angeordnet sein. Die Anordnung an der Unterseite 4 bietet sich jedoch aus Gründen der Volumenminimierung an. Die Ausrichtung der Kühlrippen 1 1 , 12 in Längsrichtung der Batteriezelle 1 ist ebenfalls nicht eine ausschließliche Variante der
erfindungsgemäßen Batteriezelle 1 , sondern die Kühlrippen 1 1 , 12 können auch quer zur Längsrichtung verlaufen. In den Figuren 3 und 4 sind unterschiedliche Querschnitte der Kühlrippen dargestellt.
In Figur 3 ist in einer Schnitt-Detail-Ansicht eine rechteckige Kühlrippe 1 1 dargestellt, wobei ersichtlich ist, dass die Breite B der Kühlrippe 1 1 durch den Abstand der von der Unterseite 4 verlaufenden senkrechten Flanken der Kühlrippe 1 1 definiert ist. Die Höhe H ist durch den maximalen Abstand der parallel zur Unterseite 4 verlaufenden
Oberfläche der rechteckigen Kühlrippe 1 1 zur Unterseite 4 definiert.
In Figur 4 ist eine dreieckige Kühlrippe 12 in Schnitt-Detail-Ansicht gezeigt, wobei ersichtlich ist, dass die Breite B dieser dreieckigen Kühlrippe 12 durch die
Schnittpunkte der Flanken der Kühlrippe 12 mit der Unterseite 4 des Gehäuses 2 (bzw. deren Abstand zueinander) definiert ist. Die Höhe H der dreieckigen Kühlrippe 12 ist durch den Abstand der Spitze der dreieckigen Kühlrippe 12 zur Ebene der Unterseite 4 definiert.
In Figur 5 ist ein Kühlkörper 20 in Form einer Kühlplatte dargestellt, der in Querrichtung verlaufend mehrere Nuten 21 , 22 aufweist. Diese Nuten können als rechteckige Nuten 21 bzw. als dreieckige Nuten 22 ausgestaltet sein. In Form, Abmaßen und Positionen zueinander sind sie dabei derart ausgestaltet, dass Kühlrippen 1 1 , 12 der
Batteriezellen 1 in den Nuten 21 , 22 aufgenommen werden können. Das heißt, dass die Nuten 21 , 22 hinsichtlich ihrer Form, Abmaße sowie auch Lagen zueinander komplementär zu Kühlrippen wenigstens einer Batteriezelle 1 ausgeführt sind.
Der in Figur 5 dargestellte Kühlkörper weist nebeneinander angeordnete dreieckige Nuten 22 sowie nebeneinander angeordnete rechteckige Nuten 21 auf, die
insbesondere dafür vorgesehen sein können, links eine Batteriezelle mit lediglich dreieckigen Kühlrippen 12 aufzunehmen und rechts eine Batteriezelle mit lediglich rechteckigen Kühlrippen 1 1 aufzunehmen. Die Abmaße und Formen der Nuten 21 , 22 sind bevorzugt derart ausgestaltet, dass im Wesentlichen ein Formschluss mit den Kühlrippen 1 1 , 12 realisierbar ist.
Durch Einpassen der Kühlrippen 1 1 , 12 in die Nuten 21 , 22 des Kühlkörpers 20 lässt sich eine nicht dargestellte Batterie zur Verfügung stellen, die wenigstens eine der erfindungsgemäßen Batteriezellen 1 umfasst sowie den in Figur 5 dargestellten Kühlkörper, wobei die Kühlrippen 1 1 , 12 der Batteriezelle 1 in den Nuten 21 , 22 des Kühlkörpers 20 aufgenommen sind. Dadurch wird erreicht, dass mit einer relativ großen Fläche, nämlich hinsichtlich der Unterseite 4 und der Summe aller Flächen der Kühlrippen 1 1 , 12, die mit den Nuten 21 , 22 in Kontakt sind, Wärmetransport realisiert werden kann. Dies ermöglicht eine effiziente und konstruktiv sowie fertigungstechnisch unaufwendige Temperierung der Batteriezellen.
Das heißt, dass die erfindungsgemäßen Batteriezellen optimal für einen flexiblen Gebrauch eingerichtet sind, nämlich aufgrund der Anordnung der Kühlrippen für eine Wärmeübertragung mittels Konvektion und bei Anordnung an bzw. in den Kühlrippen eines Kühlkörpers für Wärmeübertragung mittels Wärmeleitung.
Die Anordnung der Kühlrippen 1 1 , 12 in den Nuten 21 , 22 des Kühlkörpers 20 bewirkt neben der optimalen Temperierung zusätzlich noch eine Sicherung gegen
unbeabsichtigte Verschiebung der Batteriezellen 1 auf dem Kühlkörper 20.

Claims

Ansprüche
Batteriezelle (1 ), insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezelle, umfassend ein mehrere Oberflächen (3) aufweisendes Gehäuse (2), dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einer Oberfläche (3) des Gehäuses (2) mehrere Kühlrippen (1 1 , 12) angeordnet sind.
Batteriezelle (1 ) nach Anspruch 1 , bei der der Querschnitt der Kühlrippen (1 1 , 12) eine Höhe H und eine Breite B aufweist und die Höhe H und Breite B einem Verhältnis von H > B genügen.
Batteriezelle (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die jeweilige Querschnittsform der Kühlrippen (1 1 ) rechteckig ist.
Batteriezelle (1 ) nach einem der Ansprüche 1 und 2, bei der die jeweilige
Querschnittsform der Kühlrippen (12) dreieckig ist.
Batteriezelle (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die
Kühlrippen (1 1 , 12) integrale Bestandteile des Gehäuses (2) sind.
Batteriezelle (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die
Kühlrippen (1 1 , 12) stoffschlüssig mit dem Gehäuse (2) verbunden sind.
Batteriezellenmodul, umfassend mehrere der Batteriezellen (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Batteriezellen (1 ) zu einem Bündel
zusammengefasst sind und mit Kühlrippen (1 1 , 12) versehene Oberflächen (3) von einzelnen Batteriezellen (1 ) im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet sind.
Batterie, welche wenigstens eine Batteriezelle (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 oder ein Batteriezellenmodul gemäß Anspruch 7 sowie weiterhin einen Kühlkörper (20) umfasst, wobei Kühlrippen (1 1 , 12) wenigstens einer Batteriezelle (1 ) in einem unmittelbaren mechanischen Kontakt mit dem Kühlkörper (20) sind, so dass Wärme von der Batteriezelle (1 ) über die Kühlrippen (1 1 , 12) auf den Kühlkörper (20) übertragbar ist.
9. Batterie nach Anspruch 8, deren Kühlkörper (20) Nuten (21 , 22) aufweist, die komplementär zur Anzahl und Form der Kühlrippen (1 1 , 12) angeordnet und geformt sind, wobei die Kühlrippen (1 1 , 12) den Kühlkörper (20) in diesen Nuten (21 , 22) kontaktieren.
10. Kraftfahrzeug, insbesondere elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug,
umfassend wenigstens eine Batteriezelle (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder ein Batteriezellenmodul nach Anspruch 7 bzw. eine Batterie nach einem der Ansprüche 8 und 9, wobei die Batteriezelle (1 ) bzw. das Batteriezellenmodul oder die Batterie mit einem Antriebssystem des
Kraftfahrzeuges verbunden ist.
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