WO2013107553A1 - Gehäusevorrichtung für mindestens eine elektrische energiespeicherzelle, energiespeicherzellenanordnung und verfahren zur herstellung einer gehäusevorrichtung für mindestens eine elektrische energiespeicherzelle - Google Patents

Gehäusevorrichtung für mindestens eine elektrische energiespeicherzelle, energiespeicherzellenanordnung und verfahren zur herstellung einer gehäusevorrichtung für mindestens eine elektrische energiespeicherzelle Download PDF

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WO2013107553A1
WO2013107553A1 PCT/EP2012/074078 EP2012074078W WO2013107553A1 WO 2013107553 A1 WO2013107553 A1 WO 2013107553A1 EP 2012074078 W EP2012074078 W EP 2012074078W WO 2013107553 A1 WO2013107553 A1 WO 2013107553A1
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housing device
housing
energy storage
storage cell
electrical energy
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Niko Dorsch
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Robert Bosch Gmbh
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    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/291—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by their shape
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    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • Housing device for at least one electrical energy storage cell energy storage cell assembly and method for producing a housing device for at least one electrical energy storage cell
  • the invention relates to a housing device for at least one electrical energy storage cell, an energy storage cell arrangement and a method for producing a housing device for at least one electrical energy storage cell.
  • DE 195 38 003 A1 describes a battery with cells, each having a housing, the anode and cathode compartments for receiving anode alkali metal and liquid electrolyte, wherein each cell has an operating temperature at which the anode and the liquid electrolyte are melted ,
  • the compartments are separated by a solid electrolyte separator disk, which is a conductor of anode alkali metal ions.
  • the housing includes cathode and anode covers which enclose opposite sides of the separator, the covers being electronically conductive but isolated from each other and forming cell terminals.
  • the separator has a curved, concave anode-side surface.
  • the cathode cover is less pliable and spaced from the cathode-side surface of the separator and the anode cover is flexible.
  • the cell has a fully discharged / overdischarged condition in which the anode compartment is devoid of alkali metal and in which the anode cover has a convex surface which abuts the concave surface of the separator.
  • DE 10 2007 004 567 A1 describes a device with at least one electrochemical cell, which is substantially flat and has laterally projecting connection lugs for electrical contacting, each cell being enclosed between two housing parts which at least partially surround the cell with pressing force to pinch. Disclosure of the invention
  • the invention provides a housing device for at least one electrical energy storage cell having the features of patent claim 1, an energy storage cell arrangement having the features of patent claim 11 and a method for producing a housing device for at least one electrical energy storage cell having the features of patent claim 12.
  • a housing device for at least one electrical energy storage cell, the housing device having a receiving region, which has a housing height and is designed to accommodate the at least one electrical energy storage cell, and at least one spacer element arranged on the receiving region, which is designed to have a on the
  • Housing device acting tensile and / or compressive stress at a compression of the housing device to record.
  • the invention further provides a method for producing a housing device for at least one electrical energy storage cell, comprising the steps of: forming a receiving area, which has a housing height and is designed to receive the electrical energy storage cell, and forming at least one spacer element arranged on the receiving area, which is designed for this purpose to receive a tensile and / or compressive stress acting on the housing device during a compression of the housing device.
  • the housing device according to the invention makes it possible to provide a spacer element which carries the essential load during a force-controlled or path-controlled pressing of the housing device.
  • the housing device according to the invention has defined pressure points and makes it possible to clamp an electrical or an electrochemical energy storage cell, wherein tensile and / or compressive stress acting on the housing device and the resulting deformations are prevented from the receiving area receiving the electrical energy storage cell.
  • the housing device according to the invention makes it possible to configure the cell housing of the electrical energy storage cell thin-walled, whereby a total of weight savings can be realized.
  • the pressure acting on the cell coil of the electrical energy storage cell pressure is almost independent of the pressure in the module or in the housing device, whereby the module or Gepatiusevoridessmontage significantly simplified.
  • the pressure acting on the cell coil of the electrical energy storage cell pressure can be adjusted very evenly, since the cell case stiffness of the housing device is clearly defined.
  • the spacer holder element projects beyond the housing height on one or both sides by a first height difference, which is greater than a second height difference of the exception area, which is caused by charging or discharging the at least one electrical energy storage cell.
  • the spacer holder element terminates flush with the housing height or falls below the housing height on one or both sides by a specific height difference.
  • the spacer element and the receiving area are formed from a material.
  • the spacer element is designed as a material thickening.
  • the spacer element and the receiving area are made of different materials. According to an advantageous development of the housing device, the spacer element is arranged in the interior of the receiving area.
  • the spacer element is arranged outside on the receiving area.
  • the spacer element has a round cross section. According to an advantageous development of the housing device, the spacer element has a rectangular or oval or triangular shaped cross section.
  • the spacer element protrudes with respect to a plane of symmetry of the housing device by an amount on one side of the plane of symmetry and by the same amount on the other side of the plane of symmetry.
  • the spacer element is designed for plugging together two housing devices and / or for electrically connecting two housing devices.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a housing device for at least one electrical energy storage cell according to a possible embodiment of the invention; a schematic representation of an energy storage cell assembly having a plurality of housing devices according to a possible embodiment of the invention; a schematic representation of an energy storage cell assembly having a plurality of housing devices and a cooling device according to a possible embodiment of the invention; and a flowchart of a method for producing a
  • Housing device for at least one electrical energy storage cell according to a possible embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a housing device for at least one electrical energy storage cell according to a possible embodiment of the invention.
  • a housing device 1 comprises a receiving region 5 and at least one spacer element 10 arranged on the receiving region 5.
  • the housing device 1 has four at the corners of
  • the receiving area 5 is designed, for example, as a rectangular cell housing and is designed to receive one or more electrical energy storage cells.
  • the receiving area 5 has a housing height h.
  • the receiving area 5 is made of steel or of a steel alloy or of aluminum or of copper or of a copper-aluminum alloy or of a plastic.
  • a housing height h when charging or discharging the at least one electrical energy storage cell, a housing height h can fluctuate by a second height difference ⁇ 2.
  • the second height difference ⁇ 2 is given by parameters and properties of the electrical energy storage cell and the charge cycle used. Furthermore, irreversible chemical reactions can cause stretching or shrinkage of the electrical energy storage cell over its lifetime.
  • the spacer element 10 may be flush with the housing height h or below, for example, the housing height h or, for example, projects beyond the housing height h on one or both sides by a first height difference .DELTA.1.
  • the spacer element 10 is made of steel or of a steel alloy or of aluminum or of copper or of a copper-aluminum alloy or of a plastic.
  • the spacer elements 10 are formed, for example, as cylindrical material thickenings, whereby a comparison with other components of the spacer elements 10
  • Housing device 1 increased rigidity is achieved. Furthermore, the spacer elements 10 close off, for example, with a desired thickness of the housing device 1.
  • the housing device 1 is clamped, for example, between stiff, planar elements. Should there be a change in the receiving height h in the range of the second height difference ⁇ 2 during charging or discharging or when the electrical energy storage cells age over time, then the total height of the cell is predetermined by the spacing elements 10. As a result, the electric energy storage cell is favorably prevented from stretching by the second height difference ⁇ 2. The elongation is absorbed by the spacer element 10.
  • the spacer element 10 can absorb tensile and / or compressive stresses acting on the housing device 1 during compression of the housing device due to its increased rigidity compared to the remaining components of the housing device 1.
  • the first height difference ⁇ 1 is selected such that the sum of twice the first height difference ⁇ 1 and the housing height h is greater than the sum of twice the second height difference ⁇ 2 and the housing height h, thus the height above that of the housing device 1, ie Height from the lowest to the highest point of the housing device 1, regardless of the state of charge of the electrical energy storage cell given.
  • the spacer element 10 In the case of a flush closing of the spacer element 10 with the
  • Housing height h recording the acting on the housing device 1 tensile and / or compressive stresses is achieved by the mechanical rigidity of the spacer element 10.
  • the spacer element 10 encloses the housing height h on one or both sides by a certain height difference, the maximum acting tensile and / or compressive stresses are limited by the increased mechanical rigidity of the spacer element 10. For example, when pressing the
  • Housing device 1 a change in volume of the housing device 1 occur.
  • the housing device 1 further has a first pole terminal 15A and a second pole terminal 15B for electrically contacting the electrical energy storage cell.
  • the spacer elements 10 are arranged, for example, as additional components in the interior of the housing device 1 or on the outside of the housing device 1.
  • the spacer elements 10 have for example a round, a rectangular, an oval or a triangular shape.
  • the electrical energy storage cell is embodied, for example, as a lithium-ion secondary battery or a Li-ion secondary battery or as another secondary battery based on lithium.
  • the electric energy storage cell may be a lithium polymer battery, a lithium titanate battery, a lithium-air secondary battery, a lithium manganese secondary battery, a lithium sulfur secondary battery, a lithium iron Phosphate rechargeable battery, as a lithium iron manganese phosphate rechargeable battery, or as a lithium iron yttrium phosphate rechargeable battery.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of an energy storage cell arrangement having a plurality of housing devices according to a possible embodiment of the invention.
  • An energy storage cell assembly 20 comprises four stacked ones
  • a stacking direction of the stacked Housing devices 1 defined by a direction with respect to the height of the Abstandshalteele- elements 10.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an energy storage cell arrangement having a plurality of housing devices and a cooling device according to a possible embodiment of the invention.
  • the four stacked housing devices 1 shown in FIG. 3 furthermore each have a first recess 31 and a second recess 32.
  • the two recesses 31, 32 are designed, for example, to receive two bands, wherein the bands clamp the electrical energy storage cells or the housing devices 1, for example, in an embodiment not shown, the two bands also around an upper end plate 35 and a lower end plate 36 span.
  • the spacer elements 10 may be displaced with respect to a plane of symmetry of the electrical energy storage cells, so that they each protrude by the amount of the one plane, as they are reset on the other plane, whereby a certain orientation of the housing devices 1 is ensured when stacking.
  • a cooling device comprises an upper end plate 35 and a lower end plate 36.
  • the upper end plate 35 and the lower end plate 36 are pressed against the energy storage cell arrangement 20 and are designed for cooling and / or conditioning the energy storage cell arrangement 20.
  • the upper end plate 35 and the lower end plate 36 clamp the energy storage cell arrangement 20 formed as a stack by means of strips arranged in the recess 31, 32.
  • the upper end plate 35 and the lower end plate 36 are pressed with the bands against the stack.
  • the upper end plate 35 and the lower end plate 36 are designed as cooling plates.
  • FIG. 4 shows a flowchart of a method for producing a housing device for at least one electrical energy storage cell according to a possible embodiment of the invention.
  • the method for producing a housing device for at least one electrical energy storage cell comprises the following steps:
  • a forming S2 of at least one arranged on the receiving portion 5 spacer element 10, which is adapted to receive a force acting on the housing device tensile and / or compressive stress in a compression of the housing device takes place.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gehäusevorrichtung für mindestens eine elektrische Energiespeicherzelle mit:einem Aufnahmebereich, welcher eine Gehäusehöhe aufweist und zur Aufnahme der mindestens einen elektrischen Energiespeicherzelle ausgebildet ist, und mindestens einem an dem Aufnahmebereich angeordneten Abstandshalterelement, welches dazu ausgelegt ist, eine auf die Gehäuseeinrichtung wirkende Zug- und/oder Druckspannung bei einer Verpressung der Gehäusevorrichtung aufzunehmen.

Description

Beschreibung Titel
Gehäusevorrichtung für mindestens eine elektrische Energiespeicherzelle, Energiespeicherzellenanordnung und Verfahren zur Herstellung einer Gehäusevorrichtung für mindestens eine elektrische Energiespeicherzelle
Die Erfindung betrifft eine Gehäusevorrichtung für mindestens eine elektrische Energiespeicherzelle, eine Energiespeicherzellenanordnung und ein Verfahren zur Herstellung einer Gehäusevorrichtung für mindestens eine elektrische Energiespeicherzelle. Stand der Technik
Die DE 195 38 003 A1 beschreibt eine Batterie mit Zellen, die jeweils ein Gehäuse aufweisen, die Anoden- bzw. Kathodenabteile zur Aufnahme von Anodenalkalimetall und flüssigem Elektrolyt umgrenzen, wobei jede Zelle eine Betriebstemperatur hat, bei welcher die Anode und der flüssige Elektrolyt geschmolzen sind. Die Abteile sind durch eine Festelektrolytseparatorscheibe getrennt, die ein Leiter von Anodenalkalimetallionen ist. Das Gehäuse umfasst Kathoden- und Anodenabdeckungen, welche entgegengesetzte Seiten des Separators umschließen, wobei die Abdeckungen elektronisch leitfähig, jedoch voneinander isoliert sind und Zellanschlüsse bilden. Der Separator hat eine gekrümmte, konkave anodenseitige Oberfläche. Die Kathodenabdeckung ist wenig biegsam und von der kathodenseitigen Oberfläche des Separators beabstandet und die Anodenabdeckung ist biegsam. Die Zelle hat einen voll entladenen/überentladenen Zustand, in dem das Anodenabteil leer von Alkalimetall ist und in dem die Anodenabdeckung eine konvexe Oberfläche hat, welche an die konkave Oberfläche des Separators anliegt.
Die DE 10 2007 004 567 A1 beschreibt eine Vorrichtung mit wenigstens einer elektrochemischen Zelle, welche im Wesentlichen flach ausgebildet ist und seitlich abstehende Anschlussfahnen zur elektrischen Kontaktierung aufweist, wobei jede Zelle zwischen zwei Gehäuseteilen eingeschlossen ist, welche die Zelle wenigstens bereichsweise mit Press- kraft zwischen sich einklemmen. Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schafft eine Gehäusevorrichtung für mindestens eine elektrische Energiespeicherzelle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , eine Energiespeicherzellen- anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer Gehäusevorrichtung für mindestens eine elektrische Energiespeicherzelle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12.
Demgemäß ist eine Gehäusevorrichtung für mindestens eine elektrische Energiespei- cherzelle vorgesehen, wobei die Gehäusevorrichtung einen Aufnahmebereich, welcher eine Gehäusehöhe aufweist und zur Aufnahme der mindestens einen elektrischen Energiespeicherzelle ausgebildet ist, und mindestens ein an dem Aufnahmebereich angeordnetes Abstandshalterelement aufweist, welches dazu ausgelegt ist, eine auf die
Gehäuseeinrichtung wirkende Zug- und/oder Druckspannung bei einer Verpressung der Gehäusevorrichtung aufzunehmen.
Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Gehäusevorrichtung für mindestens eine elektrische Energiespeicherzelle mit den Schritten: Bilden eines Aufnahmebereichs, welcher eine Gehäusehöhe aufweist und zur Aufnahme der elektrischen Energiespeicherzelle ausgebildet wird, und Bilden mindestens eines an dem Aufnahmebereich angeordneten Abstandshalterelements, welches dazu ausgelegt ist, eine auf die Gehäuseeinrichtung wirkende Zug- und/oder Druckspannung bei einer Verpressung der Gehäusevorrichtung aufzunehmen. Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Gehäusevorrichtung ermöglicht es, ein Abstandshalterelement bereitzustellen, welches die wesentliche Last bei einer kraft- oder weggesteuerten Verpressung der Gehäusevorrichtung trägt. Die erfindungsgemäße Gehäusevorrichtung verfügt über definierte Druckpunkte und ermöglicht ein Verspannen einer elektrischen bzw. einer elektrochemischen Energiespeicherzelle, wobei auf die Gehäuseeinrichtung wirkende Zug- und/oder Druckspannung und die dadurch bedingten Verformungen von dem die elektrische Energiespeicherzelle aufnehmenden Aufnahmebereich abgehalten werden. Die erfindungsgemäße Gehäusevorrichtung ermöglicht es, das Zellgehäuse der elektrischen Energiespeicherzelle dünnwandig auszugestalten, wodurch sich insgesamt eine Gewichtseinsparung realisieren lässt. Der auf den Zellwickel der elektrischen Energiespeicherzelle wirkende Druck ist nahezu unabhängig von dem Druck im Modul bzw. in der Gehäusevorrichtung, wodurch sich die Modul- bzw. Gehäusevorrichtungsmontage deutlich vereinfacht.
Durch die Vorgabe des Einspannweges auf Einzelzellebene sind die Einzelabstände der Gehäusevorrichtung in einer Stapelanordnung sehr klar definiert und werden sich über die Lebensdauer nicht ändern.
Der auf den Zellwickel der elektrischen Energiespeicherzelle wirkende Druck kann sehr gleichmäßig eingestellt werden, da die Zellgehäusesteifigkeit der Gehäusevorrichtung klar definiert ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Gehäusevorrichtung überragt das Abstands- halterelement die Gehäusehöhe ein- oder beidseitig um eine erste Höhendifferenz, welche größer ist als eine zweite Höhendifferenz des Ausnahmebereichs, welche durch ein Laden oder ein Entladen der mindestens einen elektrischen Energiespeicherzelle verursachbar ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Gehäusevorrichtung schließt das Abstands- halterelement bündig mit der Gehäusehöhe ab oder unterschreitet die Gehäusehöhe ein- oder beidseitig um eine bestimmte Höhendifferenz. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Gehäusevorrichtung sind das Abstandshal- terelement und der Aufnahmebereich aus einem Material ausgebildet. Dabei ist das Ab- standshalterelement als eine Materialverdickung ausgebildet.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Gehäusevorrichtung sind das Abstandshal- terelement und der Aufnahmebereich aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Gehäusevorrichtung ist das Abstandshalter- element im Inneren des Aufnahmebereichs angeordnet.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Gehäusevorrichtung ist das Abstandshalter- element außen an dem Aufnahmebereich angeordnet.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Gehäusevorrichtung weist das Abstandshal- terelement einen runden Querschnitt auf. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Gehäusevorrichtung weist das Abstandshal- terelement einen rechteckig oder oval oder dreieckig geformten Querschnitt auf.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Gehäusevorrichtung ragt das Abstandshal- terelement bezüglich einer Symmetrieebene der Gehäusevorrichtung um einen Betrag auf einer Seite der Symmetrieebene heraus und um den gleichen Betrag auf der anderen Seite der Symmetrieebene hinein.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Gehäusevorrichtung ist das Abstandshalter- element zum Zusammenstecken zweier Gehäusevorrichtungen und/oder zum elektri- sehen Verbinden zweier Gehäusevorrichtungen ausgebildet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Gehäusevorrichtung für mindes- tens eine elektrische Energiespeicherzelle gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung; eine schematische Darstellung einer Energiespeicherzellenanordnung mit einer Mehrzahl von Gehäusevorrichtungen gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung; eine schematische Darstellung einer Energiespeicherzellenanordnung mit einer Mehrzahl von Gehäusevorrichtungen und einer Kühlvorrichtung gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung; und ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer
Gehäusevorrichtung für mindestens eine elektrische Energiespeicherzelle gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten oder Elemente, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Gehäusevorrichtung für mindestens eine elektrische Energiespeicherzelle gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung.
Eine Gehäusevorrichtung 1 umfasst einen Aufnahmebereich 5 und mindestens ein an dem Aufnahmebereich 5 angeordnetes Abstandshalterelement 10.
Beispielsweise weist die Gehäusevorrichtung 1 vier an den Ecken der
Gehäusevorrichtung 1 angeordnete Abstandshalterelemente 10 bei einer rechteckigen Grundform der Gehäusevorrichtung 1 auf. Der Aufnahmebereich 5 ist beispielsweise als ein quaderförmiges Zellengehäuse ausgeführt und wird zur Aufnahme einer oder mehrerer elektrischer Energiespeicherzellen ausgebildet. Der Aufnahmebereich 5 weist eine Gehäusehöhe h auf. Beispielsweise ist der Aufnahmebereich 5 aus Stahl oder aus einer Stahllegierung oder aus Aluminium oder aus Kupfer oder aus einer Kupfer-Aluminium-Legierung oder aus einem Kunststoff gefertigt.
Dabei kann bei einem Laden oder bei einem Entladen der mindestens einen elektrischen Energiespeicherzelle eine Gehäusehöhe h um eine zweite Höhendifferenz Δ2 schwanken. Die zweite Höhendifferenz Δ2 ist durch Parameter und Eigenschaften der elektrischen Energiespeicherzelle und dem verwendeten Ladezyklus gegeben. Ferner kann durch irre- versible chemische Reaktionen ein Dehnen oder ein Schrumpfen der elektrischen Energiespeicherzelle über die Lebensdauer hinweg erfolgen. Das Abstandshalterelement 10 kann bündig mit der Gehäusehöhe h ausgeführt sein oder unterschreitet beispielsweise die Gehäusehöhe h oder überragt beispielsweise die Gehäusehöhe h ein- oder beidseitig um eine erste Höhendifferenz Δ1 .
In der Figur 1 ist der Fall für ein beidseitiges Überragen der Gehäusehöhe h dargestellt. Dadurch ergibt sich als Höhe der Gehäusevorrichtung 1 eine Summe aus der zweifachen ersten Höhendifferenz Δ1 und der Gehäusehöhe h. Beispielsweise ist das Abstandshalterelement 10 aus Stahl oder aus einer Stahllegierung oder aus Aluminium oder aus Kup- fer oder aus einer Kupfer-Aluminium-Legierung oder aus einem Kunststoff gefertigt.
Die Abstandshalterelemente 10 sind beispielsweise als zylindrische Materialverdickungen ausgebildet, wodurch eine im Vergleich zu weiteren Komponenten der
Gehäuseeinrichtung 1 erhöhte Steifigkeit erreicht wird. Ferner schließen die Abstandshal- terelemente 10 beispielsweise mit einer Solldicke der Gehäusevorrichtung 1 eben ab.
Die Gehäusevorrichtung 1 wird beispielsweise zwischen steifen, planen Elementen verspannt. Sollte es beim Laden oder Entladen oder bei einem Altern der elektrischer Energiespeicherzellen über die Zeit zu einer Änderung der Aufnahmebereichshöhe h im Be- reich der zweiten Höhendifferenz Δ2 kommen, so ist die Gesamthöhe der Zelle die Abstandselemente 10 vorgegeben. Hierdurch ist die elektrische Energiespeicherzelle in günstiger Weise gehindert, sich um die zweiten Höhendifferenz Δ2 zu dehnen. Die Dehnung wird durch das Abstandshalterelement 10 aufgenommen. Das Abstandshalterelement 10 kann durch ihre im Vergleich zu den restlichen Komponenten der Gehäuseeinrichtung 1 erhöhte Steifigkeit auf die Gehäuseeinrichtung 1 wirkende Zug- und/oder Druckspannungen bei einer Verpressung der Gehäusevorrichtung aufnehmen. Beispielsweise ist die erste Höhendifferenz Δ1 so gewählt, dass die Summe aus der zweifachen ersten Höhendifferenz Δ1 und der Gehäusehöhe h größer ist als die Summe aus der zweifachen zweiten Höhendifferenz Δ2 und der Gehäusehöhe h, somit ist die Höhe über alles der Gehäusevorrichtung 1 , d.h. die Höhe vom untersten bis zum höchsten Punkt der Gehäusevorrichtung 1 , unabhängig vom Ladezustand der elektrischen Energie- Speicherzelle gegeben. Im Fall eines bündigen Abschließens des Abstandshalterelements 10 mit der
Gehäusehöhe h wird die Aufnahme der auf die Gehäuseeinrichtung 1 wirkenden Zug- und/oder Druckspannungen durch die mechanische Steifigkeit des Abstandshalterelements 10 erreicht.
Ebenso werden, falls das Abstandshalterelement 10 die Gehäusehöhe h ein- oder beidseitig um eine bestimmte Höhendifferenz unterscheitet, die maximalen wirkenden Zug- und/oder Druckspannungen durch die erhöhte mechanische Steifigkeit des Abstandshalterelements 10 begrenzt. Beispielsweise kann bei einem Verpressen der
Gehäuseeinrichtung 1 eine Volumenänderung der Gehäuseeinrichtung 1 auftreten.
Die Gehäusevorrichtung 1 weist ferner einen ersten Polanschluss 15A und einen zweiten Polanschluss 15B zum elektrischen Kontaktieren der elektrischen Energiespeicherzelle auf.
Die Abstandshalterelemente 10 sind beispielsweise als zusätzliche Bauteile im Inneren der Gehäusevorrichtung 1 oder außen an der der Gehäusevorrichtung 1 angeordnet.
Die Abstandshalterelemente 10 haben beispielsweise eine runde, eine rechteckige, eine ovale oder eine dreieckige Form.
Die elektrische Energiespeicherzelle ist beispielsweise als ein Lithium-Ionen-Akkumulator bzw. eine Li-Ionen-Sekundärbatterie oder als ein sonstiger Akkumulator auf der Basis von Lithium ausgeführt. Ferner kann die elektrische Energiespeicherzelle als ein Lithium- Polymer-Akku, als ein Lithium-Titanat-Akku, als ein Lithium-Luft-Akkumulator, als ein Lithium-Mangan-Akkumulator, als ein Lithium-Schwefel-Akkumulator, als ein Lithium-Eisen- Phosphat-Akkumulator, als ein Lithium-Eisen-Mangan-Phosphat-Akkumulator, oder als ein Lithium-Eisen-Yttrium-Phosphat-Akkumulator ausgeführt sein. Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Energiespeicherzellenanordnung mit einer Mehrzahl von Gehäusevorrichtungen gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung.
Eine Energiespeicherzellenanordnung 20 umfasst vier übereinander gestapelte
Gehäusevorrichtungen 1 . Beispielsweise ist dabei eine Stapelrichtung der gestapelten Gehäusevorrichtungen 1 durch eine Richtung bezüglich der Höhe der Abstandshalteele- mente 10 definiert.
Die weiteren in der Figur 2 verwendeten Bezugszeichen sind bereits in der Figurenbe- Schreibung der Figur 1 beschrieben.
Die Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Energiespeicherzellenanordnung mit einer Mehrzahl von Gehäusevorrichtungen und einer Kühlvorrichtung gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung.
Die in der Figur 3 dargestellten vier gestapelten Gehäusevorrichtungen 1 weisen ferner jeweils eine erste Ausnehmung 31 und eine zweite Ausnehmung 32 auf. Die beiden Ausnehmung 31 , 32 sind beispielsweise zur Aufnahme zweier Bänder ausgebildet, wobei die Bänder die elektrischen Energiespeicherzellen bzw. die Gehäusevorrichtungen 1 mitei- nander verspannen, wobei beispielsweise in einer nicht gezeigten Ausführungsform die zwei Bänder auch um eine obere Endplatte 35 und eine untere Endplatte 36 umspannen.
Die Abstandshalterelemente 10 können bezüglich einer Symmetrieebene der elektrischen Energiespeicherzellen verschoben sein, so dass sie jeweils um den Betrag aus der einen Ebene herausragen, wie sie auf der anderen Ebene zurückgesetzt sind, wodurch eine bestimmte Orientierung der Gehäusevorrichtungen 1 beim Stapeln gewährleistet wird.
Eine Kühlvorrichtung umfasst eine obere Endplatte 35 und eine untere Endplatte 36. Die obere Endplatte 35 und die untere Endplatte 36 werden dabei gegen die Energiespei- cherzellenanordnung 20 gepresst und sind zum Kühlen und/oder Klimatisieren der Energiespeicherzellenanordnung 20 ausgebildet. Die obere Endplatte 35 und die untere Endplatte 36 verspannen beispielsweise die als Stapel ausgebildete Energiespeicherzellenanordnung 20 mittels in den Ausnehmung 31 , 32 angeordneten Bändern. Dabei können beispielsweise auch abweichend von der in der Figur 3 gezeigten Darstellung die obere Endplatte 35 und die untere Endplatte 36 mit den Bändern gegen den Stapel verpresst werden. Beispielsweise sind die obere Endplatte 35 und die untere Endplatte 36 als Kühlplatten ausgeführt.
Die weiteren in der Figur 3 verwendeten Bezugszeichen sind bereits in der Figurenbe- Schreibung der Figur 1 beschrieben. Die Figur 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Gehäusevorrichtung für mindestens eine elektrische Energiespeicherzelle gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung.
Das Verfahren zur Herstellung einer Gehäusevorrichtung für mindestens eine elektrische Energiespeicherzelle umfasst die folgenden Schritte:
Als erster Verfahrensschritt erfolgt ein Bilden S1 eines Aufnahmebereichs 5, welcher eine Gehäusehöhe h aufweist und zur Aufnahme der elektrischen Energiespeicherzelle ausgebildet wird.
Als zweiter Verfahrensschritt erfolgt ein Bilden S2 von mindestens einem an dem Aufnahmebereich 5 angeordneten Abstandshalterelement 10, welches dazu ausgelegt ist, eine auf die Gehäuseeinrichtung wirkende Zug- und/oder Druckspannung bei einer Verpressung der Gehäusevorrichtung aufzunehmen.

Claims

Patentansprüche 1 . Gehäusevorrichtung für mindestens eine elektrische Energiespeicherzelle mit: einem Aufnahmebereich (5), welcher eine Gehäusehöhe (h) aufweist und zur Aufnahme der mindestens einen elektrischen Energiespeicherzelle ausgebildet ist; und mindestens einem an dem Aufnahmebereich (5) angeordneten Abstandshal- terelement (10), welches dazu ausgelegt ist, eine auf die Gehäuseeinrichtung wirkende Zug- und/oder Druckspannung bei einer Verpressung der Gehäusevorrichtung aufzunehmen.
2. Gehäusevorrichtung nach Anspruch 1 , wobei das Abstandshalterelement (10) die Gehäusehöhe (h) ein- oder beidseitig um eine erste Höhendifferenz (Δ1 ) überragt, welche größer ist als eine zweite Höhendifferenz (Δ2) des Ausnahmebereichs (5), welche durch ein Laden oder ein Entladen der mindestens einen elektrischen Energiespeicherzelle verursachbar ist.
3. Gehäusevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das Abstandshalterelement (10) bündig mit der Gehäusehöhe (h) abschließt oder die Gehäusehöhe (h) ein- oder beidseitig um eine erste Höhendifferenz (Δ1 ) unterschreitet.
4. Gehäusevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Abstandshalterelement (10) und der Aufnahmebereich (5) aus einem Material ausgebildet sind und das Abstandshalterelement (10) als eine Materialverdickung ausgebildet ist.
5. Gehäusevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Abstandshalterelement (10) und der Aufnahmebereich (5) aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sind.
6. Gehäusevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Abstandshal- terelement (10) im Inneren des Aufnahmebereichs (5) angeordnet ist.
7. Gehäusevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Abstandshal- terelement (10) außen an dem Aufnahmebereich (5) angeordnet ist.
8. Gehäusevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Abstandshal- terelement (10) einen rund oder rechteckig oder oval oder dreieckig geformten Querschnitt aufweist.
9. Gehäusevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Abstandshal- terelement (10) bezüglich einer Symmetrieebene der Gehäusevorrichtung (1 ) um einen Betrag auf einer Seite der Symmetrieebene herausragt und um den gleichen Betrag auf der anderen Seite der Symmetrieebene hineinragt.
10. Gehäusevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Abstandshal- terelement (10) zum Zusammenstecken zweier Gehäusevorrichtungen (1 ) und/oder zum elektrischen Verbinden zweier Gehäusevorrichtungen (1 ) ausgebildet ist.
1 1 . Energiespeicherzellenanordnung mit einer Mehrzahl von Gehäusevorrichtungen (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
12. Verfahren zur Herstellung einer Gehäusevorrichtung für mindestens eine elektrische Energiespeicherzelle mit den Schritten:
Bilden (S1 ) eines Aufnahmebereichs (5), welcher eine Gehäusehöhe (h) aufweist und zur Aufnahme der elektrischen Energiespeicherzelle ausgebildet wird; und
Bilden (S2) mindestens eines an dem Aufnahmebereich (5) angeordneten Ab- standshalterelements (10), welches dazu ausgelegt ist, eine auf die Gehäuseeinrichtung wirkende Zug- und/oder Druckspannung bei einer Verpressung der Gehäusevorrichtung aufzunehmen.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19538003A1 (de) 1994-10-13 1996-04-18 Programme 3 Patent Holdings Electrochemische Zellen
US20080057392A1 (en) * 2006-08-31 2008-03-06 Nissan Motor Co., Ltd. Battery module
DE102007004567A1 (de) 2007-01-30 2008-07-31 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung mit wenigstens einer elektrochemischen Zelle
US20080248377A1 (en) * 2004-10-22 2008-10-09 Nissan Motor Co., Ltd. Battery Module and Battery Assembly
DE102009033932A1 (de) * 2009-07-20 2011-01-27 Li-Tec Battery Gmbh Galvanische Zelle

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19538003A1 (de) 1994-10-13 1996-04-18 Programme 3 Patent Holdings Electrochemische Zellen
US20080248377A1 (en) * 2004-10-22 2008-10-09 Nissan Motor Co., Ltd. Battery Module and Battery Assembly
US20080057392A1 (en) * 2006-08-31 2008-03-06 Nissan Motor Co., Ltd. Battery module
DE102007004567A1 (de) 2007-01-30 2008-07-31 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung mit wenigstens einer elektrochemischen Zelle
DE102009033932A1 (de) * 2009-07-20 2011-01-27 Li-Tec Battery Gmbh Galvanische Zelle

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