WO2014026730A2 - Wandlerzelle mit einem zellgehäuse, batterie mit wenigstens zwei dieser wandlerzellen und verfahren zum herstellen einer wandlerzelle - Google Patents

Wandlerzelle mit einem zellgehäuse, batterie mit wenigstens zwei dieser wandlerzellen und verfahren zum herstellen einer wandlerzelle Download PDF

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Definitions

  • Transducer cell with a cell housing, battery with at least two of these converter cells and
  • the present invention relates to a converter cell, in particular designed as an electrochemical energy conversion device, with a cell housing, a battery with at least two of these electrochemical
  • the invention is in
  • Batteries with a plurality of converter cells for supplying motor vehicle drives are known from the prior art.
  • Conventional converter cells have an electrode assembly with at least two electrodes of different polarity and a separator. The separator separates or complains the electrodes of different polarity.
  • conventional converter cells have a cell housing which encloses the electrode assembly at least in regions.
  • conventional converter cell have at least two current conducting devices, which are electrically connected to one electrode of the electrode assembly.
  • Claim 10 describes a battery with at least two inventive
  • Converter cells The object is also achieved by a Hers part method for a converter cell according to claim 1. 1 Preferred developments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • a converter cell according to the invention in particular designed as
  • electrochemical energy conversion device has at least one,
  • the at least one electrode assembly is provided to provide, at least temporarily, electrical energy, in particular to a consumer.
  • Electrode assembly has at least two electrodes of different polarity.
  • the converter cell has one, two or more
  • the converter cell has a cell housing with at least one in particular first housing part, wherein the cell housing is provided which
  • the first housing part has at least one functional device, which is provided to assist the delivery of energy from the electrode assembly, in particular to a consumer.
  • the functional device is with the Electrode assembly operatively connected, in particular for receiving energy.
  • the first housing part has at least one first support element, which is provided to delimit the at least one functional device with respect to the surroundings of the converter cell.
  • the first support element serves, in particular, to support the at least one functional device, ie in particular to counteract an undesired relative displacement of the at least one functional device with respect to the converter cell.
  • the first support element is used in particular to protect the at least one functional device against damaging influences from the environment.
  • the first support element is formed with a metal sheet.
  • the at least one electrode assembly is configured to at least temporarily convert chemical energy into electrical energy.
  • the at least one electrode assembly is provided to convert at least temporarily, in particular, supplied electrical energy into chemical energy.
  • the first support element can be electrically insulated from at least one of the functional devices and / or at least one of the current-conducting devices, in particular by means of a first polymer material.
  • Types of converter cells are met by discrete components. Several discrete components or functional elements are in the at least one
  • Transformer cell requires fewer assemblies, reducing the effort in the Production or assembly is reduced. This solves the underlying task.
  • the converter cell according to the invention offers the advantage of increased
  • the converter cell according to the invention offers the advantage of increased durability, in that the first carrier element improves the cohesion of the functional device, in particular during accelerations or vibrations during operation of the converter cell.
  • An electrode assembly in the sense of the invention means a device which serves in particular for the provision of electrical energy.
  • the electrode assembly has at least two electrodes of different polarity. These electrodes of different polarity are by a
  • the electrode assembly is formed substantially cuboid.
  • the electrode assembly is connected to two of these Stromleit bootsen different polarity in particular cohesively, which at least indirectly electrical
  • At least one of these electrodes has a particular metallic collector foil and an active mass.
  • the active composition is applied to the collector foil at least on one side.
  • electrons are exchanged between the collector foil and the active mass.
  • at least with the collector foil a Ableiterfahne connected in particular cohesively.
  • a plurality of collector tabs are in particular materially connected to the collector foil.
  • At least one of these electrodes has a particular metallic collector foil and two active materials of different polarity, which are arranged on different surfaces of the collector foil and spaced by the collector foil.
  • the term “bizelle” is also customary for this arrangement of active masses When charging or discharging the electrode assembly, electrons are exchanged between the collector foil and the active mass
  • at least one collector tab is provided with the collector foil
  • Two electrodes of different polarity are spaced in the electrode assembly by a separator.
  • the separator is permeable to ions but not to electrons.
  • the separator contains at least part of the electrolyte or of the conductive salt.
  • the electrolyte is formed in particular after closure of the converter cell substantially without liquid portion.
  • the conductive salt comprises lithium.
  • lithium ions are stored or intercalated during charging into the negative electrode and are removed again during discharging.
  • the electrode assembly is preferably configured to convert supplied electrical energy into chemical energy and to store it as chemical energy.
  • the electrode assembly is preferably configured,
  • Lithium ions are stored or intercalated during charging in the negative electrode and swapped out again during discharge.
  • the electrode assembly is designed as an electrode winding, in particular as a substantially cylindrical electrode winding.
  • this electrode assembly is rechargeable.
  • This embodiment offers the advantage of easier manufacturability in particular in that band-shaped electrodes can be processed.
  • This embodiment has the advantage that the charge capacity, for example, in ampere hours [Ah] or watt-hours [Wh], more rarely in Coulomb [C]
  • the electrode assembly is an electrode flat coil
  • This embodiment has the advantage that it can be arranged in a space-saving manner next to another electrode flat winding, in particular within a battery.
  • the electrode assembly is formed as a substantially cuboid electrode stack.
  • this electrode assembly is rechargeable.
  • Electrode stack has a predetermined sequence of stack sheets, each two electrode sheets of different polarity are separated by a separator sheet.
  • each electrode sheet is one
  • Electrode sheets of the same polarity are preferably electrically connected to one another, in particular via a common current-conducting device.
  • This configuration of the electrode assembly offers the advantage that the charge capacity, for example in ampere hours [Ah] or watt-hours [Wh], more rarely in coulombs [C], can be increased in a simple manner by adding further electrode sheets. At least two are particularly preferred
  • This embodiment has the advantage that a parasitic current, starting from this limiting edge to a
  • Electrode sheet other polarity encountered.
  • the electrode assembly is designed to provide electrical energy by taking up at least one continuously supplied fuel and an oxidizing agent, referred to below as process fluids, their chemical reaction to an educt, in particular supported by at least one catalyst, and delivery of the educt.
  • process fluids an oxidizing agent
  • the electrode assembly according to this preferred embodiment is designed to provide electrical energy by taking up at least one continuously supplied fuel and an oxidizing agent, referred to below as process fluids, their chemical reaction to an educt, in particular supported by at least one catalyst, and delivery of the educt.
  • the transducer assembly is formed as a substantially cuboid electrode stack and has at least two, in particular sheet-shaped electrodes of different polarity.
  • at least the first electrode is at least partially coated with a catalyst.
  • the electrodes are spaced, preferably by a separator or a membrane, which is permeable to ions, but not for electrons.
  • the energy converter has two fluid guiding devices, which are each arranged adjacent to the electrodes of different polarity and are provided to supply the process fluids to the electrodes.
  • at least one of the fluid guide means is provided to remove the educt.
  • the transducer assembly has at least one of the sequences:
  • Oxidizing agent especially for the educt.
  • several of these sequences are electrically connected in series for increased electrical voltage.
  • the fuel is supplied to the first electrode, in particular as fluid flow through channels of the first Fluid carrying member.
  • the fuel is ionized with the release of electrons.
  • the electrons are dissipated via the first electrode, in particular via one of the current conducting devices, in particular in the direction of an electrical load or an adjacent one
  • the ionized fuel travels through the ion-permeable membrane to the second electrode.
  • the oxidizing agent is supplied to the second electrode, in particular as fluid flow through channels of the second
  • the chemical reaction takes place to the starting material, which is preferably removed through channels of the second fluid guiding device.
  • a current-conducting device is to be understood as meaning a device which, in particular, serves to conduct electrons between one of the electrodes of the electrode assembly and a consumer or between one of the electrodes and an adjacent converter cell.
  • the current-conducting device is electrically connected to one of the electrodes of the electrode assembly, preferably by material bonding.
  • the current-conducting device is electrically connected to one of the electrodes of the electrode assembly, preferably by material bonding.
  • the current conducting device has an electrically conductive region with a metallic material, preferably aluminum and / or copper, particularly preferably in regions a coating with nickel.
  • Embodiment offers the advantage of a reduced contact resistance.
  • the Stromleit observed is formed solid with a metallic material.
  • the material corresponds to
  • the current conducting device has a second region, which is arranged within the converter cell. The second region is preferably electrically bonded to at least one electrode of the electrode assembly
  • the second region has at least one arrester lug.
  • the arrester tab is connected to one of the electrodes of the electrode assembly,
  • the Ableiterfahne is formed as an electrically conductive tape or foil, preferably as a metal foil.
  • This refinement has the advantage that an offset between a plane of symmetry through the region of the current-conducting device which extends into the surroundings of the converter cell and a plane through this electrode or collector foil can be compensated.
  • the second region has a plurality of arrester vanes.
  • Ableitervahnen provide multiple current paths to the same electrode, whereby the current density of the current path is advantageously reduced, or to different electrodes of the same polarity of the electrode stack, whereby a
  • the current conducting device also has a first region which extends into the surroundings of the converter cell.
  • the first region is electrically connected at least indirectly to a consumer to be supplied or to a second, in particular adjacent converter cell,
  • Connection device wherein in the context of the invention, a busbar, a power band or a connection cable are considered as connection device.
  • the first region is formed as a metal plate or as a plate with a metallic coating.
  • Embodiment offers the advantage that a mechanically stable, substantially flat surface for simple and / or as long as possible electrical connection with a connection device is present.
  • the current conducting device has a substantially
  • the current conductor is in particular materially connected, in particular, to all the collector tabs of the same polarity.
  • the material of the current conductor preferably corresponds to the material of the arrester lug.
  • Electrode assembly is attached to the cell housing with attached tabs.
  • the electrode assembly is substantially gas tight
  • the cell housing surrounds the electrode assembly at least partially, preferably substantially completely.
  • the cell housing is adapted to the shape of the electrode assembly.
  • the cell housing preferably surrounds the electrode assembly such that at least one wall of the cell housing exerts a force on the cell assembly
  • Electrode assembly exerts the force of an undesirable
  • the cell housing accommodates the electrode assembly in a form-locking and / or non-positive manner.
  • the electrode assembly is a form-locking and / or non-positive manner.
  • Cell housing electrically isolated from the environment.
  • the cell housing is electrically insulated from the electrode assembly.
  • the cell housing is formed with at least one substantially rigid first housing part.
  • the first housing part has at least one
  • the first housing part has a first support element, which supports the at least one functional device relative to the surroundings of the converter cell.
  • the first housing part serves to limit the
  • Electrode assembly relative to the environment of the converter cell and to protect the electrode assembly.
  • the first housing part serves to protect the electrode assembly.
  • the first housing part serves to protect the electrode assembly.
  • Housing part has a wall thickness of at least 0.3 mm.
  • the material and the geometry of the first housing part are selected so that its bending stiffness withstands the stresses of operation.
  • a functional device in the sense of the invention is to be understood as meaning a device which serves, in particular, to assist proper operation of the electrode assembly.
  • the functional device is operatively connected to the electrode assembly. Under more active
  • the at least one functional device has at least one electrically insulating region, which particularly preferably serves as a carrier for functional elements.
  • the functional device is preferably connected in a materially bonded manner to the first support element. Compared to the environment, the functional device of the first support element in
  • the functional device is electrically connected to at least one of the electrodes, more preferably with at least two electrodes of different polarity.
  • This embodiment has the advantage that the functional device has the electrical potential of the connected electrode, in particular can be supplied with energy from the electrode assembly.
  • the functional device is designed as a diffusion barrier, whereby an exchange of a gas between the environment of the converter cell and the interior of the cell housing is met.
  • the functional device is formed with a circuit carrier, particularly preferably with a populated and / or printed, in particular flexible, printed circuit board.
  • a circuit carrier particularly preferably with a populated and / or printed, in particular flexible, printed circuit board.
  • This embodiment has the advantage that the circuit board is protected by the first support element.
  • This refinement has the advantage that the functional device remains on the converter cell when the converter cell is removed from a battery.
  • a first support element in the sense of the invention means a device which is provided to support the at least one functional device at least in regions. The first support element is the
  • the term "support” in the sense of the invention is to be understood as meaning that an undesired relative movement has been encountered by the at least one functional device with respect to the first support element or the converter cell
  • the first support element serves, in particular, to prevent an undesired relative displacement of the at least one
  • the first support element is used in particular to protect the at least one functional device in particular against damaging influences from the environment of the converter cell.
  • this design offers the advantage of protecting the electrode assembly against a foreign body acting or even penetrating the cell housing, in particular without requiring separate protective devices.
  • the first support element is formed with a metal, preferably formed with aluminum, copper, iron or an alloy with at least one of these metals.
  • the first support element is formed as a metal sheet.
  • the at least one functional device is preferably connected to the first support element in particular materially bonded, in particular glued.
  • the first support element is formed as a flat, first support layer.
  • This embodiment offers the advantage that the at least one functional device extends along a larger area of the first
  • Supporting element can be supported, whereby in particular the integrity of the at least one functional device is improved.
  • This embodiment has the advantage that the protection of the electrode assembly is improved.
  • the first support element has one or two
  • the converter cell according to the invention at least two electrode assemblies according to the first or second preferred
  • Embodiment which are connected in series in the cell housing.
  • the design offers the advantage that the electrical voltage that can be supplied by the converter cell, in particular the terminal voltage of the traveling cell, is increased.
  • the at least one functional device has at least one or more functional elements.
  • a functional element in the sense of the invention is to be understood as an element which serves, in particular, to assist proper operation of the electrode assembly.
  • the functional element is used
  • At least one or more of these functional elements is designed as
  • the first Supporting element is accessible, which in particular on a
  • Electrode connection region which is the electrical connection of the functional device with the electrode assembly, which in particular serves the supply of the functional device, which in particular the electrical connection with one of the Stromleit.
  • Sensor measuring sensor, voltage sensor, current sensor, temperature sensor or thermocouple, pressure sensor, sensor for a chemical substance, hereinafter referred to as "substance sensor", gas sensor, liquid sensor, position sensor or acceleration sensor, wherein the sensors or
  • Transducer cell in particular serve the electrode assembly
  • Control device in particular cell control device
  • Actuating device pressure relief device, actuator, switching device, semiconductor switch, discharge resistor, current limiter or
  • Circuit breaker which in particular for the implementation of
  • a conductor track which serves for the electrical connection of at least two or more of these functional elements to one another, a recess, which allows a connection of bodies, which are spaced apart by the functional device, or which allows a body to extend through the functional device,
  • Heat exchange area which serves to exchange heat energy with the electrode assembly
  • fluid passage which serves to exchange a chemical substance with the electrode assembly
  • Infrared interface GPS device, GSM module, first
  • Serve control which serve for the transmission of data in particular to a battery control or an independent control, which serve in particular the display of a particular predetermined operating state of the converter cell or the electrode assembly.
  • the first near-field radio is provided to temporarily transmit a predetermined second signal, in particular on request or to a predetermined first signal from a second near-field radio device, wherein the second near-field radio device with a battery control
  • the first near-field radio device provided to send an identifier for the converter cell at the same time as the predetermined second signal.
  • these functional elements act together for proper operation of the electrode assembly. Particularly preferably, these functional elements are electrically connected to each other.
  • Electrode assembly is taken, hereinafter also called cell stream,
  • Electrode assembly ⁇ one of these thermocouples for the detection of the temperature of the
  • this data storage device which serves for storing and / or providing data and / or calculation instructions
  • this first near-field radio device which for exchanging data with a battery controller or the second
  • two cell control terminals which serve for connection to a data bus of a higher-level battery, which serve for the exchange of data with a battery control
  • Embodiment is the functional device formed with a printed circuit board, which is equipped with these functional elements, which has conductor tracks for connecting the other functional elements.
  • This preferred Continuing education has the advantage that when making the first
  • the printed circuit board supplied with little effort or can be placed on this first support member. This preferred development offers the advantage that the circuit board remains on the converter cell when the converter cell is removed from a battery.
  • Embodiment is the functional device formed with a flexible film, in particular polyimide or Kapton®, which is equipped with these functional elements, which interconnects to connect the rest
  • This preferred development has the advantage that in the production of the first housing part, the functional device can be supplied with little effort or placed on this first support element. This preferred development offers the advantage that the
  • Functional device remains on removal of the converter cell from a battery to the converter cell.
  • the converter cell or its cell housing has a second housing part.
  • a second housing part is to be understood as meaning a device which is provided, in particular, to be connected to the first housing part, in particular at least indirectly, in particular materially bonded, or at least partially.
  • the second housing part is provided to form the cell housing of the converter cell with the first housing part.
  • the second housing part together the electrode assembly substantially completely and in particular counteract an exchange of substances between the electrode assembly and the environment of the converter cell.
  • the second housing part preferably has at least one first support element, which particularly preferably corresponds substantially to the first support element of the first housing part.
  • the second housing part at least one of these functional devices.
  • the second housing part is formed substantially identical to the first housing part. This embodiment has the advantage that manufacturing costs and storage are reduced.
  • the first housing part and the second housing part are over a hinge area
  • the hinge region extends along each edge of the first housing part and the second housing part.
  • the hinge region has a smaller wall thickness than the regions of the housing parts that bound the electrode assembly.
  • Embodiment offers the advantage that the length of the sealed edges of the particular cuboid cell housing is reduced.
  • the first housing part and the second housing part are formed by a frame
  • the housing parts are in particular with the frame
  • the frame essentially has four
  • Frame elements which are arranged to each other according to a rectangle.
  • the frame delimits a room in which the
  • Electrode assembly can be at least partially absorbed.
  • a converter cell without functional devices having a cell housing formed with a frame has been termed a frame flat cell.
  • the frame is formed with the second polymer material, more preferably substantially entirely of the second polymer material.
  • This preferred embodiment has the advantage that the housing parts can each be formed without a receiving space.
  • two of these Stromleit bootsen extend through the frame at least partially in the environment.
  • at least one of these housing parts has one or two of these pole contact areas.
  • the first housing part and / or the second housing part on a receiving space, which the
  • this receiving space is dimensioned so that after the
  • the receiving spaces of the first housing part and the second housing part are formed identically. In this preferred embodiment, substantially half of the
  • Electrode assembly received by a respective housing part.
  • the first or the second housing part substantially completely accommodates the electrode assembly.
  • the first or second housing part is formed as a cup.
  • the electrode assembly is arranged in the interior of the cup, wherein the interior corresponds to the receiving space.
  • At least one functional device is arranged in the multi-layered wall of the cup.
  • the other housing part is formed substantially as a flat lid without receiving space and / or without functional means for closing the first housing part.
  • This embodiment has the advantage that the second housing part can be formed cheaper.
  • two of these Stromleit bootsen extend through the wall of the cup or through the wall of the lid at least partially into the environment.
  • the second is
  • the separating element has a, in particular fiber-penetrated first polymer material, preferably a thermoplastic. Preferably, this softening temperature is above the operating temperature range of the converter cell, more preferably at least 10 K. Further, the separator has a fiber material, preferably glass fibers, carbon fibers, basalt fibers and / or aramid fibers, which serves in particular the stiffening of the separating element.
  • the fibrous material is preferably in the form of a textile fabric in the form of a scrim or fabric, and is particularly preferably completely surrounded by the first polymer material. This embodiment offers the further advantage that the separating element can separate the at least one functional device from the substances of the electrode assembly.
  • the separating element with the at least one
  • Embodiment offers the advantage that an undesirable relative movement of separating element and functional device can be counteracted.
  • the separating element has at least one recess which directly contacts a sensor of the functional device with the electrode assembly for detecting a substance allows.
  • This embodiment offers the advantage that the presence of hydrogen fluoride, also referred to below as HF, is possible with a lesser time constant.
  • the separating element has in particular in one
  • Edge region of the housing part at least one KunststofftechniksausEnglishung, which serves in particular the electrical connection of the functional device adjacent to the separating element with one of the Stromleit reinforceen the converter cell.
  • This embodiment offers the further advantage that the functional device can be supplied with energy from the electrode assembly.
  • the first and / or second housing part in a
  • Edge region on a second polymer material is used in particular the cohesive connection with one of the other
  • Housing parts particularly preferably the cohesive connection of the first housing part with the second housing part.
  • this is
  • Operating temperature range of the converter cell more preferably by at least 10 K.
  • This embodiment has the advantage that the permanent sealing of the interior of the cell housing is improved.
  • the second polymer material is preferably designed as a thermoplastic, in particular with a softening temperature above the operating temperature range of the converter cell. This embodiment offers the advantage of a simplified supply of the second polymer material in one
  • the second polymer material corresponds to the first
  • the second polymer material is formed into a frame.
  • the housing parts are in particular materially connected to the frame.
  • the frame essentially has four frame elements, which are arranged to one another corresponding to a rectangle.
  • the frame delimits a room in which the
  • Electrode assembly can be at least partially absorbed.
  • a converter cell without functional devices having a cell housing formed with a frame has been termed a frame flat cell.
  • the frame is formed with the second polymer material, more preferably substantially entirely of the second polymer material.
  • This preferred embodiment offers the advantage that the
  • Housing parts can be formed without receiving space ever. According to a preferred development, two of these Stromleit styles extend through the frame at least partially in the environment. According to a further preferred development, at least one of these housing parts has one or two of these pole contact areas.
  • the first and / or second housing part have a first heat transfer area, which is provided to exchange heat energy with the electrode assembly.
  • the first one touches
  • Heat transfer area the electrode assembly in particular one of your Lateral surfaces essentially flat.
  • This preferred embodiment has the advantage that the electrode assembly heat energy can be removed or supplied.
  • the first and / or the second housing part preferably have a second heat transfer area, which is provided to exchange heat energy with a temperature control unit not associated with the converter cell.
  • the second heat transfer area touches this
  • Tempering device substantially flat. This preferred embodiment has the advantage that the housing part with the tempering
  • Heat energy in particular from or towards the electrode assembly, can replace.
  • At least one or two of these current conducting devices each have at least one contacting region.
  • the contacting region serves in particular for the electrical connection to at least one or more of these functional devices, preferably the electrical supply of at least one or more of these
  • the contacting region is preferably arranged in an edge region of the first housing part, in particular in the region of the second housing part
  • the second polymer material leaves the
  • This embodiment has the advantage that the contacting region of the second polymer material is held substantially immovable with respect to the first housing part.
  • Embodiment offers the further advantage that the second polymer material, the electrical connection of the contacting region with the Electrode connection area of the functional device before chemical
  • the contacting region extends in the direction of
  • the contacting region is formed as a contacting projection.
  • the contacting region is formed as a contacting projection.
  • the contacting region or contacting projection can preferably be produced by a forming process.
  • This embodiment offers the advantage that the connection between the current-conducting device and the functional device can be easily automated.
  • This embodiment has the advantage that the formation of the contacting region is simplified.
  • This embodiment has the advantage that the production of the electrical operative connection between
  • Electrode assembly and the functional device is simplified.
  • the connection between contacting area and the functional device is simplified.
  • the connection between contacting area and the functional device is simplified.
  • Electrode connection area formed cohesively, more preferably by means of a friction welding or ultrasonic welding process.
  • Electrode assembly or configured with a plurality of electrodes of the same polarity of the electrode assembly formed as an electrode stack.
  • these multiple Ableitfahen are electrically, in particular cohesively, with the same electrode formed as an electrode coil Electrode assembly or with multiple electrodes of the same polarity of the electrode stack formed as an electrode assembly connected.
  • the Stromleit Please note that:
  • metal-coated current collector which is used for electrical
  • connection with at least one or more of these Ableiterfahnen is designed, which extends into the interior of the cell housing, which particularly preferably at least partially from the cell housing in the environment of
  • Transducer cell extends, in particular for electrical connection with a non-transducer cell associated connection device, which is electrically isolatable from the first support member, or
  • metal-coated current collector which is used for electrical
  • Functional device is designed which extends at least partially from the cell housing in the vicinity of the converter cell, in particular for electrical connection with a non
  • Transducer cell associated terminal device which is electrically isolatable from the first support member, wherein the at least one Ableiterfahne with the same functional means electrically,
  • a flag connecting portion and a terminal connecting portion wherein the flag connecting portion at least partially in the Inner of the cell housing extends and for electrical, in particular cohesive connection with the at least one Ableiterfahne is configured, wherein the terminal connection portion extends at least partially from the cell housing in the vicinity of the converter cell and the electrical, in particular
  • Terminal connection portion relative to the first support member is electrically isolable, wherein the flag connecting portion and the terminal connecting portion with the same of these
  • Functional means are electrically, in particular cohesively, connectable, wherein the flag connecting portion and the
  • Function device can be electrically interconnected.
  • the current-carrying device according to No. 1 offers the advantage of improved mechanical stability in that the arrester lugs transmit mechanical vibrations to the operation of the converter cell on the
  • the Stromleit ground according to No.2 offers the advantage of improved mechanical stability by the Ableitfahen a transmission of mechanical vibrations on the operation of the converter cell on the
  • the Stromleit ground according to No. 3 offers the advantage of improved mechanical stability by the Ableitfahen a transmission of mechanical vibrations on the operation of the converter cell on the
  • the current conducting device according to No. 3 offers the advantage that this cell current can be interrupted by means of the functional device.
  • the plurality of collector tabs of the same polarity by means of a friction welding process with the current conductor or the
  • Flag connecting portion cohesively and electrically connected This preferred embodiment offers the advantage of a slower aging of this compound.
  • the current conductor is connected to the first housing part, in particular in its edge region, in particular materially connected.
  • the current conductor is electrically isolatable from the first housing part or its first support element.
  • the current conductor extends through the second polymer material in the edge region of the first housing part.
  • the current conductor in a first manufacturing step, can be connected to the first housing part in a material-locking and, in particular, gas-tight manner, and in a subsequent manufacturing step, the arrester lugs are materially connected, in particular adhesively bonded, to the current conductor.
  • the current conductor also extends from the cell housing into the
  • the current conductor electrically, in particular cohesively, connectable.
  • the current conductor is designed as a metal plate, stamped part and / or sheet metal pressed part.
  • the current conductor is electrically isolated from the first housing part or its first support element. This preferred embodiment offers the advantage of lower manufacturing costs. This preferred embodiment offers the further advantage that the
  • the current conductor is formed with a contact surface.
  • This contact surface is essentially in a lateral surface of one of these
  • the contact surface is provided for electrical connection to a spring-loaded connection device.
  • the current conductor is electrically isolated from the first housing part or its first support element. This preferred embodiment has the advantage that the contact surface for transport or storage of the converter cell can be covered with an insulating adhesive strip.
  • the current conductor is designed in two parts and has a substantially plate-shaped, metallic or metal-coated
  • connection section on. At least one or more of these collector tabs of the same polarity are electrically connected to the tab connection section within the cell housing, in particular materially bonded.
  • the terminal connection section extends out of the cell housing, in particular through the second polymer material, into the environment,
  • Both the flag connection section and the connection connection section can be electrically connected to the same of these functional devices, in particular by material bonding.
  • the flag connection section and the connection connection section can be electrically connected to the same of these functional devices, in particular by material bonding.
  • the connection connection section can be electrically connected to the same of these functional devices, in particular by material bonding.
  • Flag connection portion and / or the connection connecting portion each have a projection, which are electrically, in particular materially, with the same of these functional devices connectable.
  • the tab connecting portion and the terminal connecting portion are not electrically connected to each other directly.
  • Flag connection portion and the connection connecting portion are to each other electrically interconnected by this functional device, preferably by a trained as a semiconductor switch functional element.
  • This preferred embodiment offers the advantage that this cell current, in particular for ending a charging or discharging process, can be prevented by isolating the flag connecting portion from the terminal connecting portion.
  • the current collector is without the latter only with this terminal connection section according to the third preferred embodiment
  • Flag connecting portion formed.
  • at least one or more of these Ableiterfahen the same polarity with one of these functional devices within the cell housing electrically, in particular materially connected.
  • the terminal connecting portion extends from the cell housing, in particular through the second
  • the terminal connecting portion is electrically connected to the same of these functional devices as the at least one or more of these conductive tabs.
  • terminal connecting portion and the collector tabs of the same polarity are not electrically connected to each other directly.
  • Terminal connecting portion and the collector lugs of the same polarity are electrically interconnected by the functional device
  • This preferred embodiment offers the advantage that, by isolating the terminal connecting portion from these collector tabs of the same polarity, this cell current, in particular for terminating a charging or
  • At least one or more of these collector tabs of the same polarity are electrically connected to one of these functional devices within the cell housing, in particular materially bonded.
  • This functional device has one of these pole contact regions.
  • the PolCount Silver and the Ableitfahen the same polarity are not electrically connected to each other directly.
  • This PolCount Quarry and this Ableiterfahen the same polarity are electrically interconnected by the functional device,
  • This preferred embodiment offers the advantage that this cell current, in particular for terminating a charging or discharging process, can be prevented by insulating the terminal connecting portion from these same polarity collector tabs.
  • This preferred embodiment offers the advantage of a simplified construction of the current conducting device.
  • This preferred embodiment has the advantage that the Polutton Scheme for transport or storage of the converter cell can be covered with an insulating tape.
  • the first support element has at least one or two of these Pol.ausEnglishept which one or two of these Polutton Schemee the functional device of the
  • the functional devices in particular in the region of the at least one Polumbleausappelung, at least one of these Poluttonschene, which has the electrical potential of one of the electrodes of the electrode assembly, which preferably serves the electrical connection of this electrode with another converter cell or with a consumer.
  • the functional device has one of these electrodes connecting region, which in particular the current conducting device, preferably its contacting region, facing.
  • an electrical connection between the current conducting device, in particular its contacting region, and the functional device is designed for the electrical supply of the functional device or
  • the first support element has two pole contact recesses
  • the functional device has two pole contact regions of different polarity
  • the functional device has two electrode connection regions of different polarity.
  • Polutton Rail can be formed, whereby in particular the associated manufacturing costs are reduced.
  • a temperature sensor or thermocouple is integrated in the second region of the current conducting device, in particular in its current conductor.
  • the leads to the temperature sensor or thermocouple end in the edge region of the first housing part. In the area of this recess are also two
  • Terminals arranged to the functional device and electrically connected to the contact surfaces offer the advantage that a
  • the converter cell has a
  • Housing assembly is used in particular for the simplified production of
  • the first housing part has a particular cohesive layer composite with the first support element and the at least one
  • the first housing part has the second polymer material, in particular in the edge area.
  • an edge region of the first housing part is at least partially enclosed by the second polymer material.
  • the electrode assembly at least partially. The at least one of these
  • Housing part preferably in the second polymer material is arranged.
  • the contacting region is in particular electrically connected to the functional device, in particular to its electrode connection region.
  • the electrode assembly will only become available after completion
  • Embodiment offers the further advantage that thermal energy inputs in the formation of the receiving space, in the arrangement of the second
  • Polymer material on the first housing part and / or in the, in particular cohesive connection, of the current conducting device and the first housing part during the manufacture of this housing assembly can not lead to heating or accelerated aging of the electrode assembly.
  • the at least one sensor is provided, a
  • An operating parameter within the meaning of the invention means a parameter, in particular the converter cell, which in particular • a conclusion on the presence of a desired or
  • Electrode assembly permitted, and / or
  • Electrode assembly permitted, and / or
  • the sensor can be detected by a sensor or sensor, the sensor at least temporarily provides a signal which is proportional to the detected parameter, preferably an electrical voltage or an electric current, and / or
  • • can be processed by a control device, in particular a cell control device, in particular can be compared to a target value, in particular can be linked to another detected parameter, and / or
  • Transducer cell the integrity of the converter cell, the release of a substance from the electrode assembly, the presence of a
  • the cell control device is provided, at least one operating method of the converter cell, in particular the loading and / or unloading of Control electrode assembly.
  • the cell control device preferably monitors an operating state of the converter cell.
  • the cell control device preferably initiates the transfer of the converter cell into a predetermined operating state.
  • the predetermined operating state Preferably, the
  • Cell control device via a display device, in particular via at least one LED to the state of the converter cell.
  • This preferred embodiment has the advantage that the cell control device is arranged protected in the first housing part.
  • This preferred embodiment offers the further advantage that the converter cell has its own cell control device for operating or monitoring the electrode assembly, which also remains on the converter cell when the converter cell is removed from a battery.
  • the cell control device the cell control device
  • the functional device has a first near-field radio device, which is signal-connected to the cell control device.
  • This first near-field radio device is used in particular for wireless communication with a higher-level battery control, in particular with its second near-field radio device.
  • the first near-field radio device is configured, in particular periodically to transmit a predetermined signal to a higher-level battery control.
  • the functional device has two cell control connections and the first support element has two recesses in the region of these cell control connections.
  • the converter cell can be connected to a data line or a data bus via the cell control connections.
  • This preferred development offers the advantage that the cell control can communicate with the superordinate battery control via the two cell control connections.
  • the converter cell for receiving and / or delivering a charge of at least 3 ampere hours [Ah], more preferably of at least 5 Ah, more preferably of at least 10 Ah, more preferably of at least 20 Ah, further preferably of at least 50 Ah , more preferably of at least 100 Ah, more preferably of at least 200 Ah, more preferably of at most 500 Ah configured.
  • This embodiment offers the advantage of an improved service life of the consumer powered by the converter cell.
  • the converter cell is configured to provide a current of at least 50A, more preferably at least 100A, more preferably at least 200A, more preferably at least 500A, even more preferably at most 1000A, especially for at least one hour ,
  • This embodiment offers the advantage of improved performance of the power supplied by the converter cell
  • the converter cell for providing an electrical voltage, in particular terminal voltage, of at least 1, 2 V configured, more preferably of at least 1, 5 V, more preferably of at least 2V, more preferably at least 2.5V, more preferably at least 3V, more preferably at least 3.5V, more preferably at least 4V, even more preferably at least 4.5V, more preferably at least 5 V, more preferably of at least 5.5 V, more preferably of at least 6 V, further preferably of at least 6.5 V, more preferably of at least 7 V, more preferably of at most 7.5 V, in particular for at least one hour.
  • the electrode assembly comprises lithium ions. This embodiment offers the advantage of an improved
  • the converter cell is operable within a temperature range between -40 ° C and 100 ° C, more preferably between -20 ° C and 80 ° C, more preferably between -10 ° C and 60 ° C, more preferably between 0 ° C and 40 ° C, especially for at least one hour.
  • This embodiment offers the advantage of a possible
  • the converter cell has a
  • Electrode assembly lithium-ion on This embodiment offers the advantage of an improved energy density of the converter cell.
  • the converter cell is provided for installation in a vehicle with at least one electric motor.
  • the converter cell is provided for supplying this electric motor.
  • the converter cell is provided, at least temporarily
  • Electric motor of a powertrain of a hybrid or electric vehicle supply offers the advantage of improved supply of the electric motor.
  • the converter cell is intended for use in a stationary battery, in particular in one
  • Buffer storage as a device battery, industrial battery or starter battery.
  • the at least one separator which is not or only poorly electron-conducting, consists of an at least partially permeable carrier.
  • the support is preferably coated on at least one side with an inorganic material.
  • As at least partially permeable carrier is preferably a
  • the organic material which is preferably designed as a non-woven fabric.
  • the organic material which preferably contains a polymer and particularly preferably a polyethylene terephthalate (PET)
  • PET polyethylene terephthalate
  • the inorganic material preferably contains at least one compound from the group of oxides, phosphates, sulfates, titanates, silicates, aluminosilicates with at least one of the elements Zr, Al, Li, particularly preferably zirconium oxide.
  • zirconium oxide serves the material integrity
  • Nanoporosity and flexibility of the separator This preferably has
  • the at least one separator which is not or only poorly electron-conducting, but is conductive for ions, consists at least predominantly or completely of a ceramic, preferably of an oxide ceramic. This embodiment offers the advantage that durability of the electrode assembly is improved at temperatures above 100 ° C.
  • a battery has at least two converter cells according to the invention or their preferred embodiments. Furthermore, the battery has a battery control and preferably a second near-field radio device. Preferably, the second near-field radio is signal-connected to one of these first near-field radio devices of one of these converter cells.
  • the second near-field radio is provided to temporarily transmit a predetermined first signal, after which a first of these
  • Near-range radio equipment responds with a predetermined signal.
  • Embodiment offers the advantage that the functionality of converter cells of the battery can be queried with the second near-field radio device.
  • the battery control is provided after receiving a predetermined second signal from one of these first near-field radio devices of one of the converter cells by the second near-field radio device
  • Transducer cell in the supply of a connected consumer
  • This embodiment offers the advantage that the replacement of a converter cell is simplified.
  • Electrode assembly a first and a second of these Stromleit Roaden different polarity and this cell housing.
  • the electrode assembly is designed as, in particular rechargeable, electrode flat wound, in particular rechargeable, electrode stack or transducer assembly with at least one electrode of the first and second polarity.
  • the Stromleit groundsen have at least one or more of these
  • Ableiterfahne is electrically connected to the current conductor in the cell housing.
  • the first current conducting device in particular its arrester lug, is electrically connected to the first polarity electrode.
  • the second current conducting device in particular its arrester lug, is electrically connected to the second polarity electrode.
  • these current conducting devices each have one of these current conductors, which preferably extend into the surroundings of the converter cell, in particular for simplified electrical connection to a connection device.
  • the arrester lugs and the current conductor of at least one of these Stromleit nails are, in particular cohesively, connected.
  • the cell housing has the first housing part.
  • the first housing part has the first support element and at least one or more of these
  • the first support element is formed with a metal sheet.
  • the first support member defines the at least one of these functional elements.
  • the at least one functional device is arranged between the first support element and the electrode assembly.
  • the first support element is connected to at least one of these functional devices at least partially, in particular cohesively.
  • the first housing part has the second polymer material, which preferably surrounds the edge region of the first housing part.
  • the current conductor of at least the first current conducting device is guided by the second polymer material, preferably electrically insulated from the first supporting element.
  • the current conductor of the second Stromleit Ske.g., the current conductor of the second Stromleit
  • the second polymer material connects the edge region of the first housing part and the current conductor of the first current conducting device, preferably also the current conductor of the second current conducting device, in a material-locking and / or gas-tight manner.
  • the first housing part has a receiving space which at least partially accommodates the electrode assembly.
  • the first housing part preferably has one of these separating elements. This separator is flat and between the
  • Separating element is connected to the functional device, in particular cohesively.
  • the separating element is used for the electrical insulation of
  • Electrode assembly of the functional device is formed in particular with a polymer material.
  • the at least one functional device is operatively connected to the electrode assembly, in particular electrically connected.
  • Functional device has one, preferably two of these
  • Electrode connection areas which serve the electrical connection with the electrode assembly. Both current-conducting devices each have one of these contacting regions, wherein the contacting regions of the electrical connection serve with the at least one functional device, in particular via their electrode connection regions.
  • the first electrode connecting region of the at least one functional device and the contacting region of the first current conducting device are electrically connected to one another, preferably materially bonded.
  • the second electrode connection region of the at least one functional device is preferably electrically connected to the contacting region of the second current-conducting device, preferably by material bonding.
  • the at least one functional device is formed with a circuit carrier, wherein the circuit carrier in particular as populated, in particular flexible, printed circuit board is trained.
  • the functional device has this cell control device.
  • the cell housing has a second housing part.
  • Housing part has at least the first support member wherein the first support member of the second housing part with a, in particular
  • the second housing part forms the cell housing around the electrode assembly.
  • the second housing part preferably has the second polymer material in an edge region, which particularly preferably surrounds the edge region of the second housing part.
  • the current conductor of the second Stromleit raised is guided by the second polymer material.
  • the second polymer material connects the edge region of the second housing part and the
  • the second housing part has a receiving space which at least partially accommodates the electrode assembly.
  • one of these first or second housing parts has one of these first and / or second heat transfer areas. That's how it is
  • Housing part for exchanging heat energy with the electrode assembly, in particular for heat removal from the electrode assembly in the situation.
  • the cell housing preferably surrounds the electrode assembly in such a way that a frictional force between the cell housing and the electrode assembly counteracts its undesirable relative movement.
  • This preferred embodiment offers the advantages that ⁇ the functional device by the first support member against
  • the functional device is held substantially immovably in the cell housing,
  • Battery control controls, especially if the converter cell is not part of a battery
  • the current conductor of the first Stromleit issued is guided by the second polymer material of the first housing part and the current collector of the second Stromleit observed guided by the second polymer material of the second housing part.
  • Manufacturing steps can be done, whereby the effort in production is reduced.
  • both current conductors are guided by the second polymer material of the first housing part.
  • the receiving space of the first housing part is dimensioned so that the electrode assembly substantially completely fits into it.
  • first housing part and the second housing part are connected to each other via a hinge region.
  • Hinge region extends along a respective limiting edge of the first housing part and the second housing part.
  • Hinge area a smaller wall thickness than the areas of the
  • the hinge region is formed as a film hinge. This preferred embodiment offers the advantage that the length of the
  • Housing part objected to by a frame.
  • the housing parts are connected to the frame, in particular cohesively.
  • the frame points in
  • the frame defines a space which is provided for receiving the electrode assembly.
  • the frame is formed with the second polymer material, particularly preferably substantially completely formed from the second polymer material.
  • This preferred embodiment has the advantage that at least one of the housing parts can be formed without this receiving space.
  • two of these current-conducting devices extend at least partially into the frame through the frame
  • At least one of these housing parts has one or two of these pole contact areas.
  • the first housing part preferably has one of these separating elements. This separator is flat and between the
  • Separating element is connected to the functional device, in particular cohesively.
  • the separating element is used for the electrical insulation of
  • Electrode assembly of the functional device and is formed in particular with a polymer material.
  • the functional device is protected by the first support element against harmful influences from the environment of the converter cell, ⁇ damaging consequences of vibrations from the operation on the
  • the functional device is held substantially immovably in the cell housing,
  • Battery control controls especially if the converter cell is not part of a battery, • Accelerated aging of the electrode assembly can be prevented by thermal energy can be dissipated by means of one of these housing parts from the electrode assembly.
  • the electrode assembly formed as a transducer assembly. At least one of these functional devices of this preferred embodiment
  • Embodiment has at least one, preferably two or three of these fluid passages.
  • a fluid supply line which does not belong to the converter cell and which serves in particular for the supply or removal of one of these process fluids.
  • this fluid passage is formed substantially tubular and connected cohesively or gas-tightly with the first support layer.
  • this fluid passage extends from the cell housing into the surroundings of the converter cell.
  • the first housing part preferably has one of these separating elements. This separator is flat and between the
  • Separating element is connected to the functional device, in particular cohesively.
  • the separating element is used for the electrical insulation of
  • Transducer assembly of the functional device is formed in particular with a polymer material.
  • the transducer assembly is designed as a polymer electrolyte fuel cell.
  • the membrane is proton-conducting.
  • H 2 serves as a fuel and is supplied to the negative electrode provided with a noble metal as a catalyst, in particular Pt. After ionization, the protons migrate through the membrane to the positive electrode where they come together with the oxidant.
  • the starting material is water.
  • the transducer assembly is formed with an air cathode of highly porous Al 2 0 3 , ZnO or SiC.
  • the anode is made of pressed Zn powder, metal foam with embedded Zn or ceramic, in particular SiC, with Zn components.
  • Electrolyte and separator are formed as fleece or porous ceramic with 30% KOH. This preferred development is particularly suitable for high operating temperatures.
  • a fifth preferred embodiment of the converter cell In a fifth preferred embodiment of the converter cell,
  • one of the housing parts is substantially cup-shaped with a
  • the other of the housing parts is designed essentially as a cover for this access opening, in particular as a cover assembly for closing this access opening.
  • the at least one functional device in particular cohesively, is connected to the cup-shaped housing part.
  • the at least one functional device in particular materially bonded, is connected to the cover or cover assembly.
  • the cup-shaped housing part takes the electrode assembly such that the first support element has a normal force also on a
  • the first housing part preferably has one of these separating elements. This separator is flat and between the
  • Separating element is connected to the functional device, in particular cohesively.
  • the separating element is used for the electrical insulation of
  • Electrode assembly of the functional device and is formed in particular with a polymer material.
  • This preferred embodiment has the advantage that the cohesion of the electrode assembly is improved.
  • This preferred embodiment has the advantage that the thermal contact between a temperature sensor of the functional device and one of the lateral surfaces of the electrode assembly is improved.
  • a sixth preferred embodiment of the converter cell substantially corresponds to the first or second preferred embodiment, but one or two of these Stromleit boots are formed according to no. 2, wherein one or more of these Ableitfahen is electrically connected to one of these functional means, or according to No. 3, wherein the current collector is formed in two parts with this tab connection portion and this terminal connection portion.
  • the first housing part preferably has one of these separating elements. This separator is flat and between the
  • Separating element is connected to the functional device, in particular cohesively.
  • the separating element is used for the electrical insulation of Electrode assembly of the functional device and is formed in particular with a polymer material.
  • This preferred embodiment has the advantage that the cell current can be interrupted by means of the functional device.
  • at least one semiconductor switch of this functional device preferably a field-effect transistor, is connected between the tab connection section and the connection connection section.
  • This semiconductor switch is controllable by the cell control device.
  • the flag connecting portion and the terminal connecting portion are formed as a metal plate.
  • the functional device is formed in regions electrically insulating and between the flag connecting portion and the
  • connection connecting portion arranged.
  • Flag connection portion and / or the connection connecting portion on a recess for the at least semiconductor switch Preferably, the semiconductor switch touches the flag connecting portion and / or the
  • Terminal connection section area for improved heat conduction.
  • This preferred development offers the advantage that this cell stream can be bound by means of the functional device and. This preferred
  • a first manufacturing method in particular for producing one of these first or second housing parts, is characterized by the following steps: S1 merging a plurality of these functional elements, in particular functional elements according to the first preferred embodiment of FIG Functional device, whereby a functional assembly is formed, preferably with a, in particular flexible, circuit carrier,
  • the first support element which preferably has one of these receiving space, which preferably one or two of these
  • step S1 preferably of the first storage, on the first support element, in particular in its receiving space, in particular after step S2,
  • step S1 Functional assemblies in particular according to step S1, preferably under the influence of heat, preferably with a first polymer material, preferably by means of one of these isotactic or continuous press, on which the first or second housing part is formed, in particular after step S3, preferably with
  • step S4 in particular in a forming tool, in particular by deformation with a body, which is adapted to the receiving space, which preferably corresponds substantially to the shape of the electrode assembly , wherein particularly preferably the receiving space is created by closing the forming tool, and / or S6 Applying one of these separating elements to the functional device or functional module, in particular cohesively connecting the separating element to the functional device or functional module, in particular after step S3 or S4.
  • Transformer cell acting foreign body can be produced, whereby in particular the mechanical resistance of the converter cell is improved, and / or
  • Cell housing can be dispensed with separate stiffening components, and / or
  • the respective housing part can be adapted to the dimensions of the electrode assembly.
  • a second manufacturing method in particular for producing an aforementioned housing assembly, is characterized by the steps:
  • Processing device in particular in a forming tool
  • step S12 preferably electrically insulating the at least one current conductor or the at least one
  • Terminal connection portion relative to the first housing part preferably S14 supplying a particular flowable second polymer material, wherein the second polymer material in the edge region of the first
  • Housing part is arranged, in particular at a working temperature, which at least the softening temperature of the second
  • each one of these contacting areas remains free at least one or two of these Stromleit respondentsen
  • step S14 in the context of the invention is to be understood that the second polymer material has a higher static pressure when fed into the processing device, as the static pressure in the
  • step S14 the second one
  • Treatment device acted upon. is in the area in the
  • Machining device inserted housing parts a negative pressure with respect to the environment of the processing device before. Both pressure differences serve to improve the delivery of the second polymer material in the
  • Machining device is improved when connecting the inserted housing parts.
  • one or two of these current conductors or terminal connection sections are connected to the first housing part in a material-locking manner, in particular in a gas-tight manner, by the second polymer material.
  • a third manufacturing method in particular for producing an aforementioned housing assembly, is characterized by the steps:
  • Softening temperature of the second Polymermaterjals corresponds, wherein preferably an edge region of the first housing part or the housing assembly is connected to the second housing part, wherein preferably the second polymer material is formed as an adhesive or sealant, in particular after step S 23, preferably with
  • Terminal connection sections in particular before step S 23, and / or
  • predetermined bending stiffness and / or a predetermined ability to absorb energy with respect to a foreign body acting on the transducer cell foreign body can be produced, whereby in particular the mechanical resistance of the converter cell is improved, and / or
  • the first support member improves the cohesion of the functional device, whereby the resistance of the converter cell to vibrations or the functionality of the converter cell is improved in vibration, and / or
  • Cell housing can be dispensed with separate stiffening components, and / or
  • FIG. 2 schematically shows a further preferred embodiment of the converter cell
  • FIG 3 shows schematically a further preferred embodiment of the converter cell, also broken down into various assemblies
  • FIG. 6 shows schematically a further preferred embodiment of the converter cell, also broken down into different assemblies
  • FIG. 9 is a schematic view of various assemblies for preferred embodiments of the converter cell
  • Fig. 10 shows schematically details of a preferred embodiment of
  • FIG. 12 schematically shows a sequence of steps for producing a so-called
  • Fig. 13 shows schematically details of a preferred embodiment of
  • Figure 1 shows schematically a preferred embodiment of a converter cell 1 with a first housing part 6, with a second housing part 6a, which together form the cell housing 5, with an electrode assembly 2, with a Stromleit vibration 4. Not shown is the second Stromleit vibration.
  • the first housing part 6 has a first support element 7 and a
  • Functional device 8 designed as a functional module with a
  • the functional device 8 is connected to the first
  • Support member 7 materially connected, in this case glued.
  • Functional device 8 is electrically insulated from the first support element 7.
  • the first housing part 6 has a receiving space 1 1 for the
  • Electrode assembly 2 on.
  • the Stromleit ground 4 has Ableiterfahnen 13, wherein only one
  • the current conducting device 4 has a current conductor 14, which extends into the surroundings of the converter cell 1.
  • the current conducting device 4, in particular its current conductor 14, has a contacting region 12, designed here as
  • the functional device is able to detect the terminal voltage and the cell current of the electrode stack.
  • the second polymer material 21 connects materially, in particular gas-tight, the current conductor 14, the
  • the second polymer material 21 connects the first housing part 6 with the second housing part 6a in sections.
  • Figure 2 shows schematically a further preferred embodiment of
  • Transducer cell 1 Compared with the preferred embodiment according to FIG. 1, the current conducting device 4 is deviating in this case. The differences from the embodiment according to FIG. 1 are explained below.
  • the Stromleit driving 4 also has: Ableiterfahnen 13, a
  • Functional device 8 is formed, this section of the
  • Functional device 8 serves to electrically connect the flag connection section 25 to the connection connection section 26, in particular by means of the functional element 9, designed here as
  • the arrester lugs 13, wherein only one Ableiterfahne is shown, are electrically connected to the flag connecting portion 25, in particular cohesively.
  • the flag connecting portion 25 has the
  • the contacting projection 12 is electrically, in particular materially connected, connected to the functional device 8.
  • the terminal connecting portion 26 has this contacting projection 12a.
  • the contacting projection 12a is connected to the functional device 8 electrically, in particular materially connected. A section of the
  • the contacting projection 12a and a portion of the connection connecting portion 26 are materially connected, in particular gas-tight, by the second polymer material 21.
  • FIG. 1 the description of FIG. 1 also applies here.
  • FIG 3 shows schematically a further preferred embodiment of
  • Transducer cell 1 also disassembled into different modules. Compared to the preferred embodiment according to FIG. 2, the current-conducting device 4 and the second polymer material 21 are deviating in this case. The differences from the embodiment according to FIG. 2 are explained below.
  • the second polymer material 21 is designed as a frame and can be adhesively bonded to edges of the first housing part 6 and of the second housing part 6a.
  • the second polymer material 21 extends the
  • Terminal connection portion 26 The terminal connection portion 26 is gas-tightly surrounded by the second polymer material 21.
  • the Stromleit driving 4 also has: Ableiterfahnen 13, a
  • Functional device 8 is formed, this section of the
  • Functional device 8 serves to electrically connect the flag connection section 25 to the connection connection section 26, in particular by means of the functional element 9, designed here as
  • FIG. 1 the description of FIG. 1 also applies here.
  • FIG. 4 schematically shows a further preferred embodiment of the invention
  • Transducer cell 1 Compared to the preferred embodiment according to FIG. 2, the current conducting device 4 is deviating in this case. The differences from the embodiment according to FIG. 2 are explained below.
  • the Stromleit driving 4 also has: Ableiterfahnen 13, a
  • Functional device 8 is formed, this section of the
  • Functional device 8 serves to electrically connect the arrester lugs 13 to the current conductor 14, in particular by means of the functional element 9, designed here as a controlled switching device.
  • FIG. 1 the description of FIG. 1 also applies here.
  • FIG. 5 schematically shows a further preferred embodiment of the invention
  • Transducer cell 1 also disassembled into different modules.
  • the cell housing suitably formed of a first housing part 6 and a second
  • the converter cell 1 has an electrode assembly 2 and a current leitein direction 4. Not shown is the second
  • the first housing part 6 has the first support element 7 and the
  • the functional device 8 on.
  • the functional device 8 has a thermocouple 9.
  • the first support element 7 and the functional device 8 are
  • the functional device 8 is electrically insulated from the first support element 7.
  • the first housing part 6 is designed as a lid and serves to close the second housing part 6a, in particular for closing the receiving space 11.
  • the second housing part 6a is cup-shaped and has the
  • the electrode assembly 2 is arranged in the receiving space 1 1.
  • thermocouple 9 extends between the electrode assembly 2 and the second housing part 6a. When inserted electrode assembly 2, the second housing part 6a exerts a force on the thermocouple 9 and the
  • Electrode assembly 2 off. This force serves in particular to counteract an undesired relative movement between the electrode assembly 2 and the second housing part 6a. This force is used in particular to thermal contact between the thermocouple 2 and the
  • the current-conducting device 4 has arrester lugs 13, wherein only one
  • the current conducting device 4 has a current conductor 14, which extends into the surroundings of the converter cell 1.
  • the current conducting device 4, in particular its current conductor 14, has a contacting region 12, designed here as
  • the functional device is able to detect the terminal voltage and the cell current of the electrode stack.
  • the first housing part 6 has second polymer material 21.
  • the second polymer material 21 connects, in particular cohesively, the first housing part 6 to the current conductor 14.
  • the second polymer material 21 surrounds the current conductor 14 in particular gas-tight.
  • Figure 6 shows schematically a further preferred embodiment of
  • Transducer cell 1 also disassembled into different modules. Compared with the preferred embodiment according to FIG. 5, here the current-conducting device 4 is deviating. The differences from the embodiment according to FIG. 5 are explained below.
  • the Stromleit driving 4 also has: Ableiterfahnen 13, a
  • Functional device 8 is formed, this section of the
  • Functional device 8 serves to electrically connect the flag connection section 25 to the connection connection section 26, in particular by means of the functional element 9, designed here as
  • the arrester lugs 13, wherein only one Ableiterfahne is shown, are electrically connected to the flag connecting portion 25, in particular materially connected.
  • the flag connecting portion 25 has the
  • the contacting projection 12 is electrically, in particular materially connected, connected to the functional device 8.
  • the second housing part 6a is formed here as a lid.
  • the second housing part 6a has second polymer material 21.
  • the second polymer material 21 connects, in particular materially bonded, the first housing part 6 to the connection connection section 26.
  • the second polymer material 21 surrounds the connection connection section 26
  • Figure 7 shows schematically a further preferred embodiment of
  • Transducer cell 1 Compared with the preferred embodiment according to FIG. 5, here the current-conducting device 4 is deviating. The differences from the embodiment according to FIG. 5 are explained below.
  • the Stromleit ground 4 also has: Ableiterfahen 3, wherein only one of these Ableiterfahen is shown, and a current collector 14. Die
  • Ableitfahnen 13 are electrically, in particular cohesively, with the
  • the current collector 14 also extends into the surroundings of the converter cell 1.
  • Functional device 8 is formed, this section of the
  • Functional device 8 serves the arrester lugs 13 with the current conductor 14 separable electrically connect, in particular by means of the functional element 9, designed here as a controlled switching device.
  • the second polymer material 21 connects the current conductor 14 to the second housing part 6a in a materially bonded manner.
  • the description of FIG. 5 also applies here.
  • Figure 8 shows schematically a further preferred embodiment of
  • Transducer cell 1 with a first housing part 6, with a second housing part 6a, which together form the cell housing 5, with a
  • Electrode assembly 2 with a Stromleit driven 4. Not shown is the second Stromleit driven.
  • the first housing part 6 has a first support element 7 and a
  • Functional device 8 designed as a functional module with a
  • the functional device 8 is connected to the first
  • Support member 7 materially connected, in this case glued.
  • Housing part 6 has a receiving space 1 1 for the electrode assembly 2.
  • the Stromleit ground 4 has Ableiterfahnen 13, wherein only one
  • the arrester lugs 13 are connected electrically, in particular materially, to the functional device 8. That's how it is
  • Electrode assembly 2 electrically connected to the functional device 8, in particular for the electrical supply of the functional device 8.
  • the functional device is able to detect the terminal voltage and the cell current of the electrode stack.
  • the first housing part 6 has a PolANDausEnglishung 15 and the functional device 8 a
  • the functional device 8 in the region of the Polternausappelung 15 cohesively, in particular gas-tight, connected to the first housing part 6.
  • FIG. 9 schematically shows various housing assemblies for preferred embodiments of the converter cell.
  • This housing assemblies has in common: the first housing part 6 with the first support element 7 and functional device 8.
  • the functional device 8 is integrally connected to the first support element 7.
  • the functional device 8 is electrically insulated from the first support element 7.
  • Edge region of the first housing part is second polymer material 21
  • Housing part 6 the receiving space 1 1.
  • Functional device 8 electrically, in particular cohesively, connected.
  • This housing assembly may be configured so that not shown tabs are electrically connected to the current collector 14 or with the functional device 8, in particular cohesively, connectable.
  • the first support element 7 has a pole contact recess 15.
  • the functional device 8 has a Polcard Scheme 16 for electrical contacting of not
  • the pole contact region 16 is held by the second polymer material 21 in the region of this pole contact recess 15.
  • the first housing part 6 has a recess for the passage of the current conductor 14. In the region of this recess, the current conductor 14 is held by the second polymer material 21.
  • the current collector 14 has a contacting projection 12.
  • the first housing part 6 is designed as a lid and without receiving space.
  • the functional device 8 has a thermocouple 9.
  • the functional device 8 is integrally connected to the first support element 7.
  • the functional device 8 is electrically insulated from the first support element 7.
  • This housing assembly may be configured so that not shown tabs are electrically connected to the current collector 14 or with the functional device 8, in particular cohesively, connectable.
  • FIG. 10 shows schematically details of a preferred embodiment of the converter cell.
  • FIG. 10 a shows that the first housing part 6 is encapsulated in an edge area with a second polymer material 21.
  • a current conductor 14 is in particular gas-tightly encapsulated by the second polymer material 21 and, in particular, connected substantially immovably to the first housing part 6.
  • the first housing part 6 has the first support element 7 and a
  • FIG. 10b shows that the collector lugs 13 are connected, in particular welded, to the current conductor 14.
  • the Ableiterfahnen 13 are electrically connected to electrodes of the first polarity of an electrode assembly, not shown, in particular cohesively. This electrical connection has been produced after the electrode assembly, not shown, has been inserted into the first housing part 6 and before the cell housing is closed.
  • Figure 1 1 shows schematically further details of a preferred embodiment
  • An electrode assembly 2 is in a first housing part or its
  • Receptacle inserted and electrically connected to current conductors 14, 14a.
  • current conductors 14, 14a are not shown Ableiterfahnen which of the electrical connection between a current collector 14, 14 a and each one of the electrode
  • Electrode assembly 2 serve. Both current conductors 14, 14a point
  • the contacting regions 12, 12a extend from the second polymer material 21 in the direction of the functional device (not shown).
  • the contacting regions 12, 12a serve the
  • FIG. 12 schematically shows a sequence of steps for producing a so-called housing assembly. Not shown is the functional device.
  • Figure 12a shows a housing part blank 23 and the current collector 14, 14a, which in the processing device, designed here as
  • Forming tool 20 are inserted.
  • the two-piece Shaping tool is not closed yet.
  • One part of the forming tool 20 is provided with a recess, the other part of the
  • Forming tool 20 formed with a survey. Recess and survey serve to form a receiving space in the housing part blank 23 and the first housing part for the electrode assembly, not shown.
  • FIG. 12b shows the forming tool 20 during the firing process, wherein the receiving space 11 in FIG
  • Housing part blank 23 is formed.
  • FIG. 12 c shows the closed shaping tool 20.
  • the inserted housing part blank 23 has the receiving space 1 1 after plastic deformation.
  • the current collector 14, 14a are held in the forming tool 20 in predetermined positions relative to the housing part blank 23, in particular in the edge region of the housing part blank 23.
  • the housing part blank 23 has a working temperature which corresponds at least to the softening temperature of the second polymer material, in particular so that the housing part blank 23 an intimate can enter into material connection with the second polymer material, not shown.
  • FIG. 12d shows the closed forming tool 20 and the inserted housing part blank 23 according to FIG. 10 at a later time.
  • heated second polymer material 21 is the
  • the second polymer material 21 fills in the shaping tool 20 provided cavities, which are arranged in edge regions of the housing part blank 23. Through the cavities extend the current collector 14, 14a. With supply of the second
  • Polymer material 21 the edge portions of the housing part blank 23 and the current conductors 14, 14 a are encapsulated.
  • the edge portions of the housing part blank 23 and the current conductors 14, 14 a are encapsulated.
  • Housing part blank 23 has a working temperature which corresponds at least to the softening temperature of the first polymer material, in particular so that the housing part blank 23 can enter into intimate material connections with the second polymer material 21.
  • the second polymer material 21 After feeding the second polymer material 21, its temperature, in particular also the temperature of the housing part blank 23, are lowered, so that the softening temperature of the first polymer material is also undershot. So the housing assembly is formed and ready for removal.
  • FIG. 12e shows the opened shaping tool 20 as well as the demoulded first housing part 6.
  • the housing assembly has the first support element, at least one of these functional devices, in the edge region second
  • Shaping tool 20 ready for the production of the next housing assembly.
  • Figure 13 shows schematically details of a preferred embodiment of the converter cell. Shown is a section through a first housing part 6 with a two-part current collector 14 according to a preferred embodiment of the converter cell.
  • the two-part current collector 14 has the flag connecting portion 25 for electrical connection with the arrester lugs, not shown. Further, the two-part current collector 14, the connection connecting portion 26 for electrical connection to a non-illustrated and the converter cell not associated connection device, such as power cable or
  • Polymer material 21 is arranged.
  • the second polymer material 21 encloses the two-part current conductor 14, the first support element 7, the functional device 8 gas-tight and / or materially.
  • the functional device 8 has an electrode connection region 9 and a connection contact region 9a.
  • Flag connection portion 25 and the terminal connection portion 26 extends to the electrode connection region 9 or
  • a current limiter a current sensor
  • a cell control device a plurality of tracks
  • Thermocouple and preferably a first near-field radio device.
  • thermocouple the thermocouple and preferably the first
  • Limit converter cell or the electrode assembly to control or preferably to control an undesirable high temperature of the electrode assembly.
  • Electrode assembly is Electrode assembly, transducer assembly

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Abstract

Wandlerzelle (1) mit wenigstens einer insbesondere wiederaufladbaren Elektrodenbaugruppe (2), welche vorgesehen ist, wenigstens zeitweise elektrische Energie insbesondere einem Verbraucher zur Verfügung zu stellen, welche wenigstens zwei Elektroden (3, 3a) unterschiedlicher Polarität aufweist, mit wenigstens einer Stromleiteinrichtung (4, 4a), welche vorgesehen ist, mit einer der Elektroden (3, 3a) der Elektrodenbaugruppe (2) elektrisch, vorzugsweise stoffschlüssig verbunden zu sein, mit einem Zellgehäuse (5) mit einem ersten Gehäuseteil (6), wobei das erste Gehäuseteil (6) vorgesehen ist, die Elektrodenbaugruppe (2) wenigstens bereichsweise zu umschließen.

Description

Wandlerzelle mit einem Zellgehäuse, Batterie mit wenigstens zwei dieser Wandlerzellen und
Verfahren zum Herstellen einer Wandlerzelle
B e s c h r e i b u n g
Hiermit werden die gesamten Inhalte der Prioritätsanmeldung
DE 10 2012 016 022 durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden
Anmeldung.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wandlerzelle, insbesondere ausgebildet als elektrochemische Energiewandlereinrichtung, mit einem Zellgehäuse, eine Batterie mit wenigstens zwei dieser elektrochemischen
Energiewandlereinrichtungen und ein Verfahren zum Herstellen einer
elektrochemischen Energiewandlereinrichtung. Die Erfindung wird im
Zusammenhang mit Lithium-Ionen-Batterien zur Versorgung von KFZ-Antrieben beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch unabhängig von der Chemie der Wandlerzelle oder von der Bauart der Batterie oder unabhängig von der Art des versorgten Antriebs Verwendung finden kann.
Aus dem Stand der Technik sind Batterien mit mehreren Wandlerzellen zur Versorgung von KFZ-Antrieben bekannt. Übliche Wandlerzellen weisen eine Elektrodenbaugruppe mit wenigstens zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität und einem Separator auf. Der Separator trennt bzw. beanstandet die Elektroden unterschiedlicher Polarität. Weiter weisen übliche Wandlerzellen ein Zellgehäuse auf, welche die Elektrodenbaugruppe wenigstens bereichsweise umschließt. Weiter weisen übliche Wandlerzelle wenigstens zwei Stromleiteinrichtungen auf, welche mit je einer Elektrode der Elektrodenbaugruppe elektrisch verbunden sind.
Der hohe Aufwand zur Herstellung einiger Bauarten von Wandlerzellen wird mitunter als problematisch empfunden. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Wandlerzelle zur Verfügung zu stellen, welche mit geringerem Aufwand bzw. Kosten hergestellt werden kann.
Die Aufgabe wird durch eine Wandlerzelle gemäß Anspruch 1 gelöst. Anspruch 10 beschreibt eine Batterie mit wenigstens zwei erfindungsgemäßen
Wandlerzellen. Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Hers teil verfahren für eine Wandlerzelle gemäß Anspruch 1 1 . Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Wandlerzelle, insbesondere ausgebildet als
elektrochemische Energiewandlereinrichtung, weist wenigstens eine,
insbesondere wiederaufladbare, Elektrodenbaugruppe auf. Die wenigstens eine Elektrodenbaugruppe ist vorgesehen, wenigstens zeitweise elektrische Energie insbesondere einem Verbraucher zur Verfügung zu stellen. Die
Elektrodenbaugruppe weist wenigstens zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität auf. Die Wandlerzelle weist eine, zwei oder mehrere
Stromleiteinrichtungen auf, wobei wenigstens eine oder mehrere dieser
Stromleiteinrichtungen vorgesehen sind, mit einer der Elektroden der
Elektrodenbaugruppe elektrisch, vorzugsweise stoffschlüssig verbunden zu sein. Die Wandlerzelle weist ein Zellgehäuse mit wenigstens einem insbesondere ersten Gehäuseteil auf, wobei das Zellgehäuse vorgesehen ist, die
Elektrodenbaugruppe wenigstens bereichsweise zu umschließen. Das erste Gehäuseteil weist wenigstens eine Funktionseinrichtung auf, welche vorgesehen ist, die Abgabe von Energie aus der Elektrodenbaugruppe insbesondere an einen Verbraucher zu unterstützen. Die Funktionseinrichtung ist mit der Elektrodenbaugruppe wirkverbunden, insbesondere zur Aufnahme von Energie. Das erste Gehäuseteil weist wenigstens ein erstes Tragelement auf, welches vorgesehen ist, die wenigstens eine Funktionseinrichtung gegenüber der Umgebung der Wandlerzelle abzugrenzen. Das erste Tragelement dient insbesondere dazu, die wenigstens eine Funktionseinrichtung abzustützen, d.h. insbesondere einer unerwünschten relativen Verlagerung der wenigstens einen Funktionseinrichtung bezüglich der Wandlerzelle zu begegnen. Das erste Tragelement dient insbesondere dazu, die wenigstens eine Funktionseinrichtung gegen schädigende Einflüsse aus der Umgebung zu schützen. Das erste Tragelement ist mit einem Metallblech ausgebildet.
Vorzugsweise ist die wenigstens eine Elektrodenbaugruppe ausgestaltet, wenigstens zeitweise chemische Energie in elektrische Energie zu wandeln. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Elektrodenbaugruppe vorgesehen, wenigstens zeitweise insbesondere zugeführte elektrische Energie in chemische Energie zu wandeln.
Vorzugsweise ist das erste Tragelement gegenüber wenigstens einer der Funktionseinrichtungen und/oder wenigstens einer der Stromleiteinrichtungen elektrisch isolierbar, insbesondere mittels eines ersten Polymermaterials.
Wirkweise Bei erfindungsgemäßer Ausbildung des ersten Gehäuseteils übernimmt die
Funktionseinrichtung mehrere Funktionen insbesondere betreffend den Betrieb der Wandlerzelle bzw. der Elektrodenbaugruppe, welche bei bekannten
Bauarten von Wandlerzellen durch diskrete Bauteile erfüllt werden. Mehrere diskrete Bauteile bzw. Funktionselemente sind in der wenigstens einen
Funktionseinrichtung insbesondere als eigene Funktionsbaugruppe
zusammengefasst. So sind zur Herstellung der erfindungsgemäßen
Wandlerzelle weniger Baugruppen erfordert, wodurch der Aufwand bei der Herstellung bzw. Montage verringert ist. So wird die zugrunde liegende Aufgabe gelöst.
Weiter bietet die erfindungsgemäße Wandlerzelle den Vorteil erhöhter
Haltbarkeit, indem das erste Tragelement die darunter liegende
Funktionseinrichtung gegen mechanische Beschädigung insbesondere durch einen auf das Zellgehäuse einwirkenden Fremdkörper schützt. Weiter bietet die erfindungsgemäße Wandlerzelle den Vorteil erhöhter Haltbarkeit, indem das erste Tragelement den Zusammenhalt der Funktionseinrichtung insbesondere bei Beschleunigungen oder Vibrationen während des Betriebs der Wandlerzelle verbessert.
Definitionen und bevorzugte Ausgestaltungen
Unter einer Elektrodenbaugruppe im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere der Bereitstellung elektrischer Energie dient. Die Elektrodenbaugruppe weist wenigstens zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität auf. Diese Elektroden unterschiedlicher Polarität sind durch einen
Separator beabstandet, wobei der Separator für Ionen leitfähig ist, nicht aber für Elektronen. Vorzugsweise ist die Elektrodenbaugruppe im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet. Vorzugsweise ist die Elektrodenbaugruppe mit zwei dieser Stromleiteinrichtungen unterschiedlicher Polarität insbesondere stoffschlüssig verbunden, welche zur wenigstens mittelbaren elektrischen
Verbindung mit wenigstens einer benachbarten Elektrodenbaugruppe und/oder wenigstens mittelbar der elektrischen Verbindung mit dem Verbraucher dienen.
Vorzugsweise weist wenigstens eine dieser Elektroden eine insbesondere metallische Kollektorfolie sowie eine Aktivmasse auf. Die Aktivmasse ist auf die Kollektorfolie wenigstens einseitig aufgetragen. Beim Laden oder Entladen der Elektrodenbaugruppe werden Elektronen zwischen der Kollektorfolie und Aktivmasse ausgetauscht. Vorzugsweise ist mit der Kollektorfolie wenigstens eine Ableiterfahne insbesondere stoffschlüssig verbunden. Besonders bevorzugt sind mehrere Ableiterfahnen mit der Kollektorfolie insbesondere stoffschlüssig verbunden. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Strom je
Ableiterfahne verringert ist. Vorzugsweise weist wenigstens eine dieser Elektroden eine insbesondere metallische Kollektorfolie sowie zwei Aktivmassen unterschiedlicher Polarität auf, welche auf verschiedenen Flächen der Kollektorfolie angeordnet und durch die Kollektorfolie beabstandet sind. Für diese Anordnung von Aktivmassen ist auch der Begriff„Bizelle" üblich. Beim Laden oder Entladen der Elektrodenbaugruppe werden Elektronen zwischen der Kollektorfolie und Aktivmasse ausgetauscht. Vorzugsweise ist mit der Kollektorfolie wenigstens eine Ableiterfahne
insbesondere stoffschlüssig verbunden. Besonders bevorzugt sind mit der Kollektorfolie mehrerer Ableiterfahnen insbesondere stoffschlüssig verbunden. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Zahl der Elektronen, welche je Zeiteinheit durch eine Ableiterfahne fließen, verringert ist.
Zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität sind in der Elektrodenbaugruppe durch einen Separator beabstandet. Der Separator ist für Ionen durchlässig, nicht aber für Elektronen. Vorzugsweise enthält der Separator wenigstens einen Teil des Elektrolyts bzw. des Leitsalzes. Vorzugsweise ist der Elektrolyt insbesondere nach dem Verschließen der Wandlerzelle im Wesentlichen ohne flüssigen Anteil ausgebildet. Vorzugsweise weist das Leitsalz Lithium auf.
Besonders bevorzugt werden Lithiumionen beim Laden in die negative Elektrode eingelagert bzw. interkaliert und beim Entladen wieder ausgelagert.
Die Elektrodenbaugruppe ist vorzugsweise ausgestaltet, zugeführte elektrische Energie in chemische Energie zu wandeln und als chemische Energie zu speichern. Die Elektrodenbaugruppe ist vorzugsweise ausgestaltet,
insbesondere gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie zu wandeln, bevor die Elektrodenbaugruppe diese elektrische Energie einem
Verbraucher zur Verfügung stellt. Man spricht dann auch von einer wiederaufladbaren Elektrodenbaugruppe. Besonders bevorzugt werden
Lithiumionen beim Laden in die negative Elektrode eingelagert bzw. interkaliert und beim Entladen wieder ausgelagert.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung ist die Elektrodenbaugruppe als Elektrodenwickel ausgebildet, insbesondere als im Wesentlichen zylindrischer Elektrodenwickel. Vorzugsweise ist diese Elektrodenbaugruppe wiederaufladbar. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einfacherer Herstellbarkeit insbesondere dadurch, dass bandförmige Elektroden verarbeitet werden können. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Ladekapazität, beispielsweise in Amperestunden [Ah] oder Wattstunden [Wh], seltener in Coulomb [C]
angegeben, auf einfache Weise durch weitere Wicklungen erhöht werden kann. Vorzugsweise ist die Elektrodenbaugruppe als Elektrodenflachwickel
ausgebildet. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass dieser raumsparend neben einem weiteren Elektrodenflachwickel insbesondere innerhalb einer Batterie angeordnet werden kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Elektrodenbaugruppe als im Wesentlichen quaderförmiger Elektrodenstapel ausgebildet.
Vorzugsweise ist diese Elektrodenbaugruppe wiederaufladbar. Der
Elektrodenstapel weist eine vorbestimmte Abfolge von Stapelblättern auf, wobei je zwei Elektrodenblätter unterschiedlicher Polarität von einem Separatorblatt getrennt sind. Vorzugsweise ist jedes Elektrodenblatt mit einer
Stromleiteinrichtung insbesondere stoffschlüssig verbunden, besonders bevorzugt einstückig mit der Stromleiteinrichtung ausgebildet. Vorzugsweise sind Elektrodenblätter gleicher Polarität insbesondere über eine gemeinsame Stromleiteinrichtung miteinander elektrisch verbunden. Diese Ausgestaltung der Elektrodenbaugruppe bietet den Vorteil, dass die Ladekapazität, beispielsweise in Amperestunden [Ah] oder Wattstunden [Wh], seltener in Coulomb [C] angegeben, auf einfache Weise durch Hinzufügen weiterer Elektrodenblätter erhöht werden kann. Besonders bevorzugt sind wenigstens zwei
Separatorblätter miteinander verbunden und umschließen eine begrenzende Kante eines Elektrodenblattes. Eine derartige Elektrodenbaugruppe mit einem einzelnen, insbesondere mäanderförmigen Separator ist in der WO
201 1/020545 beschrieben. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass einem parasitären Strom, ausgehend von dieser begrenzenden Kante zu einem
Elektrodenblatt anderer Polarität, begegnet ist.
Gemäß einer dritten bevorzugten Ausgestaltung ist die Elektrodenbaugruppe ausgebildet, elektrische Energie unter Aufnahme wenigstens eines kontinuierlich zugeführten Brennstoffs und eines Oxidationsmittels, nachfolgend Prozessfluide genannt, deren chemische Reaktion zu einem Edukt, insbesondere unterstützt durch wenigstens einen Katalysator, und Abgabe des Eduktes bereitzustellen. Nachfolgend wird die Elektrodenbaugruppe gemäß dieser bevorzugten
Ausgestaltung auch Wandlerbaugruppe genannt.
Die Wandlerbaugruppe ist als im Wesentlichen quaderförmiger Elektrodenstapel ausgebildet und weist wenigstens zwei insbesondere blattförmige Elektroden unterschiedlicher Polarität auf. Vorzugsweise ist wenigstens die erste Elektrode wenigstens bereichsweise mit einem Katalysator beschichtet. Die Elektroden sind beabstandet, vorzugsweise durch einen Separator bzw. eine Membran, welcher für Ionen durchlässig ist, nicht aber für Elektronen. Weiter weist der Energiewandler zwei Fluidführungseinrichtungen auf, welche jeweils benachbart zu den Elektroden unterschiedlicher Polarität angeordnet sind und vorgesehen sind, den Elektroden die Prozessfluide zuzuführen. Vorzugsweise ist wenigstens eine der Fluidführungseinrichtungen vorgesehen, das Edukt abzuführen. Die Wandlerbaugruppe weist wenigstens eine der Abfolgen auf:
Fluidführungseinrichtung für den Brennstoff - Elektrode erster Polarität - Membran - Elektrode zweiter Polarität - Fluidführungseinrichtung für das
Oxidationsmittel, insbesondere auch für das Edukt. Vorzugsweise sind mehrere dieser Abfolgen für erhöhte elektrische Spannung elektrisch in Reihe geschaltet.
Während des Betriebs des Energiewandlers wird der Brennstoff der ersten Elektrode zugeführt, insbesondere als Fluidstrom durch Kanäle der ersten Fluidführungseinrichtung. An der ersten Elektrode wird der Brennstoff unter Abgabe von Elektronen ionisiert. Die Elektronen werden über die erste Elektrode abgeführt, insbesondere über eine der Stromleiteinrichtungen, insbesondere in Richtung eines elektrischen Verbrauchers oder einer benachbarten
Wandlerzelle. Der ionisierte Brennstoff wandert durch die für Ionen durchlässige Membran zur zweiten Elektrode. Das Oxidationsmittel wird der zweiten Elektrode zugeführt, insbesondere als Fluidstrom durch Kanäle der zweiten
Fluidführungseinrichtung. An der zweiten Elektrode treffen zusammen: das Oxidationsmittel, der ionisierte Brennstoff sowie Elektronen von dem
elektrischen Verbraucher oder einer benachbarten Wandlerzelle. An der zweiten Elektrode erfolgt die chemische Reaktion zum Edukt, welches vorzugsweise durch Kanäle der zweiten Fluidführungseinrichtung abgeführt wird.
Unter einer Stromleiteinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere der Leitung von Elektronen zwischen einer der Elektroden der Elektrodenbaugruppe und einem Verbraucher oder zwischen einer der Elektroden und einer benachbarten Wandlerzelle dient. Dazu ist die Stromleiteinrichtung mit einer der Elektroden der Elektrodenbaugruppe elektrisch, vorzugsweise stoffschlüssig verbunden. Vorzugsweise ist die
Stromleiteinrichtung wenigstens mittelbar mit einem zu versorgenden
Verbraucher verbunden.
Die Stromleiteinrichtung weist einen elektrisch leitfähigen Bereich mit einem metallischen Werkstoff auf, vorzugsweise Aluminium und/oder Kupfer, besonders bevorzugt bereichsweise eine Beschichtung mit Nickel. Diese
Ausgestaltung bietet den Vorteil eines verringerten Kontaktwiderstands.
Vorzugsweise ist die Stromleiteinrichtung massiv mit einem metallischen Werkstoff ausgebildet. Vorzugsweise entspricht der Werkstoff der
Stromleiteinrichtung dem Werkstoff der- Kollektorfolie der Elektrode, mit welcher die Stromleiteinrichtung insbesondere stoffschlüssig verbunden ist. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verringerten Kontaktkorrosion zwischen Stromleiteinrichtung und Kollektorfolie. Die Stromleiteinrichtung weist einen zweiten Bereich auf, welcher innerhalb der Wandlerzelle angeordnet ist. Der zweite Bereich ist elektrisch mit wenigstens einer Elektrode der Elektrodenbaugruppe vorzugsweise stoffschlüssig
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verbunden, vorzugsweise mit sämtlichen Elektroden gleicher Polarität. Vorzugsweise weist der zweite Bereich wenigstens eine Ableiterfahne auf. Die Ableiterfahne ist mit einer der Elektroden der Elektrodenbaugruppe,
insbesondere mit deren Kollektorfolie insbesondere stoffschlüssig verbunden. Die Ableiterfahne ist als elektrisch leitfähiges Band bzw. Folie, vorzugsweise als Metallfolie ausgebildet. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass ein Versatz zwischen einer Symmetrieebene durch den Bereich der Stromleiteinrichtung, welcher sich in die Umgebung der Wandlerzelle erstreckt, und einer Ebene durch dieser Elektrode bzw. Kollektorfolie ausgeglichen werden kann. Besonders bevorzugt weist der zweite Bereich mehrere Ableiterfahnen auf. Die
Ableiterfahnen bieten mehrere Strompfade zu derselben Elektrode, wodurch die Stromdichte die Strompfad vorteilhaft verringert ist, oder zu verschiedenen Elektroden gleicher Polarität des Elektrodenstapels, wodurch eine
Parallelschaltung der Elektroden gleicher Polarität gebildet ist.
Vorzugsweise weist die Stromleiteinrichtung auch einen ersten Bereich auf, welcher sich in die Umgebung der Wandlerzelle erstreckt. Der erste Bereich ist elektrisch wenigstens mittelbar mit einem zu versorgenden Verbraucher oder einer zweiten, insbesondere benachbarten Wandlerzelle verbunden,
vorzugsweise über eine nicht der Wandlerzelle zugehörigen
Anschlusseinrichtung, wobei im Sinne der Erfindung auch eine Stromschiene, ein Stromband oder ein Anschlusskabel als Anschlusseinrichtung gelten.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der erste Bereich als Metallplatte oder als Platte mit einer metallischen Beschichtung ausgebildet. Diese
Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass eine mechanisch stabile, im Wesentlichen ebene Fläche zur einfachen und/oder möglichst dauerhaften elektrischen Verbindung mit einer Anschlusseinrichtung vorliegt. Vorzugsweise weist die Stromleiteinrichtung einen im Wesentlichen
plattenförmigen, metallischen oder metallbeschichteten Stromableiter auf. Im zweiten Bereich der Stromleiteinrichtung ist der Stromableiter insbesondere stoffschlüssig mit insbesondere sämtlichen Ableiterfahnen gleicher Polarität verbunden. Vorzugsweise entspricht der Werkstoff des Stromableiters dem Werkstoff der Ableiterfahne. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Stromableiter zur Verbindung mit einer Anschlusseinrichtung und/oder einem der Gehäuseteile mechanisch stabiler ausgebildet werden kann, als eine folienartiger Ableiterfahne ausgebildet werden könnte. Damit ist die Haltbarkeit der Wandlerzelle verbessert. Weiter bietet diese Ausgestaltung den Vorteil, dass der Stromableiter mit dem Zellgehäuse verbunden sein kann, bevor die
Elektrodenbaugruppe mit daran befestigten Ableiterfahnen dem Zellgehäuse zugeführt wird.
Unter einem Zellgehäuse im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere
• der Begrenzung der Elektrodenbaugruppe gegenüber der Umgebung dient,
• dem Schutz der Elektrodenbaugruppe gegenüber schädlichen Einflüssen aus der Umgebung dient, insbesondere zum Schutz vor Wasser aus der Umgebung,
• dem Austritt von Substanzen aus der Elektrodengruppe in die Umgebung entgegenwirkt,
• vorzugsweise die Elektrodenbaugruppe im Wesentlichen gasdicht
umschließt. Das Zellgehäuse umgibt die Elektrodenbaugruppe wenigstens bereichsweise, bevorzugt im Wesentlichen vollständig. Dabei ist das Zellgehäuse an die Gestalt der Elektrodenbaugruppe angepasst. Vorzugsweise ist das Zellgehäuse, ebenso wie die Elektrodenbaugruppe, im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet. Das Zellgehäuse umgibt die Elektrodenbaugruppe vorzugsweise derart, dass wenigstens eine Wandung des Zellgehäuses eine Kraft auf die
Elektrodenbaugruppe ausübt, wobei die Kraft einer unerwünschten
Relativbewegung der Elektrodenbaugruppe bezüglich des Zellgehäuses entgegenwirkt. Besonders bevorzugt nimmt das Zellgehäuse die Elektroden- baugruppe formschlüssig und/oder kraftschlüssig auf. Vorzugsweise ist das
Zellgehäuse gegenüber der Umgebung elektrisch isoliert. Vorzugsweise ist das Zellgehäuse gegenüber der Elektrodenbaugruppe elektrisch isoliert.
Das Zellgehäuse ist mit wenigstens einem im Wesentlichen biegesteifen ersten Gehäuseteil ausgebildet. Das erste Gehäuseteil weist wenigstens eine
Funktionseinrichtung auf, welche die Abgabe von Energie aus der
Elektrodenbaugruppe insbesondere an einen Verbraucher unterstützt. Das erste Gehäuseteil weist ein erstes Tragelement auf, welche die wenigstens eine Funktionseinrichtung gegenüber der Umgebung der Wandlerzelle abstützt.
Insbesondere dient das erste Gehäuseteil zur Begrenzung der
Elektrodenbaugruppe gegenüber der Umgebung der Wandlerzelle sowie zum Schutz der Elektrodenbaugruppe. Insbesondere dient das erste Gehäuseteil dem Schutz der Elektrodenbaugruppe. Vorzugsweise weist das erste
Gehäuseteil eine Wandstärke von mindestens 0,3 mm auf. Vorzugsweise sind das Material und die Geometrie des ersten Gehäuseteils so gewählt, dass dessen Biegesteifigkeit den Beanspruchungen des Betriebs standhält.
Unter einer Funktionseinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere dazu dient, einen einwandfreien Betrieb der Elektrodenbaugruppe zu unterstützen. Die Funktionseinrichtung ist mit der Elektrodenbaugruppe wirkverbunden. Unter wirkverbundener
Funktionseinrichtung und Elektrodenbaugruppe im Sinne der Erfindung ist insbesondere zu verstehen, dass Energie, ein elektrisches Potential, Stoffe und/oder Informationen insbesondere betreffend Betriebsparameter der Elektrodenbaugruppe zwischen Funktionseinrichtung und Elektrodenbaugruppe ausgetauscht werden können. Vorzugsweise weist die wenigstens eine
Funktionseinrichtung wenigstens einen elektrisch leitfähigen Bereich auf.
Vorzugsweise weist die wenigstens eine Funktionseinrichtung wenigstens einen elektrisch isolierenden Bereich auf, welcher besonders bevorzugt als Träger für Funktionselemente dient. Die Funktionseinrichtung ist vorzugsweise mit dem ersten Tragelement insbesondere stoffschlüssig verbunden. Gegenüber der Umgebung ist die Funktionseinrichtung von dem ersten Tragelement im
Wesentlichen vollständig bedeckt, sofern das erste Tragelement keine
Polkontaktausnehmung aufweist.
Vorzugsweise ist die Funktionseinrichtung mit wenigstens einer der Elektroden elektrisch verbunden, besonders bevorzugt mit wenigstens zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Funktionseinrichtung das elektrische Potential der verbundenen Elektrode aufweist, insbesondere von der Elektrodenbaugruppe mit Energie versorgt werden kann.
Vorzugsweise ist die Funktionseinrichtung als Diffusionssperre ausgebildet, womit einem Austausch eines Gases zwischen der Umgebung der Wandlerzelle und dem Innenraum des Zellgehäuses begegnet ist.
Vorzugsweise ist die Funktionseinrichtung mit einem Schaltungsträger, besonders bevorzugt mit einer bestückten und/oder bedruckten, insbesondere flexiblen, Leiterplatte ausgebildet. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Leiterplatte durch das erste Tragelement geschützt ist. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Funktionseinrichtung bei Entnahme der Wandlerzelle aus einer Batterie an der Wandlerzelle verbleibt. Unter einem ersten Tragelement im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche vorgesehen ist, die wenigstens eine Funktionseinrichtung wenigstens bereichsweise abzustützen. Das erste Tragelement ist der
Umgebung der Wandlerzelle zugewandt. Unter„abzustützen" im Sinne der Erfindung ist zu verstehen, dass einer unerwünschten Relativbewegung von der wenigstens einen Funktionseinrichtung bezüglich der ersten Tragelement bzw. der Wandlerzelle begegnet ist. Das erste Tragelement dient insbesondere dazu, einer unerwünschten relativen Verlagerung der wenigstens einen
Funktionseinrichtung bezüglich der ersten Tragelement bzw. der Wandlerzelle zu begegnen. Das erste Tragelement dient insbesondere dazu, die wenigstens eine Funktionseinrichtung insbesondere gegen schädigende Einflüsse aus der Umgebung der Wandlerzelle zu schützen. So bietet diese Ausbildung den Vorteil eines Schutzes der Elektrodenbaugruppe gegen einen auf das Zellgehäuse einwirkenden oder gar eindringenden Fremdkörper, insbesondere ohne dass separate Schutzeinrichtungen erfordert wären.
Das erste Tragelement ist mit einem Metall ausgebildet, vorzugsweise mit Aluminium, Kupfer, Eisen oder einer Legierung mit wenigstens einem dieser Metalle ausgebildet. Vorzugsweise ist das erste Tragelement als Metallblech ausgebildet. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Funktionseinrichtung vorzugsweise mit dem ersten Tragelement insbesondere stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt.
Vorzugsweise ist das erste Tragelement als flächige, erste Tragschicht ausgebildet. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die wenigstens eine Funktionseinrichtung entlang einer größeren Fläche von dem ersten
Tragelement abgestützt werden kann, wodurch insbesondere die Integrität der wenigstens einen Funktionseinrichtung verbessert ist. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Schutz auch der Elektrodenbaugruppe verbessert ist. Vorzugsweise weist das erste Tragelement eine oder zwei
Polkontaktausnehmungen auf, welche je einen Bereich der benachbarten Funktionseinrichtung aus der Umgebung der Wandlerzelle insbesondere elektrisch zugänglich machen. Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen und bevorzugte
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Wandlerzelle sowie deren Vorteile beschrieben.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Wandlerzelle wenigstens zwei Elektrodenbaugruppen gemäß deren erster oder zweiter bevorzugter
Ausgestaltung auf, welche im Zellgehäuse in Reihe geschaltet sind. Diese
Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die von der Wandlerzelle bereitstellbare elektrische Spannung, insbesondere die Klemmenspannung der Wanderzelle, erhöht ist.
Vorzugsweise weist die wenigstens eine Funktionseinrichtung wenigstens eines oder mehrere Funktionselemente auf.
Unter einem Funktionselement im Sinne der Erfindung ist ein Element zu verstehen, welche insbesondere dazu dient, einen einwandfreien Betrieb der Elektrodenbaugruppe zu unterstützen. Das Funktionselement dient
insbesondere · der elektrischen Verbindung der Elektrodenbaugruppe mit der Umgebung der Wandlerzelle, und/oder
• der insbesondere elektrischen Verbindung der wenigstens einer oder mehrerer dieser Funktionseinrichtungen mit der Elektrodenbaugruppe, und/oder • zum Zuführen von Energie insbesondere aus der Elektrodenbaugruppe zu wenigstens einer oder mehrerer dieser Funktionseinrichtungen, und/oder
• der Beeinflussung bzw. Begrenzung des elektrischen Stroms, welche in die Elektrodenbaugruppe fließt oder der Elektrodenbaugruppe entnommen wird, und/oder
• der Steuerung der Wandlerzelle bzw. Elektrodenbaugruppe, und/oder
• der Erfassung von Betriebsparametern der Wandlerzelle, insbesondere von Betriebsparametern der Elektrodenbaugruppe, und/oder
• dem Austausch von Wärmeenergie mit der Elektrodenbaugruppe,
vorzugsweise der Wärmeabfuhr aus der Elektrodenbaugruppe, und/oder
• der Zufuhr oder Abfuhr eines Fluidstroms einer chemischen Substanz, und/oder
• der Erfassung des Sicherheitszustands der Wandlerzelle, der
Defektanalyse, der Zustandserfassung bzw. -mitteilung, und/oder
• der Kommunikation mit der Umgebung, insbesondere mit einer
Batteriesteuerung oder mit einer unabhängigen Steuerung.
Vorzugsweise ist wenigstens eines oder mehrere dieser Funktionselemente ausgebildet als
• Polkontaktbereich, welcher aus der Umgebung der Wandlerzelle
insbesondere durch eine Polkontaktausnehmung des ersten Tragelements zugänglich ist, welcher insbesondere auf einer
Außenfläche des Zellgehäuses angeordnet ist, wobei der
Polkontaktbereich das elektrische Potential einer der Elektroden der Elektrodenbaugruppe aufweist, wobei diese Ausgestaltung den Vorteil bietet, dass wenigstens eine dieser Stromleiteinrichtungen ohne ersten Bereich ausgebildet werden kann,
Elektrodenverbindungsbereich, welcher der elektrischen Verbindung der Funktionseinrichtung mit der Elektrodenbaugruppe, welcher insbesondere der Versorgung der Funktionseinrichtung dient, welcher insbesondere der elektrischen Verbindung mit einer der Stromleiteinrichtungen der
Wandlerzelle dient,
Sensor, Messfühler, Spannungsfühler, Stromfühler, Temperaturfühler bzw. Thermoelement, Drucksensor, Sensor für einen chemischen Stoff, nachfolgend„Stoffsensor" genannt, Gassensor, Flüssigkeitssensor, Lagesensor oder Beschleunigungssensor, wobei die Sensoren bzw.
Fühler insbesondere der Erfassung von Betriebsparametern der
Wandlerzelle, insbesondere der Elektrodenbaugruppe dienen,
Steuereinrichtung, insbesondere Zellsteuereinrichtung,
anwendungsspezifische integrierte Schaltung, Mikroprozessor oder Datenspeichereinrichtung, welche insbesondere der Steuerung der Wandlerzelle bzw. deren Elektrodenbaugruppe dienen,
Stelleinrichtung, Druckentlastungseinrichtung, Aktor, Schalteinrichtung, Halbleiterschalter, Entladewiderstand, Strombegrenzer oder
Stromunterbrecher, welche insbesondere zur Durchführung von
Abstellmaßnahmen auf erkannte, insbesondere unerwünschte
Betriebszustände der Wandlerzelle dienen, welche insbesondere der Beeinflussung bzw. Begrenzung des elektrischen Stroms in die
Elektrodenbaugruppe bzw. aus der Elektrodenbaugruppe dienen,
• Leiterbahn, welcher der elektrischen Verbindung von wenigstens zwei oder mehreren dieser Funktionselemente untereinander dient, · Ausnehmung, welche eine Verbindung von Körpern ermöglicht, die durch die Funktionseinrichtung beabstandet sind, oder welche ermöglicht, dass sich ein Körper durch die Funktionseinrichtung erstreckt,
• Wärmeaustauschbereich, welcher dem Austausch von Wärmeenergie mit der Elektrodenbaugruppe dient, · Fluiddurchlass, welcher einem Austausch einer chemischen Substanz mit der Elektrodenbaugruppe dient, oder als
• Kommunikationseinrichtung, Piepser, lichtemittierende Diode,
Infrarotschnittstelle, GPS-Einrichtung, GSM-Baugruppe, erste
Nahfunkeinrichtung oder Transponder, welche der Kommunikation insbesondere mit einer Batteriesteuerung oder einer unabhängigen
Steuerung dienen, welche zur Übermittlung von Daten insbesondere an eine Batteriesteuerung oder einer unabhängigen Steuerung dienen, welche insbesondere der Anzeige eines insbesondere vorbestimmten Betriebszustands der Wandlerzelle bzw. der Elektrodenbaugruppe dienen.
Vorzugsweise ist die erste Nahfunkeinrichtung vorgesehen, zeitweise ein vorbestimmtes zweites Signal zu senden, insbesondere auf Anforderung bzw. auf ein vorbestimmtes erstes Signal von einer zweiten Nahfunkeinrichtung, wobei die zweite Nahfunkeinrichtung mit einer Batteriesteuerung
signalverbunden ist. Besonders bevorzugt ist die erste Nahfunkeinrichtung vorgesehen, zeitgleich mit dem vorbestimmten zweiten Signal eine Kennung für die Wandlerzelle zu senden.
Vorzugsweise wirken mehrere Funktionselemente gemeinsam für einen einwandfreien Betrieb der Elektrodenbaugruppe. Besonders bevorzugt sind diese Funktionselemente miteinander elektrisch verbunden.
Eine erste bevorzugte Ausgestaltung der Funktionseinrichtung weist als
Funktionselemente wenigstens auf:
• einen dieser Stromfühler für die Erfassung des elektrischen Stroms, welcher der Elektrodenbaugruppe zugeführt oder der
Elektrodenbaugruppe entnommen wird, nachfolgend auch Zellstrom genannt,
• einen dieser Spannungsfühler für die Erfassung der elektrischen
Spannung, insbesondere der Klemmenspannung, der
Elektrodenbaugruppe, · eines dieser Thermoelemente für die Erfassung der Temperatur der
Elektrodenbaugruppe oder einer dieser Stromleiteinrichtungen,
• eine dieser Zellsteuereinrichtungen für die Verarbeitung von Signalen der insbesondere zuvor genannten Messfühler,
• einen, vorzugsweise zwei dieser Elektrodenverbindungsbereiche, welche mit einer, vorzugsweise zwei dieser Elektroden insbesondere
unterschiedlicher Polarität elektrisch verbunden sind, welche
vorzugsweise der Versorgung der Zellsteuereinrichtung und/oder wenigstens eines dieser Messfühler mit elektrischer Energie dienen, • wenigstens zwei oder mehrere dieser Leiterbahnen zur elektrischen Verbindung der übrigen Funktionselemente dieser Funktionseinrichtung,
• vorzugsweise wenigstens eine oder mehrere dieser Schalteinrichtungen, dieser Stromunterbrecher und/oder dieser Strombegrenzer,
• vorzugsweise diese Datenspeichereinrichtung, welche zum Abspeichern und/oder Bereitstellen von Daten und/oder Rechenvorschriften dient,
• vorzugsweise diese erste Nahfunkeinrichtung, welche zum Austausch von Daten mit einer Batteriesteuerung bzw. deren zweiter
Nahfunkeinrichtung dient,
• vorzugsweise zwei Zellsteueranschlüsse, welche zur Verbindung mit einem Datenbus einer übergeordneten Batterie dienen, welche zum Austausch von Daten mit einer Batteriesteuerung dienen,
• vorzugsweise zwei Wärmeaustauschbereiche, welche dem Austausch von Wärmeenergie mit der Elektrodenbaugruppe und einem nicht der Wandlerzelle zugehörigen Wärmetauscher dienen.
Diese bevorzugte Ausgestaltung der Funktionseinrichtung bietet den Vorteil, dass die Funktionseinrichtung zur Steuerung bzw. Überwachung der
Elektrodenbaugruppe dienen kann. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Funktionseinrichtung bei Entnahme der Wandlerzelle aus einer Batterie an der Wandlerzelle verbleibt.
Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung dieser bevorzugten
Ausgestaltung ist die Funktionseinrichtung mit einer Leiterplatte ausgebildet, welche mit diesen Funktionselementen bestückt ist, welche Leiterbahnen zur Verbindung der übrigen Funktionselemente aufweist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass bei der Anfertigung des ersten
Gehäuseteils die Leiterplatte mit wenig Aufwand zugeführt bzw. auf dieses erste Tragelement aufgelegt werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Leiterplatte bei Entnahme der Wandlerzelle aus einer Batterie an der Wandlerzelle verbleibt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung dieser bevorzugten
Ausgestaltung ist die Funktionseinrichtung mit einer flexiblen Folie insbesondere aus Polyimid bzw. Kapton® ausgebildet, welche mit diesen Funktionselementen bestückt ist, welche Leiterbahnen zur Verbindung der übrigen
Funktionselemente aufweist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass bei der Anfertigung des ersten Gehäuseteils die Funktionseinrichtung mit wenig Aufwand zugeführt bzw. auf dieses erste Tragelement aufgelegt werden kann. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die
Funktionseinrichtung bei Entnahme der Wandlerzelle aus einer Batterie an der Wandlerzelle verbleibt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Wandlerzelle bzw. deren Zellgehäuse ein zweites Gehäuseteil auf.
Unter einem zweiten Gehäuseteil im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere vorgesehen ist, wenigstens bereichsweise mit dem ersten Gehäuseteil, insbesondere wenigstens mittelbar, insbesondere stoffschlüssig verbunden zu sein oder zu werden. Das zweite Gehäuseteil ist vorgesehen, mit dem ersten Gehäuseteil das Zellgehäuse der Wandlerzelle zu bilden. Vorzugsweise umgeben das erste Gehäuseteil und das zweite
Gehäuseteil gemeinsam die Elektrodenbaugruppe im Wesentlichen vollständig und wirken insbesondere einem Austausch von Substanzen zwischen der Elektrodenbaugruppe und der Umgebung der Wandlerzelle entgegen. Das zweite Gehäuseteil weist vorzugsweise wenigstens ein erstes Tragelement auf, welches besonders bevorzugt im Wesentlichen dem ersten Tragelement des ersten Gehäuseteils entspricht. Vorzugsweise weist das zweite Gehäuseteil wenigstens eine dieser Funktionseinrichtungen auf. Besonders bevorzugt ist das zweite Gehäuseteil im Wesentlichen identisch zum ersten Gehäuseteil ausgebildet. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass Fertigungskosten und Lagerhaltung verringert sind. Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Zellgehäuses sind das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil über einen Scharnierbereich
miteinander verbunden. Der Scharnierbereich erstreckt sich entlang je einer Kante des ersten Gehäuseteils und des zweiten Gehäuseteils. Vorzugsweise weist der Scharnierbereich eine geringere Wandstärke auf, als die Bereiche der Gehäuseteile, welche die Elektrodenbaugruppe begrenzen. Diese
Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Länge der abzudichtenden Kanten des insbesondere quaderförmigen Zellgehäuses verringert ist.
Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des Zellgehäuses sind das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil durch einen Rahmen
beanstandet. Die Gehäuseteile sind mit dem Rahmen insbesondere
stoffschlüssig verbunden. Der Rahmen weist im Wesentlichen vier
Rahmenelemente auf, welche zueinander entsprechend einem Rechteck angeordnet sind. Der Rahmen begrenzt einen Raum, in welchem die
Elektrodenbaugruppe wenigstens teilweise aufgenommen werden kann. Auch ist eine Wandlerzelle ohne Funktionseinrichtungen mit einem mit Rahmen ausgebildeten Zellgehäuse als Rahmenflachzelle bezeichnet worden.
Vorzugsweise ist der Rahmen mit dem zweiten Polymermaterial, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig aus dem zweiten Polymermaterial ausgebildet. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Gehäuseteile je ohne Aufnahmeraum ausgebildet werden können. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erstrecken sich zwei dieser Stromleiteinrichtungen durch den Rahmen wenigstens teilweise in die Umgebung. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist wenigstens eines dieser Gehäuseteile einen oder zwei dieser Polkontaktbereiche auf. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weisen das erste Gehäuseteil und/oder das zweite Gehäuseteil einen Aufnahmeraum auf, welcher die
Elektrodenbaugruppe wenigstens teilweise aufnehmen kann.
Vorzugsweise ist dieser Aufnahmeraum so bemessen, dass nach dem
Schließen der Gehäuseteile um die Elektrodenbaugruppe zu einem Zellgehäuse eine Reibkraft zwischen wenigstens einer Innenfläche des Zellgehäuses und einer Mantelfläche der Elektrodenbaugruppe vorliegt. Diese Reibkraft kann einer unerwünschten Relativbewegung von Zellgehäuse und
Elektrodenbaugruppe entgegenwirken. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Aufnahmeräume des ersten Gehäuseteils und des zweiten Gehäuseteils identisch ausgebildet. Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung ist im Wesentlichen die Hälfte der
Elektrodenbaugruppe von je einem Gehäuseteil aufgenommen. Diese
Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass Fertigungskosten und Lagerhaltung verringert sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung nimmt das erste oder das zweite Gehäuseteil die Elektrodenbaugruppe im Wesentlichen vollständig auf. Vorzugsweise ist das erste oder zweite Gehäuseteil als Becher ausgebildet. Die Elektrodenbaugruppe ist im Innenraum des Bechers angeordnet, wobei der Innenraum dem Aufnahmeraum entspricht. In der mehrschichtigen Wandung des Bechers ist wenigstens eine Funktionseinrichtung angeordnet. Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung ist das andere Gehäuseteil im Wesentlichen als flacher Deckel ohne Aufnahmeraum und/oder ohne Funktionseinrichtung ausgebildet zum Verschließen des ersten Gehäuseteils. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass das zweite Gehäuseteil kostengünstiger ausgebildet werden kann. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erstrecken sich zwei dieser Stromleiteinrichtungen durch die Wandung des Bechers oder durch die Wandung des Deckels wenigstens teilweise in die Umgebung. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weisen der Deckel und oder der Becher zwei dieser Polkontaktbereiche auf.
Vorzugsweise weisen das erste und/oder das zweite Gehäuseteil ein
Trennelement auf, welches zwischen wenigstens einer dieser
Funktionseinrichtungen und der Elektrodenbaugruppe angeordnet ist.
Unter einem Trennelement im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche vorgesehen ist, einer insbesondere unerwünschten
chemischen Wechselwirkung zwischen der Funktionseinrichtung und der Elektrodenbaugruppe entgegenzuwirken. Vorzugsweise ist das zweite
Trennelement als zweite Trennschicht ausgebildet. Das Trennelement weist ein, insbesondere faserdurchsetztes erstes Polymermaterial auf, vorzugsweise ein Thermoplast. Vorzugsweise liegt diese Erweichungstemperatur oberhalb des Betriebstemperaturbereichs der Wandlerzelle, besonders bevorzugt um wenigstens 10 K. Weiter weist das Trennelement ein Fasermaterial auf, vorzugsweise Glasfasern, Kohlefasern, Basaltfasern und/oder Aramidfasern, welches insbesondere der Versteifung des Trennelements dient. Vorzugsweise ist das Fasermaterial insbesondere textilförmig als Gelege oder Gewebe ausgebildet und besonders bevorzugt von dem ersten Polymermaterial im Wesentlichen vollständig umgeben. Diese Ausgestaltung bietet den weiteren Vorteil, dass das Trennelement die wenigstens eine Funktionseinrichtung von den Substanzen der Elektrodenbaugruppe trennen kann.
Besonders bevorzugt ist das Trennelement mit der wenigstens einen
Funktionseinrichtung insbesondere stoffschlüssig verbunden. Diese
Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass einer unerwünschten Relativbewegung von Trennelement und Funktionseinrichtung begegnet werden kann.
Besonders bevorzugt weist das Trennelement wenigstens eine Ausnehmung auf, welche einem Sensor der Funktionseinrichtung einen unmittelbaren Kontakt mit der Elektrodenbaugruppe zur Erfassung einer Substanz ermöglicht. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass das Vorliegen von Fluorwasserstoff, nachfolgend auch HF genannt, mit geringerer Zeitkonstante möglich ist.
Besonders bevorzugt weist das Trennelement insbesondere in einem
Randbereich des Gehäuseteils wenigstens eine Kontaktierungsausnehmung auf, welche insbesondere der elektrischen Verbindung der zum Trennelement benachbarten Funktionseinrichtung mit einer der Stromleiteinrichtungen der Wandlerzelle dient. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die
Funktionseinrichtung das elektrische Potential einer der Elektroden der
Elektrodenbaugruppe aufweist. Diese Ausgestaltung bietet den weiteren Vorteil, dass die Funktionseinrichtung von der Elektrodenbaugruppe mit Energie versorgt werden kann.
Vorzugsweise weisen das erste und/oder zweite Gehäuseteil in einem
Randbereich ein zweites Polymermaterial auf. Das zweite Polymermaterial dient insbesondere der stoffschlüssigen Verbindung mit einem der anderen
Gehäuseteile, besonders bevorzugt der stoffschlüssigen Verbindung des ersten Gehäuseteils mit dem zweiten Gehäuseteil. Vorzugsweise liegt diese
Erweichungstemperatur des zweiten Polymermaterials oberhalb des
Betriebstemperaturbereichs der Wandlerzelle, besonders bevorzugt um wenigstens 10 K. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die dauerhafte Abdichtung des Innenraums des Zellgehäuses verbessert ist.
Vorzugsweise ist das zweite Polymermaterial als Thermoplast insbesondere mit einer Erweichungstemperatur oberhalb des Betriebstemperaturbereichs der Wandlerzelle ausgebildet. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer vereinfachten Zufuhr des zweiten Polymermaterials in eine
Bearbeitungseinrichtung, insbesondere in ein Formgebungswerkzeug. Diese Ausgestaltung bietet den weiteren Vorteil einer innigen, insbesondere
gasdichten Verbindung des zweiten Polymermaterials mit dem jeweiligen
Gehäuseteil. Vorzugsweise entspricht das zweite Polymermaterial dem ersten
Polymermaterial. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer innigen, insbesondere gasdichten Verbindung des zweiten Polymermaterials mit dem ersten Polymermaterial. Gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung umschließt das zweite
Polymermaterial einen Randbereich des ersten und/oder zweiten Gehäuseteils. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil einer innigen, insbesondere gasdichten Verbindung des zweiten Polymermaterials mit dem jeweiligen
Gehäuseteil. Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung ist das zweite Polymermaterial zu einem Rahmen ausgebildet. Die Gehäuseteile sind mit dem Rahmen insbesondere stoffschlüssig verbunden. Der Rahmen weist im Wesentlichen vier Rahmenelemente auf, welche zueinander entsprechend einem Rechteck angeordnet sind. Der Rahmen begrenzt einen Raum, in welchem die
Elektrodenbaugruppe wenigstens teilweise aufgenommen werden kann. Auch ist eine Wandlerzelle ohne Funktionseinrichtungen mit einem mit Rahmen ausgebildeten Zellgehäuse als Rahmenflachzelle bezeichnet worden.
Vorzugsweise ist der Rahmen mit dem zweiten Polymermaterial, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig aus dem zweiten Polymermaterial ausgebildet. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die
Gehäuseteile je ohne Aufnahmeraum ausgebildet werden können. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erstrecken sich zwei dieser Stromleiteinrichtungen durch den Rahmen wenigstens teilweise in die Umgebung. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist wenigstens eines dieser Gehäuseteile einen oder zwei dieser Polkontaktbereiche auf.
Vorzugsweise weisen das erste und/oder zweite Gehäuseteil einen ersten Wärmeübertragungsbereich auf, welcher vorgesehen ist, Wärmeenergie mit der Elektrodenbaugruppe auszutauschen. Vorzugsweise berührt der erste
Wärmeübertragungsbereich die Elektrodenbaugruppe, insbesondere einer Ihrer Mantelflächen im Wesentlichen flächig. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Elektrodenbaugruppe Wärmeenergie entnommen oder zugeführt werden kann.
Vorzugsweise weisen das erste und/oder das zweite Gehäuseteil einen zweiten Wärmeübertragungsbereich auf, welcher vorgesehen ist, Wärmeenergie mit einer der Wandlerzelle nicht zugehörigen Temperiereinrichtung auszutauschen. Vorzugsweise berührt der zweite Wärmeübertragungsbereich diese
Temperiereinrichtung im Wesentlichen flächig. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass das Gehäuseteil mit der Temperiereinrichtung
Wärmeenergie, insbesondere von oder in Richtung der Elektrodenbaugruppe, austauschen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weisen wenigstens eine oder zwei dieser Stromleiteinrichtungen je wenigstens einen Kontaktierungsbereich auf. Der Kontaktierungsbereich dient insbesondere der elektrischen Verbindung mit wenigstens einer oder mehrerer dieser Funktionseinrichtungen, vorzugsweise der elektrischen Versorgung wenigstens einer oder mehrerer dieser
Funktionseinrichtungen. Vorzugsweise weist wenigstens einer dieser
Kontaktierungsbereiche ein Metall, besonders bevorzugt Aluminium und/oder Kupfer auf. Vorzugsweise ist der Kontaktierungsbereich in einem Randbereich des ersten Gehäuseteils angeordnet, insbesondere im Bereich des zweiten
Polymermaterials. Vorzugsweise lässt das zweite Polymermaterial den
Kontaktierungsbereich gegenüber wenigstens einem dieser
Elektrodenverbindungsbereiche frei. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Kontaktierungsbereich vom zweiten Polymermaterial im Wesentlichen unverrückbar bezüglich des ersten Gehäuseteils gehalten ist. Diese
Ausgestaltung bietet den weiteren Vorteil, dass das zweite Polymermaterial die elektrische Verbindung des Kontaktierungsbereichs mit dem Elektrodenverbindungsbereich der Funktionseinrichtung vor chemischer
Beanspruchung aus der Umgebung der Wandlerzelle schützt.
Vorzugsweise erstreckt sich der Kontaktierungsbereich in Richtung der
Funktionseinrichtung, insbesondere durch eine dieser
Kontaktierungsausnehmungen. Vorzugsweise ist der Kontaktierungsbereich als Kontaktierungsvorsprung ausgebildet. Vorzugsweise ist der
Kontaktierungsbereich bzw. Kontaktierungsvorsprung als Buckel ausgebildet. Vorzugsweise ist der Kontaktierungsbereich bzw. Kontaktierungsvorsprung mit einem Umformverfahren herstellbar. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Verbindung zwischen Stromleiteinrichtung und Funktionseinrichtung gut automatisierbar ist. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Ausbildung des Kontaktierungsbereichs vereinfacht ist. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Herstellung der elektrischen Wirkverbindung zwischen
Elektrodenbaugruppe und der Funktionseinrichtung vereinfacht ist. Vorzugsweise ist die Verbindung zwischen Kontaktierungsbereich und
Elektrodenverbindungsbereich stoffschlüssig ausgebildet, besonders bevorzugt mittels eines Reibschweiß- oder Ultraschallschweißverfahrens. Diese
Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Verbindung zwischen
Stromleiteinrichtung und Funktionseinrichtung gut automatisierbar ist. Vorzugsweise weisen eine oder zwei dieser Stromleiteinrichtungen,
insbesondere in ihrem zweiten Bereich, insbesondere im Innenraum des
Zellgehäuses, je eine oder mehrere dieser Ableiterfahnen auf. Diese mehreren Ableiterfahnen sind zur elektrischen, insbesondere stoffschlüssigen, Verbindung mit derselben Elektrode der als Elektrodenwickel ausgebildeten
Elektrodenbaugruppe oder mit mehreren Elektroden gleicher Polarität der als Elektrodenstapel ausgebildeten Elektrodenbaugruppe ausgestaltet.
Vorzugsweise sind diese mehreren Ableiterfahnen elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, mit derselben Elektrode der als Elektrodenwickel ausgebildeten Elektrodenbaugruppe oder mit mehreren Elektroden gleicher Polarität der als Elektrodenstapel ausgebildeten Elektrodenbaugruppe verbunden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Stromleiteinrichtung weiter auf:
1. einen im Wesentlichen plattenförmigen, metallischen oder
metallbeschichteten Stromableiter, welcher zur elektrischen,
insbesondere stoffschlüssigen, Verbindung mit wenigstens einer oder mehrerer dieser Ableiterfahnen ausgestaltet ist, welcher sich in das Innere des Zellgehäuse erstreckt, welcher besonders bevorzugt sich wenigstens teilweise aus dem Zellgehäuse in die Umgebung der
Wandlerzelle erstreckt, insbesondere zur elektrischen Verbindung mit einer nicht der Wandlerzelle zugehörigen Anschlusseinrichtung, welcher gegenüber dem ersten Tragelement elektrisch isolierbar ist, oder
2. einen im Wesentlichen plattenförmigen, metallischen oder
metallbeschichteten Stromableiter, welcher zur elektrischen,
insbesondere stoffschlüssigen, Verbindung mit einer dieser
Funktionseinrichtung ausgestaltet ist, welcher sich wenigstens teilweise aus dem Zellgehäuse in die Umgebung der Wandlerzelle erstreckt, insbesondere zur elektrischen Verbindung mit einer nicht der
Wandlerzelle zugehörigen Anschlusseinrichtung, welcher gegenüber dem ersten Tragelement elektrisch isolierbar ist, wobei die wenigstens eine Ableiterfahne mit derselben Funktionseinrichtung elektrisch,
insbesondere stoffschlüssig, verbindbar ist, oder
3. einen im Wesentlichen plattenförmigen, metallischen oder
metallbeschichteten Stromableiter, mit einem
Fahnenverbindungsabschnitt und einem Anschlussverbindungsabschnitt, wobei der Fahnenverbindungsabschnitt sich wenigstens teilweise in das Innere des Zellgehäuse erstreckt und zur elektrischen, insbesondere stoffschlüssigen Verbindung mit der wenigstens einen Ableiterfahne ausgestaltet ist, wobei der Anschlussverbindungsabschnitt sich wenigstens teilweise aus dem Zellgehäuse in die Umgebung der Wandlerzelle erstreckt und zur elektrischen, insbesondere
kraftschlüssigen, Verbindung mit einer nicht der Wandlerzelle zugehörigen Anschlusseinrichtung ausgestaltet ist, wobei der
Anschlussverbindungsabschnitt gegenüber dem ersten Tragelement elektrisch isolierbar ist, wobei der Fahnenverbindungsabschnitt und der Anschlussverbindungsabschnitt mit derselben dieser
Funktionseinrichtung elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbindbar sind, wobei der Fahnenverbindungsabschnitt und der
Anschlussverbindungsabschnitt umkehrbar durch diese
Funktionseinrichtung elektrisch miteinander verschaltet werden können.
Die Stromleiteinrichtung gemäß Nr.1 bietet den Vorteil einer verbesserten mechanischen Stabilität, indem die Ableiterfahnen eine Übertragung von mechanischen Schwingungen auf den Betrieb der Wandlerzelle auf die
Elektrodenbaugruppe dämpfen.
Die Stromleiteinrichtung gemäß Nr.2 bietet den Vorteil einer verbesserten mechanischen Stabilität, indem die Ableiterfahnen eine Übertragung von mechanischen Schwingungen auf den Betrieb der Wandlerzelle auf die
Elektrodenbaugruppe dämpfen. Die Stromleiteinrichtung gemäß Nr.2 bietet den Vorteil, eines vereinfachten Aufbaus.
Die Stromleiteinrichtung gemäß Nr.3 bietet den Vorteil einer verbesserten mechanischen Stabilität, indem die Ableiterfahnen eine Übertragung von mechanischen Schwingungen auf den Betrieb der Wandlerzelle auf die
Elektrodenbaugruppe dämpfen. Die Stromleiteinrichtung gemäß Nr.3 bietet den Vorteil, dass dieser Zellstrom mittels der Funktionseinrichtung unterbrochen werden kann. Vorzugsweise sind die mehreren Ableiterfahnen gleicher Polarität mittels eines Reibschweißverfahrens mit dem Stromableiter bzw. dessen
Fahnenverbindungsabschnitt stoffschlüssig und elektrisch verbunden. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verlangsamten Alterung dieser Verbindung.
Vorzugsweise ist der Stromableiter mit dem ersten Gehäuseteil, insbesondere in dessen Randbereich, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Vorzugsweise ist der Stromableiter gegenüber dem ersten Gehäuseteil bzw. dessen erstem Tragelement elektrisch isolierbar. Besonders bevorzugt erstreckt sich der Stromableiter durch das zweite Polymermaterial im Randbereich des ersten Gehäuseteils. So können in einem ersten Fertigungsschritt der Stromableiter stoffschlüssig und insbesondere gasdicht mit dem ersten Gehäuseteil verbunden werden und in einem anschließenden Fertigungsschritt die Ableiterfahnen mit dem Stromableiter stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt, werden. Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Stromleiteinrichtung erstreckt sich der Stromableiter auch aus dem Zellgehäuse auch in die
Umgebung der Wandlerzelle. Innerhalb des Zellgehäuses sind vorzugsweise eine oder mehrere dieser Ableiterfahnen derselben Polarität mit dem
Stromableiter elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbindbar. Vorzugsweise ist der Stromableiter als Metallplatte, Stanzteil und/oder Blechpressteil ausgebildet. Vorzugsweise ist der Stromableiter elektrisch gegenüber dem ersten Gehäuseteil bzw. dessen erstem Tragelement isolierbar. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil geringer Herstellkosten. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den weiteren Vorteil, dass die
Stromleiteinrichtung im ersten Bereich bzw. außerhalb des Zellgehäuses mechanisch ausreichend stabil ausgebildet ist, insbesondere zur Verbindung mit einer nicht der Wandlerzelle zugehörigen Anschlusseinrichtung, beispielsweise einer Stromschiene, einem Stromband oder einem Stromkabel,. Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Stromleiteinrichtung ist der Stromableiter mit einer Kontaktfläche ausgebildet. Innerhalb des
Zellgehäuses sind eine oder mehrere dieser Ableiterfahnen derselben Polarität mit dem Stromableiter elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbindbar.
Diese Kontaktfläche ist im Wesentlichen in einer Mantelfläche eines dieser
Gehäuseteile angeordnet oder erstreckt sich nur unwesentlich in die Umgebung. Vorzugsweise ist die Kontaktfläche zur elektrischen Verbindung mit einer federbelasteten Anschlusseinrichtung vorgesehen. Vorzugsweise ist der Stromableiter elektrisch gegenüber dem ersten Gehäuseteil bzw. dessen erstem Tragelement isolierbar. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Kontaktfläche für Transport oder Lagerung der Wandlerzelle mit einem isolierenden Klebestreifen abdeckbar ist.
Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Stromleiteinrichtung ist der Stromableiter zweiteilig ausgebildet und weist einen im Wesentlichen plattenförmigen, metallischen oder metallbeschichteten
Fahnenverbindungsabschnitt und einen ebensolchen
Anschlussverbindungsabschnitt auf. Wenigstens eine oder mehrere dieser Ableiterfahnen derselben Polarität sind mit dem Fahnenverbindungsabschnitt innerhalb des Zellgehäuses elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Der Anschlussverbindungsabschnitt erstreckt sich aus dem Zellgehäuse, insbesondere durch das zweite Polymermaterial, in die Umgebung,
insbesondere zur Verbindung mit einer dieser Anschlusseinrichtungen. Sowohl der Fahnenverbindungsabschnitt als auch der Anschlussverbindungsabschnitt sind mit derselben dieser Funktionseinrichtungen elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbindbar. Vorzugsweise weisen der
Fahnenverbindungsabschnitt und/oder der Anschlussverbindungsabschnitt je einen Vorsprung auf, welche elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, mit derselben dieser Funktionseinrichtungen verbindbar sind. Der
Fahnenverbindungsabschnitt und der Anschlussverbindungsabschnitt sind elektrisch nicht unmittelbar miteinander verbunden. Der
Fahnenverbindungsabschnitt und der Anschlussverbindungsabschnitt sind miteinander durch diese Funktionseinrichtung elektrisch verschaltbar, vorzugsweise durch ein als Halbleiterschalter ausgebildetes Funktionselement. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass dieser Zellstrom, insbesondere zum Beenden eines Lade- bzw. Entladevorgangs, mit Isolieren des Fahnenverbindungsabschnitts vom Anschlussverbindungsabschnitt unterbunden werden kann.
Gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Stromleiteinrichtung ist der Stromableiter nur mit diesem Anschlussverbindungsabschnitt entsprechend der dritten bevorzugten Ausführungsform ohne diesen
Fahnenverbindungsabschnitt ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform sind wenigstens eine oder mehrere dieser Ableiterfahnen derselben Polarität mit einer dieser Funktionseinrichtungen innerhalb des Zellgehäuses elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Der Anschlussverbindungsabschnitt erstreckt sich aus dem Zellgehäuse, insbesondere durch das zweite
Polymermaterial, in die Umgebung, insbesondere zur Verbindung mit einer dieser Anschlusseinrichtungen. Der Anschlussverbindungsabschnitt ist mit derselben dieser Funktionseinrichtungen elektrisch leitend verbunden, wie die wenigstens eine oder mehrere dieser Ableiterfahnen. Der
Anschlussverbindungsabschnitt und die Ableiterfahnen derselben Polarität sind elektrisch nicht unmittelbar miteinander verbunden. Der
Anschlussverbindungsabschnitt und die Ableiterfahnen derselben Polarität sind miteinander durch die Funktionseinrichtung elektrisch verschaltbar,
vorzugsweise durch ein als Halbleiterschalter ausgebildetes Funktionselement. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass mit Isolieren des Anschlussverbindungsabschnitts von diesen Ableiterfahnen derselben Polarität dieser Zellstrom, insbesondere zum Beenden eines Lade- bzw.
Entladevorgangs, unterbunden werden kann. Diese bevorzugte
Ausführungsform bietet den Vorteil eines vereinfachten Aufbaus der
Stromleiteinrichtung. Gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der Stromleiteinrichtung sind wenigstens eine oder mehrere dieser Ableiterfahnen derselben Polarität mit einer dieser Funktionseinrichtungen innerhalb des Zellgehäuses elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Diese Funktionseinrichtung weist einen dieser Polkontaktbereiche auf. Der Polkontaktbereich und die Ableiterfahnen derselben Polarität sind elektrisch nicht unmittelbar miteinander verbunden. Dieser Polkontaktbereich und diese Ableiterfahnen derselben Polarität sind miteinander durch die Funktionseinrichtung elektrisch verschaltbar,
vorzugsweise durch ein als Halbleiterschalter ausgebildetes Funktionselement. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass dieser Zellstrom, insbesondere zum Beenden eines Lade- bzw. Entladevorgangs, mit Isolieren des Anschlussverbindungsabschnitts von diesen Ableiterfahnen derselben Polarität, unterbunden werden kann. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil eines vereinfachten Aufbaus der Stromleiteinrichtung. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Polkontaktbereich für Transport oder Lagerung der Wandlerzelle mit einem isolierenden Klebestreifen abdeckbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das erste Tragelement wenigstens eine oder zwei dieser Polkontaktausnehmungen auf, welche eine oder zwei dieser Polkontaktbereiche der Funktionseinrichtung aus der
Umgebung, insbesondere elektrisch, zugänglich machen.
Vorzugsweise weist wenigstens eine der Funktionseinrichtungen, insbesondere im Bereich der wenigstens einen Polkontaktausnehmung, wenigstens einen dieser Polkontaktbereiche auf, welcher das elektrische Potential einer der Elektroden der Elektrodenbaugruppe aufweist, welcher vorzugsweise der elektrischen Verbindung dieser Elektrode mit einer anderen Wandlerzelle oder mit einem Verbraucher dient. Vorzugsweise weist die Funktionseinrichtung einen dieser Elektroden Verbindungsbereich auf, welche insbesondere der Stromleiteinrichtung, vorzugsweise deren Kontaktierungsbereich, zugewandt ist. Vorzugsweise ist eine elektrische Verbindung zwischen der Stromleiteinrichtung, insbesondere deren Kontaktierungsbereich, und der Funktionseinrichtung ausgebildet zur elektrischen Versorgung der Funktionseinrichtung bzw.
wenigstens eines ihrer Funktionselemente durch die Elektrodenbaugruppe. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des ersten Gehäuseteils weist das erste Tragelement zwei Polkontaktausnehmungen, die Funktionseinrichtung zwei Polkontaktbereiche unterschiedlicher Polarität und die Funktionseinrichtung zwei Elektrodenverbindungsbereiche unterschiedlicher Polarität auf. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, dass das zweite Gehäuseteil ohne
Polkontaktbereich ausgebildet werden kann, wodurch insbesondere die zugehörigen Herstellkosten verringert sind.
Vorzugsweise ist in den zweiten Bereich der Stromleiteinrichtung, insbesondere in deren Stromableiter, ein Temperaturfühler bzw. Thermoelement integriert. Die Zuleitungen zum Temperaturfühler bzw. Thermoelement enden im Randbereich des ersten Gehäuseteils. Im Bereich dieser Ausnehmung sind auch zwei
Anschlüsse zur Funktionseinrichtung angeordnet und mit den Kontaktflächen elektrisch verbunden. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass eine
Temperaturmessung in der Stromleiteinrichtung ermöglicht ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Wandlerzelle eine
Gehäusebaugruppe mit dem ersten Gehäuseteil und mit wenigstens einer oder zwei dieser Stromleiteinrichtungen unterschiedlicher Polarität auf. Diese
Gehäusebaugruppe dient insbesondere der vereinfachten Fertigung der
Wandlerzelle. Das erste Gehäuseteil weist einen insbesondere stoffschlüssigen Schichtverbund mit dem ersten Tragelement und der wenigstens einen
Funktionseinrichtung auf. Weiter weist das erste Gehäuseteil insbesondere im Randbereich das zweite Polymermaterial auf. Vorzugsweise ist ein Randbereich des ersten Gehäuseteils von dem zweiten Polymermaterial wenigstens bereichsweise umschlossen. Weiter weist das erste Gehäuseteil den
Aufnahmeraum auf, welcher vorgesehen ist, die Elektrodenbaugruppe wenigstens teilweise aufzunehmen. Die wenigstens eine dieser
Stromleiteinrichtungen, insbesondere deren Stromableiter, weist diesen Kontaktierungsbereich auf, welcher in dem Randbereich des ersten
Gehäuseteils, vorzugsweise im zweiten Polymermaterial angeordnet ist. Der Kontaktierungsbereich ist mit der Funktionseinrichtung, insbesondere mit deren Elektrodenverbindungsbereich insbesondere elektrisch verbunden. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Gehäusebaugruppe für sich vorbereitet werden kann.
Die Elektrodenbaugruppe wird erst nach Fertigstellung dieser
Gehäusebaugruppe in deren Aufnahmeraum eingelegt. Diese bevorzugte
Ausgestaltung bietet den weiteren Vorteil, dass Wärmeenergieeinträge bei der Ausbildung des Aufnahmeraums, bei der Anordnung des zweiten
Polymermaterials an dem ersten Gehäuseteil und/oder bei der, insbesondere stoffschlüssigen Verbindung, von Stromleiteinrichtung und erstem Gehäuseteil während der Herstellung dieser Gehäusebaugruppe nicht zur Erwärmung bzw. zu beschleunigter Alterung der Elektrodenbaugruppe führen können.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist wenigstens eine dieser
Funktionseinrichtungen, insbesondere des ersten Gehäuseteils, diese
Zellsteuereinrichtung, wenigstens einen oder zwei dieser
Elektrodenverbindungsbereiche und wenigstens einen oder mehrere dieser Messfühler auf. Der wenigstens eine Messfühler ist vorgesehen, einen
Betriebsparameter der Wandlerzelle, insbesondere von deren
Elektrodenbaugruppe zu erfassen und der Zellsteuereinrichtung zur Verfügung zu stellen. Unter einem Betriebsparameter im Sinne der Erfindung ist ein Parameter, insbesondere der Wandlerzelle, zu verstehen, welcher insbesondere • einen Rückschluss auf das Vorliegen eines erwünschten bzw.
vorbestimmten Betriebszustands der Wandlerzelle bzw. deren
Elektrodenbaugruppe gestattet, und/oder
• einen Rückschluss auf das Vorliegen eines ungeplanten bzw.
unerwünschten Betriebszustands der Wandlerzelle bzw. deren
Elektrodenbaugruppe gestattet, und/oder
• durch einen Messfühler bzw. Sensor feststellbar ist, wobei der Messfühler wenigstens zeitweise ein Signal zur Verfügung stellt, welcher proportional zum erfassten Parameter ist, vorzugsweise eine elektrische Spannung oder einen elektrischen Strom, und/oder
• von einer Steuereinrichtung, insbesondere einer Zellsteuereinrichtung, verarbeitbar ist, insbesondere mit einem Zielwert vergleichbar ist, insbesondere mit einem anderen erfassten Parameter verknüpfbar ist, und/oder
• Aufschluss über die Zellspannung, den Zellstrom, d.h. die Stromstärke des elektrischen Stroms in die Elektrodenbaugruppe oder aus der Elektrodenbaugruppe, die Zelltemperatur, den Innendruck der
Wandlerzelle, die Integrität der Wandlerzelle, das Freiwerden einer Substanz aus der Elektrodenbaugruppe, das Vorliegen einer
Fremdsubstanz insbesondere aus der Umgebung der Wandlerzelle und/oder den Ladezustand ermöglicht, und/oder
• eine Überführung der Wandlerzelle in einen anderen Betriebszustand nahelegt.
Die Zellsteuereinrichtung ist vorgesehen, wenigstens ein Betriebsverfahren der Wandlerzelle, insbesondere das Laden und/oder Entladen der Elektrodenbaugruppe zu steuern. Vorzugsweise überwacht die Zellsteuereinrichtung einen Betriebszustand der Wandlerzelle. Vorzugsweise leitet die Zellsteuereinrichtung die Überführung der Wandlerzelle in einen vorbestimmten Betriebszustand ein. Vorzugsweise zeigt die
Zellsteuereinrichtung über eine Anzeigeeinrichtung, insbesondere über wenigstens eine LED den Zustand der Wandlerzelle an. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Zellsteuereinrichtung im ersten Gehäuseteil geschützt angeordnet ist. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den weiteren Vorteil, dass die Wandlerzelle eine eigene Zellsteuereinrichtung zum Betrieb bzw. zur Überwachung der Elektrodenbaugruppe aufweist, welche auch an der Wandlerzelle verbleibt, wenn die Wandlerzelle aus einer Batterie entfernt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Zellsteuereinrichtung
vorgesehen, die Überführung der Wandlerzelle in einen "gesicherten" Zustand einzuleiten, wobei die Ladung der Wandlerzelle im gesicherten Zustand maximal die Hälfte der Ladekapazität beträgt, wobei insbesondere im gesicherten
Zustand die Zellspannung maximal 3V beträgt. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Wandlerzelle auch außerhalb eines Batterieverbunds in den gesicherte Zustand der Wandlerzelle überführbar ist. Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung weist die Funktionseinrichtung eine erste Nahfunkeinrichtung auf, welche mit der Zellsteuereinrichtung signalverbunden ist. Diese erste Nahfunkeinrichtung dient insbesondere der drahtlosen Kommunikation mit einer übergeordneten Batteriesteuerung, insbesondere mit deren zweiter Nahfunkeinrichtung. Vorzugsweise ist die erste Nahfunkeinrichtung ausgestaltet, insbesondere periodisch ein vorbestimmtes Signal an eine übergeordnete Batteriesteuerung zu übermitteln. Diese
Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Batteriesteuerung die zugefügte Wandlerzelle auf das vorbestimmte Signal zur Versorgung eines Verbrauchers einbeziehen kann. Diese Weiterbildung bietet den weiteren Vorteil, dass die Batteriesteuerung einer Wandlerzelle nach Ausbleiben des vorbestimmten Signals isolieren kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Funktionseinrichtung zwei Zellsteueranschlüsse und das erste Tragelement zwei Ausnehmungen im Bereich dieser Zellsteueranschlüsse auf. Über die Zellsteueranschlüsse ist die Wandlerzelle an eine Datenleitung bzw. einen Datenbus anschließbar. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Zellsteuerung über die beiden Zellsteueranschlüsse mit der übergeordneten Batteriesteuerung kommunizieren kann. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Wandlerzelle zur Aufnahme und/oder Abgabe einer Ladung von mindestens 3 Amperestunden [Ah], weiter bevorzugt von mindestens 5 Ah, weiter bevorzugt von mindestens 10 Ah, weiter bevorzugt von mindestens 20 Ah, weiter bevorzugt von mindestens 50 Ah, weiter bevorzugt von mindestens 100 Ah, weiter bevorzugt von mindestens 200 Ah, weiter bevorzugt von höchstens 500 Ah ausgestaltet. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten Betriebsdauer des von der Wandlerzelle versorgten Verbrauchers.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Wandlerzelle zur Bereitstellung eines Stroms von mindestens 50 A ausgestaltet, weiter bevorzugt von mindestens 100 A, weiter bevorzugt von mindestens 200 A, weiter bevorzugt von mindestens 500 A, weiter bevorzugt von höchstens 1000 A, insbesondere während wenigstens einer Stunde. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten Leistungsfähigkeit des von der Wandlerzelle versorgten
Verbrauchers. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Wandlerzelle zur Bereitstellung einer elektrischen Spannung, insbesondere Klemmenspannung, von mindestens 1 ,2 V ausgestaltet, weiter bevorzugt von mindestens 1 ,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 2 V, weiter bevorzugt von mindestens 2,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 3 V, weiter bevorzugt von mindestens 3,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 4 V, weiter bevorzugt von mindestens 4,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 5 V, weiter bevorzugt von mindestens 5,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 6 V, weiter bevorzugt von mindestens 6,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 7 V, weiter bevorzugt von höchstens 7,5 V, insbesondere während wenigstens einer Stunde. Vorzugsweise weist die Elektrodenbaugruppe Lithium- Ionen auf. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten
Energiedichte der Wandlerzelle.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Wandlerzelle innerhalb eines Temperaturbereichs zwischen -40 °C und 100 °C betreibbar, weiter bevorzugt zwischen -20 °C und 80 °C, weiter bevorzugt zwischen -10 °C und 60 °C, weiter bevorzugt zwischen 0 °C und 40 °C, insbesondere während wenigstens einer Stunde. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer möglichst
uneingeschränkten Aufstellung bzw. Verwendung der Wandlerzelle zur
Versorgung eines Verbrauchers, insbesondere eines Kraftfahrzeugs oder einer stationären Anlage bzw. Maschine.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Wandlerzelle eine
gravimetrische Energiedichte von mindestens 50 Wh/kg, weiter bevorzugt von mindestens 100 Wh/kg, weiter bevorzugt von mindestens 200 Wh/kg, weiter bevorzugt von weniger als 500 Wh/kg auf. Vorzugsweise weist die
Elektrodenbaugruppe Lithium-Ionen auf. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten Energiedichte der Wandlerzelle.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Wandlerzelle zum Einbau in ein Fahrzeug mit wenigstens einem Elektromotor vorgesehen. Vorzugsweise ist die Wandlerzelle zur Versorgung dieses Elektromotors vorgesehen. Besonders bevorzugt ist die Wandlerzelle vorgesehen, wenigstens zeitweise einen
Elektromotor eines Antriebsstrangs eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs zu versorgen. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil einer verbesserten Versorgung des Elektromotors.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Wandlerzelle zum Einsatz in einer stationären Batterie vorgesehen, insbesondere in einem
Pufferspeicher, als Gerätebatterie, Industriebatterie oder Starterbatterie.
Vorzugsweise beträgt die Ladekapazität der Wandlerzelle für diese
Anwendungen mindestens 50 Ah. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil einer verbesserten Versorgung eines stationären Verbrauchers, insbesondere eines stationär montierten Elektromotors. Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform besteht der wenigstens eine Separator, welcher nicht oder nur schlecht elektronenleitend ist, aus einem wenigstens teilweise stoffdurchlässigen Träger. Der Träger ist vorzugsweise auf mindestens einer Seite mit einem anorganischen Material beschichtet. Als wenigstens teilweise stoffdurchlässiger Träger wird vorzugsweise ein
organisches Material verwendet, welches vorzugsweise als nicht verwebtes Vlies ausgestaltet ist. Das organische Material, welches vorzugsweise ein Polymer und besonders bevorzugt ein Polyethylenterephthalat (PET) enthält, ist mit einem anorganischen, vorzugsweise ionenleitenden Material beschichtet, welches weiter vorzugsweise in einem Temperaturbereich von - 40° C bis 200° C ionenleitend ist. Das anorganische Material enthält bevorzugt wenigstens eine Verbindung aus der Gruppe der Oxide, Phosphate, Sulfate, Titanate, Silikate, Aluminosilikate mit wenigstens einem der Elemente Zr, AI, Li, besonders bevorzugt Zirkonoxid. Insbesondere Zirkonoxid dient der Stoffintegrität,
Nanoporösität und Flexibilität des Separators. Bevorzugt weist das
anorganische, ionenleitende Material Partikel mit einem größten Durchmesser unter 100 nm auf. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass Beständigkeit der Elektrodenbaugruppe bei Temperaturen oberhalb 100°C verbessert ist. Ein solcher Separator wird beispielsweise unter dem Handelsnamen "Separion" von der Evonik AG in Deutschland vertrieben. Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform besteht der wenigstens eine Separator, welcher nicht oder nur schlecht elektronenleitend, für Ionen aber leitfähig ist, wenigstens überwiegend bzw. vollständig aus einer Keramik, vorzugsweise aus einer Oxidkeramik. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass Beständigkeit der Elektrodenbaugruppe bei Temperaturen oberhalb 100°C verbessert ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist eine Batterie mindestens zwei erfindungsgemäße Wandlerzellen oder deren bevorzugte Ausführungsformen auf. Weiter weist die Batterie eine Batteriesteuerung und vorzugsweise eine zweite Nahfunkeinrichtung auf. Vorzugsweise ist die zweite Nahfunkeinrichtung mit einer dieser ersten Nahfunkeinrichtungen einer dieser Wandlerzellen signalverbunden.
Besonders bevorzugt ist die zweite Nahfunkeinrichtung vorgesehen, zeitweise ein vorbestimmtes erstes Signal zu senden, worauf eine erste dieser
Nahfunkeinrichtungen mit einem vorbestimmten Signal antwortet. Diese
Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Funktionsfähigkeit von Wandlerzellen der Batterie mit der zweiten Nahfunkeinrichtung abgefragt werden kann.
Besonders bevorzugt ist die Batteriesteuerung vorgesehen, nach Empfang eines vorbestimmten zweiten Signals von einer dieser ersten Nahfunkeinrichtungen einer der Wandlerzellen durch die zweite Nahfunkeinrichtung, diese
Wandlerzelle in die Versorgung eines angeschlossenen Verbrauchers
einzubinden. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Austausch einer Wandlerzelle vereinfacht ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der Wandlerzelle Eine erste bevorzugte Ausführungsform der Wandlerzelle weist auf diese
Elektrodenbaugruppe, eine erste und eine zweite dieser Stromleiteinrichtungen unterschiedlicher Polarität und dieses Zellgehäuse. Die Elektrodenbaugruppe ist als, insbesondere wiederaufladbarer, Elektrodenflachwickel, insbesondere wiederaufladbarer, Elektrodenstapel oder Wandlerbaugruppe mit wenigstens je einer Elektrode erster und zweiter Polarität ausgebildet. Die Stromleiteinrichtungen weisen wenigstens eine oder mehrere dieser
Ableiterfahnen auf, wobei je Stromleiteinrichtung die wenigstens eine
Ableiterfahne mit dem Stromableiter im Zellgehäuse elektrisch verbunden ist. Die erste Stromleiteinrichtung, insbesondere deren Ableiterfahne, ist mit der Elektrode erster Polarität elektrisch verbunden. Die zweite Stromleiteinrichtung, insbesondere deren Ableiterfahne, ist mit der Elektrode zweiter Polarität elektrisch verbunden. Weiter weisen diese Stromleiteinrichtungen je einen dieser Stromableiter auf, welche sich vorzugsweise in die Umgebung der Wandlerzelle erstrecken, insbesondere für vereinfachte elektrische Verbindung mit einer Anschlusseinrichtung. Die Ableiterfahnen und der Stromableiter wenigstens einer dieser Stromleiteinrichtung sind, insbesondere stoffschlüssig, verbunden.
Das Zellgehäuse weist das erste Gehäuseteil auf. Das erste Gehäuseteil weist das erste Tragelement und wenigstens eine oder mehrere dieser
Funktionseinrichtungen jeweils mit wenigstens einem oder mehreren dieser Funktionselemente auf. Das erste Tragelement ist mit einem Metallblech ausgebildet. Das erste Tragelement begrenzt die wenigstens eine dieser
Funktionseinrichtungen gegenüber der Umgebung der Wandlerzelle. Die wenigstens eine Funktionseinrichtung ist zwischen dem ersten Tragelement und der Elektrodenbaugruppe angeordnet. Das erste Tragelement ist mit wenigstens einer dieser Funktionseinrichtungen wenigstens bereichsweise, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. In seinem Randbereich weist das erste Gehäuseteil das zweite Polymermaterial auf, welches vorzugsweise den Randbereich des ersten Gehäuseteils umschließt. Der Stromableiter wenigstens der ersten Stromleiteinrichtung ist durch das zweite Polymermaterial geführt, vorzugsweise gegenüber dem ersten Tragelement elektrisch isoliert. Vorzugsweise ist der Stromableiter der zweiten Stromleiteinrichtung durch das zweite Polymermaterial geführt, vorzugsweise gegenüber dem ersten Tragelement elektrisch isoliert. Vorzugsweise verbindet das zweite Polymermaterial den Randbereich des ersten Gehäuseteils und den Stromableiter der ersten Stromleiteinrichtung, vorzugsweise auch den Stromableiter der zweiten Stromleiteinrichtung, stoffschlüssig und/oder gasdicht. Vorzugsweise weist das erste Gehäuseteil einen Aufnahmeraum auf, welcher die Elektrodenbaugruppe wenigstens teilweise aufnimmt.
Vorzugsweise weist das erste Gehäuseteil eines dieser Trennelemente auf. Dieses Trennelement ist flächig ausgebildet und zwischen der
Funktionseinrichtung und der Elektrodenbaugruppe angeordnet. Das
Trennelement ist mit der Funktionseinrichtung, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Das Trennelement dient der elektrischen Isolierung der
Elektrodenbaugruppe von der Funktionseinrichtung und ist insbesondere mit einem Polymermaterial ausgebildet. Die wenigstens eine Funktionseinrichtung ist mit der Elektrodenbaugruppe wirkverbunden, insbesondere elektrisch verbunden. Die wenigstens eine
Funktionseinrichtung weist einen, vorzugsweise zwei dieser
Elektrodenverbindungsbereiche auf, welche der elektrischen Verbindung mit der Elektrodenbaugruppe dienen. Beide Stromleiteinrichtungen weisen je einen dieser Kontaktierungsbereiche auf, wobei die Kontaktierungsbereiche der elektrischen Verbindung mit der wenigstens einen Funktionseinrichtung insbesondere über deren Elektrodenverbindungsbereiche dienen. Der erste Elektrodenverbindungsbereich der wenigstens einen Funktionseinrichtung und der Kontaktierungsbereich der ersten Stromleiteinrichtung sind miteinander elektrisch verbunden, vorzugsweise stoffschlüssig. Vorzugsweise ist der zweite Elektrodenverbindungsbereich der wenigstens einen Funktionseinrichtung mit dem Kontaktierungsbereich der zweiten Stromleiteinrichtung elektrisch verbunden, vorzugsweise stoffschlüssig. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Funktionseinrichtung mit einem Schaltungsträger ausgebildet, wobei der Schaltungsträger insbesondere als bestückte, insbesondere flexible, Leiterplatte ausgebildet ist. Besonders bevorzugt weist die Funktionseinrichtung diese Zellsteuereinrichtung auf.
Weiter weist das Zellgehäuse ein zweites Gehäuseteil auf. Das zweite
Gehäuseteil weist wenigstens das erste Tragelement auf wobei das erste Tragelement des zweiten Gehäuseteils mit einem, insbesondere
faserdurchsetzten, ersten Polymermaterial und/oder mit einem Metallblech ausgebildet ist. Gemeinsam mit dem ersten Gehäuseteil bildet das zweite Gehäuseteil das Zellgehäuse um die Elektrodenbaugruppe. Vorzugsweise weist das zweite Gehäuseteil in einem Randbereich das zweite Polymermaterial auf, welches besonders bevorzugt den Randbereich des zweiten Gehäuseteils umschließt. Vorzugsweise ist der Stromableiter der zweiten Stromleiteinrichtung durch das zweite Polymermaterial geführt. Vorzugsweise verbindet das zweite Polymermaterial den Randbereich des zweiten Gehäuseteils und den
Stromableiter der zweiten Stromleiteinrichtung stoffschlüssig und/oder gasdicht. Vorzugsweise weist das zweite Gehäuseteil einen Aufnahmeraum auf, welcher die Elektrodenbaugruppe wenigstens teilweise aufnimmt.
Vorzugsweise weist eines dieser ersten oder zweiten Gehäuseteile einen dieser ersten und/oder zweiten Wärmeübertragungsbereiche auf. So ist das
Gehäuseteil zum Austausch von Wärmeenergie mit der Elektrodenbaugruppe, insbesondere zur Wärmeabfuhr aus der Elektrodenbaugruppe in der Lage.
Vorzugsweise umgibt das Zellgehäuse die Elektrodenbaugruppe derart, dass eine Reibkraft zwischen Zellgehäuse und Elektrodenbaugruppe deren unerwünschter Relativbewegung entgegenwirkt.
Diese bevorzugte Ausführungsform bietet die Vorteile, dass · dass die Funktionseinrichtung durch das erste Tragelement gegen
schädliche Einflüsse aus der Umgebung der Wandlerzelle geschützt ist, • schädlichen Folgen von Vibrationen aus dem Betrieb auf die
Funktionseinrichtung begegnet ist,
• die Funktionseinrichtung im Zellgehäuse im Wesentlichen unverrückbar gehalten ist,
• die Funktionseinrichtung insbesondere bei einem Unfall an der
Wandlerzelle verbleibt,
• die Zellsteuereinrichtung die Funktionen der Wandlerzelle, insbesondere von deren Elektrodenbaugruppe auch unabhängig von einer
Batteriesteuerung steuert bzw. überwacht, insbesondere wenn die Wandlerzelle nicht Teil einer Batterie ist,
• einer beschleunigten Alterung der Elektrodenbaugruppe vorgebeugt werden kann, indem Wärmeenergie mittels einem dieser Gehäuseteile aus der Elektrodenbaugruppe abgeführt werden kann.
Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung dieser bevorzugten
Ausführungsform ist der Stromableiter der ersten Stromleiteinrichtung durch das zweite Polymermaterial des ersten Gehäuseteil geführt und der Stromableiter der zweiten Stromleiteinrichtung durch das zweite Polymermaterial des zweiten Gehäuseteil geführt. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Herstellung des ersten und des zweiten Gehäuseteils mit einigen identischen
Fertigungsschritten erfolgen kann, wodurch der Aufwand in der Fertigung reduziert ist.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Weiterbildung dieser bevorzugten
Ausführungsform sind beide Stromableiter durch das zweite Polymermaterial des ersten Gehäuseteils geführt. Weiter ist der Aufnahmeraum des ersten Gehäuseteils so bemessen, dass die Elektrodenbaugruppe im Wesentlichen vollständig darin Platz findet. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, dass das zweite Gehäuseteil im Wesentlichen ohne Aufnahmeraum bleiben kann, wodurch der zugehörige Fertigungsaufwand reduziert ist. Diese Weiterbildung bietet den weiteren Vorteil, dass nach dem Einlegen der Elektrodenbaugruppe in den Aufnahmeraum die elektrische Verbindungen von Ableiterfahnen und Stromableitern vereinfacht hergestellt werden können, insbesondere infolge verbesserter Zugänglichkeit.
Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform sind, abweichend von der ersten bevorzugten Ausführungsform, das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil über einen Scharnierbereich miteinander verbunden. Der
Scharnierbereich erstreckt sich entlang je einer begrenzenden Kante des ersten Gehäuseteils und des zweiten Gehäuseteils. Vorzugsweise weist der
Scharnierbereich eine geringere Wandstärke auf, als die Bereiche der
Gehäuseteile, welche die Elektrodenbaugruppe begrenzen. Besonders bevorzugt ist der Scharnierbereich als Filmscharnier ausgebildet. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Länge der
abzudichtenden Kanten des Zellgehäuses verringert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung ist mit der ersten oder zweiten bevorzugten Weiterbildung kombinierbar. Bei einer dritten bevorzugten Ausführungsform sind, abweichend von der ersten bevorzugten Ausführungsform, das erste Gehäuseteil und das zweite
Gehäuseteil durch einen Rahmen beanstandet. Die Gehäuseteile sind mit dem Rahmen, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Der Rahmen weist im
Wesentlichen vier Rahmenelemente auf, welche zueinander entsprechend einem Rechteck angeordnet sind. Der Rahmen begrenzt einen Raum, welcher zur Aufnahme der Elektrodenbaugruppe vorgesehen ist. Vorzugsweise ist der Rahmen mit dem zweiten Polymermaterial ausgebildet, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig aus dem zweiten Polymermaterial ausgebildet. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass wenigstens eines der Gehäuseteile ohne diesen Aufnahmeraum ausgebildet werden kann. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erstrecken sich zwei dieser Stromleiteinrichtungen durch den Rahmen wenigstens teilweise in die
Umgebung. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist wenigstens eines dieser Gehäuseteile einen oder zwei dieser Polkontaktbereiche auf. Vorzugsweise weist das erste Gehäuseteil eines dieser Trennelemente auf. Dieses Trennelement ist flächig ausgebildet und zwischen der
Funktionseinrichtung und der Elektrodenbaugruppe angeordnet. Das
Trennelement ist mit der Funktionseinrichtung, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Das Trennelement dient der elektrischen Isolierung der
Elektrodenbaugruppe von der Funktionseinrichtung und ist insbesondere mit einem Polymermaterial ausgebildet.
Diese bevorzugte Ausführungsform bietet die Vorteile, dass
• die Funktionseinrichtung durch das erste Tragelement gegen schädliche Einflüsse aus der Umgebung der Wandlerzelle geschützt ist, · schädlichen Folgen von Vibrationen aus dem Betrieb auf die
Funktionseinrichtung begegnet ist,
• die Funktionseinrichtung im Zellgehäuse im Wesentlichen unverrückbar gehalten ist,
• die Funktionseinrichtung insbesondere bei einem Unfall an der
Wandlerzelle verbleibt,
• die Zellsteuereinrichtung die Funktionen der Wandlerzelle, insbesondere von deren Elektrodenbaugruppe auch unabhängig von einer
Batteriesteuerung steuert bzw. überwacht, insbesondere wenn die Wandlerzelle nicht Teil einer Batterie ist, • einer beschleunigten Alterung der Elektrodenbaugruppe vorgebeugt werden kann, indem Wärmeenergie mittels einem dieser Gehäuseteile aus der Elektrodenbaugruppe abgeführt werden kann.
Bei einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Wandlerzelle ist,
abweichend von einer ersten, zweiten oder dritten bevorzugten
Ausführungsform, die Elektrodenbaugruppe als Wandlerbaugruppe ausgebildet. Wenigstens eine dieser Funktionseinrichtungen dieser bevorzugten
Ausführungsform weist wenigstens einen, vorzugsweise zwei oder drei dieser Fluiddurchlässe auf. Mit diesem Fluiddurchlass verbunden ist eine nicht der Wandlerzelle zugehörige Fluidzuleitung, welche insbesondere zur Zufuhr oder Abfuhr eines dieser Prozessfluide dient. Vorzugsweise ist dieser Fluiddurchlass im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet und stoffschlüssig bzw. gasdicht mit der ersten Tragschicht verbunden. Besonders bevorzugt erstreckt sich dieser Fluiddurchlass aus dem Zellgehäuse in die Umgebung der Wandlerzelle.
Vorzugsweise weist das erste Gehäuseteil eines dieser Trennelemente auf. Dieses Trennelement ist flächig ausgebildet und zwischen der
Funktionseinrichtung und der Wandlerbaugruppe angeordnet. Das
Trennelement ist mit der Funktionseinrichtung, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Das Trennelement dient der elektrischen Isolierung der
Wandlerbaugruppe von der Funktionseinrichtung und ist insbesondere mit einem Polymermaterial ausgebildet.
Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung dieser bevorzugten
Ausführungsform ist die Wandlerbaugruppe ausgebildet als Polymerelektrolyt- Brennstoffzelle. Die Membran ist protonenleitend. H2 dient als Brennstoff und wird der negativen Elektrode, versehen mit einem Edelmetall als Katalysator, insbesondere mit Pt zugeführt. Nach Ionisation wandern die Protonen durch die Membran zur positiven Elektrode und kommen dort mit dem Oxidationsmittel zusammen. Als Edukt entsteht Wasser. Gemäß einer zweiten bevorzugten Weiterbildung dieser bevorzugten
Ausführungsform ist die Wandlerbaugruppe gekennzeichnet durch die
Integration von Wasserstoffspeicher und miniaturisierter Brennstoffzelle zu einer Einheit. Dabei werden keine Peripherie-Komponenten wie Druckminderer, Druckregler und Wasserstoffzuleitungen benötigt. Der Wasserstoff wird der
Brennstoffzelle direkt aus dem integrierten Speicher zugeführt. Die Menge des der Brennstoffzelle zugeführten Wasserstoffs wird über die
Materialeigenschaften der Oberfläche des Wasserstoffspeichers sowie über die Kontaktfläche zwischen Wasserstoffspeicher und Brennstoffzelle gesteuert. Um die Brennstoffzelle vollständig ohne aktive Komponenten zu realisieren, wird sie als selbst atmendes System ausgelegt. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet ein großes Potential für Miniaturisierung.
Gemäß einer dritten bevorzugten Weiterbildung dieser bevorzugten
Ausführungsform ist die Wandlerbaugruppe ausgebildet mit einer Luftkathode aus hochporösem Al203, ZnO oder SiC. Die Anode ist aus verpresstem Zn- Pulver, Metallschaum mit eingelagertem Zn oder Keramik, insbesondere SiC, mit Zn-Anteilen. Elektrolyt und Separator sind als Vlies oder poröse Keramik mit 30%-iger KOH ausgebildet. Diese bevorzugte Weiterbildung ist besonders für hohe Betriebstemperaturen geeignet. Bei einer fünften bevorzugten Ausführungsform der Wandlerzelle ist,
abweichend von der ersten, zweiten oder dritten bevorzugten Ausführungsform, eines der Gehäuseteile im Wesentlichen becherförmig mit einem
Aufnahmeraum und einer Zugangsöffnung zu diesem Aufnahmeraum
ausgebildet. Das andere der Gehäuseteile ist im Wesentlichen als Deckel für diese Zugangsöffnung ausgebildet, insbesondere als Deckelbaugruppe zum Verschließen dieser Zugangsöffnung. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Funktionseinrichtung, insbesondere stoffschlüssig, mit dem becherförmigen Gehäuseteil verbunden. Alternative ist die wenigstens eine Funktionseinrichtung, insbesondere stoffschlüssig, mit dem Deckel bzw. Deckelbaugruppe verbunden. Vorzugsweise nimmt das becherförmige Gehäuseteil die Elektrodenbaugruppe derart auf, dass das erste Tragelement eine Normalkraft auch auf eine
Mantelfläche der Elektrodenbaugruppe ausübt.
Vorzugsweise weist das erste Gehäuseteil eines dieser Trennelemente auf. Dieses Trennelement ist flächig ausgebildet und zwischen der
Funktionseinrichtung und der Elektrodenbaugruppe angeordnet. Das
Trennelement ist mit der Funktionseinrichtung, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Das Trennelement dient der elektrischen Isolierung der
Elektrodenbaugruppe von der Funktionseinrichtung und ist insbesondere mit einem Polymermaterial ausgebildet. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Zusammenhalt der Elektrodenbaugruppe verbessert ist. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der thermische Kontakt zwischen einem Temperaturfühler der Funktionseinrichtung und einer der Mantelflächen der Elektrodenbaugruppe verbessert ist. Eine sechste bevorzugte Ausführungsform der Wandlerzelle entspricht im Wesentlichen der ersten oder zweiten bevorzugten Ausführungsform, wobei aber eine oder zwei dieser Stromleiteinrichtungen entsprechend Nr.2, wobei eine oder mehrere dieser Ableiterfahnen mit einer dieser Funktionseinrichtung elektrisch verbunden ist, oder entsprechend Nr.3 ausgebildet sind, wobei der Stromableiter zweiteilig mit diesem Fahnenverbindungsabschnitt und diesem Anschlussverbindungsabschnitt ausgebildet ist.
Vorzugsweise weist das erste Gehäuseteil eines dieser Trennelemente auf. Dieses Trennelement ist flächig ausgebildet und zwischen der
Funktionseinrichtung und der Elektrodenbaugruppe angeordnet. Das
Trennelement ist mit der Funktionseinrichtung, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Das Trennelement dient der elektrischen Isolierung der Elektrodenbaugruppe von der Funktionseinrichtung und ist insbesondere mit einem Polymermaterial ausgebildet.
Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Zellstrom mittels der Funktionseinrichtung unterbrochen werden kann. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung dieser bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens ein Halbleiterschalter dieser Funktionseinrichtung, vorzugsweise ein Feldeffekttransistor, zwischen den Fahnenverbindungsabschnitt und den Anschlussverbindungsabschnitt geschaltet. Diese Halbleiterschalter ist durch die Zellsteuereinrichtung steuerbar. Der Fahnenverbindungsabschnitt und der Anschlussverbindungsabschnitt sind als Metallplatte ausgebildet. Vorzugsweise ist die Funktionseinrichtung bereichsweise elektrisch isolierend ausgebildet und zwischen den Fahnenverbindungsabschnitt und dem
Anschlussverbindungsabschnitt angeordnet. Vorzugsweise weist der
Fahnenverbindungsabschnitt und/oder der Anschlussverbindungsabschnitt eine Vertiefung für den wenigstens Halbleiterschalter auf. Vorzugsweise berührt der Halbleiterschalter den Fahnenverbindungsabschnitt und/oder den
Anschlussverbindungsabschnitt flächig für verbesserte Wärmeleitung. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass dieser Zellstrom mittels der Funktionseinrichtung und gebunden werden kann. Diese bevorzugte
Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Aufwand zur Kühlung des
Halbleiterschalters verringert ist.
Verfahren zur Herstellung einer Wandlerzelle oder von deren Baugruppen
Ein erstes Herstellverfahren, insbesondere zum Herstellen eines dieser ersten oder zweiten Gehäuseteile, ist gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: S1 Zusammenführen mehrerer dieser Funktionselemente, insbesondere Funktionselemente gemäß der ersten bevorzugten Ausgestaltung der Funktionseinrichtung, wodurch eine Funktionsbaugruppe gebildet wird, vorzugsweise mit einem, insbesondere flexiblen, Schaltungsträger,
52 Bereitstellen, vorzugsweise aus einer zweiten Bevorratung, des ersten Tragelements, welches vorzugsweise einen dieser Aufnahmeraum aufweist, welches vorzugsweise eine oder zwei dieser
Polkontaktausnehmungen aufweist,
53 Auflegen wenigstens einer dieser Funktionseinrichtungen bzw.
Funktionsbaugruppen insbesondere gemäß Schritt S1 , vorzugsweise von der ersten Bevorratung, auf das erste Tragelement, insbesondere in dessen Aufnahmeraum, insbesondere nach Schritt S2,
54 Verbinden, insbesondere stoffschlüssig, des ersten Tragelements mit wenigstens einer dieser Funktionseinrichtungen bzw.
Funktionsbaugruppen insbesondere gemäß Schritt S1 , vorzugsweise unter Wärmeeinfluss, vorzugsweise mit einem ersten Polymermaterial, vorzugsweise mittels einer dieser isotaktischen oder kontinuierlichen Presse, worauf das erste oder zweite Gehäuseteil gebildet ist, insbesondere nach Schritt S3, vorzugsweise mit
55 Ausbilden eines dieser Aufnahmeräume für die Elektrodenbaugruppe ihm ersten Tragelement, insbesondere vor Schritt S2, insbesondere nach Schritt S4, insbesondere in einem Formgebungswerkzeug, insbesondere durch Verformen mit einem Körper, welcher an den Aufnahmeraum angepasst ist, welcher vorzugsweise im Wesentlichen der Gestalt der Elektrodenbaugruppe entspricht, wobei besonders bevorzugt der Aufnahmeraum durch Schließen des Formgebungswerkzeugs erzeugt wird, und/oder S6 Aufbringen eines dieser Trennelemente auf die Funktionseinrichtung bzw. Funktionsbaugruppe, insbesondere stoffschlüssiges Verbinden des Trennelements mit der Funktionseinrichtung bzw. Funktionsbaugruppe, insbesondere nach Schritt S3 oder S4.
Dieses Herstellverfahren bietet den Vorteil, dass
• das Zellgehäuse bzw. dessen erstes Gehäuseteil mit einer
vorbestimmten Biegesteifigkeit und/oder einer vorbestimmten Fähigkeit zur Energieaufnahme bezüglich eines aus der Umgebung auf die
Wandlerzelle einwirkenden Fremdkörpers herstellbar ist, wodurch insbesondere die mechanische Widerstandsfähigkeit der Wandlerzelle verbessert ist, und/oder
• das erste Tragelement den Zusammenhalt der Funktionseinrichtung
verbessert, wodurch die Widerstandsfähigkeit der Wandlerzelle
gegenüber Vibrationen bzw. die Funktionsfähigkeit der Wandlerzelle bei Vibrationen verbessert ist, und/oder
• insbesondere im Gegensatz zu Wandlerzellen mit folienartigem
Zellgehäuse auf separate, versteifende Bauteile verzichtet werden kann, und/oder
• nach Ausbildung der Funktionseinrichtung und/oder des ersten
Gehäuseteils die späteren Fertigungsschritte vereinfacht sind, wobei Herstellkosten gespart werden, und/oder
• Ausbeute und Qualität der Herstellung verbessert sind, und/oder • mit der Verbindung von Funktionseinrichtung bzw. Funktionsbaugruppe und dem ersten Tragelement zum Gehäuseteil einen unbeabsichtigten Verlust der Funktionseinrichtung entgegengewirkt wird, und/oder
• durch das metallische erste Tragelement der Schutz der
Funktionseinrichtung verbessert ist, und/oder
• bei unterschiedlicher Ausprägung des Aufnahmeraums, insbesondere mit unterschiedlicher Tiefe, das jeweilige Gehäuseteil an die Abmessungen der Elektrodenbaugruppe angepasst werden kann.
Ein zweites Herstellverfahren, insbesondere zum Herstellen einer vorgenannten Gehäusebaugruppe, ist gekennzeichnet durch die Schritte:
511 Bereitstellen eines dieser ersten Gehäuseteil, insbesondere hergestellt gemäß dem ersten Herstellverfahren, insbesondere in einer
Bearbeitungseinrichtung, insbesondere in einem Formgebungswerkzeug,
512 Einlegen wenigstens einer oder mehrerer dieser Stromableiter oder
Anschlussverbindungsabschnitte in die Bearbeitungseinrichtung, insbesondere in das Formgebungswerkzeug, insbesondere zu dem ersten Gehäuseteil, insbesondere nach Schritt S11 ,
513 Verbinden, insbesondere stoffschlüssig, des wenigstens einen
Stromableiters oder des wenigstens einen
Anschlussverbindungsabschnitts mit dem ersten Gehäuseteil,
insbesondere nach Schritt S12, dabei vorzugsweise elektrisches Isolieren des wenigstens einen Stromableiters oder des wenigstens einen
Anschlussverbindungsabschnitts gegenüber dem ersten Gehäuseteil, vorzugsweise S14 Zuführen eines insbesondere fließfähigen zweiten Polymermaterials, wobei das zweite Polymermaterial im Randbereich des ersten
Gehäuseteils angeordnet wird, insbesondere bei einer Arbeitstemperatur, welche wenigstens der Erweichungstemperatur des zweiten
Polymermaterials entspricht,
vorzugsweise unter Wärmeeinfluss und vorzugsweise mit einem
Differenzdruck zum umgebenden Luftdruck zu dem ersten Gehäuseteil in die Bearbeitungseinrichtung,
wobei vorzugsweise je einer dieser Kontaktierungsbereiche wenigstens einer oder zwei dieser Stromleiteinrichtungen frei bleibt,
wobei vorzugsweise S14 zeitgleich mit S12 oder mit S13 erfolgt.
Unter einem Differenzdruck bezüglich der Umgebung der
Bearbeitungseinrichtung in Schritt S14 im Sinne der Erfindung ist zu verstehen, dass das zweite Polymermaterial beim Zuführen in die Bearbeitungseinrichtung einen höheren statischen Druck aufweist, als der statische Druck in der
Bearbeitungseinrichtung.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Schritts S14 ist das zweite
Polymermaterial mit einem Überdruck bezüglich der Umgebung der
Bearbeitungseinrichtung beaufschlagt. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Schritt S14 liegt im Bereich der in die
Bearbeitungseinrichtung eingelegten Gehäuseteile ein Unterdruck bezüglich der Umgebung der Bearbeitungseinrichtung vor. Beide Druckdifferenzen dienen der verbesserten Zufuhr des zweiten Polymermaterial in die
Bearbeitungseinrichtung. Beide Ausgestaltungen bieten den Vorteil, dass die Füllung von für das zweite Polymermaterial vorgesehene Bereiche der
Bearbeitungseinrichtung beim Verbinden der eingelegten Gehäuseteile verbessert ist. Vorzugsweise werden während Schritt S14 einer oder zwei dieser Stromableiter oder Anschlussverbindungsabschnitte durch das zweite Polymermaterial stoffschlüssig, insbesondere gasdicht mit dem ersten Gehäuseteil verbunden.
Dieses Hers teil verfahren bietet den Vorteil, dass
• mit der Gehäusebaugruppe die weitere Herstellung der Wandlerzelle vereinfacht ist, und/oder
• die Haltbarkeit der Wandlerzelle, insbesondere infolge Schritt 14,
verbessert ist.
Ein drittes Herstellverfahren, insbesondere zum Herstellen einer vorgenannten Gehäusebaugruppe, ist gekennzeichnet durch die Schritte:
S17 Bereitstellen eines dieser ersten Gehäuseteile, insbesondere hergestellt gemäß dem ersten Herstellverfahren, oder der Gehäusebaugruppe, insbesondere hergestellt gemäß dem zweiten Herstellverfahren, vorzugsweise in einer Bearbeitungseinrichtung, welche insbesondere zum Ausbilden des Zellgehäuses um die Elektrodenbaugruppe dient,
519 Zuführen der Elektrodenbaugruppe, welche wenigstens eine oder
mehrere dieser Ableiterfahnen aufweist, zu dem ersten Gehäuseteil oder der Gehäusebaugruppe, insbesondere in die Bearbeitungseinrichtung, vorzugsweise Einlegen der Elektrodenbaugruppe in den Aufnahmeraum des ersten Gehäuseteils oder der Gehäusebaugruppe, insbesondere nach Schritt s 17,
520 elektrisches, insbesondere stoffschlüssiges, Verbinden wenigstens einer oder mehrerer dieser Ableiterfahnen mit wenigstens einem dieser Stromableiter oder mit einer dieser Funktionseinrichtungen oder mit einem dieser Fahnenverbindungsabschnitte, insbesondere mittels eines Fügeverfahrens, vorzugsweise mittels eines Reibschweißverfahrens, besonders bevorzugt mittels Ultraschallschweißen, insbesondere nach Schritt S17 oder S19,
S23 Zuführen des zweiten Gehäuseteils zu dem ersten Gehäuseteil oder zu der Gehäusebaugruppe, insbesondere in die Bearbeitungseinrichtung, wobei vorzugsweise das zweite Gehäuseteil in einem Randbereich das zweite Polymermaterial aufweist, insbesondere nach Schritt S20,
S26 Verbinden, insbesondere stoffschlüssig, des zweiten Gehäuseteils mit dem ersten Gehäuseteil oder mit der Gehäusebaugruppe, insbesondere bei einer Arbeitstemperatur, welche wenigstens der
Erweichungstemperatur des zweiten Polymermaterjals entspricht, wobei vorzugsweise ein Randbereich des ersten Gehäuseteils oder der Gehäusebaugruppe mit dem zweiten Gehäuseteil verbunden wird, wobei vorzugsweise das zweite Polymermaterial als Kleb- oder Dichtstoff ausgebildet ist, insbesondere nach Schritt S 23, vorzugsweise mit
S21 Zuführen eines Formstücks, insbesondere ausgebildet als Rahmen, ausgebildet mit dem zweiten Polymermaterial und mit wenigstens einem dieser Stromableiter bzw. wenigstens einem dieser
Anschlussverbindungsabschnitte, insbesondere vor Schritt S 23, und/oder
S25 Erwärmen des Randbereichs des ersten Gehäuseteils, des zweiten
Gehäuseteils und/oder der Gehäusebaugruppe auf eine
Arbeitstemperatur, welche wenigstens der Erweichungstemperatur des zweiten Polymermaterials entspricht, vorzugsweise zeitgleich mit Schritt S 26.
Dieses Herstellverfahren bietet den Vorteil, dass
• das Zellgehäuse bzw. dessen erstes Gehäuseteil mit einer
vorbestimmten Biegesteifigkeit und/oder einer vorbestimmten Fähigkeit zur Energieaufnahme bezüglich eines aus der Umgebung auf die Wandlerzelle einwirkenden Fremdkörpers herstellbar ist, wodurch insbesondere die mechanische Widerstandsfähigkeit der Wandlerzelle verbessert ist, und/oder
• das erste Tragelement den Zusammenhalt der Funktionseinrichtung verbessert, wodurch die Widerstandsfähigkeit der Wandlerzelle gegenüber Vibrationen bzw. die Funktionsfähigkeit der Wandlerzelle bei Vibrationen verbessert ist, und/oder
• insbesondere im Gegensatz zu Wandlerzellen mit folienartigem
Zellgehäuse auf separate, versteifende Bauteile verzichtet werden kann, und/oder
• nach Ausbildung der Funktionseinrichtung und/oder des ersten
Gehäuseteils die späteren Fertigungsschritte vereinfacht sind, wobei Herstellkosten gespart werden, und/oder
• Ausbeute und Qualität der Herstellung verbessert sind, und/oder
• mit der Verbindung von Funktionseinrichtung bzw. Funktionsbaugruppe und dem ersten Tragelement zum Gehäuseteil einen unbeabsichtigten Verlust der Funktionseinrichtung entgegengewirkt wird, und/oder • durch das metallische erste Tragelement der Schutz der
Funktionseinrichtung verbessert ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt:
Fig. 1 schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerzelle,
Fig. 2 schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerzelle,
Fig. 3 schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerzelle, auch zerlegt in verschiedene Baugruppen,
Fig. 4 schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerzelle,
Fig. 5 schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerzelle, auch zerlegt in verschiedene Baugruppen,
Fig. 6 schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerzelle, auch zerlegt in verschiedene Baugruppen,
Fig. 7 schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerzelle,
Fig. 8 schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerzelle, auch zerlegt in verschiedene Baugruppen,
Fig. 9 schematisch verschiedene Baugruppen für bevorzugte Ausgestaltungen der Wandlerzelle, Fig. 10 schematisch Einzelheiten einer bevorzugten Ausgestaltung der
Wandlerzelle,
Fig. 1 1 schematisch weitere Einzelheiten einer bevorzugten Ausgestaltung der Wandlerzelle,
Fig. 12 schematisch eine Abfolge von Schritten zur Herstellung einer sog.
Gehäusebaugruppe,
Fig. 13 schematisch Einzelheiten einer bevorzugten Ausgestaltung der
Wandlerzelle.
Figur 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung einer Wandlerzelle 1 mit einem ersten Gehäuseteil 6, mit einem zweiten Gehäuseteil 6a, welche gemeinsam das Zellgehäuse 5 bilden, mit einer Elektrodenbaugruppe 2, mit einer Stromleiteinrichtung 4. Nicht dargestellt ist die zweite Stromleiteinrichtung.
Das erste Gehäuseteil 6 weist ein erstes Tragelement 7 und eine
Funktionseinrichtung 8, ausgestaltet als Funktionsbaugruppe mit einem
Schaltungsträger, auf. Die Funktionseinrichtung 8 ist mit dem ersten
Tragelement 7 stoffschlüssig verbunden, vorliegend verklebt. Die
Funktionseinrichtung 8 ist gegenüber dem ersten Tragelement 7 elektrisch isoliert. Das erste Gehäuseteil 6 weist einen Aufnahmeraum 1 1 für die
Elektrodenbaugruppe 2 auf.
Die Stromleiteinrichtung 4 weist Ableiterfahnen 13 auf, wobei nur eine
Ableiterfahne dargestellt ist. Weiter weist die Stromleiteinrichtung 4 einen Stromableiter 14 auf, welcher sich in die Umgebung der Wandlerzelle 1 erstreckt. Die Stromleiteinrichtung 4, insbesondere deren Stromableiter 14, weist einen Kontaktierungsbereich 12 auf, hier ausgebildet als
Kontaktierungsvorsprung. Über diesen Kontaktierungvorsprung 12 ist die Elektrodenbaugruppe 2 elektrisch mit der Funktionseinrichtung 8, insbesondere zur elektrischen Versorgung der Funktionseinrichtung 8, verbunden.
Mittels dieser elektrischen Verbindungen zwischen den Stromleiteinrichtungen und der Funktionseinrichtung ist die Funktionseinrichtung in der Lage, die Klemmenspannung sowie den Zellstrom des Elektrodenstapels zu erfassen.
Zwischen dem ersten Gehäuseteil 6 und dem zweiten Gehäuseteil 6a ist zweites Polymermaterial 21 angeordnet. Das zweite Polymermaterial 21 verbindet stoffschlüssig, insbesondere gasdicht, den Stromableiter 14, den
Kontaktierungvorsprung 12 und einen Abschnitt der Funktionseinrichtung 8. Weiter verbindet das zweite Polymermaterial 21 das erste Gehäuseteil 6 mit dem zweiten Gehäuseteil 6a abschnittsweise.
Figur 2 zeigt schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der
Wandlerzelle 1 . Gegenüber der bevorzugten Ausgestaltung gemäß der Figur 1 ist hier die Stromleiteinrichtung 4 abweichend ausgebildet. Nachfolgend sind die Unterschiede zur Ausgestaltung gemäß Figur 1 dargelegt.
Die Stromleiteinrichtung 4 weist auch auf: Ableiterfahnen 13, einen
Fahnenverbindungsabschnitt 25, zwei Kontaktierungsvorsprünge 12, 12a, einen Anschlussverbindungsabschnitt 26.
Abschnittsweise ist die Stromleiteinrichtung 4 einstückig mit der
Funktionseinrichtung 8 ausgebildet, wobei dieser Abschnitt der
Funktionseinrichtung 8 dazu dient, den Fahnenverbindungsabschnitts 25 mit dem Anschlussverbindungsabschnitt 26 trennbar elektrisch zu verbinden, insbesondere mittels des Funktionselements 9, hier ausgebildet als
angesteuerte Schalteinrichtung. Die Ableiterfahnen 13, wobei nur eine Ableiterfahne dargestellt ist, sind mit dem Fahnenverbindungsabschnitt 25 elektrisch, insbesondere stoffschlüssig verbunden. Der Fahnenverbindungsabschnitt 25 weist den
Kontaktierungsvorsprung 12 auf. Der Kontaktierungsvorsprung 12 ist elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, mit der Funktionseinrichtung 8 verbunden.
Der Anschlussverbindungsabschnitt 26 weist diesen Kontaktierungsvorsprung 12a auf. Der Kontaktierungsvorsprung 12a ist mit der Funktionseinrichtung 8 elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Ein Abschnitt der
Funktionseinrichtung 8, der Kontaktierungsvorsprung 12a und ein Abschnitt des Anschlussverbindungsabschnitts 26 sind vom zweiten Polymermaterial 21 stoffschlüssig verbunden, insbesondere gasdicht umgeben.
Im Übrigen gilt auch hier die Beschreibung zu Figur 1.
Figur 3 zeigt schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der
Wandlerzelle 1 , auch zerlegt in verschiedene Baugruppen. Gegenüber der bevorzugten Ausgestaltung gemäß der Figur 2 sind hier die Stromleiteinrichtung 4 sowie das zweite Polymermaterial 21 abweichend ausgebildet. Nachfolgend sind die Unterschiede zur Ausgestaltung gemäß Figur 2 dargelegt.
Das zweite Polymermaterial 21 ist als Rahmen ausgebildet und mit Rändern des ersten Gehäuseteils 6 und des zweiten Gehäuseteils 6a stoffschlüssig verbindbar. Durch das zweite Polymermaterial 21 erstreckt sich der
Anschlussverbindungsabschnitt 26. Der Anschlussverbindungsabschnitt 26 ist gasdicht vom zweiten Polymermaterial 21 umgeben.
Die Stromleiteinrichtung 4 weist auch auf: Ableiterfahnen 13, einen
Fahnenverbindungsabschnitt 25, einen Kontaktierungsvorsprung 12, einen Anschlussverbindungsabschnitt 26. Abschnittsweise ist die Stromleiteinrichtung 4 einstückig mit der
Funktionseinrichtung 8 ausgebildet, wobei dieser Abschnitt der
Funktionseinrichtung 8 dazu dient, den Fahnenverbindungsabschnitts 25 mit dem Anschlussverbindungsabschnitt 26 trennbar elektrisch zu verbinden, insbesondere mittels des Funktionselements 9, hier ausgebildet als
angesteuerte Schalteinrichtung.
Im Übrigen gilt auch hier die Beschreibung zu Figur 1.
Figur 4 zeigt schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der
Wandlerzelle 1 . Gegenüber der bevorzugten Ausgestaltung gemäß der Figur 2 ist hier die Stromleiteinrichtung 4 abweichend ausgebildet. Nachfolgend sind die Unterschiede zur Ausgestaltung gemäß Figur 2 dargelegt.
Die Stromleiteinrichtung 4 weist auch auf: Ableiterfahnen 13, einen
Kontaktierungsvorsprung 12, einen Stromableiter 14. Die Ableiterfahnen 13 sind elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, mit der Funktionseinrichtung 8 verbunden.
Abschnittsweise ist die Stromleiteinrichtung 4 einstückig mit der
Funktionseinrichtung 8 ausgebildet, wobei dieser Abschnitt der
Funktionseinrichtung 8 dazu dient, die Ableiterfahnen 13 elektrisch mit dem Stromableiter 14 zu verbinden, insbesondere mittels des Funktionselements 9, hier ausgebildet als angesteuerte Schalteinrichtung.
Im Übrigen gilt auch hier die Beschreibung zu Figur 1 .
Figur 5 zeigt schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der
Wandlerzelle 1 , auch zerlegt in verschiedene Baugruppen. Das Zellgehäuse zutreffend gebildet aus einem ersten Gehäuseteil 6 und einem zweiten
Gehäuseteil 6a. Weiter weist die Wandlerzelle 1 eine Elektrodenbaugruppe 2 und eine Strom leitein richtung 4 auf. Nicht dargestellt ist die zweite
Stromleiteinrichtung.
Das erste Gehäuseteil 6 weist das erste Tragelement 7 und die
Funktionseinrichtung 8 auf. Die Funktionseinrichtung 8 weist ein Thermoelement 9 auf. Das erste Tragelement 7 und die Funktionseinrichtung 8 sind
stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt. Die Funktionseinrichtung 8 ist gegenüber dem ersten Tragelement 7 elektrisch isoliert. Das erste Gehäuseteil 6 ist als Deckel ausgebildet und dient zum Verschließen des zweiten Gehäuseteils 6a, insbesondere zum Verschließen des Aufnahmeraums 1 1 . Das zweite Gehäuseteil 6a ist becherförmig ausgebildet und weist den
Aufnahmeraum 1 1 auf. Die Elektrodenbaugruppe 2 ist im Aufnahmeraum 1 1 angeordnet.
Das Thermoelement 9 erstreckt sich zwischen die Elektrodenbaugruppe 2 und das zweite Gehäuseteil 6a. Bei eingesetzter Elektrodenbaugruppe 2 übt das zweite Gehäuseteil 6a eine Kraft auf das Thermoelement 9 und die
Elektrodenbaugruppe 2 aus. Diese Kraft dient insbesondere dazu, einer unerwünschten Relativbewegung zwischen der Elektrodenbaugruppe 2 und dem zweiten Gehäuseteil 6a entgegenzuwirken. Diese Kraft dient insbesondere dazu, in thermischen Kontakt zwischen dem Thermoelement 2 und der
Elektrodenbaugruppe 2 zu verbessern.
Die Strom leitein richtung 4 weist Ableiterfahnen 13 auf, wobei nur eine
Ableiterfahne dargestellt ist. Weiter weist die Stromleiteinrichtung 4 einen Stromableiter 14 auf, welcher sich in die Umgebung der Wandlerzelle 1 erstreckt. Die Stromleiteinrichtung 4, insbesondere deren Stromableiter 14, weist einen Kontaktierungsbereich 12 auf, hier ausgebildet als
Kontaktierungsvorsprung. Über diesen Kontaktierungvorsprung 12 ist die Elektrodenbaugruppe 2 elektrisch mit der Funktionseinrichtung 8 verbunden, insbesondere zur elektrischen Versorgung der Funktionseinrichtung 8.
Mittels dieser elektrischen Verbindungen zwischen den Stromleiteinrichtungen und der Funktionseinrichtung ist die Funktionseinrichtung in der Lage, die Klemmenspannung sowie den Zellstrom des Elektrodenstapels zu erfassen.
In einem Randbereich weist das erste Gehäuseteil 6 zweites Polymermaterial 21 auf. Das zweite Polymermaterial 21 verbindet, insbesondere stoffschlüssig, das erste Gehäuseteil 6 mit dem Stromableiter 14. Das zweite Polymermaterial 21 umgibt den Stromableiter 14 insbesondere gasdicht. Figur 6 zeigt schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der
Wandlerzelle 1 , auch zerlegt in verschiedene Baugruppen. Gegenüber der bevorzugten Ausgestaltung gemäß der Figur 5 ist hier die Stromleiteinrichtung 4 abweichend ausgebildet. Nachfolgend sind die Unterschiede zur Ausgestaltung gemäß Figur 5 dargelegt. Die Stromleiteinrichtung 4 weist auch auf: Ableiterfahnen 13, einen
Fahnenverbindungsabschnitt 25, einen Kontaktierungsvorsprung 12, einen Anschlussverbindungsabschnitt 26.
Abschnittsweise ist die Stromleiteinrichtung 4 einstückig mit der
Funktionseinrichtung 8 ausgebildet, wobei dieser Abschnitt der
Funktionseinrichtung 8 dazu dient, den Fahnenverbindungsabschnitts 25 mit dem Anschlussverbindungsabschnitt 26 trennbar elektrisch zu verbinden, insbesondere mittels des Funktionselements 9, hier ausgebildet als
angesteuerte Schalteinrichtung.
Die Ableiterfahnen 13, wobei nur eine Ableiterfahne dargestellt ist, sind mit dem Fahnenverbindungsabschnitt 25 elektrisch, insbesondere stoffschlüssig verbunden. Der Fahnenverbindungsabschnitt 25 weist den
Kontaktierungsvorsprung 12 auf. Der Kontaktierungsvorsprung 12 ist elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, mit der Funktionseinrichtung 8 verbunden.
Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung ist die Funktionseinrichtung 8
stoffschlüssig mit dem becherförmigen ersten Gehäuseteil 6 verbunden. Das zweite Gehäuseteil 6a ist hier als Deckel ausgebildet.
In einem Randbereich weist das zweite Gehäuseteil 6a zweites Polymermaterial 21 auf. Das zweite Polymermaterial 21 verbindet, insbesondere stoffschlüssig, das erste Gehäuseteil 6 mit dem Anschlussverbindungsabschnitt 26. Das zweite Polymermaterial 21 umgibt den Anschlussverbindungsabschnitt 26
insbesondere gasdicht.
Im Übrigen gilt auch hier die Beschreibung zu Figur 5.
Figur 7 zeigt schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der
Wandlerzelle 1 . Gegenüber der bevorzugten Ausgestaltung gemäß der Figur 5 ist hier die Stromleiteinrichtung 4 abweichend ausgebildet. Nachfolgend sind die Unterschiede zur Ausgestaltung gemäß Figur 5 dargelegt.
Die Stromleiteinrichtung 4 weist auch auf: Ableiterfahnen 3, wobei nur eine dieser Ableiterfahnen dargestellt ist, und einen Stromableiter 14. Die
Ableiterfahnen 13 sind elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, mit der
Funktionseinrichtung 8 verbunden. Der Stromableiter 14 erstreckt sich auch in die Umgebung der Wandlerzelle 1 .
Abschnittsweise ist die Stromleiteinrichtung 4 einstückig mit der
Funktionseinrichtung 8 ausgebildet, wobei dieser Abschnitt der
Funktionseinrichtung 8 dazu dient, die Ableiterfahnen 13 mit dem Stromableiter 14 trennbar elektrisch zu verbinden, insbesondere mittels des Funktionselements 9, hier ausgebildet als angesteuerte Schalteinrichtung.
Das zweite Polymermaterial 21 verbindet den Stromableiter 14 stoffschlüssig mit dem zweiten Gehäuseteil 6a. Im Übrigen gilt auch hier die Beschreibung zu Figur 5.
Figur 8 zeigt schematisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der
Wandlerzelle 1 , mit einem ersten Gehäuseteil 6, mit einem zweiten Gehäuseteil 6a, welche gemeinsam das Zellgehäuse 5 bilden, mit einer
Elektrodenbaugruppe 2, mit einer Stromleiteinrichtung 4. Nicht dargestellt ist die zweite Stromleiteinrichtung.
Das erste Gehäuseteil 6 weist ein erstes Tragelement 7 und eine
Funktionseinrichtung 8, ausgestaltet als Funktionsbaugruppe mit einem
Schaltungsträger, auf. Die Funktionseinrichtung 8 ist mit dem ersten
Tragelement 7 stoffschlüssig verbunden, vorliegend verklebt. Das erste
Gehäuseteil 6 weist einen Aufnahmeraum 1 1 für die Elektrodenbaugruppe 2 auf.
Die Stromleiteinrichtung 4 weist Ableiterfahnen 13 auf, wobei nur eine
Ableiterfahne dargestellt ist. Die Ableiterfahnen 13 sind elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, mit der Funktionseinrichtung 8 verbunden. So ist die
Elektrodenbaugruppe 2 elektrisch mit der Funktionseinrichtung 8, insbesondere zur elektrischen Versorgung der Funktionseinrichtung 8, verbunden.
Mittels dieser elektrischen Verbindungen zwischen den Stromleiteinrichtungen und der Funktionseinrichtung ist die Funktionseinrichtung in der Lage, die Klemmenspannung sowie den Zellstrom des Elektrodenstapels zu erfassen. Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung weist das erste Gehäuseteil 6 eine Polkontaktausnehmung 15 und die Funktionseinrichtung 8 einen
Polkontaktbereich 16 auf. Durch die Polkontaktausnehmung 15 ist der
Polkontaktbereich 16 aus der Umgebung der Wandlerzelle 1 elektrisch zugänglich bzw. kontaktierbar.
Mittels des zweiten Polymermaterials 21 ist die Funktionseinrichtung 8 im Bereich der Polkontaktausnehmung 15 stoffschlüssig, insbesondere gasdicht, mit dem ersten Gehäuseteil 6 verbunden.
Figur 9 zeigt schematisch verschiedene Gehäusebaugruppen für bevorzugte Ausführungsformen der Wandlerzelle.
Diesen Gehäusebaugruppen ist gemein: das erste Gehäuseteil 6 mit erstem Tragelement 7 und Funktionseinrichtung 8. Die Funktionseinrichtung 8 ist mit dem ersten Tragelement 7 stoffschlüssig verbunden. Die Funktionseinrichtung 8 ist elektrisch gegenüber dem ersten Tragelement 7 isoliert. In einem
Randbereich des ersten Gehäuseteils ist zweites Polymermaterial 21
angeordnet.
Bei den Gehäusebaugruppen gemäß den Figuren 9a, 9b weist das erste
Gehäuseteil 6 den Aufnahmeraum 1 1 auf.
Bei Figur 9a ist ein Stromableiter 14, welcher einen Kontaktierungsvorsprung 12 aufweist, innerhalb des zweiten Polymermaterials 21 mit der
Funktionseinrichtung 8 elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbunden.
Diese Gehäusebaugruppe kann so ausgestaltet sein, dass nicht dargestellte Ableiterfahnen mit dem Stromableiter 14 oder mit der Funktionseinrichtung 8 elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbindbar sind. Bei Figur 9b weist das erste Tragelement 7 eine Polkontaktausnehmung 15 auf. Im Bereich dieser Polkontaktausnehmung 15 weist die Funktionseinrichtung 8 einen Polkontaktbereich 16 zur elektrischen Kontaktierung der nicht
dargestellten Elektrodenbaugruppe auf. Der Polkontaktbereich 16 ist durch das zweite Polymermaterial 21 im Bereich dieser Polkontaktausnehmung 15 gehalten.
Bei Figur 9c weist das erste Gehäuseteil 6 eine Ausnehmung zur Durchführung des Stromableiters 14 auf. Im Bereich dieser Ausnehmung ist der Stromableiter 14 durch das zweite Polymermaterial 21 gehalten. Der Stromableiter 14 weist einen Kontaktierungsvorsprung 12 auf. Das erste Gehäuseteil 6 ist als Deckel und ohne Aufnahmeraum ausgebildet. Die Funktionseinrichtung 8 weist ein Thermoelement 9 auf. Die Funktionseinrichtung 8 ist stoffschlüssig mit dem ersten Tragelement 7 verbunden. Die Funktionseinrichtung 8 ist gegenüber dem ersten Tragelement 7 elektrisch isoliert. Diese Gehäusebaugruppe kann so ausgestaltet sein, dass nicht dargestellte Ableiterfahnen mit dem Stromableiter 14 oder mit der Funktionseinrichtung 8 elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbindbar sind.
Figur 10 zeigt schematisch Einzelheiten einer bevorzugten Ausgestaltung der Wandlerzelle. Figur 10a zeigt, dass das erste Gehäuseteil 6 in einem Randbereich mit einem zweiten Polymermaterial 21 umspritzt ist. Ein Stromableiter 14 ist von dem zweiten Polymermaterial 21 insbesondere gasdicht umspritzt und insbesondere im Wesentlichen unverrückbar mit dem ersten Gehäuseteil 6 verbunden. Das erste Gehäuseteil 6 weist das erste Tragelement 7 und eine
Funktionseinrichtung 8 auf, wobei die Funktionseinrichtung 8 mit dem ersten Tragelemente 7, insbesondere stoffschlüssig, verbunden ist. Figur 10b zeigt, dass Ableiterfahnen 13 mit dem Stromableiter 14 verbunden, insbesondere verschweißt, sind. Die Ableiterfahnen 13 sind auch mit Elektroden erster Polarität einer nicht dargestellten Elektrodenbaugruppe elektrisch, insbesondere stoffschlüssig verbunden. Diese elektrische Verbindung ist erzeugt worden, nachdem die nicht dargestellte Elektrodenbaugruppe in das erste Gehäuseteil 6 eingelegt worden ist und bevor das Zellgehäuse geschlossen wird.
Figur 1 1 zeigt schematisch weitere Einzelheiten einer bevorzugten
Ausführungsform der Wandlerzelle. Eine Elektrodenbaugruppe 2 ist in ein erstes Gehäuseteil bzw. dessen
Aufnahmeraum eingelegt und mit Stromableitern 14, 14a elektrisch verbunden. Nicht dargestellt sind Ableiterfahnen, welche der elektrischen Verbindung zwischen einem Stromableiter 14, 14a und je einer Elektrode der
Elektrodenbaugruppe 2 dienen. Beide Stromableiter 14, 14a weisen
Kontaktierungsbereiche 12, 12a auf. Von dem ersten Gehäuseteil ist lediglich das zweite Polymermaterial 21 dargestellt. Tragelemente und
Funktionseinrichtungen sind nicht dargestellt, damit die Kontaktierungsbereiche 12, 12a besser erkennbar sind. Die Kontaktierungsbereiche 12, 12a erstrecken sich aus dem zweiten Polymermaterial 21 in Richtung der nicht dargestellten Funktionseinrichtung. Die Kontaktierungsbereiche 12, 12a dienen der
elektrischen Verbindung, insbesondere der elektrischen Versorgung, der nicht dargestellten Funktionseinrichtung.
Figur 12 zeigt schematisch eine Abfolge von Schritten zur Herstellung einer so genannten Gehäusebaugruppe. Nicht dargestellt ist die Funktionseinrichtung. Figur 12a zeigt einen Gehäuseteilrohling 23 sowie die Stromableiter 14, 14a, welche in die Bearbeitungseinrichtung, hier ausgebildet als
Formgebungswerkzeug 20, eingelegt sind. Das zweiteilige Formgebungswerkzeug ist noch nicht geschlossen. Ein Teil des Formgebungswerkzeugs 20 ist mit einer Vertiefung, der andere Teil des
Formgebungswerkzeugs 20 mit einer Erhebung ausgebildet. Vertiefung und Erhebung dienen zur Ausbildung eines Aufnahmeraums im Gehäuseteilrohling 23 bzw. ersten Gehäuseteil für die nicht dargestellte Elektrodenbaugruppe.
Figur 12b zeigt das Formgebungswerkzeug 20 während des Schießvorgangs, wobei mittels der Vertiefung und der Erhebung der Aufnahmeraum 11 im
Gehäuseteilrohling 23 ausgebildet wird.
Figur 12c zeigt das geschlossene Formgebungswerkzeug 20. Der eingelegte Gehäuseteilrohling 23 weist nach plastischer Verformung den Aufnahmeraum 1 1 auf. Die Stromableiter 14, 14a werden im Formgebungswerkzeug 20 in vorbestimmten Positionen bezüglich des Gehäuseteilrohlings 23 gehalten, insbesondere im Randbereich des Gehäuseteilrohlings 23. Vorzugsweise weist der Gehäuseteilrohling 23 eine Arbeitstemperatur auf, welche wenigstens der Erweichungstemperatur des zweiten Polymermaterials entspricht, insbesondere damit der Gehäuseteilrohling 23 eine innige stoffliche Verbindung mit dem nicht dargestellten zweiten Polymermaterial eingehen kann.
Figur 12d zeigt das geschlossene Formgebungswerkzeug 20 sowie den eingelegten Gehäuseteilrohling 23 gemäß Figur 10 zu einem späteren Zeitpunkt. Durch zwei Kanäle wird erwärmtes zweites Polymermaterial 21 dem
Formgebungswerkzeug 20 zugeführt. Das zweite Polymermaterial 21 füllt im Formgebungswerkzeug 20 vorgesehene Hohlräume, welche in Randbereichen des Gehäuseteilrohlings 23 angeordnet sind. Durch die Hohlräume erstrecken sich auch die Stromableiter 14, 14a. Mit Zuführung des zweiten
Polymermaterials 21 werden die Randbereiche des Gehäuseteilrohlings 23 sowie die Stromableiter 14, 14a umspritzt. Vorzugsweise weist der
Gehäuseteilrohling 23 eine Arbeitstemperatur auf, welche wenigstens der Erweichungstemperatur des ersten Polymermaterials entspricht, insbesondere damit der Gehäuseteilrohling 23 innige stoffliche Verbindungen mit dem zweiten Polymermaterial 21 eingehen kann.
Nach Zuführung des zweiten Polymermaterials 21 werden dessen Temperatur, insbesondere auch die Temperatur des Gehäuseteilrohlings 23 gesenkt, so dass die Erweichungstemperatur auch des ersten Polymermaterials unterschritten wird. So ist die Gehäusebaugruppe gebildet und bereit zur Entnahme.
Figur 12e zeigt das geöffnete Formgebungswerkzeug 20 sowie das entformte erste Gehäuseteil 6. Die Gehäusebaugruppe weist das erste Tragelement, wenigstens eine dieser Funktionseinrichtungen, im Randbereich zweites
Polymermaterial 21 , den Aufnahmeraum 1 1 , sowie die Stromableiter 14, 14a auf. Nach dem Entnehmen der Gehäusebaugruppe ist das
Formgebungswerkzeug 20 zur Herstellung der nächsten Gehäusebaugruppe bereit.
Figur 13 zeigt schematisch Einzelheiten einer bevorzugten Ausführungsform der Wandlerzelle. Dargestellt ist ein Schnitt durch ein erstes Gehäuseteil 6 mit einem zweiteiligen Stromableiter 14 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Wandlerzelle.
Der zweiteilige Stromableiter 14 weist den Fahnenverbindungsabschnitt 25 auf zur elektrischen Verbindung mit nicht dargestellten Ableiterfahnen. Weiter weist der zweiteilige Stromableiter 14 den Anschlussverbindungsabschnitt 26 auf zur elektrischen Verbindung mit einer nicht dargestellten und der Wandlerzelle nicht zugehörigen Anschlusseinrichtung, beispielsweise Stromkabel oder
Stromschiene. Im Randbereich des ersten Gehäuseteils 6 ist zweites
Polymermaterial 21 angeordnet. Das zweite Polymermaterial 21 umschließt den zweiteiligen Stromableiter 14, das erste Tragelement 7, die Funktionseinrichtung 8 gasdicht und/oder stoffschlüssig. Die Funktionseinrichtung 8 weist einen Elektrodenverbindungsbereich 9 sowie einen Anschlusskontaktbereich 9a auf. Je ein Vorsprung des
Fahnenverbindungsabschnitts 25 bzw. des Anschlussverbindungsabschnitts 26 erstreckt sich zum Elektrodenverbindungsbereich 9 bzw.
Anschlusskontaktbereich 9a.
Nicht dargestellte Teile der Funktionseinrichtung 8 sind: ein Strombegrenzer, ein Stromfühler, eine Zellsteuereinrichtung, mehrere Leiterbahnen, ein
Thermoelement und vorzugsweise eine erste Nahfunkeinrichtung. Die
Zellsteuereinrichtung ist vorgesehen, mittels des Stromfühlers, des
Strombegrenzers, des Thermoelements und vorzugsweise der ersten
Nahfunkeinrichtung den Zellstrom beim Laden und/oder Entladen der
Wandlerzelle bzw. der Elektrodenbaugruppe zu begrenzen, zu steuern oder vorzugsweise zur Vermeidung einer unerwünscht hohen Temperatur der Elektrodenbaugruppe zu regeln.
Bezugsziffern
Wandlerzelle
Elektrodenbaugruppe, Wandlerbaugruppe
, 3a Elektrode
, 4a Stromleiteinrichtung
Zellgehäuse
, 6a, 6b Gehäuseteil
, 7a Tragelement
, 8a, 8b Funktionseinrichtung
, 9a Funktionselement
1 , 1 1a Aufnahmeraum
2, 12a Kontaktierungsbereich, Kontaktierungsvorsprung
3 Ableiterfahne
, 14a Stromableiter
5, 15a Polkontaktausnehmung
, 16a Polkontaktbereich
7, 17a Kontaktierungsausnehmung
Bevorratung
Bearbeitungseinrichtung, Formgebungswerkzeug
1 zweites Polymermaterial, Rahmen aus zweitem Polymermaterial3 Gehäuseteilrohling
Fahnenverbindungsabschnitt des Stromableiters
Anschlussverbindungsabschnitt des Stromableiters

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Wandlerzelle (1 ), insbesondere ausgebildet als elektrochemische Energiewandlereinrichtung, mit wenigstens
• einer, insbesondere wiederaufladbaren, Elektrodenbaugruppe (2), welche vorgesehen ist, wenigstens zeitweise elektrische Energie zur Verfügung zu stellen, welche wenigstens zwei Elektroden (3, 3a) unterschiedlicher Polarität aufweist,
welche vorzugsweise vorgesehen ist, wenigstens zeitweise chemische Energie, insbesondere umkehrbar, in elektrische Energie zu wandeln,
• einer Stromleiteinrichtung (4, 4a), welche vorgesehen ist, mit einer der Elektroden (3, 3a) der Elektrodenbaugruppe (2) elektrisch, vorzugsweise stoffschlüssig, verbunden zu sein,
• einem Zellgehäuse (5) mit einem ersten Gehäuseteil (6), wobei das Zellgehäuse (5) vorgesehen ist, die Elektrodenbaugruppe (2) wenigstens bereichsweise zu umschließen, wobei das erste Gehäuseteil (6) wenigstens aufweist
• eine Funktionseinrichtung (8, 8a, 8b), welche vorgesehen ist, die Abgabe von Energie aus der Elektrodenbaugruppe (2) insbesondere an einen Verbraucher zu unterstützen, welche mit der
Elektrodenbaugruppe (2) wirkverbunden ist, insbesondere zur Aufnahme von Energie,
• ein erstes Tragelement (7), welches vorgesehen ist, die wenigstens eine Funktionseinrichtung (8, 8a, 8b) abzustützen, wobei das erste Tragelement (7) mit einem Metallblech ausgebildet ist, wobei vorzugsweise das erste Tragelement (7) gegenüber wenigstens einer der Funktionseinrichtungen (8, 8a, 8b) und/oder wenigstens einer der Stromleiteinrichtungen (4, 4a) elektrisch isolierbar ist, insbesondere mittels eines ersten Polymermaterials.
Wandlerzelle (1 ) gemäß Anspruch 1 , wobei wenigstens eine dieser Stromleiteinrichtungen (4, 4a) wenigstens eine Ableiterfahne (13, 13a) aufweist, welche zur, insbesondere stoffschlüssigen, Verbindung mit einer der Elektroden (3, 3a) der Elektrodenbaugruppe (2), insbesondere im Zellgehäuse (5), ausgestaltet ist,
wobei vorzugsweise diese Stromleiteinrichtung (4, 4a) wenigstens aufweist:
• einen im Wesentlichen plattenförmigen, metallischen oder
metallbeschichteten Stromableiter (14, 14a), welcher zur elektrischen, insbesondere stoffschlüssigen, Verbindung mit der wenigstens einen Ableiterfahne (13, 13a) ausgestaltet ist, welcher sich in das Innere des Zellgehäuses (5) erstreckt, welcher sich besonders bevorzugt wenigstens teilweise aus dem Zellgehäuse (5) in die Umgebung der Wandlerzelle (1) erstreckt, welcher gegenüber dem ersten
Tragelement (7) elektrisch isolierbar ist, welcher elektrisch einer dieser Funktionseinrichtungen (8) verbindbar ist, oder
• einen im Wesentlichen plattenförmigen, metallischen oder
metallbeschichteten Stromableiter (14, 14a), welcher zur elektrischen, insbesondere stoffschlüssigen, Verbindung mit einer dieser
Funktionseinrichtungen (8, 8a, 8b) ausgestaltet ist, welcher sich wenigstens teilweise aus dem Zellgehäuse (5) in die Umgebung der Wandlerzelle (1 ) erstreckt, welcher gegenüber dem ersten
Tragelement (7) elektrisch isolierbar ist, wobei die wenigstens eine Ableiterfahne (13, 13a) mit derselben Funktionseinrichtung (8, 8a, 8b) elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbindbar ist, wobei der Stromableiter (14, 14a) und die Ableiterfahne (13, 13a) durch diese Funktionseinrichtung (8, 8a, 8b) trennbar elektrisch miteinander verschaltbar sind, oder einen zweiteiligen, im Wesentlichen plattenförmigen, metallischen oder metallbeschichteten Stromableiter (14, 14a), mit einem
Fahnenverbindungsabschnitt (25) und einem
Anschlussverbindungsabschnitt (26),
wobei der Fahnenverbindungsabschnitt (25) sich wenigstens teilweise in das Innere des Zellgehäuses (5) erstreckt und zur elektrischen, insbesondere stoffschlüssigen, Verbindung mit der wenigstens einen Ableiterfahne (13, 13a) ausgestaltet ist,
wobei der Anschlussverbindungsabschnitt (26) sich wenigstens teilweise aus dem Zellgehäuse (5) in die Umgebung der Wandlerzelle (1 ) erstreckt und zur elektrischen, insbesondere kraftschlüssigen, Verbindung mit einer nicht der Wandlerzelle zugehörigen
Anschlusseinrichtung ausgestaltet ist, wobei der
Anschlussverbindungsabschnitt (26) gegenüber dem ersten
Tragelement (7) elektrisch isolierbar ist,
wobei der Fahnenverbindungsabschnitt (25) und der
Anschlussverbindungsabschnitt (26) mit derselben dieser
Funktionseinrichtungen (8, 8a, 8b) elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbindbar sind,
wobei der Fahnenverbindungsabschnitt (25) und der
Anschlussverbindungsabschnitt (26) durch diese Funktionseinrichtung (8, 8a, 8b) trennbar elektrisch miteinander verschaltbar sind.
Wandlerzelle (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Funktionseinrichtung (8, 8a, 8b) wenigstens ein Funktionselement (9, 9a) aufweist, wobei das wenigstens eine Funktionselement (9, 9a) mit der Elektrodenbaugruppe (2) wirkverbunden ist, insbesondere elektrisch verbunden ist, wobei vorzugsweise das wenigstens eine Funktionselement (9, 9a) ausgebildet ist als:
Polkontaktbereich (16, 16a), Elektrodenverbindungsbereich, Leiterbahn, Ausnehmung (14, 14a), Messfühler, insbesondere ausgestaltet als Spannungsfühler, Stromfühler, Temperaturfühler, Drucksensor,
Stoffsensor, Gassensor, Flüssigkeitssensor, Lagesensor oder
Beschleunigungssensor, Steuereinrichtung, insbesondere ausgestaltet als anwendungsspezifische integrierte Schaltung oder Mikroprozessor, Schalteinrichtung, Halbleiterschalter, Stromunterbrecher,
Strombegrenzer, Entladewiderstand, Druckentlastungseinrichtung, Fluiddurchlass, Stelleinrichtung, Aktor, Datenspeichereinrichtung, Kommunikationseinrichtung, insbesondere ausgestaltet als Piepser, lichtemittierende Diode, Infrarotschnittstelle, GSM-Baugruppe, erste Nahfunkeinrichtung oder Transponder.
Wandlerzelle (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, deren Zellgehäuse (5) ein zweites Gehäuseteil (6a) aufweist, wobei das zweite Gehäuseteil (6a)
• ausgestaltet ist, wenigstens bereichsweise mit dem ersten
Gehäuseteil (6) insbesondere stoffschlüssig verbunden zu sein,
• ausgestaltet ist, mit dem ersten Gehäuseteil (6) das Zellgehäuse (5) der Wandlerzelle (1 ) zu bilden,
• vorzugsweise im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet ist,
• vorzugsweise wenigstens bereichsweise mit einem, insbesondere faserdurchsetzten, ersten Polymermaterial und/oder mit einem Metallblech ausgebildet ist,
• vorzugsweise eines dieser ersten Tragelemente (7) aufweist, welches vorgesehen ist, die Elektrodenbaugruppe (2) gegenüber der
Umgebung der Wandlerzelle (1 ) abzugrenzen, • vorzugsweise wenigstens eine dieser Funktionseinrichtungen (8, 8a, 8b) aufweist, welche vorgesehen ist, die Abgabe von Energie insbesondere an einen Verbraucher zu unterstützen, welche mit der Elektrodenbaugruppe (2) wirkverbunden ist, insbesondere zur Aufnahme von Energie.
Wandlerzelle (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (6) und/oder das zweite Gehäuseteil (6a)
• einen Aufnahmeraum (1 1 ) aufweist, welcher vorgesehen ist, die Elektrodenbaugruppe (2) wenigstens teilweise aufzunehmen, und/oder in einem Randbereich ein zweites Polymermaterial (21 ) aufweist, wobei das zweite Polymermaterial (21 ) der insbesondere
stoffschlüssigen Verbindung mit einem anderen der Gehäuseteile (6a, 6b) dient,
wobei vorzugsweise das zweite Polymermaterial (21 ) als
Thermoplast ausgebildet ist, und/oder
• einen ersten Wärmeübertragungsbereich aufweist, welcher
vorgesehen ist, Wärmeenergie mit der Elektrodenbaugruppe (2) auszutauschen, und/oder
• einen zweiten Wärmeübertragungsbereich aufweist, welcher
vorgesehen ist, Wärmeenergie mit einer der Wandlerzelle (1 ) nicht zugehörigen Temperiereinrichtung auszutauschen.
Wandlerzelle (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Stromleiteinrichtung (4, 4a) einen Kontaktierungsbereich (12, 12a) aufweist, wobei der
Kontaktierungsbereich (12, 12a)
• der elektrischen Kontaktierung, vorzugsweise der elektrischen
Versorgung, der Funktionseinrichtung (8) dient, und/oder
• in einem Randbereich des ersten Gehäuseteils (6) oder zweiten
Gehäuseteils (6a) angeordnet ist, und/oder
• sich in Richtung der Funktionseinrichtung (8) erstreckt, insbesondere als Kontaktierungsvorsprung ausgebildet. ist, und/oder
• vorzugsweise mittels eines Umformverfahrens, besonders bevorzugt als Buckel, ausgebildet ist.
Wandlerzelle (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
• eines dieser ersten Tragelemente (7) wenigstens eine
Polkontaktausnehmung (15, 15a) aufweist, welches insbesondere einen Bereich der benachbarten Funktionseinrichtung (8) aus der Umgebung der Wandlerzelle (1) zugänglich, insbesondere elektrisch kontaktierbar, macht,
• wenigstens eine dieser Funktionseinrichtungen (8, 8a, 8b),
insbesondere im Bereich der wenigstens einen
Polkontaktausnehmung (15, 15a), wenigstens einen dieser
Polkontaktbereiche (16, 16a) aufweist, welcher das Potential einer der Elektroden (3, 3a) der Elektrodenbaugruppe (2) aufweist, welcher vorzugsweise der elektrischen Verbindung dieser Elektrode (3, 3a) mit einer anderen Wandlerzelle (1 ) oder mit einem Verbraucher dient,
• die Funktionseinrichtung (8, 8a, 8b) einen dieser
Elektrodenverbindungsbereiche aufweist, welcher insbesondere der Stromleiteinrichtung (4, 4a), vorzugsweise deren
Kontaktierungsbereich (12, 12a) zugewandt ist,
• eine elektrische Verbindung zwischen der Stromleiteinrichtung (4, 4a), insbesondere deren Kontaktierungsbereich (12, 12a), und der Funktionseinrichtung (8), zur elektrischen Versorgung der
Funktionseinrichtung (8) bzw. wenigstens eines Funktionselementes (9, 9a) durch die Elektrodenbaugruppe (2), ausgebildet ist.
Wandlerzelle (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Gehäusebaugruppe mit dem ersten
Gehäuseteil (6) und wenigstens einer, vorzugsweise zwei, dieser
Stromleiteinrichtungen (4, 4a), welche mit diesen Elektroden (3, 3a), insbesondere unterschiedlicher Polarität, verbindbar sind, wobei das erste Tragelement (7) gegenüber der wenigstens einen
Funktionseinrichtung (8) und dieser wenigstens einen
Stromleiteinrichtung (4, 4a) elektrisch isoliert ist, das erste Gehäuseteil (6) im Randbereich ein zweites
Polymermaterial (21 ) aufweist, wobei vorzugsweise der Randbereich von dem zweiten Polymermaterial (21) wenigstens bereichsweise umschlossen ist, sich die wenigstens eine Funktionseinrichtung (8) bis in den
Randbereich, vorzugsweise bis in das zweite Polymermaterial (21 ) erstreckt, das erste Gehäuseteil (6) einen Aufnahmeraum (11) aufweist, wobei der Aufnahmeraum (1 1 ) vorgesehen ist, die Elektrodenbaugruppe (2) wenigstens teilweise aufzunehmen, • wenigstens einen dieser Stromableiter (14, 14a), welcher einen dieser Kontaktierungsbereiche (12, 12a) aufweist, wobei der
Kontaktierungsbereich (12, 12a) im Randbereich des ersten
Gehäuseteils (6), vorzugsweise im zweiten Polymermaterial (21 ), angeordnet ist,
• der Kontaktierungsbereich (12, 12a) mit der Funktionseinrichtung (8, 8a, 8b), insbesondere mit deren Elektrodenverbindungsbereich (9, 9a), vorzugsweise innerhalb des zweiten Polymermaterials (21 ), elektrisch verbunden ist.
Wandlerzelle (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit wenigstens
• dieser Zellsteuereinrichtung (9b), welche ausgestaltet ist, wenigstens ein Betriebsverfahren der Wandlerzelle (1 ), insbesondere das Laden und/oder Entladen der Elektrodenbaugruppe (2), zu steuern, vorzugsweise wenigstens einen Betriebszustand der Wandlerzelle (1 ) zu überwachen,
• einem dieser Messfühler (9c), welcher ausgestaltet ist, einen
Betriebsparameter der Wandlerzelle (1 ), insbesondere der
Elektrodenbaugruppe (2), zu erfassen und der Zellsteuereinrichtung (9b) zur Verfügung zu stellen.
Sekundärbatterie mit wenigstens zwei Wandlerzellen (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Batteriesteuerung und vorzugsweise mit einer zweiten Nahfunkeinrichtung.
Verfahren zum Herstellen eines dieser ersten oder zweiten Gehäuseteile (6, 6a), mit den Schritten: 51 Zusammenführen mehrerer dieser Funktionselemente (9, 9a), insbesondere der Funktionselemente (9, 9a) gemäß der ersten bevorzugten Ausgestaltung der Funktionseinrichtung (8, 8a, 8b), wodurch eine Funktionsbaugruppe gebildet wird, vorzugsweise mit einem, insbesondere flexiblen, Schaltungsträger,
52 Bereitstellen, vorzugsweise aus einer zweiten Bevorratung, des ersten Tragelements (7), welches vorzugsweise einen dieser Aufnahmeräume (1 1 ) aufweist, welches vorzugsweise eine oder zwei dieser Polkontaktausnehmungen (15, 15a) aufweist,
53 Auflegen wenigstens einer dieser Funktionseinrichtungen (8, 8a, 8b) bzw. Funktionsbaugruppen, insbesondere gemäß Schritt S1 , vorzugsweise von der ersten Bevorratung, auf das erste
Tragelement (7), insbesondere in dessen Aufnahmeraum (1 1 ), insbesondere nach Schritt S2,
54 Verbinden, insbesondere stoffschlüssig, des ersten Tragelements (7) mit wenigstens einer dieser Funktionseinrichtungen (8, 8a, 8b) bzw. Funktionsbaugruppen, insbesondere gemäß Schritt S1 , vorzugsweise unter Wärmeeinfluss, vorzugsweise mit einem ersten Polymermaterial, vorzugsweise mittels einer isotaktischen oder kontinuierlichen Presse (20), worauf das erste oder zweite Gehäuseteil (6, 6a) gebildet ist, insbesondere nach Schritt S3, vorzugsweise mit Schritt
55 Ausbilden eines dieser Aufnahmeräume (11 ) für die
Elektrodenbaugruppe (2) im ersten Tragelement (7), insbesondere vor Schritt S2, insbesondere nach Schritt S4, insbesondere in einem Formgebungswerkzeug, insbesondere mittels Verformen mit einem Körper, welcher an den Aufnahmeraum (1 1 ) angepasst ist, welcher vorzugsweise im Wesentlichen der Gestalt der Elektrodenbaugruppe (2) entspricht, wobei besonders bevorzugt der Aufnahmeraum (1 1 ) durch Schließen des
Formgebungswerkzeugs erzeugt wird.
Verfahren zum Herstellen einer Gehäusebaugruppe gemäß Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Schritte:
511 Bereitstellen eines dieser ersten Gehäuseteile (6), insbesondere hergestellt gemäß Anspruch 11 , insbesondere in einer
Bearbeitungseinrichtung (20), insbesondere in einem
Formgebungswerkzeug,
512 Einlegen wenigstens eines oder mehrerer dieser Stromableiter (14, 14a) oder Anschlussverbindungsabschnitte (26), in die Bearbeitungseinrichtung (20), insbesondere in das
Formgebungswerkzeug, insbesondere zu dem ersten Gehäuseteil (6), insbesondere nach Schritt S1 1 ,
513 Verbinden, insbesondere stoffschlüssig, des wenigstens einen Stromableiters (14, 14a) oder des wenigstens einen
Anschlussverbindungsabschnitts (26), mit dem ersten Gehäuseteil (6), insbesondere nach Schritt S12, dabei vorzugsweise
elektrisches Isolieren des wenigstens einen Stromableiters (14, 14a) oder des wenigstens einen Anschlussverbindungsabschnitts (26) gegenüber dem ersten Gehäuseteil, vorzugsweise S14 Zuführen eines, insbesondere fließfähigen, zweiten
Polymermaterials (21), wobei das zweite Polymermaterial (21) im Randbereich des ersten Gehäuseteils (6) angeordnet wird, insbesondere bei einer Arbeitstemperatur, welche wenigstens der Erweichungstemperatur des zweiten Polymermaterials (21) entspricht,
vorzugsweise unter Wärmeeinfluss und vorzugsweise bei einem Differenzdruck zum umgebenden Luftdruck zu dem ersten
Gehäuseteil (6) in die Bearbeitungseinrichtung (20),
wobei vorzugsweise je einer dieser Kontaktierungsbereiche wenigstens einer oder zwei dieser Stromleiteinrichtungen (4) frei bleibt,
wobei S14 vorzugsweise zeitgleich mit S12 oder mit S13 erfolgt.
Verfahren zur Herstellung einer Wandlerzelle (1 ) mit den Schritten:
S17 Bereitstellen eines dieser ersten Gehäuseteile (6), insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, insbesondere hergestellt gemäß Anspruch 1 1 , oder der Gehäusebaugruppe insbesondere gemäß Anspruch 8, insbesondere hergestellt gemäß Anspruch 12, vorzugsweise in einer Bearbeitungseinrichtung (20), welche insbesondere zum Ausbilden des Zellgehäuses (6) um die
Elektrodenbaugruppe (2) dient,
S19 Zuführen der Elektrodenbaugruppe (2), welche wenigstens eine oder mehrere dieser Ableiterfahnen (13, 13a) aufweist, zu dem ersten Gehäuseteil (6) oder der Gehäusebaugruppe,
insbesondere in die Bearbeitungseinrichtung (20),
vorzugsweise Einlegen der Elektrodenbaugruppe (2) in den Aufnahmeraum (1 1) des ersten Gehäuseteils (6) oder der
Gehäusebaugruppe, insbesondere nach Schritt S17, 520 elektrisches, insbesondere stoffschlüssiges, Verbinden
wenigstens einer oder mehrerer dieser Ableiterfahnen (13, 13a), mit wenigstens einem dieser Stromableiter (14, 14a) oder mit einer dieser Funktionseinrichtungen (8) oder einem dieser Fahnenverbindungsabschnitte (25), insbesondere mittels eines Fügeverfahrens, vorzugsweise mittels eines
Reibschweißverfahrens, besonders bevorzugt mittels
Ultraschallschweißen, insbesondere nach Schritt S17 oder S19,
S23 Zuführen des zweiten Gehäuseteils (6a) zu dem ersten
Gehäuseteil (6) oder zu der Gehäusebaugruppe, insbesondere in die Bearbeitungseinrichtung (20), wobei vorzugsweise das zweite Gehäuseteil (6a) in einem Randbereich das zweite
Polymermaterial (21) aufweist, insbesondere nach Schritt S20,
S26 Verbinden, insbesondere stoffschlüssig, des zweiten Gehäuseteils (6a) mit dem ersten Gehäuseteil (6) oder mit der
Gehäusebaugruppe, insbesondere bei einer Arbeitstemperatur, welche wenigstens der Erweichungstemperatur des zweiten Polymermaterial (21 ) entspricht, wobei vorzugsweise ein
Randbereich des ersten Gehäuseteils (6) oder der
Gehäusebaugruppe mit dem zweiten Gehäuseteil (6a) verbunden wird, wobei vorzugsweise das zweite Polymermaterial (21 ) als Kleb- oder Dichtstoff ausgebildet ist, insbesondere nach Schritt S23, vorzugsweise mit
521 Zuführen eines Formstücks, insbesondere ausgebildet als
Rahmen, ausgebildet mit dem zweiten Polymermaterial (21 ) und mit wenigstens einem dieser Stromableiter (14, 14a) bzw. wenigstens einem dieser Anschlussverbindungsabschnitte (26), insbesondere vor Schritt S23, und/oder Erwärmen des Randbereichs des ersten Gehäuseteils (6), des zweiten Gehäuseteils (6a) und/oder der Gehäusebaugruppe auf eine Arbeitstemperatur, welche wenigstens der
Erweichungstemperatur des zweiten Polymermaterials (21 ) entspricht, vorzugsweise zeitgleich mit Schritt S26.
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