WO2013102477A1 - Energiespeichervorrichtung - Google Patents

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WO2013102477A1
WO2013102477A1 PCT/EP2012/005254 EP2012005254W WO2013102477A1 WO 2013102477 A1 WO2013102477 A1 WO 2013102477A1 EP 2012005254 W EP2012005254 W EP 2012005254W WO 2013102477 A1 WO2013102477 A1 WO 2013102477A1
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shaped container
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Harald REICHE
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Definitions

  • the present invention relates to an energy storage device and a method for producing such an energy storage device according to the preamble of the independent claims.
  • Electrode stack usually has a plurality of each of two electrodes and an intervening separator layer which can receive an electrolyte, composite electrode groups which are arranged or stacked next to one another or one above the other.
  • Electrode winding at least one electrode group is wound into a so-called. Winding.
  • the electrodes of the electrode groups of the same polarity are each electrically connected to a current conductor, via which the electrical voltage generated in the cell can be tapped from the outside. It is an object of the present invention to provide an energy storage device with the simplest possible structure and a method for the simplified production of such an energy storage device.
  • the energy storage device has two or more energy storage cells, each having at least one electrode stack and / or electrode winding and two or more cup-shaped container, each having a bottom surface, a shell wall and an opening located opposite the bottom surface, wherein in the cup-shaped containers in each case an energy storage cell is arranged on and is characterized in that the cup-shaped containers are lined up in such a way or stacked one above the other, that in each case a first cup-shaped container, in which an energy storage cell is arranged, with its bottom surface in a second cup-shaped container, in which an energy storage cell is arranged, is introduced.
  • an energy storage cell which has at least one electrode stack and / or electrode winding is arranged in at least two shell-shaped containers, which each have a bottom surface, a shell wall and an opening opposite the bottom surface, wherein the shell-shaped Containers are stacked or stacked in such a way that in each case a first cup-shaped container, in which an energy storage cell is arranged, with its bottom surface in a second cup-shaped container in which an energy storage cell is arranged is introduced.
  • the invention is based on the idea of providing shell-shaped containers instead of closed housings for the individual energy storage cells, in each of which an energy storage cell is located.
  • Each equipped with an energy storage cell container shells are then like stacking cups or Stapeibercher confided in each other, plugged or stacked.
  • a first filled container shell is introduced with its closed bottom side ahead through the open end of a second filled container shell in this.
  • the bottom side of the first container shell preferably comes to rest on the energy storage cell located in the second container shell.
  • the respective shell wall of the cup-shaped container has a wall height relative to the bottom surface and the energy storage cell respectively arranged in the cup-shaped containers has a cell height with respect to the bottom surface which is smaller than the wall height.
  • the wall height is about 1, 5 to 2.5 times, in particular twice, as large as the cell height.
  • the cup-shaped containers are designed in the manner of a stack cup set, wherein the cup-shaped container with respect to shape and size are substantially identical and designed so that they can be placed or plugged into each other.
  • the design, in particular the shape of the side walls of the cup-shaped container takes place here analogous to the known in stack cups or -gest shapes.
  • the side walls are formed in a step-like manner in such a way that they each have a bottom-side and an adjoining opening-side section.
  • the width of a container in the region of the bottom-side portion of the side wall is smaller than in the region of the opening-side portion of the side wall.
  • the outer width of the container in the region of the bottom-side portion of the side wall is chosen to be approximately equal to or slightly smaller than the inner width of the container in the region of the opening-side portion of the side wall, so that the bottom-side portion of the side wall of the first Container fits into the opening side portion of the side wall of the second container.
  • the side walls or individual sections of the side walls, in particular the opening-side sections of the side walls do not run perpendicular to the bottom surface.
  • the respective shell wall of the cup-shaped container is made substantially flat.
  • the construction leaves Realize yourself in this way very easy.
  • the respective shell wall or side wall portion of the respective shell wall of the cup-shaped containers is inclined relative to the bottom surface by an angle greater than 90 °. As a result, the stackability of the cup-shaped container is made possible in a particularly simple manner.
  • the cup-shaped container in particular in the region of the bottom surface, electrically conductive.
  • This can be achieved by making the containers of an electrically conductive material, e.g. a metal sheet, are made. It is further preferred that the outer bottom surface of the first container shell rests on the energy storage cell received in the second container shell.
  • a particularly compact arrangement of the juxtaposed or stacked container is achieved.
  • the bottom surfaces of the container are electrically conductive, a so-called. Bipolar arrangement of the electrode stack is achieved in this way, in which the electrode stack are connected in series, so that the voltages generated in the individual electrode stacks add up.
  • the electrical connection of the energy storage cells thus takes place over a very short path, namely the thickness of the respective bottom surface, as well as over the entire surface of the electrode stack.
  • the flow is discharged via the containers located at the two opposite ends of the container stack. Compared to other battery designs, this results in a much lower internal resistance, a lower weight and not least a smaller size.
  • a bipolar energy storage device constructed in this way in particular a lithium-ion accumulator, this means, in addition to a flexible voltage selection, a significantly improved power density.
  • the shell walls of the first and second cup-shaped container are interconnected. This allows a stable, gas- and liquid-tight connection of the be realized in a simple way.
  • an electrically insulating layer may be introduced between the connected or to be connected shell walls.
  • the shell wall of the second cup-shaped container in the region of the opening-side end of the shell wall is connected to the shell wall of the first cup-shaped container.
  • the shell walls of the first and second cup-shaped container by means of a gas and / or liquid-tight seal, in particular a sealed seam, connected to each other.
  • At least one filling opening is provided in the shell wall of the cup-shaped container through which electrolyte liquid can be filled into the cup-shaped container.
  • the filling opening is preferably located in the region of the energy storage cell arranged in the bowl-shaped container. This will cause a subsequent - i. After stacking or Aneinaderreii- the container success - filling the respective memory cell with electrolyte liquid allows, so that the assembly of the individual cup-shaped container including the energy storage cells arranged therein can be done "dry", not taking into account any electrolyte fluid must be considered , which further simplifies the production of the energy storage device on the whole.
  • the shell walls of the first and second cup-shaped container in particular by means of a gas and / or liquid-tight seal, are joined together before a further cup-shaped container is added.
  • the containers can thereby be connected to each other in production terms in a particularly simple and reliable manner.
  • the cup-shaped containers are filled with electrolyte liquid only when a predetermined number of cup-shaped containers have been lined up or stacked and interconnected, especially when a predetermined total length or total height of the energy storage device is reached.
  • the individual bowl-shaped containers including the energy storage cells arranged therein are thus "dry" assembled, so that the assembly of the container and / or the quality of the connection can not be affected by the presence of electrolyte fluid, which further simplifies the production of the energy storage device and further increases their reliability ,
  • FIG. 1 shows a first example of cup-shaped container in a perspective view
  • FIG. 2 shows the containers shown in FIG. 1 in the stacked state in a perspective view
  • FIG. 3 shows the stacked containers shown in FIG. 2 in another perspective illustration
  • FIG. 5 shows the containers shown in FIG. 4 in a stacked state in a cross-sectional view
  • FIG. 6 is an enlarged detail of the representation shown in Figure 5;
  • Fig. 7 shows a third example of bowl-shaped containers in a cross-sectional view;
  • FIG. 8 shows the containers shown in Fig. 7 in the stacked state in a cross-sectional view
  • FIG. 1 shows a first example of a bowl-shaped container 10 in a perspective representation.
  • the containers 10 each have a rectangular, closed bottom surface 1 1, at which a substantially perpendicular to the bottom surface 1 1 extending planar side wall 12 connects.
  • the height of the side wall 12 is significantly smaller than the side lengths of the bottom surface 1 1, further, the area of the bottom surfaces 1 1 opposite 13 is open.
  • the containers 10 have the shape of a shell open toward one side, in each of which an energy storage cell 14 in the form of an electrode stack or electrode coil can be accommodated.
  • the electrode stack usually comprises a plurality of preferably two electrodes and an intervening separator layer which can receive an electrolyte, composite electrode groups which are arranged or stacked next to one another or one above the other.
  • an electrode winding at least one electrode group is wound into a so-called. Winding.
  • an energy storage cell 14 rests on or on the inner side of the bottom surface 11 of the respective bowl-shaped container 10.
  • the bottom surfaces 1 1 and the side walls 12 are shown transparently, so that the energy storage cells 14 located inside the cup-shaped containers 10, which, however, are indicated only schematically, are recognizable.
  • the cell height z of the voltage applied to the bottom surface 1 1 energy storage cell 14 above the bottom surface 1 1 is approximately half
  • Figure 2 shows the container 10 shown in Figure 1 in the stacked state, which was achieved in that the middle container 10 shown in Figure 1 together with the energy storage cell 14 therein placed in the right of it container 10 and / or was plugged by the central container 10 with its bottom surface 1 1 was inserted through the open area 13 of the right container 10 in this until the bottom surface 1 1 of the middle container 10 is located on the surface of the energy storage cell 14 in the right container 10.
  • the container 10 located on the left in FIG. 1 was also inserted or inserted into the middle container 10 together with the energy storage cell 14 located therein.
  • the individual energy storage cells 14 are thereby as close as possible to each other and are separated from each other only by a respective bottom surface 11, which should be illustrated by means of the transparent representation of the containers 10 including energy storage cells 14 selected in FIG.
  • FIG. 3 shows the stacked containers 10 shown in FIG. 2 in a perspective view, in which the bottom surface 11 and the side surfaces 12 of the containers are not shown transparently.
  • the respective side walls 12 of the containers 10 protrude approximately half out of the respective container 10, in which they have been put or put. Only the side walls 12 of this Example rightmost container 10 can be seen completely in this illustration.
  • FIG. 4 shows a second example of bowl-shaped container 10 in a cross-sectional view.
  • the containers 10 have a preferably rectangular bottom surface 1 1, at whose edges in each case a shell wall 12 is arranged.
  • the shell walls 12 with the respective bottom surface 1 1 enclose an angle ⁇ , which is greater than 90 ° and in particular between 92 ° and 98 °.
  • the stackability of the container 10 is realized in a particularly simple manner.
  • the cup-shaped containers 10 are integrally formed, i. the bottom surface 1 1 and adjoining these side walls 12 are formed from only one workpiece, for example by deep drawing a sheet metal blank.
  • an energy storage cell 14 in the form of an electrode stack or electrode coil.
  • the cell height z of the respective energy storage cell 14 also corresponds in this example to approximately half the wall height w of the side walls 12 above the bottom surface 11. Basically, depending on the application, it may be advantageous to provide larger or smaller wall heights w. In order to achieve a good mechanical connection of the container 10 with not too large material requirements, it is preferred that the wall height is approximately between 1.5 times and 2.5 times the cell height z.
  • FIG. 5 shows the bowl-shaped containers 10 shown in FIG. 4 in the stacked state, wherein an upper container 10 is introduced, in particular adjusted or inserted, with its bottom surface 11 into the respectively underlying container 10, in which an energy storage cell 14 is accommodated until the bottom surface 1 1 of the upper container 10 comes to rest on the upper surface of the energy storage cell 14 located in the lower container 10 and / or until the setting or insertion of the upper container 10 in the lower container 10 due to frictional engagement and / or positive engagement between the side walls 12 of the upper container 10 and the side walls 12 of the lower container 10 is stopped.
  • a further cup-shaped container 10 ' in which, however, there is no energy storage cell, or are plugged, which is indicated in Figure 5 by a vertically downward arrow.
  • This further container 10 ' is also referred to below as the closure container.
  • the side walls 12 of the closure container 10 ' may in this case be lower than the side walls 12 of the remaining containers 10 of the stack. In this case, it is preferably sufficient to select the side walls 12 of the closure container 10 'so high that, after they have been inserted or inserted into the topmost container 10 of the stack, they are approximately flush with the top edge of the side walls 12 of the topmost container of the stack. SEN. This height is indicated in the example shown here by dashed lines on the closure container 10 '.
  • FIG. 6 shows an enlarged detail of the two lowermost containers 10 from the illustration shown in FIG.
  • Each of the containers 10 has, in the region of a side wall 12, a first opening 15a or 15b and a second opening 16a or 16b situated above the first opening 15a or 15b.
  • the two openings 15a and 15b and 16a and 16b are in this case arranged so that the first opening 15a of the inserted into the lower container 10 upper container 10 in the region of the second opening 16b of the respective lower container 10 comes to rest when the upper Container 10 has been inserted or inserted in accordance with the invention in the lower container 10.
  • the respective first openings 15a and 15b are preferably arranged on the side walls 12 such that they lie in the region of the height of the respectively received energy storage cell 14.
  • the containers 10 are retrofitted, i. after assembling according to the invention into a stack, can be filled with electrolyte liquid.
  • This has the manufacturing advantage that during the stacking of each equipped with an energy storage cell 14 container 10 no intermediate steps are required, in which electrolyte liquid must be introduced into the respective container 10.
  • it is not necessary to pay attention to possibly leaking electrolyte fluid, so that the assembly of the individual containers 10 can take place both in horizontal as well as vertical or tilted position of the respective container 10.
  • the stacked containers 10 are only filled with electrolyte liquid when a predetermined stack size has been reached, ie, when a predetermined number of cup-shaped containers 10 to each other has been stacked or stacked on top of each other, and preferably also connected to each other, has been.
  • the first or second openings 15a and 15b or 16a and 16b are closed after filling the container 10 with electrolyte liquid with suitable closing means gas and / or liquid-tight.
  • suitable closing means gas and / or liquid-tight can be done for example by means of suitable, prefabricated stopper.
  • a thread is provided only in the first openings 15a and 15b, and a simple hole is provided in the second openings 16a and 16b, through which a screw can be screwed into the underlying thread of the first opening 15a.
  • such a screw additionally fulfills the function of a reliable and simple mechanical connection of the two containers 10.
  • a sealing ring for example made of rubber or plastic, may be provided, which contributes to a particularly reliable gas and / or liquid-tight closure of the respectively superimposed first and second openings 15a and 16b and the first opening 15b.
  • the openings 15a and 15b or 16a and 16b can also be sealed with a suitable sealant.
  • the sealing compound is applied to the opening 15a and 15b or 16a and 16b and / or at least partially introduced into it.
  • the sealing compound is preferably such that it cures itself at room temperature.
  • the nested containers 10 are preferably connected to one another in the region of the respective side walls 12.
  • a connection between the nested containers 10 is preferably realized by a seal 17 which is provided in the region of the upper edge of the respectively lower container 10 and a gas and / or liquid-tight connection with the side wall 12 of the inserted into the lower container 10 upper container 10 produces.
  • the seal 17 extends along the entire upper edge of the side wall 12 of the lower container 10 around the entire side wall 12 of the upper container 10.
  • a container 10 added in accordance with the invention is connected by means of a corresponding sealing seam to the respectively underlying container 10 before a further container 10 is added.
  • FIG. 7 shows a third example of a bowl-shaped container 10 in a cross-sectional view.
  • the side walls 12 of the containers 10 are designed in a step-like manner, wherein these each have a bottom-side side wall section 12a and an adjoining second side wall section 12b which is offset stepwise outwards.
  • the width of the respective container 10 is thereby smaller in the region of the bottom-side wall section 12a of the side wall 12 than in the region of the opening-side side wall section 12b of the side wall 12. Also in this variant, a reliable stacking of the containers 10 is made possible in a simple manner.
  • the two side wall sections 12a and 12b are designed so that the outer width of the container 10 in the region of the bottom side
  • Side wall portion 12a is approximately equal to or slightly smaller than the inner width of the container 10 in the region of the opening side side wall portion 12b.
  • the bottom side wall portion 12 a of the side wall 12 of each upper container 10 can be inserted into the opening side side wall portion 12 b of the side wall 12 of an underlying container 10 become.
  • the first and / or second side wall portion 12a and 12b may be additionally oriented so that they are inclined relative to the respective bottom surface 1 1 by an angle which is greater than 90 °.
  • the height of the bottom side wall section 2 a preferably corresponds approximately to the height of the energy storage cell 14 resting on the bottom surface 11 of the container 10.
  • FIG 8 shows the container 10 shown in Figure 7 in the stacked state in a cross-sectional view.
  • the cup-shaped container 10 are placed in such a way or plugged in that the respective bottom surfaces 1 1 come to rest on the upper side of each located in a lower container 10 energy storage cell 14 and contact them.
  • Each upper container 10 is set or inserted in advance with its bottom surface 1 1 in a respective underlying container 10, wherein the lower side wall portion 12a of each upper container 10 slides along the upper side wall portion 12b of the respective lower container 10 until the Bottom surface 1 1 of each upper container 10 at the height of the respective step-like transition between the bottom-side and opening-side side wall portion 12a and 12b of the lower container 10 has arrived.
  • openings 10 are provided in the region of the side walls 12 of the containers 10, through which the containers 10 can be filled with electrolyte liquid. Further, the individual containers 10 are also preferably joined together by a seal.

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Description

tnergiespeichervorrichtung
B e s c h r e i b u n g
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiespeichervorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Energiespeichervorrichtung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
Hiermit wird der gesamte Inhalt der Prioritätsanmeldung DE 10 2012 000 048 durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Anmeldung.
Aus dem Stand der Technik bekannte Energiespeichervorrichtungen weisen mindestens eine elektrochemische Energiespeicherzelle, die auch als elektro- chemische Zelle oder galvanische Zelle bezeichnet wird, in Form eines Elektrodenstapels oder Elektrodenwickels auf, welcher in der Regel von einem Gehäuse umgeben ist. Der Elektrodenstapel weist meist mehrere aus jeweils zwei Elektroden sowie einer dazwischenliegenden Separatorschicht, die einen Elektrolyten aufnehmen kann, zusammengesetzte Elektrodengruppen auf, die ne- beneinander bzw. übereinander angeordnet bzw. gestapelt sind. Bei einem
Elektrodenwickel wird mindestens eine Elektrodengruppe zu einem sog. Wickel aufgewickelt. Die Elektroden der Elektrodengruppen gleicher Polarität werden jeweils mit einem Stromableiter elektrisch verbunden, über welchen die in der Zelle erzeugte elektrische Spannung von außen abgegriffen werden kann. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Energiespeichervorrichtung mit einem möglichst einfachen Aufbau sowie ein Verfahren zur vereinfachten Herstellung einer solchen Energiespeichervorrichtung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch eine Energiespeichervorrichtung bzw. ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Energiespeichervorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Die erfindungsgemäße Energiespeichervorrichtung weist zwei oder mehrere Energiespeicherzellen mit jeweils mindestens einem Elektrodenstapel und/oder Elektrodenwickel sowie zwei oder mehrere schalenförmige Behälter mit jeweils einer Bodenfläche, einer Schalenwand und einer gegenüber der Bodenfläche befindlichen Öffnung, wobei in den schalenförmigen Behältern jeweils eine Energiespeicherzelle angeordnet ist, auf und zeichnet sich dadurch aus, dass die schalenförmigen Behälter in der Weise aneinander gereiht oder übereinander gestapelt sind, dass jeweils ein erster schalenförmiger Behälter, in welchem eine Energiespeicherzelle angeordnet ist, mit seiner Bodenfläche in einen zweiten schalenförmigen Behälter, in welchem eine Energiespeicherzelle angeordnet ist, eingeführt ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Energiespeichervorrichtung wird in mindestens zwei schalenförmigen Behältern, die jeweils eine Bodenfläche, eine Schalenwand und eine gegenüber der Bodenfläche befindliche Öffnung aufweisen, jeweils eine Energiespeicherzelle, die mindestens einen Elektrodenstapel und/oder Elektrodenwickel aufweist, angeordnet, wobei die schalenförmigen Behälter in der Weise aneinander gereiht oder übereinander gestapelt werden, dass jeweils ein erster schalenförmiger Behälter, in welchem eine Energiespeicherzelle angeordnet ist, mit seiner Bodenfläche in einen zweiten schalenförmigen Behälter, in welchem eine Energiespeicherzelle angeordnet ist, eingeführt wird. Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, anstelle geschlossener Gehäuse für die einzelnen Energiespeicherzellen schalenförmige Behälter vorzusehen, in welchen sich jeweils eine Energiespeicherzelle befindet. Die jeweils mit einer Energiespeicherzelle bestückten Behälterschalen werden dann wie Stapeltassen oder Stapeibecher ineinander gesteht, gesteckt bzw. gestapelt. Hierbei wird jeweils eine erste bestückte Behälterschale mit ihrer geschlossenen Bodenseite voraus durch das offene Ende einer zweiten bestückten Behälterschale in diese eingeführt. Vorzugsweise kommt hierbei die Bodenseite der ersten Behälterschale auf der in der zweiten Behälterschale befindlichen Energiespeicherzelle zu liegen.
Gegenüber einer Stapelung von in geschlossenen Gehäusen untergebrachten Energiespeicherzellen ist bei der erfindungsgemäßen Aneinanderreihung bzw. Stapelung der in schalenförmigen Behältern untergebrachten Energiespeicherzellen wesentlich weniger Material für eine gas- und/oder flüssigkeitsdichte Ver- packung der einzelnen Energiespeicherzellen erforderlich, da eine Gehäusewand des jeweils zweiten Behälters durch die Bodenseite des jeweils ersten Behälters ersetzt wird. Der Aufbau sowie die Herstellung der Energiespeichervorrichtung wird dadurch wesentlich einfacher.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die je- weilige Schalenwand der schalenförmigen Behälter eine Wandhöhe gegenüber der Bodenfläche aufweist und die in den schalenförmigen Behältern jeweils angeordnete Energiespeicherzelle gegenüber der Bodenfläche eine Zellenhöhe aufweist, welche kleiner ist als die Wandhöhe. Hierdurch wird erreicht, dass sich die Schalenwände der ersten und zweiten Behälterschale zumindest teilweise überlappen, wenn die erste Behälterschale in die zweite Behälterschalle eingeführt bzw. eingesteckt ist, wobei sich insbesondere die äußere Schalenwand der ersten Behälterschale und die innere Schalenwand der zweiten Behälterschale berühren. Dadurch kann eine sowohl mechanisch stabile als auch gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen ersten und zweiten Behälterschalen erreicht werden. Vorzugsweise ist die Wandhöhe etwa 1 ,5 bis 2,5 mal, insbesondere zweimal, so groß wie die Zellenhöhe. Hierdurch wird einerseits ein Mindestüberlapp der ineinander gesteckten Behälter gewährleistet, durch welchen eine mechanisch besonders stabile Verbindung zwischen den Behälterschalen sowie eine besonders gut Gas- und Fiüssigkeitsabdichtung der in den Behälterschalen aufgenommenen Energiespeicherzellen erreicht wird, und andererseits der Materialbedarf für die Behälterschalen in Grenzen gehalten.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die schalenförmigen Behälter nach Art eines Stapelbechersatzes ausgeführt, wobei die schalenförmigen Behälter bezüglich Form und Größe im Wesentlichen identisch und so ausgestaltet sind, dass sie ineinander gestellt oder gesteckt werden können. Die Gestaltung, insbesondere der Form, der Seitenwände der schalenförmigen Behälter erfolgt hierbei analog zu den bei Stapelbechern oder -fassen bekannten Formen. Beispielsweise sind die Seitenwände in der Weise stufenartig ausgebil- det, dass diese jeweils einen bodenseitigen und einen sich daran anschließenden öffnungsseitigen Abschnitt aufweisen. Vorzugsweise ist die Breite eines Behälters im Bereich des bodenseitigen Abschnitts der Seitenwand kleiner als im Bereich des öffnungsseitigen Abschnitts der Seitenwand. Insbesondere wird die äußere Breite des Behälters im Bereich des bodenseitigen Abschnitts der Sei- tenwand so gewählt, dass diese etwa gleich oder etwas kleiner ist als die innere Breite des Behälters im Bereich des öffnungsseitigen Abschnitts der Seitenwand, so dass der bodenseitige Abschnitt der Seitenwand des ersten Behälters in den öffnungsseitigen Abschnitt der Seitenwand des zweiten Behälters passt. Alternativ oder zusätzlich verlaufen die Seitenwände bzw. einzelne Abschnitte der Seitenwände, insbesondere die öffnungsseitigen Abschnitte der Seitenwände, nicht senkrecht zur Bodenfläche. Durch einzelne oder mehrere der vorstehend genannten Maßnahmen kann auf materialsparende Weise eine zuverlässige und dichte Verbindung der einzelnen Behälter hergestellt werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die jeweilige Schalenwand der schalenförmigen Behälter im Wesentlichen eben ausgeführt. Der Aufbau lässt sich auf diese Weise besonders einfach realisieren. Es ist außerdem bevorzugt, dass die jeweilige Schalenwand oder ein Seitenwandabschnitt der jeweiligen Schalenwand der schalenförmigen Behälter gegenüber der Bodenfläche um einen Winkel geneigt ist, der größer ist als 90°. Hierdurch wird die Stapelbarkeit der schalenförmigen Behälter auf besonders einfache Weise ermöglicht.
Vorzugsweise sind die schalenförmigen Behälter, insbesondere im Bereich der Bodenfläche, elektrisch leitfähig. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Behälter aus einem elektrisch leitfähigen Material, z.B. einem Metallblech, hergestellt sind. Es ist ferner bevorzugt, dass die äußere Bodenfläche der ersten Behälterschale auf der in der zweiten Behälterschale aufgenommenen Energiespeicherzelle aufliegt. Hierdurch wird eine besonders kompakte Anordnung der aneinander gereihten bzw. übereinander gestapelten Behälter erreicht. Für den Fall, dass die Bodenflächen der Behälter elektrisch leitfähig sind, wird auf diese Weise eine sog. bipolare Anordnung der Elektrodenstapel erreicht, bei welcher die Elektrodenstapel in Reihe geschaltet sind, so dass sich die in den einzelnen Elektrodenstapeln jeweils erzeugten Spannungen addieren. Die elektrische Verbindung der Energiespeicherzellen erfolgt somit über einen sehr kurzen Weg, nämlich der Dicke der jeweiligen Bodenfläche, sowie über die gesamte Fläche des Elekt- rodenstapels. Die Strom wird über die an den beiden gegenüberliegenden Enden des Behälterstapels befindlichen Behälter abgeleitet. Im Vergleich zu anderen Batteriebauweisen resultiert daraus ein wesentlich geringerer Innenwiderstand, ein geringeres Gewicht und nicht zuletzt eine kleinere Baugröße. Für eine in dieser Weise aufgebaute bipolare Energiespeichervorrichtung, insbesondere einen Lithium-Ionen-Akkumulator, bedeutet dies neben einer flexiblen Spannungswahl eine deutlich verbesserte Leistungsdichte.
Bei einer ebenfalls bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Schalenwände des ersten und zweiten schalenförmigen Behälters miteinander verbunden. Dadurch kann eine stabile, gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung der Be- hälter auf einfache Weise realisiert werden. Je nach elektrischer Beschattung der Energiespeicherzellen bzw. der zusammengesetzten Behälter kann es erforderlich sein, dass zwischen den verbundenen bzw. zu verbindenden Schalenwänden eine elektrisch isolierende Schicht eingebracht ist. Vorzugsweise ist die Schalenwand des zweiten schalenförmigen Behälters im Bereich des öffnungsseitigen Endes der Schalenwand mit der Schalenwand des ersten schalenförmigen Behälters verbunden. Insbesondere sind hierbei die Schalenwände des ersten und zweiten schalenförmigen Behälters mittels einer gas- und/oder flüssigkeitsdichten Versiegelung, insbesondere einer Siegelnaht, miteinander verbunden. Dadurch wird auf einfache Weise eine zuverlässige mechanische Verbindung mit guter Abdichtung erzielt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in der Schalenwand der schalenförmigen Behälter jeweils mindestens eine Einfüllöffnung vorgesehen, durch welche hindurch Elektrolytflüssigkeit in den schalenförmigen Behälter eingefüllt werden kann. Die Einfüllöffnung befindet sich vorzugsweise im Bereich der im schalenförmigen Behälter angeordneten Energiespeicherzelle. Hierdurch wird ein nachträgliches - d.h. nach dem Stapeln bzw. Aneinaderrei- hen der Behälter erfolgendes - Befüllen der jeweiligen Speicherzelle mit Elektrolytflüssigkeit ermöglicht, so dass der Zusammenbau der einzelnen schalenför- migen Behälter einschließlich der darin angeordneten Energiespeicherzellen „trocken" erfolgen kann, wobei nicht auf etwaige Elektrolytflüssigkeit Rücksicht genommen werden muss, was insgesamt die Herstellung der Energiespeichervorrichtung weiter vereinfacht.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist bevorzugt, dass die Schalenwände des ersten und zweiten schalenförmigen Behälters, insbesondere mittels einer gas- und/oder flüssigkeitsdichten Versiegelung, miteinander verbunden werden, bevor ein weiterer schalenförmiger Behälter hinzugefügt wird. Die Behälter können dadurch in fertigungstechnischer Hinsicht auf besonders einfache und zuverlässige Weise miteinander verbunden werden. Ferner ist bevorzugt, dass die schalenförmigen Behälter erst dann mit Elektrolytflüssigkeit gefüllt werden, wenn eine vorgegebene Anzahl von schalenförmigen Behältern aneinander gereiht bzw. übereinander gestapelt und miteinander verbunden worden ist, insbesondere wenn eine vorgegebene Gesamtlänge bzw. Gesamthöhe der Energiespeichervorrichtung erreicht ist. Die einzelnen schalenförmigen Behälter einschließlich der darin angeordneten Energiespeicherzellen werden hierbei also„trocken" zusammengebaut, so dass der Zusammenbau der Behälter und/oder die Qualität der Verbindung nicht durch anwesende Elektrolytflüssigkeit beeinträchtigt werden kann, was die Herstellung der Energiespeichervorrichtung weiter vereinfacht und deren Zuverlässigkeit weiter erhöht.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Beispiel schalenförmiger Behälter in einer perspektivischen Darstellung;
Fig. 2 die in Fig. 1 gezeigten Behälter im gestapelten Zustand in einer perspektivischen Darstellung;
Fig. 3 die in Fig. 2 gezeigten gestapelten Behälter in einer anderen perspektivischen Darstellung;
Fig. 4 ein zweites Beispiel schalenförmiger Behälter in einer Querschnittsdarstellung;
Fig. 5 die in Fig. 4 gezeigten Behälter im gestapelten Zustand in einer Querschnittsdarstellung;
Fig. 6 ein vergrößerter Ausschnitt aus der in Fig. 5 gezeigten Darstellung; Fig. 7 ein drittes Beispiel schalenförmiger Behälter in einer Querschnittsdarstellung;
Fig. 8 die in Fig. 7 gezeigten Behälter im gestapelten Zustand in einer Querschnittsdarstellung; Figur 1 zeigt ein erstes Beispiel schalenförmiger Behälter 10 in einer perspektivischen Darstellung. Die Behälter 10 weisen jeweils eine rechteckige, geschlossene Bodenfläche 1 1 auf, an welcher sich eine im Wesentlichen senkrecht zur Bodenfläche 1 1 verlaufende ebene Seitenwand 12 anschließt. Die Höhe der Seitenwand 12 ist deutlich kleiner als die Seitenlängen der Bodenfläche 1 1 , des Weiteren ist der den Bodenflächen 1 1 gegenüberliegende Bereich 13 offen. Die Behälter 10 haben dadurch die Form einer zu einer Seite hin offenen Schale, in welcher jeweils eine Energiespeicherzelle 14 in Form eines Elektrodenstapels oder Elektrodenwickels aufgenommen werden kann.
Der Elektrodenstapel weist meist vorzugsweise mehrere aus jeweils zwei Elekt- roden sowie einer dazwischenliegenden Separatorschicht, die einen Elektrolyten aufnehmen kann, zusammengesetzte Elektrodengruppen auf, die nebeneinander bzw. übereinander angeordnet bzw. gestapelt sind. Bei einem Elektrodenwickel ist mindestens eine Elektrodengruppe zu einem sog. Wickel aufgewickelt.
Im dargestellten Beispiel liegt jeweils eine Energiespeicherzelle 14 an der Innen- seite der Bodenfläche 1 1 des jeweiligen schalenförmigen Behälters 10 an bzw. auf dieser auf. In der hier gewählten perspektivischen Ansicht sind die Bodenflä- chen 1 1 sowie die Seitenwände 12 transparent dargestellt, so dass die im Inneren der schalenförmigen Behälter 10 befindlichen Energiespeicherzellen 14, welche allerdings nur schematisch angedeutet sind, erkennbar sind. Im vorliegenden Beispiel beträgt die Zellenhöhe z der an der Bodenfläche 1 1 anliegenden Energiespeicherzelle 14 über der Bodenfläche 1 1 in etwa die Hälfte der Wandhöhe w der Seitenwand 12. Dadurch bleibt zwischen der in einem Behälter 10 befindlichen Energiespeicherzelle 14 und dem oberen Ende der die Energiespeicherzelle 14 umschließenden Seitenwand 12 ein freier Raum, in welchen ein weiterer schalenförmiger Behälter 10 - mit einer darin befindlichen Energiespeicherzelle 14, gegebenenfalls aber auch ohne - aufgenommen werden kann. Auf diese Weise können zwei oder mehrere Behälter 10 aneinander gereiht bzw. übereinander gestapelt werden. Dies wird nachfolgend näher erläutert.
Figur 2 zeigt die in Figur 1 dargestellten Behälter 10 im gestapelten Zustand, welcher dadurch erreicht wurde, dass der in Figur 1 gezeigte mittlere Behälter 10 zusammen mit der darin befindlichen Energiespeicherzelle 14 in den rechts davon befindlichen Behälter 10 gestellt und/oder gesteckt wurde, indem der mittlere Behälter 10 mit seiner Bodenfläche 1 1 durch den offenen Bereich 13 des rechten Behälters 10 in diesen eingeführt wurde, bis die Bodenfläche 1 1 des mittleren Behälters 10 auf der Oberfläche der Energiespeicherzelle 14 im rechten Behälter 10 liegt. Entsprechend wurde auch der in der Figur 1 links befindliche Behälter 10 zusammen mit der darin befindlichen Energiespeicherzelle 14 in den mittleren Behälter 10 eingeführt bzw. eingesteckt.
Die einzelnen Energiespeicherzellen 14 liegen dadurch so dicht wie möglich an- einander und sind lediglich durch jeweils eine Bodenfläche 1 1 voneinander getrennt, was mit Hilfe der in Figur 2 gewählten transparenten Darstellung der Behälter 10 einschließlich Energiespeicherzellen 14 veranschaulicht werden soll.
Figur 3 zeigt die in Figur 2 dargestellten gestapelten Behälter 10 in einer perspektivischen Darstellung, bei welcher die Bodenfläche 1 1 sowie die Seitenflä- chen 12 der Behälter nicht transparent dargestellt sind. Wie anhand dieser Darstellung veranschaulicht wird, ragen die jeweiligen Seitenwände 12 der Behälter 10 etwa zur Hälfte aus dem jeweiligen Behälter 10 heraus, in welchen sie gesteckt bzw. gestellt worden sind. Lediglich die Seitenwände 12 des in diesem Beispiel ganz rechts befindlichen Behälters 10 sind in dieser Darstellung ganz zu sehen.
Bei der beschriebenen Aneinanderreihung bzw. Stapelung der schalenförmigen Behälter 10 und der darin befindlichen Energiespeicherzellen 14 wird gegenüber einer Stapelung von in geschlossenen Gehäusen untergebrachten Energiespeicherzellen wesentlich weniger Material benötigt, um eine gas- und/oder flüssigkeitsdichte Verpackung der einzelnen Energiespeicherzellen 14 zu erreichen, da bei der beschriebenen Anordnung jeweils eine Wand des Gehäuses der in einem schalenförmigen Behälter 10 befindlichen Energiespeicherzelle 14 durch die Bodenfläche 1 1 des in diesen Behälter eingeführten weiteren Behälters gebildet wird. Der Aufbau und die Herstellung der erfindungsgemäßen Energiespeichervorrichtung wird dadurch erheblich vereinfacht.
Figur 4 zeigt ein zweites Beispiel schalenförmiger Behälter 10 in einer Querschnittsdarstellung. Die Behälter 10 weisen eine vorzugsweise rechteckige Bo- denfläche 1 1 auf, an deren Rändern jeweils eine Schalenwand 12 angeordnet ist. Im vorliegenden Beispiel schließen die Schalenwände 12 mit der jeweiligen Bodenfläche 1 1 einen Winkel α ein, welcher größer als 90° ist und insbesondere zwischen 92° und 98° liegt. Hierdurch wird die Stapelbarkeit der Behälter 10 auf besonders einfache Weise realisiert. Vorzugsweise sind die schalenförmigen Behälter 10 einstückig ausgebildet, d.h. die Bodenfläche 1 1 und die sich an diese anschließenden Seitenwände 12 werden aus nur einem Werkstück gebildet, beispielsweise durch Tiefziehen eines Blechrohlings.
Im Inneren der schalenförmigen Behälter 10 liegt jeweils eine Energiespeicher- zelle 14 in Form eines Elektrodenstapels oder Elektrodenwickels. Die Zellenhöhe z der jeweiligen Energiespeicherzelle 14 entspricht auch in diesem Beispiel etwa der halben Wandhöhe w der Seitenwände 12 über der Bodenfläche 1 1 . Grundsätzlich kann es je nach Anwendungsfall von Vorteil sein, größere oder kleinere Wandhöhen w vorzusehen. Um eine gute mechanische Verbindung der Behälter 10 bei nicht zu großem Materialbedarf zu erreichen, ist bevorzugt, dass die Wandhöhe etwa zwischen dem 1 ,5-fachen und dem 2,5-fachen der Zellen- höhe z liegt.
Figur 5 zeigt die in Figur 4 dargestellten schalenförmigen Behälter 10 im gestapelten Zustand, wobei jeweils ein oberer Behälter 10 mit seiner Bodenfläche 1 1 in den jeweils darunter liegenden Behälter 10, in welchem eine Energiespeicherzelle 14 aufgenommen ist, eingeführt, insbesondere eingestellt oder eingesteckt, wird, bis die Bodenfläche 1 1 des oberen Behälters 10 auf der oberen Fläche der im unteren Behälter 10 befindlichen Energiespeicherzelle 14 zu liegen kommt und/oder bis das Einstellen bzw. Einstecken des oberen Behälters 10 in den unteren Behälter 10 aufgrund von Reibschluss und/oder Formschluss zwischen den Seitenwänden 12 des oberen Behälters 10 und den Seitenwänden 12 des unteren Behälters 10 gestoppt wird.
Um auch die im obersten Behälter 10 des auf diese Weise erhaltenen Behälterstapels befindliche Energiespeicherzelle 14 gas- und/oder flüssigkeitsdicht einzufassen, kann in den obersten Behälter 10 des Behälterstapels ein weiterer schalenförmiger Behälter 10', in welchem sich jedoch keine Energiespeicherzelle befindet, gestellt bzw. gesteckt werden, was in Figur 5 durch einen vertikal nach unten gerichteten Pfeil angedeutet ist. Dieser weitere Behälter 10' wird nachfolgend auch Verschlussbehälter genannt.
Die Seitenwände 12 des Verschlussbehälters 10' können in diesem Fall niedriger ausgebildet sein als die Seitenwände 12 der übrigen Behälter 10 des Sta- pels. Vorzugsweise ist es hierbei ausreichend, die Seitenwände 12 des Verschlussbehälters 10' so hoch zu wählen, dass diese nach dem Einstellen bzw. Einstecken in den obersten Behälter 10 des Stapels in etwa bündig mit der Oberkante der Seitenwände 12 des obersten Behälters des Stapels abschlie- ßen. Diese Höhe ist in dem hier dargestellten Beispiel anhand von gestrichelten Linien am Verschlussbehälter 10' angedeutet.
Figur 6 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus den beiden untersten Behältern 10 aus der in Figur 5 gezeigten Darstellung. Jeder der Behälter 10 weist im Bereich einer Seitenwand 12 eine erste Öffnung 15a bzw. 15b sowie eine oberhalb der ersten Öffnung 15a bzw. 15b befindliche zweite Öffnung 16a bzw. 16b auf. Die beiden Öffnungen 15a bzw. 15b und 16a bzw. 16b sind hierbei so angeordnet, dass die erste Öffnung 15a des in den unteren Behälter 10 eingeführten oberen Behälters 10 im Bereich der zweiten Öffnung 16b des jeweils unteren Behälters 10 zu liegen kommt, wenn der obere Behälter 10 in erfindungsgemäßer Weise in den unteren Behälter 10 eingeführt bzw. eingesteckt worden ist. Die jeweils ersten Öffnungen 15a bzw. 15b sind an den Seitenwänden 12 vorzugsweise so angeordnet, dass diese im Bereich der Höhe der jeweils aufgenommenen Energiespeicherzelle 14 liegen. Durch die vorstehend beschriebene Anordnung der ersten und zweiten Öffnungen 15a und 15b bzw. 16a und 16b in den Behältern 10 wird erreicht, dass die Behälter 10 erst nachträglich, d.h. nach dem erfindungsgemäßen Zusammenbau zu einem Stapel, mit Elektrolytflüssigkeit befüllt werden können. Dies hat den fertigungstechnischen Vorteil, dass während des Stapeins der jeweils mit einer Energiespeicherzelle 14 bestückten Behälter 10 keine Zwischenschritte erforderlich sind, bei welchen Elektrolytflüssigkeit in die jeweiligen Behälter 10 eingebracht werden muss. Ferner braucht beim Zusammenbau der einzelnen Behälter 10 nicht auf möglicherweise auslaufende Elektrolytflüssigkeit geachtet zu werden, so dass der Zusammenbau der einzelnen Behälter 10 sowohl in ho- rizontaler als auch in vertikaler oder gekippter Lage der jeweiligen Behälter 10 erfolgen kann.
Vorzugsweise werden die gestapelten Behälter 10 erst dann mit Elektrolytflüssigkeit gefüllt, wenn eine vorgegebene Stapelgröße erreicht worden ist, d.h., wenn eine vorgegebene Anzahl von schalenförmigen Behältern 10 aneinander gereiht bzw. übereinander gestapelt, und vorzugsweise auch miteinander verbunden, worden ist.
Die ersten bzw. zweiten Öffnungen 15a und 15b bzw. 16a bzw. 16b werden nach dem Befüllen der Behälter 10 mit Elektrolytflüssigkeit mit geeigneten Ver- Schlussmitteln gas- und/oder flüssigkeitsdicht verschlossen. Dies kann beispielsweise mittels geeigneter, vorgefertigter Stöpsel erfolgen. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, in den sich jeweils überlappenden ersten und zweiten Öffnungen 15a und 16b jeweils ein Gewinde vorzusehen, in welches eine Schraube eingedreht werden kann. Vorzugsweise ist nur in den ersten Öff- nungen 15a und 15b ein Gewinde und in den zweiten Öffnungen 16a und 16b eine einfache Bohrung vorgesehen, durch welche hindurch jeweils eine Schraube in das darunter liegende Gewinde der ersten Öffnung 15a eingeschraubt werden kann. Neben der gewünschten Dichtfunktion erfüllt eine solche Schraube zusätzlich die Funktion einer zuverlässigen und einfachen mechanischen Ver- bindung der beiden Behälter 10. Selbstverständlich kann auch die erste Öffnung 15b des untersten Behälters 10 des Stapels durch eine solche Schraube verschlossen werden .Vorzugsweise kann am jeweiligen Schraubenkopf zusätzlich ein Dichtungsring, beispielsweise aus Gummi oder Kunststoff, vorgesehen sein, welcher zu einem besonders zuverlässigen gas- und/oder flüssigkeitsdich- ten Verschluss der jeweils übereinander liegenden ersten und zweiten Öffnungen 15a und 16b bzw. der ersten Öffnung 15b beiträgt.
Alternativ oder zusätzlich können die Öffnungen 15a und 15b bzw. 16a und 16b aber auch mit einer geeigneten Siegelmasse versiegelt werden. In diesem Fall wird die Siegelmasse nach dem Befüllen des jeweiligen Behälters auf die Öff- nung 15a und 15b bzw. 16a und 16b aufgebracht und/oder zumindest teilweise in diese eingebracht. Die Siegelmasse ist hierbei vorzugsweise so beschaffen, dass diese bei Raumtemperatur selbst aushärtet. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, Siegelmassen zu verwenden, welche beispielsweise erst bei oder nach Erwärmung oder Bestrahlung mit Wärmestrahlung oder ultravioletter Strahlung aushärten. Die ineinander gestellten bzw. gesteckten Behälter 10 werden vorzugsweise im Bereich der jeweiligen Seitenwände 12 miteinander verbunden. Alternativ oder zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Möglichkeit der Verwendung von Schrauben wird eine Verbindung zwischen den ineinander gestellten bzw. ge- steckten Behältern 10 vorzugsweise durch eine Versiegelung 17 realisiert, welche im Bereich der Oberkante des jeweils unteren Behälters 10 vorgesehen ist und eine gas- und/oder flüssigkeitsdichte Verbindung mit der Seitenwand 12 des in den unteren Behälter 10 gesteckten oberen Behälters 10 herstellt. Vorzugsweise verläuft die Versiegelung 17 entlang der gesamten Oberkante der Seiten- wand 12 des unteren Behälters 10 um die ganze Seitenwand 12 des oberen Behälter 10 herum. Vorzugsweise wird ein in erfindungsgemäßer Weise hinzugefügter Behälter 10 mittels einer entsprechenden Siegelnaht mit dem jeweils unterhalb liegenden Behälter 10 verbunden, bevor ein weiterer Behälter 10 hinzugefügt wird. Figur 7 zeigt ein drittes Beispiel schalenförmiger Behälter 10 in einer Querschnittsdarstellung. In diesem Beispiel sind die Seitenwände 12 der Behälter 10 stufenartig ausgestaltet, wobei diese jeweils einen bodenseitigen Seitenwandab- schnitt 12a sowie einen sich daran anschließenden, stufenartig nach außen hin versetzten zweiten Seitenwandabschnitt 12b aufweisen. Die Breite des jeweili- gen Behälters 10 ist dadurch im Bereich des bodenseitigen Wandabschnitts 12a der Seitenwand 12 kleiner als im Bereich des öffnungsseitigen Seitenwandabschnitts 12b der Seitenwand 12. Auch bei dieser Variante wird ein zuverlässiges Stapeln der Behälter 10 auf einfache Weise ermöglicht.
Vorzugsweise werden die beiden Seitenwandabschnitte 12a und 12b so ausge- staltet, dass die äußere Breite des Behälters 10 im Bereich des bodenseitigen
Seitenwandabschnitts 12a etwa gleich oder etwas kleiner ist als die innere Breite des Behälters 10 im Bereich des öffnungsseitigen Seitenwandabschnitts 12b. Dadurch kann der bodenseitige Seitenwandabschnitt 12a der Seitenwand 12 eines jeweils oberen Behälters 10 in den öffnungsseitigen Seitenwandab- schnitt 12b der Seitenwand 12 eines darunter liegenden Behälters 10 eingeführt werden. Gegebenenfalls können der erste und/oder zweite Seitenwandabschnitt 12a bzw. 12b zusätzlich so orientiert sein, dass diese gegenüber der jeweiligen Bodenfläche 1 1 um einen Winkel geneigt sind, welcher größer ist als 90°. Wie in Figur 7 zu erkennen ist, entspricht die Höhe des bodenseitigen Seitenwandabschniiis 2a vorzugsweise in etwa der Höhe der auf der Bodenfläche 1 1 des Behälters 10 aufliegenden Energiespeicherzelle 14.
Figur 8 zeigt die in Figur 7 dargestellten Behälter 10 im gestapelten Zustand in einer Querschnittsdarstellung. Analog zu dem in Figur 5 gezeigten Beispiel sind die schalenförmigen Behälter 10 in der Weise ineinander gestellt bzw. gesteckt, dass die jeweiligen Bodenflächen 1 1 auf der oberen Seite der jeweils in einem unteren Behälter 10 befindlichen Energiespeicherzelle 14 zu liegen kommen und diese kontaktieren. Ein jeweils oberer Behälter 10 wird mit seiner Bodenfläche 1 1 voraus in einen jeweils darunter liegenden Behälter 10 eingestellt bzw. eingesteckt, wobei der untere Seitenwandabschnitt 12a des jeweils oberen Be- hälters 10 am oberen Seitenwandabschnitt 12b des jeweils unteren Behälters 10 entlang gleitet, bis die Bodenfläche 1 1 des jeweils oberen Behälters 10 auf der Höhe des jeweiligen stufenartigen Übergangs zwischen dem bodenseitigen und öffnungsseitigen Seitenwandabschnitts 12a bzw. 12b des unteren Behälters 10 angelangt ist. Auch in diesem Beispiel sind im Bereich der Seitenwände 12 der Behälter 10 Öffnungen (nicht dargestellt) vorgesehen, durch welche die Behälter 10 mit Elektrolytflüssigkeit befüllt werden können. Ferner werden die einzelnen Behälter 10 ebenfalls vorzugsweise durch eine Versiegelung miteinander verbunden. Die diesbezüglichen Ausführungen im Zusammenhang mit den in den Figuren 4 bis 6 gezeigten Beispielen gelten hierbei entsprechend.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Energiespeic-hervorrichtung mit
zwei oder mehreren Energiespeicherzellen (14) mit jeweils mindestens einem Elektrodenstapel und/oder Elektrodenwickel und
zwei oder mehreren schalenförmigen Behältern (10) mit jeweils einer Bodenfläche (11), einer Schalenwand (12) und einer gegenüber der Bodenfläche (1 1 ) befindlichen Öffnung (13), wobei in den schalenförmigen Behältern (10) jeweils eine Energiespeicherzelle (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die schalenförmigen Behälter (10) in der Weise aneinander gereiht oder übereinander gestapelt sind, dass jeweils ein erster schalenförmiger Behälter (10), in welchem eine Energiespeicherzelle (14) angeordnet ist, mit seiner Bodenfläche (1 1 ) in einen zweiten schalenförmigen Behälter (10), in welchem eine Energiespeicherzelle (14) angeordnet ist, eingeführt ist.
Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die jeweilige Schalenwand (12) der schalenförmigen Behälter (10) eine Wandhöhe (w) gegenüber der Bodenfläche (1 1 ) aufweist und die in den schalenförmigen Behältern (10) jeweils angeordnete Energiespeicherzelle (14) gegenüber der Bodenfläche (1 1 ) eine Zellenhöhe (z) aufweist, welche kleiner ist als die Wandhöhe (w).
3. Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Wandhöhe (w) etwa 1 ,5 bis 2,5 mal, insbesondere zweimal, so groß ist wie die Zellenhöhe (z). Energiespeichervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die schalenförmigen Behälter (10) nach Art eines Stapelbechersatzes ausgeführt sind, wobei die schalenförmigen Behälter (10) bezüglich Form und Größe identisch sind und ineinander gestellt oder gesteckt werden können.
Energiespeichervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schalenwände (12) der schalenförmigen Behälter (10) jeweils einen bodenseitigen Seitenwandabschnitt (12a) und einen öffnungsseiti- gen Seitenwandabschnitt (12b), welcher sich an den bodenseitigen Seitenwandabschnitt (12a) anschließt und stufenartig zu diesem versetzt ist, aufweisen.
Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Breite der schalenförmigen Behälter (10) im Bereich des bodenseitigen Seitenwandab- schnitts (12a) kleiner ist als im Bereich des öffnungsseitigen Seitenwand- abschnitts (12b).
Energiespeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die jeweilige Schalenwand (12) der schalenförmigen Behälter (10) im Wesentlichen eben ausgeführt ist.
Energiespeichervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die jeweilige Schalenwand (12) bzw. der öffnungsseitige Schalen- wandabschnitt (12b) der schalenförmigen Behälter (10) gegenüber der Bodenfläche (11 ) um einen Winkel (a) geneigt ist, der größer ist als 90°.
9. Energiespeichervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schalenwände (12) des ersten und zweiten schalenförmigen Behälters (10) miteinander verbunden sind. Energiespeichervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schalenwand (12) des zweiten schalenförmigen Behälters (10) im Bereich des öffnungsseitigen Endes der Schalenwand (12) mit der Schalenwand (12) des ersten schalenförmigen Behälters (10) verbunden ist.
Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Schalenwände (12) des ersten und zweiten schalenförmigen Behälters (10) mittels einer gas- und/oder flüssigkeitsdichten Versiegelung (17), insbesondere einer Siegelnaht, miteinander verbunden sind.
Energiespeichervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in der Schalenwand (12) der schalenförmigen Behälter (10) jeweils mindestens eine Einfüllöffnung (15a, 15b; 16a, 16b) vorgesehen ist, durch welche hindurch Elektrolytflüssigkeit in den schalenförmigen Behälter (10) eingefüllt werden kann.
Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 12, wobei sich die Einfüllöffnung (15a, 15b) im Bereich der im schalenförmigen Behälter (10) angeordneten Energiespeicherzelle (14) befindet.
Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei in der Schalenwand (12) der schalenförmigen Behälter (10) jeweils eine erste Einfüllöffnung (15a, 15b) und eine zweite Einfüllöffnung (16a, 16b) vorgesehen sind, wobei die beiden Einfüllöffnungen (15a, 15b; 16a, 16b) so angeordnet, dass die erste Einfüllöffnung (15a) des in den zweiten Behälter (10) eingeführten ersten Behälters (10) im Bereich der zweiten Öffnung (16b) des zweiten Behälters (10) zu liegen kommt. Verfahren zur Herstellung einer Energiespeichervorrichtung, bei welchem in mindestens zwei schalenförmigen Behältern (10), die jeweils eine Bodenfläche (1 1 ), eine Schalenwand (12) und eine gegenüber der Bodenfläche (11 ) befindliche Öffnung (13) aufweisen, jeweils eine Energiespei- cherzeiie (14), die mindestens einen Eiektrodenstapel und/oder Elektrodenwickel aufweist, angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die schalenförmigen Behälter (10) in der Weise aneinander gereiht oder übereinander gestapelt werden, dass jeweils ein erster schalenförmiger Behälter (10), in welchem eine Energiespeicherzelle (14) angeordnet ist, mit seiner Bodenfläche (11 ) in einen zweiten schalenförmigen Behälter (10), in welchem eine Energiespeicherzelle (14) angeordnet ist, eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Schalenwände (12) des ersten und zweiten schalenförmigen Behälters (10), insbesondere mittels einer gas- und/oder flüssigkeitsdichten Versiegelung (17), miteinander verbunden werden, bevor ein weiterer schalenförmiger Behälter (10) hinzugefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei die schalenförmigen Behälter (10) erst dann mit Elektrolytflüssigkeit gefüllt werden, wenn eine vorgegebene Anzahl von schalenförmigen Behältern (10) aneinander gereiht bzw. übereinander gestapelt und miteinander verbunden worden ist.
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