WO2014063789A2 - Energiespeichereinrichtung, batterie mit zwei dieser energiespeichereinrichtungen, sowie verfahren zum verschalten dieser energiespeichereinrichtungen - Google Patents

Energiespeichereinrichtung, batterie mit zwei dieser energiespeichereinrichtungen, sowie verfahren zum verschalten dieser energiespeichereinrichtungen Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an energy storage device
  • Energy storage devices and a method for interconnecting these energy storage devices.
  • the invention will be described in the context of lithium-ion batteries for the supply of motor vehicle drives. It should be noted that the invention can also be used regardless of the type of battery, the chemistry of the energy storage device or regardless of the type of powered drive.
  • Batteries with a plurality of energy storage devices or secondary cells arranged adjacent to one another and interconnected with one another are known from the prior art, in particular for supplying motor vehicle drives.
  • Claim 9 describes a battery with at least two of these
  • An energy storage device is designed in particular as an electrochemical secondary cell, in particular for a
  • the energy storage device has an electrochemical
  • Electrode assembly which is designed to at least temporarily provide an electrical voltage, in particular a terminal voltage, in particular for the power supply of a consumer.
  • Energy storage device further comprises a substantially cuboid housing, which is configured to at least partially, preferably predominantly, more preferably substantially completely accommodate the electrode assembly.
  • the housing has at least a first housing wall and a second housing wall, wherein the first housing wall is arranged substantially perpendicular to the second housing wall.
  • the energy storage device has a first
  • the first cell terminal and the second cell terminal extend from the first housing wall into the environment of the energy storage device.
  • the first cell terminal has a first contact area with a first normal vector.
  • Cell connection is formed with a substantially plate-shaped connection leg, which extends in sections over the second housing wall addition.
  • the connecting leg has a second contact surface with a second normal vector N 2 .
  • the second normal vector N 2 points in the same direction as the first normal vector N x .
  • the second normal vector N 2 is oriented opposite to the first normal vector N x .
  • the second contact surface is configured and arranged, in particular with regard to the connecting leg, to be able to touch the first contact surface of another of these energy storage devices, in particular the adjacent energy storage device of the same battery directly, in particular during operation of the battery.
  • the second contact surface is provided, with the first contact surface of this further energy storage device electrically, in particular also non-positively connected or interconnected.
  • the first contact surface and the second contact surface of the same energy storage device are arranged parallel to one another, in particular with a predetermined spacing.
  • the predetermined distance is less than 1 mm, more preferably less than 0.5 mm, more preferably less than 0.2 mm, more preferably more than 0.01 mm.
  • This preferred embodiment has the advantage that the interconnection of adjacent energy storage devices is simplified.
  • the second contact surface is disposed substantially in the same plane as the first contact surface of the same energy storage device.
  • This preferred embodiment has the advantage that the interconnection of adjacent energy storage devices is simplified.
  • interconnecting means usually designed as a busbar, power cable, current band or purpose-specific metal body, electrically connected or interconnected.
  • Such interconnection means are to be manufactured, stockpiled, provided, etc. This involves costs.
  • An electrochemical electrode assembly in the sense of the invention means a device which in particular serves to provide an electrical voltage, in particular a terminal voltage.
  • the electrode assembly has at least two electrodes of different polarity. These electrodes of different polarity are spaced apart by an ion-conducting separator, wherein the separator for electrons are not conductive.
  • the electrode assembly is configured to convert stored chemical energy into electrical energy before the Electrode assembly this electrical energy a consumer,
  • the electrode assembly is configured to convert supplied electrical energy into chemical energy and store it as chemical energy.
  • This training is also referred to as a rechargeable electrode assembly.
  • 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 a portion of the electrolyte or the conductive salt.
  • the electrolyte is formed in particular after the closing of the electrode assembly without liquid portion.
  • the conductive salt comprises lithium ions.
  • lithium ions are stored or intercalated during charging into the negative electrode and are removed again during discharging.
  • one of these electrodes has a particular metallic collector foil and an active mass.
  • the active mass is on the
  • Collector sheet applied at least on one side.
  • electrons are exchanged between the collector foil and the active mass.
  • a housing in the context of the invention is a device to understand, which is particularly designed to at least partially, preferably predominantly, more preferably substantially completely absorb the electrode assembly.
  • the housing is particularly designed to limit the electrode assembly from the environment.
  • the housing is particularly designed to counteract an exchange of substances between the environment and the electrode assembly.
  • the housing is formed substantially cuboid.
  • the housing has at least a first housing wall and a second housing wall, which are arranged substantially perpendicular to one another.
  • the second housing wall is arranged with respect to the housing such that it has a second, adjacent within the battery, this
  • the housing walls are configured to limit an interior of the housing, in particular with respect to the environment, wherein the interior space is provided which
  • Electrode assembly at least partially, preferably predominantly, most preferably substantially completely exclude.
  • Housing walls is greater than their width, the length of one of these housing walls transverse to the stacking direction, described below, is to be measured, wherein the width is perpendicular to the length of the same housing wall to measure.
  • the area, in particular the width, of the second housing wall is greater than the area, in particular the width, of the first housing wall. Particularly preferred is the largest
  • a cell connection is to be understood as meaning a device which, in particular, is responsible for the electrical contacting of the device
  • Electrode assembly is used.
  • the cell connection is electrically, in particular materially, connectable to at least one of the electrodes of the electrode assembly.
  • the cell connection is formed with a metal or with carbon.
  • the cell connection is as a massive body or with a
  • Cell connection extends at least partially from the housing or the first housing wall in the environment of Energy storage device.
  • the cell connection is connected to the first housing wall.
  • Under a contact surface according to the invention is a section of a
  • lateral surface of one of these cell connections which in particular the electrical connection of the energy storage unit with a further, in particular adjacent, this energy storage devices or a consumer, in particular an electric motor of a motor vehicle, is used.
  • the contact surface from the environment of the energy storage device is accessible or electrically contactable.
  • a distinction will be made between a first contact surface of the first polarity and a second contact surface
  • a connection leg in the sense of the invention is to be understood as meaning a section of the second cell connection which extends into the surroundings of the energy storage device, which extends in sections beyond the second housing wall into the surroundings of the energy storage device
  • the connecting leg extends along a second leg axis, which is arranged in particular substantially perpendicular to the second housing wall.
  • Housing wall out into the environment extends, at least a portion, preferably the largest part of the second contact surface.
  • the second normal vector N 2 has the same direction to the second contact surface as the first normal vector N to the first contact surface.
  • the second normal vector N 2 has opposite orientation to the first normal vector / V x .
  • the section of the connection leg which extends beyond the second housing wall into the surroundings at least one part, Preferably, the largest part, the second contact surface, the electrical connection of the second contact surface with the first contact surface of an adjacent energy storage device allows or
  • the battery has two or more interconnected, this energy storage devices.
  • Energy storage devices are arranged adjacent to each other, wherein the second housing wall of the first energy storage device contacts the adjacent second energy storage device.
  • the at least two energy storage devices of the battery extend in the "stacking direction", wherein the stacking direction substantially perpendicular to the second
  • Housing wall is aligned.
  • At least one of the electrode of the electrode assembly has a compound of the formula LiMPO 4 , where M is at least one transition metal cation of the first row of the Periodic Table of the Elements.
  • the transition metal cation is preferably selected from the group consisting of Mn, Fe, Ni and Ti or a combination of these elements.
  • the compound preferably has an olivine structure, preferably parent olivine, with Fe being particularly preferred.
  • Electrode of the electrode assembly more preferably at least one Cathode, a lithium manganate, preferably spinel-type LiMn 2 0 4 , a lithium cobaltate, preferably LiCoO 2 , or a lithium nickelate, preferably LiNiO 2 , or a mixture of two or three of these oxides, or a
  • 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.
  • 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.
  • the electrode assembly is formed as an electrode winding. This embodiment offers the advantage of ease of manufacture, in particular in that band-shaped electrodes can be processed. This embodiment offers the advantage that the charging capacity of the electrode assembly, for example in ampere hours [Ah] or
  • Electrode assembly designed as an electrode flat winding. This preferred embodiment offers the advantage that this flat electrode winding
  • space-saving can be arranged next to a further Elektrodenflachwickel especially within a battery.
  • the electrode assembly is formed as a substantially cuboid electrode stack.
  • Electrode stack has a predetermined sequence of stack sheets, wherein two electrode sheets of different polarity are separated from a separator sheet.
  • each electrode sheet is one
  • Electrode assembly for example, in ampere hours [Ah] or watt-hours [Wh], more rarely in Coulomb [C] specified, can be easily increased by adding more electrode sheets.
  • At least two separator sheets are connected to one another and surround a delimiting edge of an electrode sheet arranged between these separator sheets.
  • the energy storage device has a charge capacity 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, more 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.
  • Ah ampere hours
  • This refinement offers the advantage of an improved service life of the consumer supplied by the energy storage device, in particular embodied as an electric motor of a motor vehicle.
  • the energy storage device may at least temporarily, preferably for at least one hour, a current of at least 50 A are taken, more preferably of at least 100 A, more preferably of at least 200 A, more preferably of at least 500 A, more preferably of at most 1000 A.
  • a current of at least 50 A are taken, more preferably of at least 100 A, more preferably of at least 200 A, more preferably of at least 500 A, more preferably of at most 1000 A.
  • the energy storage device can at least temporarily provide a voltage, in particular a terminal voltage of at least 1.2 V, more preferably of at least 1.5 V, more preferably of at least 2 V, more preferably of at least 2.5 V, further preferably of at least 3 V, more preferably of at least 3.5 V, more preferably of at least 4 V, more preferably of at least 4.5 V, more preferably of at least 5 V, further preferably of at least 5.5 V, further preferably of at least 6 V, more preferably of at least 6.5 V, more preferably of at least 7 V, more preferably of at most 7.5 V.
  • the energy storage device on lithium and / or lithium ions. This embodiment offers the advantage of an improved energy density of
  • the energy storage device can be operated at least temporarily, in particular for at least one hour at an ambient temperature 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.
  • This embodiment offers the advantage of a possible unrestricted installation or use of
  • Energy storage device for supplying a consumer, in particular an electric motor of a motor vehicle or a stationary system or machine.
  • the energy storage device has a gravimetric
  • the electrode assembly comprises lithium ions. This embodiment offers the advantage of an improved energy density of the energy storage device.
  • the energy storage device is provided for installation in a vehicle with at least one electric motor.
  • the energy storage device is to supply this
  • Electric motor provided. Particularly preferred is the
  • Energy storage device provided, at least temporarily one
  • a buffer memory as a device battery
  • the charge capacity of the energy storage device for these applications is preferably at least 3 Ah, more preferably at least 10 Ah.
  • This embodiment offers the advantage an improved supply of a stationary consumer, in particular a stationary mounted electric motor.
  • the plastic is fiber-filled, in particular with
  • the housing wall has a minimum wall thickness of 0.5 mm. This preferred development offers the advantage that the housing can provide at least mechanical protection of the electrode assembly.
  • the first cell connection or its first contact surface in particular from the environment of
  • the first cell connection extends at least in sections, particularly preferably at least 1 mm wide, of the first housing wall into the surroundings.
  • the first normal vector of the first contact surface forms with the first
  • the first contact surface comprises aluminum, nickel, iron, copper or an alloy with at least one of said metals, more preferably a coating with nickel, silver or gold.
  • the first contact surface covers more than a quarter of the length of the first housing wall, more preferably more than one third, more preferably more than half, more preferably less than 4/5 of the first
  • the second cell connection extends from the first housing wall into the environment.
  • the second cell terminal has a first leg which extends along a first leg axis, wherein the first leg axis in
  • Connecting leg carries the second contact surface.
  • the second normal vector N 2 has the same direction to the second contact surface as the first normal vector N x to the first contact surface and opposite orientation.
  • the second contact surface and / or the connecting leg aluminum, nickel, iron, copper or an alloy with at least one of said metals, more preferably a coating with nickel, silver or gold.
  • the second contact surface is arranged on the connecting leg at a predetermined distance cfe to the second housing wall or to a second edge of the first housing wall.
  • the predetermined distance d 2 is dimensioned such that even with a gap between two adjacent energy storage devices, caused for example by one of these projection arrangements, the second contact surface of the first Energy storage device, the first contact surface of the second
  • Energy storage device substantially completely covered.
  • This preferred embodiment has the advantage that the electrical connection of the second contact surface with the first contact surface of an adjacent energy storage device makes this possible or simplified.
  • the second contact surface extends at least 0.01 mm, more preferably at least 0.02 mm, more preferably at least 0.05 mm, more preferably at least 0.1 mm, more preferably at least 0.2 mm, more preferably at least 0.5 mm, more preferably at least 1 mm, more preferably at least 2 mm, further preferably at most 5 mm from the connecting leg in the direction of the first contact surface of a further, in particular adjacent, these energy storage devices.
  • This preferred embodiment has the advantage that the second contact surface is more clearly recognizable for the assembly.
  • the second contact surface covers one of the lateral surfaces of the
  • Terminal leg substantially complete, in particular, the second contact surface does not extend from the connecting leg.
  • Connection leg This preferred embodiment offers the advantage of some freedom in positioning an adjacent one
  • This preferred embodiment offers the advantage of simplified manufacturability of the connecting leg.
  • the second contact surface extends over more than a quarter of the length of the first housing wall, more preferably more than a third, more preferably more than half, more preferably less than 4/5 of the first housing wall.
  • This preferred embodiment has the advantage that the current density is reduced by the second contact surface.
  • the surface area and the shape of the second contact surface correspond to the surface area and the shape of the first contact surface. This preferred embodiment has the advantage that both contact surfaces as completely as possible for the provision of electrical energy from the
  • Electrode assembly can be available.
  • the housing has at least one or more guide devices.
  • Guide device is configured to lead or receive an independent connection device for connecting a plurality of these energy storage devices, in particular electrically isolated.
  • the at least one guide device is arranged on a first housing wall, particularly preferably with the first
  • Housing in particular cohesively connected.
  • This preferred embodiment has the advantage that the cost of manufacturing the housing is reduced with guide means.
  • This preferred embodiment has the advantage that the fixation of the housing is improved within the battery.
  • the guide means on the same material as the housing.
  • This preferred embodiment has the advantage that the cost of manufacturing the housing is reduced.
  • a plurality of these guide devices are arranged at different positions of the first housing wall, particularly preferably with predetermined, in particular uniform, distances between each two of these guide devices.
  • This preferred embodiment has the advantage that forces from several of these connecting devices on the Housing, especially when tightening adjacent this
  • Energy storage devices can be better distributed.
  • the at least one guide means is formed as a ring or substantially cylindrical sleeve.
  • This preferred embodiment has the advantage that the guidance of the connecting device is simplified.
  • This preferred embodiment has the advantage that the installation of the battery is simplified.
  • an insulating means in particular formed as an electrically insulating sleeve, can be inserted into the guide device.
  • the insulating means is made with a polymeric material. This preferred
  • Embodiment offers the advantage that an electrical short circuit has occurred, which could occur if at least one housing has an electrical potential of an electrode assembly accommodated in the housing.
  • the housing has a
  • the projection arrangement extends from the second housing wall.
  • the projection arrangement for heat dissipation from the electrode assembly and / or for stiffening of the housing is configured.
  • the projection arrangement has a plurality of rib-shaped projections, which extend along, in particular over the greater part of the length or width, of the second housing wall and are spaced from each other, in particular uniformly.
  • the rib-shaped projections are adapted to direct a fluid flow, in particular an air flow, for heat removal from the electrode assembly.
  • the rib-shaped protrusions are adapted to act as heat sinks for the electrode assembly and to deliver heat energy to the fluid flow.
  • the projections have a substantially cylindrical, conical, trapezoidal or rectangular Cross-section on.
  • the projections are formed with a metal, more preferably with aluminum and / or copper. This preferred development has the advantage that the heat dissipation from the
  • Electrode assembly is improved. This preferred development has the advantage that the rigidity or resistance bending moment of the second housing wall is improved.
  • the first cell connection is for releasable frictional connection and electrical connection with a further one of these energy storage devices, in particular with the second
  • the first cell connection preferably has one, two or more threads, in particular designed as internal threads, which open towards the first contact surface or are accessible through the first contact surface.
  • the first cell terminal has one, two or more wells made of soft
  • each extending along a longitudinal axis, which is aligned substantially perpendicular to the first housing, adjacent to the first contact surface each have a collar or projection which extends to the longitudinal axis, which is designed for adhesion and / or positive engagement with a rivet ,
  • connecting leg for releasable positive connection and electrical connection with another of these energy storage devices in particular with the first cell connection of the further energy storage device configured.
  • the connecting leg has one, two or more
  • Through holes which each extend along a bore axis, wherein preferably the bore axis is aligned substantially perpendicular to the first housing wall.
  • the through-holes open towards the second contact surface or are accessible through the second contact surface.
  • the through holes are formed with oversize or as slots. So can the positioning of two adjacent and to
  • This preferred embodiment has the advantage that the Herste II costs are reduced.
  • Energy storage devices by means of at least one screw or rivet.
  • This preferred development offers the advantage that the interconnection of two, in particular adjacent, of these energy storage devices is simplified.
  • This preferred development offers the advantage that the Cohesion of two, especially neighboring, this
  • the first cell connection is formed with one, two or more of these threads or depressions accessible through the first contact surface.
  • the connecting leg with one, two or more of these through holes, accessible through the second contact surface is formed. At least one of these threads or one of these recesses and at least one of these through holes are arranged relative to each other such that a plane of symmetry, which by the at least one thread or depression and the at least one
  • Through hole extends, is aligned substantially perpendicular to the second housing wall.
  • a plurality of threads or recesses and as many through holes are arranged to each other such that in each case this plane of symmetry, which extends through one of these threads or recesses and through one of these through holes, is aligned substantially perpendicular to the second housing wall.
  • the first housing wall is bounded by several, in particular four, edges. Preferably, several of these edges form a rectangle.
  • the first contact surface is at least partially, preferably predominantly, more preferably substantially completely disposed within these edges.
  • the electrode assembly has at least one or more of these Ableiterfahen.
  • Flag contact element is designed for electrical, in particular cohesive, connection with at least one or more of these Ableiterfahen the same polarity.
  • the flag contact element is disposed within the housing.
  • the tab contact element extends along, preferably over more than half the length, more preferably over more than 2/3 of the length, of the second housing wall. Preferably that is
  • Flag contact element substantially as wide or long as at least one of these Ableiterfahen, wherein the length of the flag contact element and this Ableiterfahen is to measure transverse to the stacking direction.
  • Provision of electrical energy from the electrode assembly is reduced. This preferred development offers the advantage that the heat dissipation during the provision of electrical energy from the electrode assembly is improved.
  • the housing has the electrical potential of one of the cell connections, in particular of the second cell connection.
  • one or more of these collector tabs, in particular second polarity are electrically connected to the housing, in particular materially bonded thereto.
  • housing enabled or improved.
  • This preferred development has the advantage that the heat dissipation from the electrode assembly is improved.
  • the housing additionally has this projection arrangement, one or more of these projections with an insulating means, in particular formed as a polymer strip, can be electrically insulated from the housing of the adjacent one of these energy storage devices of the same battery.
  • the insulating means is formed as a coating, coating, strip, rail or sticker.
  • the insulating means is positively and / or materially connected to the respective projection.
  • This preferred embodiment has the advantage that a short circuit between two adjacent energy storage devices is encountered. This preferred development offers the advantage that a series connection of two adjacent energy storage devices of this kind is made possible.
  • the object is also achieved with a battery which has two or more of these energy storage devices, which in particular for
  • Energy storage devices disposed within the battery adjacent to a second of these energy storage devices.
  • the second housing wall of the first energy storage device contacts the adjacent second energy storage device.
  • Energy storage device electrically connected to the first contact surface of the second energy storage device or interconnected.
  • the connecting leg of the first energy storage device is also frictionally connected to the first contact surface of the second
  • Energy storage device one or more of these threads, in particular configured as internal thread, or depressions.
  • the frictional connection can be made by means of one or more screws or rivets, one of these screws or rivets can be guided through one of these through holes of the first energy storage device and screwed into one of these threads or one of these wells of the second energy storage device.
  • Energy storage devices has the advantage that the interconnection of the energy storage devices is simplified and thus less expensive. With this design of the energy storage devices has the advantage that the cohesion of two adjacent this
  • Energy storage devices can be dispensed within the battery. With training of the battery with two or more of these energy storage devices has the advantage that the interconnection of two of these energy storage devices
  • the through holes are formed with oversize or as slots. So can the positioning of two adjacent and to
  • This preferred embodiment has the advantage that the Herste II costs are reduced.
  • the use of these energy storage devices, each with first contact surface and second contact surface, for the battery has the further advantage that the interconnection or the operation of two adjacent
  • the housing of at least the first energy storage device has the electrical potential of the second cell connection.
  • one or more of these collector tabs, in particular second polarity, are electrically connected to the housing, in particular materially bonded thereto.
  • Electrode assembly and the housing is encountered, especially in shock or vibration during operation of the energy storage device.
  • This preferred development offers the advantage that the durability or the function of the battery, in particular in the case of shocks or vibrations during operation, is improved.
  • the housing of the first energy storage device additionally has this projection arrangement.
  • the housing of the first energy storage device additionally has this projection arrangement.
  • Projections are each with an insulating means electrically insulated from the housing of the second, in particular adjacent, this energy storage devices of the same battery.
  • this energy storage devices of the same battery.
  • Energy storage device also has this projection arrangement, then one or more of these projections with one of these insulating electrically with respect to the housing of the first, in particular adjacent, this energy storage devices of the same battery can be isolated.
  • the insulating means is designed as a coating, strip, rail, coating or sticker.
  • the insulating means is positively and / or cohesively with the respective projection
  • This preferred embodiment has the advantage that a short circuit between two adjacent energy storage devices, whose housing each have the potential of the second cell terminal, is met. This preferred development offers the advantage that a series connection of two adjacent energy storage devices is made possible.
  • a preferred development of the battery has one or more of these connecting devices. Furthermore, the two or more of these energy storage devices each have at least one or more of these
  • At least one of these connecting devices is by each one of these guide devices of two adjacent
  • Guiding devices of adjacent energy storage devices to each other arranged so that an axis is aligned by these guide means substantially perpendicular to a second housing walls.
  • two adjacent of these energy storage devices are braced against each other by means of at least one or more of these connecting devices.
  • the connecting devices are each formed as, in particular metallic, in particular cylindrical, tension rod. This preferred development has the advantage that the cohesion of the energy storage devices is improved during operation of the battery.
  • connection device can be electrically connected to the housing by means of one or more insulation means, in particular formed as a ring or socket
  • This preferred embodiment offers the advantage that the connecting device can be made more durable with a metal.
  • the object is also achieved by a method for the electrical connection of two of these energy storage devices, in particular during the production of the battery.
  • the method comprises the steps:
  • Energy storage device comes into electrical contact with the first contact surface of the second energy storage device
  • step S3 Connecting means by one of these guide means of the first energy storage device and one of these guide means of the second energy storage device.
  • the insulating means of step S3 is used in particular to a short circuit of the first energy storage device with the second
  • the insulating means on an electrically insulating portion which extends along the first leg of the second cell terminal and in particular substantially completely covers this first leg with respect to the first cell terminal.
  • This method offers the advantage that the electrical connection of two of these energy storage devices without a connection means. With the omission of such circuitry, the associated costs can be saved. This solves the underlying task.
  • Energy storage devices is associated with lower electrical losses, in particular as a result of lower summed contact resistances, which are associated with the smaller number of electrical connections or transitions, now only with a contact resistance of the second
  • the steps S1 and S2 are performed several times, in particular more often with increasing number of energy storage devices.
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of an energy storage device
  • FIG. 2 shows a battery with a plurality of energy storage devices in a preferred embodiment, which are interconnected,
  • FIG. 3 shows a detail of FIG. 2,
  • FIG. 4 shows a further detail of FIG. 2
  • FIG. 5 shows a detail of FIG. 4, an opened housing of an energy storage device
  • Fig. 8 shows a further detail of Figure 2
  • Fig. 9 shows schematically the cell terminals of an energy storage device in a preferred embodiment
  • Fig. 10 shows schematically the arrangement of the second contact surface on
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of the energy storage device 1. Shown are the housing 2 of the energy storage device 1 with the first housing wall 3 and the second housing wall 4. The first
  • Housing wall 3 is substantially perpendicular to the second
  • Housing wall 4 is arranged.
  • the electrode assembly is electrically and thermally conductively connected to the housing 2.
  • the first housing wall 3 carries the first cell connection 5 and the second cell connection 6.
  • the first housing wall 3 is formed in one piece with the second cell connection 6.
  • the first cell terminal 5 is formed with the first contact surface 7 and two threads 14, wherein the two threads 14 are accessible through the first contact surface 7.
  • the threads 14 extend substantially perpendicular to the first contact surface 5 and are formed as internal threads.
  • the second cell terminal 6 has the Connecting leg 8, which extends from the first housing 3 over the second housing 4 addition.
  • the connecting leg 8 has two through holes into which two screws 16 are inserted.
  • the through holes are formed with oversize or as slots.
  • This preferred embodiment has the advantage that the manufacturing costs are reduced.
  • Connecting leg 8 wherein the two screws 16 also extend through the second contact surface. Also not recognizable that the second contact surface and the first contact surface 5 are arranged substantially in the same plane.
  • the first housing wall 3 carries a plurality of guide means 10, each with a bore which is substantially perpendicular to the second
  • Housing wall 4 is aligned.
  • Guide devices 10 are arranged along the first housing wall 3. In the guide means 10, an insulating bush 15 is inserted, which the connecting device, not shown, with respect to
  • the projection arrangement 12 is thermally conductively connected to the second housing wall 4.
  • the projections 13, 13a are each covered with an insulating strip 15a, which serves to electrically isolate the projections 13, 13a from an adjacent energy storage device. Next serve the projections 13, 13 a of the stiffening of the housing second
  • FIG. 2 shows a battery 19 with a plurality of energy storage devices 1, 1 a in a preferred embodiment, which are interconnected.
  • Energy storage devices 1, 1 a are according to the
  • Energy storage device of Figure 1 is formed. It is shown that the energy storage device 1 with the adjacent energy storage device 1 a is mechanically connected and electrically connected. So stands out
  • the second contact surface covered by the connecting leg 8 of the first energy storage device 1 is connected to the first contact surface 5a of the second
  • connecting devices 1 1, 1 1 a are guided by guide means 10, 10a of the energy storage devices 1, 1 a, wherein the connecting means 1 1, 1 1 a are electrically insulated from the guide means 10, 10a.
  • FIG 3 shows a detail of Figure 2.
  • the energy storage devices 1, 1 a are formed according to the energy storage device of Figure 1.
  • the connection leg 8 of the first energy storage device 1 protrudes beyond the first cell connection 5a, in particular via its first contact surface 7a, the second energy storage device 1 a.
  • the connecting leg 8 is by means of screws 16 with the first cell terminal 5a of the second
  • the insulating means 15 serves a short circuit of the second Energy storage device 1 a, caused in particular by a
  • the insulating means 15 an electrically insulating portion which extends along the first leg of the second cell terminal 6a and in particular substantially completely covers this first leg with respect to the first cell terminal 5.
  • Fig. 4 shows a further detail of Figure 2.
  • the energy storage devices 1, 1 a are formed according to the energy storage device of Figure 1. In the energy storage devices 1, 1 a each have one of these
  • Projection arrangements 12, 12a each with a plurality of projections 13, 13a, on.
  • the projections 13, 13a are electrically insulated with insulating means 15, 15a relative to the respective adjacent energy storage device.
  • These insulating means 15, 15a are formed as polymer strips and pulled over the free ends of the projections 13, 13a.
  • FIG. 5 shows a detail of FIG. 4.
  • the energy storage device 1 is designed in accordance with the energy storage device of FIG. It is shown that free ends of the projections 13, 13a terminate in a T-shape and the polymer strips 15, 15a surround these T-shaped ends.
  • FIG. 6 shows an opened housing 2 of an energy storage device 1 in a preferred embodiment.
  • the energy storage device 1 is formed according to the energy storage device of Figure 1.
  • Cell terminal 6 is formed with a flag contact element 18.
  • the flag contact element 18 extends along the majority of the first housing wall 3 for the best possible heat dissipation from the
  • FIG. 7 shows another view of the housing of FIG. 6. Another housing wall, which runs parallel to the first housing wall 3
  • the guide devices 10, 10a are formed integrally with the housing wall and equipped with insulating means 15, 15a.
  • Fig. 8 shows a further detail of Figure 2.
  • the energy storage devices 1, 1 a are formed according to the energy storage device of Figure 1. It is shown that the energy storage device 1 with the adjacent energy storage device 1a is mechanically connected and electrically connected. Several connecting devices 1 1, 1 1 a are by
  • Guiding devices 10, 10a are insulated. It is shown that free ends of the projections 13, 13a terminate in a T-shape and the polymer strips 15, 15a surround these T-shaped ends.
  • FIG. 9a the upper half of FIG. 9, schematically shows the cell terminals 5, 6 of an energy storage device 1 in a preferred embodiment.
  • Energy storage device 1 has a housing 2, with a first
  • Housing walls are arranged substantially perpendicular to each other.
  • the first cell terminal 5 and the second cell terminal 6 extend from the first housing wall 3.
  • the first cell terminal 5 has the first cell terminal 5
  • the first normal vector N a to the first contact surface 7 is arranged substantially perpendicular to the first housing wall 3.
  • the second cell terminal 7 has the terminal leg 8 and the second
  • the second normal vector N 2 has the same direction as the first normal vector N lt but oriented opposite.
  • the second Contact surface 9 is arranged and aligned such that the contact or the electrical connection with the first contact surface of an adjacent energy storage device, not shown, is made possible.
  • the plane E is parallel to the first contact surface 7 and the second contact surface 9.
  • the second contact surface 9 extends about 1 mm from the
  • FIG. 9b the lower half of FIG. 9, shows the energy storage device 1 according to FIG. 9a, which is arranged between two adjacent energy storage devices 1a, 1b, indicated by dashed lines.
  • the connecting leg 8 of the first energy storage device 1 protrudes beyond the first cell connection 5a and its first contact surface 7a of the adjacent energy storage device 1a. Only for improved distinctions of the adjacent energy storage devices 1, 1 a, 1 b, a gap between one of these second contact surfaces 9, 9 a and one of these first contact surfaces 7, 7 a left, which is to be kept as low as possible in practice. Of the
  • Connecting leg 8 of the first energy storage device 1 is connected to the first cell terminal 5a of the adjacent second energy storage device 1 a electrically and non-positively connected or screwed, which is indicated by the vertical line marked "X".
  • the second normal vector N 2 to the second contact surface 9 a has the same direction as the first normal vector N x to the first contact surface 5 b, but is oppositely oriented.
  • the second contact surface 9 extends about 0.5 mm from the
  • FIG. 10 schematically shows the arrangement of the second contact surface 9 on the connection leg 8 with respect to the first contact surface 5 of a second one
  • the second contact surface 9 is spaced from the second housing wall 4 by a predetermined distance d 2 .
  • This predetermined distance d 2 essentially corresponds to the sum of the distance of the first
  • FIG. 11 shows a preferred alternative embodiment of the connecting leg 8 compared with FIGS. 9 and 10. Essentially this connecting leg 8 corresponds to the connecting legs of FIG. 9, with the difference that the second contact surface 9 substantially completely covers one of the lateral surfaces of the connecting leg 8. This preferred embodiment offers the advantage of simplified manufacturability of the connecting leg without protruding second contact surface.

Abstract

Energiespeichereinrichtung, insbesondere ausgebildet als Sekundärzelle, insbesondere für eine elektrochemische Sekundärbatterie, wobei die Energiespeichereinrichtung aufweist: - eine elektrochemische Elektrodenbaugruppe, welche ausgestaltet ist, wenigstens zeitweise eine elektrische Spannung bereitzustellen, - ein im wesentlichen quaderförmiges Gehäuse, welches ausgestaltet ist, die Elektrodenbaugruppe wenigstens teilweise aufzunehmen, wobei das Gehäuse mit einer ersten Gehäusewandung und mit einer zweiten Gehäusewandung ausgebildet ist, wobei die Gehäusewandungen zueinander im Wesentlichen senkrecht angeordnet sind, - einen ersten Zellanschluss erster Polarität und einen zweiten Zellanschluss zweiter Polarität, wobei an den Zellanschlüssen wenigstens zeitweise die elektrische Spannung abgreifbar ist, wobei die Zellanschlüsse sich aus der ersten Gehäusewandung erstrecken, wobei der erste Zellanschluss eine erste Kontaktfläche mit einem ersten Normalvektor (I) aufweist, wobei der zweite Zellanschluss mit einem im wesentlichen plattenförmigen Anschlussschenkel ausgebildet ist, wobei der Anschlussschenkel sich abschnittweise über die zweite Gehäusewandung hinaus erstreckt, wobei der Anschlussschenkel eine zweite Kontaktfläche mit einem zweiten Normalvektor (II) aufweist, wobei der zweite Normalvektor (II) dieselbe Richtung wie der erste Normalvektor (I) und entgegengesetzte Orientierung aufweist..

Description

Energiespeichereinrichtung, Batterie mit zwei dieser
Energiespeichereinrichtungen, sowie Verfahren zum Verschalten dieser
Energiespeichereinrichtungen
B e s c h r e i b u n g
Hiermit wird der gesamte Inhalt der Prioritätsanmeldung DE 10 2012 020 799 durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Anmeldung.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiespeichereinrichtung
(Sekundärzelle), eine Batterie mit wenigstens zwei dieser
Energiespeichereinrichtungen, sowie ein Verfahren zum Verschalten dieser Energiespeichereinrichtungen. 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 Bauart der Batterie, der Chemie der Energiespeichereinrichtung oder unabhängig von der Art des versorgten Antriebs Verwendung finden kann.
Aus dem Stand der Technik sind Batterien mit mehreren zueinander benachbart angeordneten und miteinander verschalteten Energiespeichereinrichtungen bzw. Sekundärzellen, insbesondere zur Versorgung von KFZ-Antrieben bekannt.
Der Aufwand zur Herstellung einiger Bauarten von Batterien wird mitunter als problematisch empfunden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Batterie zur Verfügung zu stellen, welche mit weniger Aufwand herstellbar ist. Die Aufgabe wird durch eine Energiespeichereinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Anspruch 9 beschreibt eine Batterie mit wenigstens zwei dieser
Energiespeichereinrichtungen. Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein
Verfahren zur Verschaltung von zwei dieser Energiespeichereinrichtungen gemäß Anspruch 12. Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Energiespeichereinrichtung ist insbesondere als elektrochemische Sekundärzelle ausgebildet, insbesondere für eine
Sekundärbatterie bestimmt und insbesondere zur Versorgung eines KFZ bestimmt. Die Energiespeichereinrichtung weist eine elektrochemische
Elektrodenbaugruppe auf, welche ausgestaltet ist, wenigstens zeitweise eine elektrische Spannung, insbesondere eine Klemmenspannung, bereitzustellen, insbesondere zur Energieversorgung eines Verbrauchers. Die
Energiespeichereinrichtung weist weiter ein im wesentlichen quaderförmiges Gehäuse auf, welches ausgestaltet ist, die Elektrodenbaugruppe wenigstens teilweise, vorzugsweise überwiegend, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig aufzunehmen. Dazu weist das Gehäuse wenigstens eine erste Gehäusewandung und eine zweite Gehäusewandung auf, wobei die erste Gehäusewandung im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Gehäusewandung angeordnet ist. Weiter weist die Energiespeichereinrichtung einen ersten
Zellanschluss erster Polarität und einen zweiten Zellanschluss zweiter Polarität auf, wobei an den Zellanschlüssen wenigstens zeitweise die elektrische
Spannung der Elektrodenbaugruppe abgreifbar ist. Der erste Zellanschluss und der zweite Zellanschluss erstrecken sich aus der ersten Gehäusewandung in die Umgebung der Energiespeichereinrichtung. Der erste Zellanschluss weist eine erste Kontaktfläche mit einem ersten Normalvektor /^auf. Der zweite
Zellanschluss ist mit einem im wesentlichen plattenförmigen Anschlussschenkel ausgebildet, welcher sich abschnittsweise über die zweite Gehäusewandung hinaus erstreckt. Der Anschlussschenkel weist eine zweite Kontaktfläche mit einem zweiten Normalvektor N2 auf. Der zweite Normalvektor N2 weist in dieselbe Richtung wie der erste Normalvektor Nx auf. Der zweite Normalvektor N2 ist entgegengesetzt zum ersten Normalvektor Nx orientiert.
Vorzugsweise ist die zweite Kontaktfläche ausgestaltet und insbesondere bezüglich des Anschlussschenkels angeordnet, die erste Kontaktfläche einer weiteren dieser Energiespeichereinrichtungen, insbesondere der benachbarten Energiespeichereinrichtung derselben Batterie, unmittelbar berühren zu können, insbesondere während des Betriebs der Batterie. Besonders bevorzugt ist die zweite Kontaktfläche vorgesehen, mit der ersten Kontaktfläche dieser weiteren Energiespeichereinrichtung elektrisch, insbesondere auch kraftschlüssig, verbunden bzw. verschaltet zu werden.
Vorzugsweise sind die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche derselben Energiespeichereinrichtung zueinander parallel, insbesondere mit einem vorbestimmten Abstand, angeordnet. Vorzugsweise beträgt der vorbestimmte Abstand weniger als 1 mm, weiter bevorzugt weniger als 0,5 mm, weiter bevorzugt weniger als 0,2 mm, weiter bevorzugt mehr als 0,01 mm.
Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Verschaltung benachbarter Energiespeichereinrichtungen vereinfacht ist.
Alternativ ist die zweite Kontaktfläche im wesentlichen in derselben Ebene angeordnet, wie die erste Kontaktfläche derselben Energiespeichereinrichtung. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Verschaltung benachbarter Energiespeichereinrichtungen vereinfacht ist.
Bei einigen üblichen Batterien sind deren Energiespeichereinrichtungen miteinander durch ein oder mehrere Verschaltungsmittel, zumeist ausgebildet als Stromschiene, Stromkabel, Stromband oder zweckspezifischer Metallkörper, elektrisch verbunden bzw. verschaltet. Solche Verschaltungsmittel sind herzustellen, zu bevorraten, bereitzustellen usw. Damit gehen Kosten einher. Die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche von zwei
erfindungsgemäßen, insbesondere benachbarten, Energiespeichereinrichtungen derselben Batterie gestatten deren elektrische Verschaltung ohne weitere Verschaltungsmittel. Mit dem Verzicht auf solche Verschaltungsmittel können die zugehörigen Kosten eingespart werden. So wird die zugrunde liegende Aufgabe gelöst.
Die Ausbildung der Energiespeichereinrichtung mit erster Kontaktfläche und zweiter Kontaktfläche, wie zuvor beschrieben, bietet den weiteren Vorteil, dass die Verschaltung bzw. der Betrieb zweier benachbarter
Energiespeichereinrichtungen mit geringeren elektrischen Verlusten einhergeht, insbesondere infolge geringerer summierter Übergangswiderstände, welche mit der geringeren Anzahl elektrischer Verbindungen bzw. Übergänge einhergehen, nun nur noch mit einem Übergangswiderstand von der zweiten
Kontaktfläche der ersten Energiespeichereinrichtung zur ersten
Kontaktfläche der zweiten Energiespeichereinrichtung, statt vormals mit einem Übergangswiderstand von der ersten üblichen Energiespeichereinrichtung zu einem dieser Verschaltungsmittel und einem zweiten Übergangswiderstand vom dem Verschaltungsmittel zu der zweiten üblichen Energiespeichereinrichtung.
Unter einer elektrochemischen Elektrodenbaugruppe im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere der Bereitstellung einer elektrischen Spannung, insbesondere eine Klemmenspannung, dient. Dazu weist die Elektrodenbaugruppe zumindest zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität auf. Diese Elektroden unterschiedlicher Polarität sind durch einen ionenleitenden Separator beabstandet, wobei der Separator für Elektronen nicht leitfähig ist sind. Die Elektrodenbaugruppe ist ausgestaltet, gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie zu wandeln, bevor die Elektrodenbaugruppe diese elektrische Energie einem Verbraucher,
insbesondere einem Elektromotor eines Kraftfahrzeugs, zur Verfügung stellt. Vorzugsweise ist die Elektrodenbaugruppe ausgestaltet, zugeführte elektrische Energie in chemische Energie zu wandeln und als chemische Energie zu speichern. Man spricht bei dieser Ausbildung auch von einer wiederaufladbaren Elektrodenbaugruppe.
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 zumindest einen Teil des Elektrolyts bzw. das Leitsalzes. Vorzugsweise ist der Elektrolyt insbesondere nach dem Verschließen der Elektrodenbaugruppe ohne flüssigen Anteil ausgebildet. Vorzugsweise weist das Leitsalz Lithiumionen auf.
Besonders bevorzugt werden Lithiumionen beim Laden in die negative Elektrode eingelagert bzw. interkaliert und beim Entladen wieder ausgelagert. Vorzugsweise weist eine dieser Elektroden eine insbesondere metallische Kollektorfolie sowie eine Aktivmasse auf. Die Aktivmasse ist auf die
Kollektorfolie zumindest einseitig aufgetragen. Beim Laden oder Entladen der Elektrodenbaugruppe werden Elektronen zwischen der Kollektorfolie und Aktivmasse ausgetauscht. Vorzugsweise ist mit der Kollektorfolie zumindest eine Ableiterfahne, insbesondere stoffschlüssig, verbunden, insbesondere einstückig ausgebildet. Besonders bevorzugt sind mit der Kollektorfolie mehrere
Ableiterfahnen, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Zahl der Elektronen, welche die je Zeiteinheit durch eine Ableiterfahne fließen, verringert ist. Unter einem Gehäuse im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere ausgestaltet ist, die Elektrodenbaugruppe wenigstens teilweise, vorzugsweise überwiegend, besonders bevorzugt im wesentlichen vollständig aufzunehmen. Das Gehäuse ist insbesondere ausgestaltet, die Elektrodenbaugruppe gegenüber der Umgebung zu begrenzen. Das Gehäuse ist insbesondere ausgestaltet, einem Austausch von Stoffen zwischen der Umgebung und der Elektrodenbaugruppe entgegenzuwirken. Vorliegend ist das Gehäuse im wesentlichen quaderförmig ausgebildet. Das Gehäuse weist wenigstens eine erste Gehäusewandung und eine zweite Gehäusewandung auf, welche zueinander im wesentlichen senkrecht angeordnet sind. Vorzugsweise ist die zweite Gehäusewandung bezüglich des Gehäuses derart angeordnet, dass sie eine zweite, innerhalb der Batterie benachbarte, dieser
Energiespeichereinrichtungen berühren kann. Die Gehäusewandungen sind ausgestaltet, einen Innenraum des Gehäuses, insbesondere gegenüber der Umgebung, zu begrenzen, wobei der Innenraum vorgesehen ist, die
Elektrodenbaugruppe wenigstens teilweise, vorzugweise überwiegend, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig, auszunehmen.
Für die weitere Beschreibung werden die Begriffe„Länge" und„Breite" zu diesen Gehäusewandungen eingeführt, wobei die Länge einer dieser
Gehäusewandungen größer als deren Breite ist, wobei die Länge eine dieser Gehäusewandungen quer zur Stapelrichtung, weiter unten beschrieben, zu messen ist, wobei die Breite senkrecht zur Länge derselben Gehäusewandung zu messen ist. Vorzugsweise ist der Flächeninhalt, insbesondere die Breite, der zweiten Gehäusewandung größer als der Flächeninhalt, insbesondere die Breite, der ersten Gehäusewandung. Besonders bevorzugt ist die größte
Mantelfläche des Gehäuses durch die zweite Gehäusewandung gebildet.
Unter einem Zellanschluss im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere der elektrischen Kontaktierung der
Elektrodenbaugruppe dient. Der Zellanschluss ist elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, mit wenigstens einer der Elektroden der Elektrodenbaugruppe verbindbar. Der Zellanschluss ist mit einem Metall oder mit Kohlenstoff ausgebildet. Der Zellanschluss ist als massiver Körper oder mit einem
beschichteten, insbesondere metallbeschichteten, Kern ausgebildet. Der
Zellanschluss erstreckt sich wenigstens abschnittsweise aus dem Gehäuse bzw. deren erster Gehäusewandung in die Umgebung der Energiespeichereinrichtung. Vorliegend wird unterscheiden zwischen einem ersten Zellanschluss erster Polarität und einem zweiten Zellanschluss zweiter Polarität. Insbesondere ist der Zellanschluss mit der ersten Gehäusewandung verbunden. Unter einer Kontaktfläche im Sinne der Erfindung ist ein Abschnitt einer
Mantelfläche eines dieser Zellanschlüsse zu verstehen, welche insbesondere der elektrischen Verbindung der Energiespeichereinheit mit einer weiteren, insbesondere benachbarten, dieser Energiespeichereinrichtungen oder einem Verbraucher, insbesondere einem Elektromotor eines Kraftfahrzeugs, dient. Dazu ist die Kontaktfläche aus der Umgebung der Energiespeichereinrichtung zugänglich bzw. elektrisch kontaktierbar. Vorliegend wird unterscheiden zwischen einer ersten Kontaktfläche erster Polarität und einer zweiten
Kontaktfläche zweiter Polarität. Insbesondere ist die Kontaktfläche außerhalb des Gehäuses angeordnet. Unter einem Anschlussschenkel im Sinne der Erfindung ist ein Abschnitt des zweiten Zellanschlusses zu verstehen, welcher sich in die Umgebung der Energiespeichereinrichtung erstreckt, welcher sich abschnittsweise über die zweite Gehäusewandung hinaus in die Umgebung der
Energiespeichereinrichtung erstreckt. Der Anschlussschenkel erstreckt sich entlang einer zweiten Schenkelachse, welche insbesondere im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Gehäusewandung angeordnet ist. Vorzugsweise weist der Abschnitt des Anschlussschenkels, welcher sich über die zweite
Gehäusewandung hinaus in die Umgebung erstreckt, zumindest einen Teil, vorzugsweise den größten Teil, der zweiten Kontaktfläche auf. Dabei weist der zweite Normalvektor N2 zur zur zweiten Kontaktfläche dieselbe Richtung auf, wie der erste Normalvektor N zur ersten Kontaktfläche. Der zweite Normalvektor N2 weist gegenüber dem ersten Normalvektor /Vx entgegengesetzte Orientierung auf. Indem der Abschnitt des Anschlussschenkels, welcher sich über die zweite Gehäusewandung hinaus in die Umgebung erstreckt, zumindest einen Teil, vorzugsweise den größten Teil, der zweiten Kontaktfläche aufweist, ist die elektrische Verbindung der zweiten Kontaktfläche mit der ersten Kontaktfläche einer benachbarten diese Energiespeichereinrichtung ermöglicht bzw.
vereinfacht. Unter einer Batterie im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere der elektrischen Versorgung eines Verbrauchers
Verbraucher, insbesondere eines Elektromotors eines Kraftfahrzeugs, dient. Dazu weist die Batterie zwei oder mehrere, miteinander verschaltete, dieser Energiespeichereinrichtungen auf. Die wenigstens zwei
Energiespeichereinrichtungen sind zueinander benachbart angeordnet, wobei die zweite Gehäusewandung der ersten Energiespeichereinrichtung die benachbarte zweite Energiespeichereinrichtung berührt. Die wenigstens zwei Energiespeichereinrichtungen der Batterie erstrecken sich in„Stapelrichtung", wobei die Stapelrichtung im wesentlichen senkrecht zu der zweiten
Gehäusewandung ausgerichtet ist.
Nachfolgend werden zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung beschrieben.
Vorzugsweise weist wenigstens eine der Elektrode der Elektrodenbaugruppe, besonders bevorzugt wenigstens eine Kathode, eine Verbindung mit der Formel LiMP04 auf, wobei M wenigstens ein Übergangsmetallkation der ersten Reihe des Periodensystems der Elemente ist. Das Übergangsmetallkation ist vorzugsweise aus der Gruppe bestehend aus Mn, Fe, Ni und Ti oder einer Kombination dieser Elemente gewählt. Die Verbindung weist vorzugsweise eine Olivinstruktur auf, vorzugsweise übergeordnetes Olivin, wobei Fe besonders bevorzugt ist.
In einer weiteren Ausführungsform weist vorzugsweise wenigstens eine
Elektrode der Elektrodenbaugruppe, besonders bevorzugt wenigstens eine Kathode, ein Lithiummanganat, vorzugsweise LiMn204 vom Spinell-Typ, ein Lithiumkobaltat, vorzugsweise LiCo02, oder ein Lithiumnickelat, vorzugsweise LiNi02, oder ein Gemisch aus zwei oder drei dieser Oxide, oder ein
Lithiummischoxid, welches Mangan, Kobalt und Nickel enthält, auf. Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform besteht der zumindest eine Separator, welcher nicht oder nur schlecht elektronenleitend ist, aus einem zumindest 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 zumindest eine Separator, welcher nicht oder nur schlecht elektronenleitend, für Ionen aber leitfähig ist, zumindest 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 ersten bevorzugten Ausgestaltung ist die Elektrodenbaugruppe als Elektrodenwickel ausgebildet. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einfacher Herstellbarkeit insbesondere dadurch, dass bandförmige Elektroden verarbeitet werden können. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Ladekapazität der Elektrodenbaugruppe, 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 bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass dieser Elektrodenflachwickel
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. Der
Elektrodenstapel weist eine vorbestimmte Abfolge von Stapelblättern auf, wobei 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 der
Elektrodenbaugruppe, 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 zumindest zwei Separatorblätter miteinander verbunden und umschließen eine begrenzende Kante eines zwischen diesen Separatorblättern angeordneten Elektrodenblattes. Eine derartige Elektrodenbaugruppe mit einem
durchgehenden, insbesondere mäanderförmigen Separator ist in der WO 201 1/020545 beschrieben. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass einem parasitären Strom, ausgehend von dieser begrenzenden Kante zu einem Elektrodenblatt anderer Polarität, begegnet ist. Vorzugsweise weist die Energiespeichereinrichtung eine Ladekapazität von mindestens 3 Amperestunden [Ah] auf, 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. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten Betriebsdauer des von der Energiespeichereinrichtung versorgten Verbrauchers, insbesondere ausgestaltet als Elektromotor eines Kraftfahrzeugs.
Vorzugsweise kann der Energiespeichereinrichtung zumindest zeitweise, vorzugsweise während zumindest einer Stunde, ein Strom von mindestens 50 A entnommen werden, weiter bevorzugt von mindestens 100 A, weiter bevorzugt von mindestens 200 A, weiter bevorzugt von mindestens 500 A, weiter bevorzugt von höchstens 1000 A. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten Leistungsfähigkeit des von der Energiespeichereinrichtung versorgten Verbrauchers, insbesondere ausgestaltet als Elektromotor eines Kraftfahrzeugs.
Vorzugsweise kann die Energiespeichereinrichtung zumindest zeitweise eine Spannung, insbesondere eine Klemmenspannung von mindestens 1 ,2 V bereitstellen, 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. Besonders bevorzugt weist die Energiespeichereinrichtung Lithium und/oder Lithiumionen auf. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten Energiedichte der
Energiespeichereinrichtung. Vorzugsweise kann die Energiespeichereinrichtung zumindest zeitweise, insbesondere während zumindest einer Stunde bei einer Umgebungstemperatur zwischen -40 °C und 100 °C betrieben werden, weiter bevorzugt zwischen -20 °C und 80 °C, weiter bevorzugt zwischen -10 °C und 60 °C, weiter bevorzugt zwischen 0 °C und 40 °C. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer möglichst uneingeschränkten Aufstellung bzw. Verwendung der
Energiespeichereinrichtung zur Versorgung eines Verbrauchers, insbesondere eines Elektromotors eines Kraftfahrzeugs oder einer stationären Anlage bzw. Maschine. Vorzugsweise weist die Energiespeichereinrichtung 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 Energiespeichereinrichtung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Energiespeichereinrichtung zum Einbau in ein Fahrzeug mit zumindest einem Elektromotor vorgesehen. Vorzugsweise ist die Energiespeichereinrichtung zur Versorgung dieses
Elektromotors vorgesehen. Besonders bevorzugt ist die
Energiespeichereinrichtung vorgesehen, zumindest zeitweise einen
Elektromotor eines Antriebsstrangs eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs zu versorgen. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten
Versorgung des Elektromotors.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die
Energiespeichereinrichtung zum Einsatz in einer stationären Batterie
vorgesehen, insbesondere in einem Pufferspeicher, als Gerätebatterie,
Industriebatterie oder Starterbatterie. Vorzugsweise beträgt die Ladekapazität der Energiespeichereinrichtung für diese Anwendungen mindestens 3 Ah, besonders bevorzugt mindestens 10 Ah. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten Versorgung eines stationären Verbrauchers, insbesondere eines stationär montierten Elektromotors.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist wenigstens eine der
Gehäusewandungen mit einem Kunststoff und/oder mit einem Metall
ausgebildet. Vorzugsweise ist der Kunststoff fasergefüllt, insbesondere mit
Glasfasern, Aramidfasern, Kohlefasern und/oder Steinwolle. Vorzugsweise weist die Gehäusewandung eine mindeste Wandstärke von 0,5 mm auf. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass das Gehäuse einen mindesten mechanischen Schutz der Elektrodenbaugruppe bieten kann. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der erste Zellanschluss bzw. dessen erste Kontaktfläche, insbesondere aus der Umgebung der
Energiespeichereinrichtung, elektrisch zugänglich. Vorzugsweise erstreckt sich der erste Zellanschluss zumindest abschnittsweise, besonders bevorzugt mindestens 1 mm weit, der ersten Gehäusewandung in die Umgebung. Der erste Normalvektor ^ der ersten Kontaktfläche bildet mit der ersten
Gehäusewandung einen vorbestimmten, vorzugsweise im Wesentlichen rechten, Winkel. Vorzugsweise weist die erste Kontaktfläche Aluminium, Nickel, Eisen, Kupfer oder eine Legierung mit wenigstens einem der genannten Metalle auf, besonders bevorzugt eine Beschichtung mit Nickel, Silber oder Gold. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Verschaltung der
Energiespeichereinrichtung mit einer weiteren, insbesondere benachbarten, dieser Energiespeichereinrichtungen vereinfacht ist.
Vorzugsweise überdeckt die erste Kontaktfläche mehr als ein Viertel der Länge der ersten Gehäusewandung, weiter bevorzugt mehr als ein Drittel, weiter bevorzugt mehr als die Hälfte, weiter bevorzugt weniger als 4/5 der ersten
Gehäusewandung. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Stromdichte durch die erste Kontaktfläche verringert ist. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erstreckt sich der zweite Zellanschluss aus der ersten Gehäusewandung in die Umgebung. Vorzugsweise weist der zweite Zellanschluss einen ersten Schenkel auf, welcher sich entlang einer ersten Schenkelachse erstreckt, wobei die erste Schenkelachse im
Wesentlichen senkrecht zur ersten Gehäusewandung angeordnet ist. Zwar ist auch der erste Schenkel, insbesondere aus der Umgebung der
Energiespeichereinrichtung, elektrisch zugänglich, er trägt aber nicht die zweite Kontaktfläche. Von dem ersten Schenkel ausgehend erstreckt sich der
Anschlussschenkel wenigstens abschnittsweise über die zweite
Gehäusewandung hinaus in die Umgebung der Energiespeichereinrichtung entlang seiner zweiten Schenkelachse. Die zweite Schenkelachse ist im
Wesentlichen senkrecht zur zweiten Gehäusewandung und/oder im
Wesentlichen senkrecht zur ersten Schenkelachse ausgerichtet. Der
Anschlussschenkel trägt die zweite Kontaktfläche. Dabei weist der zweite Normalvektor N2 zur zweiten Kontaktfläche dieselbe Richtung auf, wie der erste Normalvektor Nx zur ersten Kontaktfläche sowie entgegengesetzte Orientierung. Vorzugsweise weist die zweite Kontaktfläche und/oder der Anschlussschenkel Aluminium, Nickel, Eisen, Kupfer oder eine Legierung mit wenigstens einem der genannten Metalle auf, besonders bevorzugt eine Beschichtung mit Nickel, Silber oder Gold. Indem der Abschnitt des Anschlussschenkels, welcher sich über die zweite Gehäusewandung hinaus in die Umgebung erstreckt, zumindest einen Teil, vorzugsweise den größten Teil, der zweiten Kontaktfläche aufweist, ist die elektrische Verbindung der zweiten Kontaktfläche mit der ersten
Kontaktfläche einer benachbarten diese Energiespeichereinrichtung ermöglicht bzw. vereinfacht.
Vorzugsweise ist die zweite Kontaktfläche an dem Anschlussschenkel mit einem vorbestimmten Abstand cfe zu der zweiten Gehäusewandung bzw. zu einem zweiten Rand der ersten Gehäusewandung angeordnet. Besonders bevorzugt ist der vorbestimmte Abstand d2 so bemessen, dass auch bei einer Lücke zwischen zwei benachbarten Energiespeichereinrichtungen, etwa verursacht durch eine dieser Vorsprungsanordnungen, die zweite Kontaktfläche der ersten Energiespeichereinrichtung die erste Kontaktfläche der zweiten
Energiespeichereinrichtung im Wesentlichen vollständig überdeckt. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die elektrische Verbindung der zweiten Kontaktfläche mit der ersten Kontaktfläche einer benachbarten diese Energiespeichereinrichtung ermöglicht bzw. vereinfacht ist.
Zusätzlich oder alternativ erstreckt sich die zweite Kontaktfläche mindestens 0,01 mm, weiter bevorzugt mindestens 0,02mm, weiter bevorzugt mindestens 0,05mm, weiter bevorzugt mindestens 0,1 mm, weiter bevorzugt mindestens 0,2mm, weiter bevorzugt mindestens 0,5mm, weiter bevorzugt mindestens 1 mm, weiter bevorzugt mindestens 2mm, weiter bevorzugt höchstens 5mm aus dem Anschlussschenkel in Richtung der ersten Kontaktfläche einer weiteren, insbesondere benachbarten, dieser Energiespeichereinrichtungen. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die zweite Kontaktfläche für die Montage deutlicher erkennbar ist. Alternativ bedeckt die zweite Kontaktfläche eine der Mantelflächen des
Anschlussschenkels im Wesentlichen vollständig, insbesondere erstreckt sich die zweite Kontaktfläche nicht aus dem Anschlussschenkel. Diese bevorzugte Ausführung bietet den Vorteil einer vereinfachten Herstellbarkeit des
Anschlussschenkels. Diese bevorzugte Ausführung bietet den Vorteil einer gewissen Freiheit bei der Positionierung einer benachbarten
Energiespeichereinrichtung. Diese bevorzugte Ausführung bietet den Vorteil einer vereinfachten Herstellbarkeit des Anschlussschenkels.
Vorzugsweise erstreckt sich die zweite Kontaktfläche über mehr als ein Viertel der Länge der ersten Gehäusewandung, weiter bevorzugt mehr als ein Drittel, weiter bevorzugt mehr als die Hälfte, weiter bevorzugt weniger als 4/5 der ersten Gehäusewandung. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Stromdichte durch die zweite Kontaktfläche verringert ist. Vorzugsweise entsprechen der Flächeninhalt und die Gestalt der zweiten Kontaktfläche dem Flächeninhalt und der Gestalt der ersten Kontaktfläche. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass beide Kontaktflächen möglichst vollständig für die Bereitstellung elektrischer Energie aus der
Elektrodenbaugruppe zur Verfügung stehen können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist das Gehäuse wenigstens eine oder mehrere Führungseinrichtungen auf. Die wenigstens eine
Führungseinrichtung ist ausgestaltet, eine unabhängige Verbindungseinrichtung zur Verbindung mehrerer dieser Energiespeichereinrichtungen, insbesondere elektrisch isoliert, zu führen bzw. aufzunehmen. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Zusammenhalt mehrerer dieser
Energiespeichereinrichtungen verbessert ist.
Vorzugsweise ist die wenigstens eine Führungseinrichtung an einer ersten Gehäusewandung angeordnet, besonders bevorzugt mit der ersten
Gehäusewandung, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Aufwand zur Fertigung des Gehäuses mit Führungseinrichtung verringert ist. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Fixierung des Gehäuses innerhalb der Batterie verbessert ist. Vorzugsweise weist die Führungseinrichtung denselben Werkstoff auf wie das Gehäuse. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Aufwand zur Fertigung des Gehäuses verringert ist.
Vorzugsweise sind mehrere dieser Führungseinrichtungen an verschiedenen Positionen der ersten Gehäusewandung angeordnet, besonders bevorzugt mit vorbestimmten, insbesondere gleichmäßigen, Abständen zwischen je zwei dieser Führungseinrichtungen. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass Kräfte aus mehreren dieser Verbindungseinrichtungen auf das Gehäuse, insbesondere beim Verspannen benachbarter dieser
Energiespeichereinrichtungen, besser verteilt werden können.
Vorzugsweise ist die wenigstens eine Führungseinrichtung als Ring oder im wesentlichen zylindrische Hülse ausgebildet. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Führung der Verbindungseinrichtung vereinfacht ist. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Montage der Batterie vereinfacht ist.
Vorzugsweise ist ein Isoliermittel, insbesondere ausgebildet als eine elektrisch isolierende Büchse, in die Führungseinrichtung einsetzbar. Vorzugsweise ist das Isoliermittel mit einem Polymerwerkstoff hergestellt. Diese bevorzugte
Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass einem elektrischen Kurzschluss begegnet ist, welcher auftreten könnte, wenn wenigstens ein Gehäuse ein elektrisches Potential einer in dem Gehäuse aufgenommenen Elektrodenbaugruppe aufweist. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist das Gehäuse eine
Vorsprungsanordnung mit wenigstens zwei, insbesondere rippenförmigen, Vorsprüngen auf. Vorzugsweise erstreckt die Vorsprungsanordnung sich aus der zweiten Gehäusewandung. Vorzugsweise ist die Vorsprungsanordnung zur Wärmeabfuhr aus der Elektrodenbaugruppe und/oder zur Versteifung des Gehäuses ausgestaltet. Vorzugsweise weist die Vorsprungsanordnung mehrere rippenförmige Vorsprünge auf, welche sich entlang, insbesondere über den größten Teil der Länge oder Breite, der zweiten Gehäusewandung erstrecken und voneinander, insbesondere gleichmäßig, beabstandet sind. Mit dieser Ausbildung sind die rippenförmigen Vorsprünge geeignet, einen Fluidstrom, insbesondere einen Luftstrom, zur Wärmeabfuhr aus der Elektrodenbaugruppe zu leiten. Mit dieser Ausbildung sind die rippenförmigen Vorsprünge geeignet, für die Elektrodenbaugruppe als Wärmesenken zu wirken und Wärmeenergie an den Fluidstrom abzugeben. Vorzugsweise weisen die Vorsprünge einen im wesentlichen zylindrischen, kegelförmigen, trapezförmigen oder rechteckigen Querschnitt auf. Vorzugsweise sind die Vorsprünge mit einem Metall, besonders bevorzugt mit Aluminium und/oder Kupfer, ausgebildet. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Wärmeabfuhr aus der
Elektrodenbaugruppe verbessert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Steifigkeit bzw. des Widerstandsbiegemoment der zweiten Gehäusewandung verbessert ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der erste Zellanschluss zur lösbaren kraftschlüssigen Verbindung und elektrischen Verbindung mit einer weiteren dieser Energiespeichereinrichtungen, insbesondere mit dem zweiten
Zellanschluss der weiteren Energiespeichereinrichtung, ausgestaltet.
Vorzugsweise weist der erste Zellanschluss eines, zwei oder mehrere Gewinde, insbesondere ausgestaltet als Innengewinde, auf, welche sich zur ersten Kontaktfläche hin öffnen bzw. durch die erste Kontaktfläche zugänglich sind.
Alternativ weist der erste Zellanschluss eine, zwei oder mehrere Vertiefungen aus weiche
- sich je zur ersten Kontaktfläche hin öffnen bzw. durch die erste
Kontaktfläche zugänglich sind,
- je im wesentlichen zylindrisch ausgebildet sind
- sich je entlang einer Längsachse erstrecken, welche im wesentlichen senkrecht zu der ersten Gehäusewandung ausgerichtet ist, benachbart zu der ersten Kontaktfläche je einen Bund oder Vorsprung aufweisen, welcher sich zur Längsachse hin erstreckt, welcher zum Kraftschluss und/oder Formschluss mit einem Niet ausgestaltet ist. Vorzugsweise erfolgt die lösbare kraftschlüssige Verbindung des ersten
Zellanschlusses einer ersten dieser Energiespeichereinrichtungen mit dem zweiten Zellanschluss einer zweiten dieser Energiespeichereinrichtungen mittels wenigstens einer Schraube oder eines Niets. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass das Verschalten zweier, insbesondere benachbarter, dieser Energiespeichereinrichtungen vereinfacht ist. Diese bevorzugte
Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Zusammenhalt zweier, insbesondere benachbarter, dieser Energiespeichereinrichtungen verbessert ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Anschlussschenkel zur lösbaren kraftschlüssigen Verbindung und elektrischen Verbindung mit einer weiteren dieser Energiespeichereinrichtungen, insbesondere mit dem ersten Zellanschluss der weiteren Energiespeichereinrichtung, ausgestaltet.
Vorzugsweise weist der Anschlussschenkel eine, zwei oder mehrere
Durchgangsbohrungen auf, welche sich jeweils entlang einer Bohrungsachse erstrecken, wobei bevorzugt die Bohrungsachse im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Gehäusewandung ausgerichtet ist. Vorzugsweise öffnen sich die Durchgangsbohrungen zur zweiten Kontaktfläche hin bzw. sind durch die zweite Kontaktfläche zugänglich.
Vorzugsweise sind die Durchgangsbohrungen mit Übermaß oder als Langlöcher ausgebildet. So kann die Positionierung zweier benachbarter und zu
verschaltender dieser Energiespeichereinrichtungen mit einer gewissen
Toleranz erfolgen. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Herste II kosten verringert sind.
Vorzugsweise erfolgt die lösbare kraftschlüssige Verbindung des
Anschlussschenkels mit dem ersten Zellanschluss einer weiteren dieser
Energiespeichereinrichtungen mittels wenigstens einer Schraube oder eines Niets. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass das Verschalten zweier, insbesondere benachbarter, dieser Energiespeichereinrichtungen vereinfacht ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Zusammenhalt zweier, insbesondere benachbarter, dieser
Energiespeichereinrichtungen verbessert ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der erste Zellanschluss mit einem, zwei oder mehreren dieser Gewinde bzw. Vertiefungen, zugänglich durch die erste Kontaktfläche, ausgebildet. Weiter ist der Anschlussschenkel mit einer, zwei oder mehreren dieser Durchgangsbohrungen, zugänglich durch die zweite Kontaktfläche, ausgebildet. Wenigstens eines dieser Gewinde bzw. eine dieser Vertiefungen und wenigstens eine dieser Durchgangsbohrungen sind zueinander derart angeordnet, dass eine Symmetrieebene, welche durch das wenigstens eine Gewinde bzw. Vertiefung und die wenigstens eine
Durchgangsbohrung verläuft, im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Gehäusewandung ausgerichtet ist. Vorzugsweise sind mehrere Gewinde bzw. Vertiefungen und ebensoviele Durchgangsbohrungen zueinander derart angeordnet, dass jeweils diese Symmetrieebene, welche durch eines dieser Gewinde bzw. Vertiefungen und durch eine dieser Durchgangsbohrungen verläuft, im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Gehäusewandung ausgerichtet ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Verschaltung zweier, insbesondere benachbarter, dieser
Energiespeichereinrichtungen, insbesondere derselben Batterie, vereinfacht ist. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die erste Gehäusewandung durch mehrere, insbesondere vier, Ränder begrenzt. Vorzugsweise bilden mehrere dieser Ränder ein Rechteck. Die erste Kontaktfläche ist wenigstens teilweise, vorzugsweise überwiegend, besonders bevorzugt im wesentlichen vollständig innerhalb dieser Ränder angeordnet. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Verschaltung zweier, insbesondere benachbarter, dieser
Energiespeichereinrichtungen, insbesondere derselben Batterie, vereinfacht ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die benachbarte Anordnung zweier, insbesondere benachbarter, dieser
Energiespeichereinrichtungen, insbesondere derselben Batterie, vereinfacht ist. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Elektrodenbaugruppe wenigstens eine oder mehrere dieser Ableiterfahnen auf. Der zweite
Zellanschluss ist mit einem Fahnenkontaktelement ausgebildet. Das
Fahnenkontaktelement ist zur elektrischen, insbesondere stoffschlüssigen, Verbindung mit wenigstens einer oder mehreren dieser Ableiterfahnen derselben Polarität ausgestaltet. Das Fahnenkontaktelement ist innerhalb des Gehäuses angeordnet. Das Fahnenkontaktelement erstreckt sich entlang, vorzugsweise über mehr als die Hälfte der Länge, weiter bevorzugt über mehr als 2/3 der Länge, der zweiten Gehäusewandung. Vorzugsweise ist das
Fahnenkontaktelement im wesentlichen ebenso breit bzw. lang wie wenigstens eine dieser Ableiterfahnen, wobei die Länge des Fahnenkontaktelements bzw. dieser Ableiterfahnen quer zur Stapelrichtung zu messen ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Stromdichte während der
Bereitstellung elektrischer Energie aus der Elektrodenbaugruppe verringert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Wärmeabfuhr während der Bereitstellung elektrischer Energie aus der Elektrodenbaugruppe verbessert ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist das Gehäuse das elektrische Potential eines der Zellanschlüsse, insbesondere des zweiten Zellanschlusses, auf. Vorzugsweise sind dazu eine oder mehrere dieser Ableiterfahnen, insbesondere zweiter Polarität, mit dem Gehäuse elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass einer unerwünschten Relativbewegung zwischen der Elektrodenbaugruppe und dem Gehäuse begegnet ist, insbesondere bei Stößen oder Vibrationen während des Betriebs der Energiespeichereinrichtung.
Indem diese Ableiterfahnen mit dem Gehäuse elektrisch verbunden sind, ist auch der Wärmeübergang zwischen der Elektrodenbaugruppe und dem
Gehäuse ermöglicht bzw. verbessert. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Wärmeabfuhr aus der Elektrodenbaugruppe verbessert ist. Wenn das Gehäuse zusätzlich diese Vorsprungsanordnung aufweist, ist einer oder mehrerer dieser Vorsprünge mit einem Isoliermittel, insbesondere ausgebildet als Polymerleiste, elektrisch gegenüber dem Gehäuse der benachbarten dieser Energiespeichereinrichtungen derselben Batterie isolierbar. Vorzugsweise ist das Isoliermittel als Beschichtung, Überzug, Leiste, Schiene oder Aufkleber ausgebildet. Vorzugsweise ist das Isoliermittel formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem jeweiligen Vorsprung verbunden. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass einem Kurzschluss zwischen zwei benachbarten dieser Energiespeichereinrichtungen begegnet ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass eine Reihenschaltung von zwei benachbarten dieser Energiespeichereinrichturigen ermöglicht ist.
Die Aufgabe wird auch gelöst mit einer Batterie, welche zwei oder mehrere dieser Energiespeichereinrichtungen aufweist, welche insbesondere zur
Versorgung eines KFZ bestimmt ist. Dabei ist eine erste dieser
Energiespeichereinrichtungen innerhalb der Batterie benachbart zu einer zweiten dieser Energiespeichereinrichtungen angeordnet. Vorzugsweise berührt die zweite Gehäusewandung der ersten Energiespeichereinrichtung die benachbarte zweite Energiespeichereinrichtung. Die benachbarte Anordnung dieser Energiespeichereinrichtungen und deren Ausbildung mit den
vorgenannten Zellanschlüssen ermöglicht eine einfachere Verschaltung der Energiespeichereinrichtungen und somit geringeren Aufwand bei der
Herstellung der Batterie. Bei benachbarter Anordnung zweier dieser
Energiespeichereinrichtungen ragt der Anschlussschenkel der ersten
Energiespeichereinrichtung über deren zweite Gehäusewandung hinaus bis über den ersten Zellanschluss, insbesondere über die erste Kontaktfläche, der benachbarten zweiten Energiespeichereinrichtung. Dabei gelangt die zweite Kontaktfläche des Anschlussschenkels der ersten Energiespeichereinrichtung in Berührung und elektrischen Kontakt mit der ersten Kontaktfläche der zweiten Energiespeichereinrichtung. So ist der Anschlussschenkel der ersten
Energiespeichereinrichtung elektrisch mit der ersten Kontaktfläche der zweiten Energiespeichereinrichtung verbindbar bzw. verschaltbar. Vorzugsweise ist der Anschlussschenkel der ersten Energiespeichereinrichtung auch kraftschlüssig mit der ersten Kontaktfläche der zweiten
Energiespeichereinrichtung verbindbar. Vorzugsweise weist der
Anschlussschenkel der ersten Energiespeichereinrichtung eine oder mehrere dieser Durchgangsbohrungen und die erste Kontaktfläche der zweiten
Energiespeichereinrichtung eines oder mehrere dieser Gewinde, insbesondere ausgestaltet als Innengewinde, oder Vertiefungen auf. Bei dieser Ausbildung kann die kraftschlüssige Verbindung mittels einer oder mehrerer Schrauben bzw. Niete hergestellt werden, wobei eine dieser Schrauben bzw. Niete durch eine dieser Durchgangsbohrungen der ersten Energiespeichereinrichtung geführt und in eines dieser Gewinde oder eine dieser Vertiefungen der zweiten Energiespeichereinrichtung geschraubt werden kann.
Mit Ausbildung der Batterie mit zwei oder mehr dieser
Energiespeichereinrichtungen geht der Vorteil einher, dass die Verschaltung der Energiespeichereinrichtungen vereinfacht und somit kostengünstiger ist. Mit dieser Ausbildung der Energiespeichereinrichtungen geht der Vorteil einher, dass der Zusammenhalt zweier benachbarter dieser
Energiespeichereinrichtungen innerhalb derselben Batterie verbessert ist und somit zumindest auf einige Mittel zur mechanischen Stabilisierung der
Energiespeichereinrichtungen innerhalb der Batterie verzichtet werden kann. Mit Ausbildung der Batterie mit zwei oder mehr dieser Energiespeichereinrichtungen geht der Vorteil einher, dass die Verschaltung von je zwei dieser
Energiespeichereinrichtungen ohne weiteres Gestaltungsmittel erfolgen kann. So wird die zu Grunde liegende Aufgabe gelöst. Vorzugsweise sind die Durchgangsbohrungen mit Übermaß oder als Langlöcher ausgebildet. So kann die Positionierung zweier benachbarter und zu
verschaltender dieser Energiespeichereinrichtungen mit einer gewissen
Toleranz erfolgen. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Herste II kosten verringert sind. Die Verwendung dieser Energiespeichereinrichtungen, jeweils mit erster Kontaktfläche und zweiter Kontaktfläche, für die Batterie bietet den weiteren Vorteil, dass die Verschaltung bzw. der Betrieb zweier benachbarter
Energiespeichereinrichtungen mit geringeren elektrischen Verlusten einhergeht, insbesondere infolge geringerer summierter Übergangswiderstände, welche mit der geringeren Anzahl elektrischer Verbindungen bzw. Übergänge einhergehen, nun nur noch mit einem Übergangswiderstand von der zweiten
Kontaktfläche der ersten Energiespeichereinrichtung zur ersten
Kontaktfläche der zweiten Energiespeichereinrichtung, statt vormals mit einem Übergangswiderstand von der ersten üblichen Energiespeichereinrichtung zu einem dieser Verschaltungsmittel und einem zweiten Übergangswiderstand vom dem Verschaltungsmittel zu der zweiten üblichen Energiespeichereinrichtung.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Batterie weist das Gehäuse wenigstens der ersten Energiespeichereinrichtung das elektrische Potential des zweiten Zellanschlusses auf. Vorzugsweise sind dazu eine oder mehrere dieser Ableiterfahnen, insbesondere zweiter Polarität, mit dem Gehäuse elektrisch, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass einer unerwünschten Relativbewegung zwischen der
Elektrodenbaugruppe und dem Gehäuse begegnet ist, insbesondere bei Stößen oder Vibrationen während des Betriebs der Energiespeichereinrichtung. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Haltbarkeit bzw. die Funktion der Batterie, insbesondere bei Stößen oder Vibrationen während des Betriebs, verbessert ist.
Indem diese Ableiterfahnen mit dem Gehäuse elektrisch verbunden sind, ist auch der Wärmeübergang zwischen der Elektrodenbaugruppe und dem
Gehäuse ermöglicht bzw. verbessert. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Wärmeabfuhr aus der Elektrodenbaugruppe verbessert ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Haltbarkeit bzw. die Funktion der Batterie verbessert ist.
Vorzugsweise weist das Gehäuse der ersten Energiespeichereinrichtung weist zusätzlich diese Vorsprungsanordnung auf. Einer oder mehrere dieser
Vorsprünge sind mit je einem Isoliermittel elektrisch gegenüber dem Gehäuse der zweiten, insbesondere benachbarten, dieser Energiespeichereinrichtungen derselben Batterie isolierbar. In das Gehäuse der zweiten
Energiespeichereinrichtung ebenfalls diese Vorsprungsanordnung aufweist, dann sind auch einer oder mehrere dieser Vorsprünge mit je einem dieser Isoliermittel elektrisch gegenüber dem Gehäuse der ersten, insbesondere benachbarten, dieser Energiespeichereinrichtungen derselben Batterie isolierbar. Vorzugsweise ist das Isoliermittel als Beschichtung, Leiste, Schiene, Überzug oder Aufkleber ausgebildet. Vorzugsweise ist das Isoliermittel formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem jeweiligen Vorsprungs
verbunden. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass einem Kurzschluss zwischen zwei benachbarten dieser Energiespeichereinrichtungen, deren Gehäuse jeweils das Potential des zweiten Zellanschluss aufweisen, begegnet ist. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass eine Reihenschaltung von zwei benachbarten dieser Energiespeichereinrichtungen ermöglicht ist.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Batterie weist eine oder mehrere dieser Verbindungseinrichtungen auf. Weiter weisen die zwei oder mehrere dieser Energiespeichereinrichtungen je wenigstens eine oder mehrere dieser
Führungseinrichtungen auf. Wenigstens eine dieser Verbindungseinrichtungen ist durch je eine dieser Führungseinrichtungen zweier benachbarter
Energiespeichereinrichtungen geführt. Vorzugsweise sind die
Führungseinrichtungen benachbarter Energiespeichereinrichtungen zueinander so angeordnet, dass eine Achse durch diese Führungseinrichtungen im wesentlichen senkrecht zu einer zweiten Gehäusewandungen ausgerichtet ist. Vorzugsweise sind zwei benachbarte dieser Energiespeichereinrichtungen mittels wenigstens einer oder mehrerer dieser Verbindungseinrichtungen gegeneinander verspannt. Vorzugsweise sind die Verbindungseinrichtungen je als, insbesondere metallischer, insbesondere zylindrischer, Zugstab ausgebildet Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Zusammenhalt der Energiespeichereinrichtungen während des Betriebs der Batterie verbessert ist.
Wenn bei wenigstens einer der Energiespeichereinrichtungen das Gehäuse das elektrische Potential des zweiten Zellanschlusses aufweist, dann kann die Verbindungseinrichtung mittels eines oder mehrerer Isoliermittel, insbesondere ausgebildet als Ring oder Buchse, elektrisch gegenüber den
Führungseinrichtungen isoliert werden. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, die Verbindungseinrichtung dauerhafter mit einem Metall ausgebildet werden kann.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur elektrischen Verschaltung von zwei dieser Energiespeichereinrichtungen, insbesondere während der Herstellung der Batterie. Das Verfahren weist die Schritte auf:
S1 Anordnen der beiden Energiespeichereinrichtungen derart, insbesondere zueinander benachbart, dass der Anschlussschenkel der ersten
Energiespeichereinrichtung in elektrischen Kontakt zu der ersten Kontaktfläche der zweiten Energiespeichereinrichtung gelangt,
wobei insbesondere wenigstens eine dieser Durchgangsbohrungen der ersten Energiespeichereinrichtung benachbart, insbesondere im wesentlichen konzentrisch, zu wenigstens einem dieser Gewinde bzw. Vertiefungen der zweiten Energiespeichereinrichtung angeordnet wird, S2 Verbinden, insbesondere lösbar, insbesondere kraftschlüssig und/oder elektrisch, des Anschlussschenkels der ersten Energiespeichereinrichtung mit der ersten Kontaktfläche der zweiten Energiespeichereinrichtung, insbesondere mit wenigstens einer Schraube bzw. wenigstens einem Niet, insbesondere nach Schritt S1 , vorzugsweise
53 Anordnen eines Isoliermittels um den ersten Zellanschluss der zweiten Energiespeichereinrichtung, insbesondere vor Schritt S1 , und/oder
54 Anordnen, insbesondere Durchführen, wenigstens einer dieser
Verbindungseinrichtungen durch eine dieser Führungseinrichtungen der ersten Energiespeichereinrichtung sowie eine dieser Führungseinrichtungen der zweiten Energiespeichereinrichtung. Das Isoliermittel des Schrittes S3 dient insbesondere dazu, einem Kurzschluss der ersten Energiespeichereinrichtung mit der zweiten
Energiespeichereinrichtung, verursacht insbesondere durch einen Fremdkörper oder eine elektrisch leitende Flüssigkeit, zu begegnen. So weist das Isoliermittel einen elektrisch isolierenden Abschnitt auf, welcher sich entlang des ersten Schenkels des zweiten Zellanschlusses erstreckt und insbesondere diesen ersten Schenkel gegenüber dem ersten Zellanschluss im Wesentlichen vollständig abdeckt.
Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass die elektrische Verschaltung von zwei dieser Energiespeichereinrichtungen ohne ein Verschaltungsmittel. Mit dem Verzicht auf solche Verschaltungseinrichtung können die zugehörigen Kosten eingespart werden. So wird die zu Grunde liegende Aufgabe gelöst.
Die Verwendung dieser Energiespeichereinrichtungen, jeweils mit erster
Kontaktfläche und zweiter Kontaktfläche, für die Batterie bietet den weiteren Vorteil, dass die Verschaltung bzw. der Betrieb zweier benachbarter
Energiespeichereinrichtungen mit geringeren elektrischen Verlusten einhergeht, insbesondere infolge geringerer summierter Übergangswiderstände, welche mit der geringeren Anzahl elektrischer Verbindungen bzw. Übergänge einhergehen, nun nur noch mit einem Übergangswiderstand von der zweiten
Kontaktfläche der ersten Energiespeichereinrichtung zur ersten
Kontaktfläche der zweiten Energiespeichereinrichtung, statt vormals mit einem Übergangswiderstand von der ersten üblichen Energiespeichereinrichtung zu einem dieser Verschaltungsm ittel und einem zweiten Übergangswiderstand vom dem Verschaltungsmittel zu der zweiten üblichen Energiespeichereinrichtung. Vorzugsweise werden die Schritte S1 und S2 mehrfach durchgeführt, insbesondere öfter mit steigender Anzahl von Energiespeichereinrichtungen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt: Fig. 1 eine bevorzugte Ausgestaltung einer Energiespeichereinrichtung,
Fig. 2 eine Batterie mit mehreren Energiespeichereinrichtungen in bevorzugter Ausgestaltung, welche miteinander verschaltet sind,
Fig. 3 ein Detail der Figur 2,
Fig. 4 ein weiteres Detail der Figur 2, Fig. 5 ein Detail der Figur 4, ein geöffnetes Gehäuse einer Energiespeichereinrichtung
bevorzugter Ausgestaltung, eine andere Ansicht auf das Gehäuse der Figur 6,
Fig. 8 ein weiteres Detail der Figur 2, Fig. 9 schematisch die Zellanschlüsse einer Energiespeichereinrichtung in bevorzugter Ausgestaltung
Fig. 10 schematisch die Anordnung der zweiten Kontaktfläche am
Anschlussschenkel bezüglich der ersten Kontaktfläche einer zweiten Energiespeichereinrichtung Fig. 1 1 schematisch eine gegenüber den Figuren 9 und 10 alternative
bevorzugte Ausführung des Anschlussschenkels.
Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung der Energiespeichereinrichtung 1 . Dargestellt sind das Gehäuse 2 der Energiespeichereinrichtung 1 mit erster Gehäusewandung 3 und zweiter Gehäusewandung 4. Die erste
Gehäusewandung 3 ist im wesentlichen senkrecht zu der zweiten
Gehäusewandung 4 angeordnet. Die Elektrodenbaugruppe ist elektrisch und wärmeleitend mit dem Gehäuse 2 verbunden.
Die erste Gehäusewandung 3 trägt den ersten Zellanschluss 5 und den zweiten Zellanschluss 6. Insbesondere ist die erste Gehäusewandung 3 einstückig mit dem zweiten Zellanschluss 6 ausgebildet. Der erste Zellanschluss 5 ist mit der ersten Kontaktfläche 7 sowie zwei Gewinden 14 ausgebildet, wobei die beiden Gewinde 14 durch die erste Kontaktfläche 7 zugänglich sind. Die Gewinde 14 erstrecken sich im wesentlichen senkrecht zur ersten Kontaktfläche 5 und sind als Innengewinde ausgebildet. Der zweite Zellanschluss 6 weist den Anschlussschenkel 8 auf, welcher sich aus der ersten Gehäusewandung 3 über die zweite Gehäusewandung 4 hinaus erstreckt.
Der Anschlussschenkel 8 weist zwei Durchgangsbohrungen auf, in welche zwei Schrauben 16 eingesetzt sind. Vorzugsweise sind die Durchgangsbohrungen mit Übermaß oder als Langlöcher ausgebildet. So kann die Positionierung zweier benachbarter und zu verschaltender dieser Energiespeichereinrichtungen mit einer gewissen Toleranz erfolgen. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Herstellkosten verringert sind.
Nicht erkennbar ist die zweite Kontaktfläche an der Unterseite des
Anschlussschenkels 8, wobei die zwei Schrauben 16 sich auch durch die zweite Kontaktfläche erstrecken. Auch nicht erkennbar ist, dass die Zweitkontaktfläche und die erste Kontaktfläche 5 im wesentlichen in derselben Ebene angeordnet sind.
Mittels der gestrichelte Linie, welche im wesentlichen senkrecht zu der zweiten Gehäusewandung 4 ausgerichtet ist, ist angedeutet, dass die Schraube 16 und das Gewinde 14 dieselbe Symmetrieebene aufweisen. Das gilt auch für die benachbarte Schraube und das benachbarte Gewinde.
Die erste Gehäusewandung 3 trägt mehrere Führungseinrichtungen 10, jeweils mit einer Bohrung, welche im wesentlichen senkrecht zur zweiten
Gehäusewandung 4 ausgerichtet ist. Mehrere dieser Einrichtungen
Führungseinrichtungen 10 sind entlang der ersten Gehäusewandung 3 angeordnet. In die Führungseinrichtung 10 ist eine Isolierbuchse 15 eingesetzt, welche die nicht dargestellte Verbindungseinrichtung gegenüber der
Führungseinrichtung 10 elektrisch isoliert. Mit dieser Ausbildung ist die elektrische Verschaltung der dargestellten Energiespeichereinrichtung 1 mit einer nicht dargestellten, benachbarten Energiespeichereinrichtung vereinfacht und kostengünstiger, indem auf Verschaltungsmittel verzichtet werden kann. Die Vorsprungsanordnung 12 ist mit der zweiten Gehäusewandung 4 wärmeleitend verbunden. Die Vorsprünge 13, 13a sind jeweils mit einer Isolierleiste 15a abgedeckt, welche dazu dient, die Vorsprünge 13, 13a elektrisch gegenüber einer benachbarten Energiespeichereinrichtung zu isolieren. Weiter dienen die Vorsprünge 13, 13a der Versteifung des Gehäuses 2.
Figur 2 zeigt eine Batterie 19 mit mehreren Energiespeichereinrichtungen 1 , 1 a in bevorzugter Ausgestaltung, welche miteinander verschaltet sind. Die
Energiespeichereinrichtungen 1 , 1 a sind entsprechend der
Energiespeichereinrichtung der Figur 1 ausgebildet. Es ist dargestellt, dass die Energiespeichereinrichtung 1 mit der benachbarten Energiespeichereinrichtung 1 a mechanisch verbunden und elektrisch verschaltet ist. So ragt der
Anschlussschenkel 8 der ersten Energiespeichereinrichtung 1 über den ersten Zellanschluss 5a der zweiten Energiespeichereinrichtung 1 a. Die durch den Anschlussschenkel 8 der ersten Energiespeichereinrichtung 1 abgedeckte zweite Kontaktfläche ist mit der ersten Kontaktfläche 5a der zweiten
Energiespeichereinrichtung 1 a mittels Schrauben 16 elektrisch und
kraftschlüssig verbunden. Mehrere Verbindungseinrichtungen 1 1 , 1 1 a sind durch Führungseinrichtungen 10, 10a der Energiespeichereinrichtungen 1 , 1 a geführt, wobei die Verbindungseinrichtungen 1 1 , 1 1 a elektrisch gegenüber den Führungseinrichtungen 10, 10a isoliert sind.
Figur 3 zeigt ein Detail der Figur 2. Die Energiespeichereinrichtungen 1 , 1 a sind entsprechend der Energiespeichereinrichtung der Figur 1 ausgebildet. Der Anschlussschenkel 8 der ersten Energiespeichereinrichtung 1 ragt über den ersten Zellanschluss 5a, insbesondere über dessen erste Kontaktfläche 7a, der zweiten Energiespeichereinrichtung 1 a. Der Anschlussschenkel 8 ist mittels Schrauben 16 mit dem ersten Zellanschluss 5a der zweiten
Energiespeichereinrichtung 1 a verschraubt. Um den ersten Zellanschluss 5a der zweiten Energiespeichereinrichtung 1 a ist ein Isoliermittel 15 gelegt. Das Isoliermittel 15 dient dazu, einem Kurzschluss der zweiten Energiespeichereinrichtung 1 a, verursacht insbesondere durch einen
Fremdkörper oder eine elektrisch leitende Flüssigkeit, zu begegnen. So weist das Isoliermittel 15 einen elektrisch isolierenden Abschnitt auf, welcher sich entlang des ersten Schenkels des zweiten Zellanschlusses 6a erstreckt und insbesondere diesen ersten Schenkel gegenüber dem ersten Zellanschluss 5 im Wesentlichen vollständig abdeckt.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Detail der Figur 2. Die Energiespeichereinrichtungen 1 , 1 a sind entsprechend der Energiespeichereinrichtung der Figur 1 ausgebildet. Bei der Energiespeichereinrichtungen 1 , 1 a weisen je eine dieser
Vorsprungsanordnungen 12, 12a, jeweils mit mehreren Vorsprüngen 13, 13a, auf. Die Vorsprünge 13, 13a sind mit Isoliermitteln 15, 15a gegenüber der jeweils benachbarten Energiespeichereinrichtung elektrisch isoliert. Diese Isoliermittel 15, 15a sind als Polymerleisten ausgebildet und über die freien Enden der Vorsprünge 13, 13a gezogen. Fig. 5 zeigt ein Detail der Figur 4. Die Energiespeichereinrichtung 1 ist entsprechend der Energiespeichereinrichtung der Figur 1 ausgebildet. Es ist dargestellt, dass freien Enden der Vorsprünge 13, 13a T-förmig abschließen und die Polymerleisten 15, 15a diese T-förmigen Enden umgreifen.
Fig. 6 zeigt ein geöffnetes Gehäuse 2 einer Energiespeichereinrichtung 1 in bevorzugter Ausgestaltung. Die Energiespeichereinrichtung 1 ist entsprechend der Energiespeichereinrichtung der Figur 1 ausgebildet. Der zweite
Zellanschluss 6 ist mit einem Fahnenkontaktelement 18 ausgebildet. Das Fahnenkontaktelement 18 erstreckt sich entlang des größtenteils der ersten Gehäusewandung 3 für möglichst gute Wärmeabfuhr aus der
Elektrodenbaugruppe und geringe Stromdichte bei der Versorgung eines
Verbrauchers, insbesondere ausgestaltet als Elektromotor eines Kraftfahrzeugs. Fig. 7 zeigt eine andere Ansicht auf das Gehäuse der Figur 6. Eine weitere Gehäusewandung, welche parallel zu der ersten Gehäusewandung 3
angeordnet ist, weist ebenfalls mehrere Führungseinrichtungen 10, 10a auf. Die Führungseinrichtungen 10, 10a sind einstückig mit der Gehäusewandung ausgebildet und mit Isoliermitteln 15, 15a ausgestattet.
Fig. 8 zeigt ein weiteres Detail der Figur 2. Die Energiespeichereinrichtungen 1 , 1 a sind entsprechend der Energiespeichereinrichtung der Figur 1 ausgebildet. Es ist dargestellt, dass die Energiespeichereinrichtung 1 mit der benachbarten Energiespeichereinrichtung 1a mechanisch verbunden und elektrisch verschaltet ist. Mehrere Verbindungseinrichtungen 1 1 , 1 1 a sind durch
Führungseinrichtungen 10, 10a der Energiespeichereinrichtungen 1 , 1 a geführt, wobei die Verbindungseinrichtungen 1 1 , 1 1 a, ausgebildet als elektrisch leitende Zugstäbe, mittels Isoliermitteln 15, 15a elektrisch gegenüber den
Führungseinrichtungen 10, 10a isoliert sind. Es ist dargestellt, dass freien Enden der Vorsprünge 13, 13a T-förmig abschließen und die Polymerleisten 15, 15a diese T-förmigen Enden umgreifen.
Fig. 9a, die obere Hälfte der Figur 9, zeigt schematisch die Zellanschlüsse 5, 6 einer Energiespeichereinrichtung 1 in bevorzugter Ausgestaltung. Die
Energiespeichereinrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf, mit einer ersten
Gehäusewandung 3 und einer zweiten Gehäusewandung 4. Diese
Gehäusewandungen sind zueinander im wesentlichen senkrecht angeordnet.
Aus der ersten Gehäusewand 3 erstrecken sich der erste Zellanschluss 5 und der zweite Zellanschluss 6. Der erste Zellanschluss 5 weist die erste
Kontaktfläche 7 auf. Der erste Normalvektor Na zu der ersten Kontaktfläche 7 ist im wesentlichen senkrecht zur ersten Gehäusewandung 3 angeordnet. Der zweite Zellanschluss 7 weist den Anschlussschenkel 8 sowie die zweite
Kontaktfläche 9 auf. Der zweite Normalvektor N2 weist dieselbe Richtung auf wie der erste Normalvektor Nl t ist aber entgegengesetzt orientiert. Die zweite Kontaktfläche 9 ist derart angeordnet und ausgerichtet, dass die Berührung bzw. die elektrische Verbindung mit der ersten Kontaktfläche einer nicht dargestellten benachbarten Energiespeichereinrichtung ermöglicht ist. Die Ebene E ist parallel zu der ersten Kontaktfläche 7 und der zweiten Kontaktfläche 9. Die zweite Kontaktfläche 9 erstreckt sich etwa 1 mm aus dem
Anschlussschenkel 8 in Richtung der ersten Kontaktfläche einer nicht
dargestellten weiteren, insbesondere benachbarten, dieser
Energiespeichereinrichtungen.
Figur 9b, die untere Hälfte der Figur 9, zeigt die Energiespeichereinrichtung 1 gemäß Figur 9a, welche zwischen zwei, gestrichelt angedeuteten, benachbarten Energiespeichereinrichtungen 1a, 1 b angeordnet ist.
Der Anschlussschenkel 8 der ersten Energiespeichereinrichtung 1 ragt über den ersten Zellanschluss 5a sowie deren erste Kontaktfläche 7a der benachbarten Energiespeichereinrichtung 1 a. Nur zur verbesserten Unterscheidungen der benachbarten Energiespeichereinrichtungen 1 , 1 a, 1 b ist eine Lücke zwischen einer dieser zweiten Kontaktflächen 9, 9a und eine dieser ersten Kontaktflächen 7, 7a gelassen, welche in der Praxis möglichst gering zu halten ist. Der
Anschlussschenkel 8 der ersten Energiespeichereinrichtung 1 ist mit dem ersten Zellanschluss 5a der benachbarten zweiten Energiespeichereinrichtung 1 a elektrisch und kraftschlüssig verbindbar bzw. verschraubbar, was durch die senkrechte Linie gekennzeichnet mit "X" dargestellt ist.
Wie zuvor weist der zweite Normalvektor N2 zur zweiten Kontaktfläche 9a dieselbe Richtung auf wie der erste Normalvektor Nx zur ersten Kontaktfläche 5b, ist aber entgegengesetzt orientiert. Die zweite Kontaktfläche 9 erstreckt sich etwa 0,5mm aus dem
Anschlussschenkel 8 in Richtung der ersten Kontaktfläche 7a der gestrichelt dargestellten weiteren, insbesondere benachbarten, dieser
Energiespeichereinrichtungen 1 a.
Figur 10 zeigt schematisch die Anordnung der zweiten Kontaktfläche 9 am Anschlussschenkel 8 bezüglich der ersten Kontaktfläche 5 einer zweiten
Energiespeichereinrichtung 1 a.
Die zweite Kontaktfläche 9 ist mit einem vorbestimmten Abstand d2 von der zweiten Gehäusewandung 4 beabstandet. Dieser vorbestimmte Abstand d2 entspricht im Wesentlichen der Summe aus dem Abstand der ersten
Kontaktfläche 5a der zweiten Energiespeichereinrichtung 1 a vom linken Rand der ersten Gehäusewandung 3a plus dem Abstand zwischen den
Energiespeichereinrichtungen 1 und 1 a, verursacht durch die
Vorsprungsanordnung 12. Damit wird erreicht, dass die zweite Kontaktfläche 9 die erste Kontaktfläche 5a der zweiten Energiespeichereinrichtung 1 a im
Wesentlichen vollständig überdeckt. Figur 1 1 zeigt eine gegenüber den Figuren 9 und 10 alternative bevorzugte Ausführung des Anschlussschenkels 8. Im Wesentlichen entspricht dieser Anschlussschenkel 8 den Anschlussschenkeln der Figur 9, mit dem Unterschied, dass die zweite Kontaktfläche 9 eine der Mantelflächen des Anschlussschenkels 8 im Wesentlichen vollständig bedeckt. Diese bevorzugte Ausführung bietet den Vorteil einer vereinfachten Herstellbarkeit des Anschlussschenkels ohne vorspringende zweite Kontaktfläche 9.
Bezugszeichen
I , 1a Energiespeichereinrichtung
2, 2a Gehäuse
3 erste Gehäusewandung
4 zweite Gehäusewandung
5, 5a erster Zellanschluss
6, 6a zweiter Zellanschluss
7, 7a erste Kontaktfläche
8, 8a Anschlussschenkel
9, 9a zweite Kontaktfläche
10, 10a Führungseinrichtung
I I , 1 1a Verbindungseinrichtung
12, 12a Vorsprungsanordnung
13, 13a Vorsprung der Vorsprungsanordnung
14, 14a Gewinde
15, 15a Isoliermittel, Isolierbuchse, Isolierleiste
16, 16a Schraube
17, 17a Durchgangsbohrung
18 Fahnenkontaktelement 19 Batterie
N! Und erster Normalvektor zu der ersten Kontaktfläche
N2 zweiter Normalvektor zu der zweiten Kontaktfläche
E Ebene, parallel zu der ersten Kontaktfläche
Abstand der ersten Kontaktfläche von einem Rand der ersten Gehäusewandung d2 Abstand der zweiten Kontaktfläche von der zweiten Gehäusewandung

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Energiespeichereinrichtung (1 ), insbesondere ausgebildet als
elektrochemische Sekundärzelle, insbesondere für eine
Sekundärbatterie, insbesondere zur Versorgung eines KFZ, wobei die Energiespeichereinrichtung (1 ) aufweist:
- eine elektrochemische Elektrodenbaugruppe, welche ausgestaltet ist, wenigstens zeitweise eine elektrische Spannung bereitzustellen,
- ein im wesentlichen quaderförmiges Gehäuse (2), welches ausgestaltet ist, die Elektrodenbaugruppe wenigstens teilweise aufzunehmen, wobei das Gehäuse (2) mit einer ersten Gehäusewandung (3) und mit einer zweiten Gehäusewandung (4) ausgebildet ist, wobei die
Gehäusewandungen zueinander im Wesentlichen senkrecht angeordnet sind,
- einen ersten Zellanschluss (5) erster Polarität und einen zweiten Zellanschluss (6) zweiter Polarität, wobei an den Zellanschlüssen wenigstens zeitweise die elektrische Spannung abgreifbar ist, wobei die Zellanschlüsse sich aus der ersten Gehäusewandung (3) erstrecken, wobei der erste Zellanschluss (5) eine erste Kontaktfläche (7) mit einem ersten Normalvektor N aufweist,
wobei der zweite Zellanschluss (6) mit einem im wesentlichen
plattenförmigen Anschlussschenkel (8) ausgebildet ist, wobei der Anschlussschenkel (8) sich abschnittweise über die zweite
Gehäusewandung (4) hinaus erstreckt, wobei der Anschlussschenkel (8) eine zweite Kontaktfläche (9) mit einem zweiten Normalvektor N2 aufweist, wobei der zweite Normalvektor N2 dieselbe Richtung wie der erste Normalvektor Nx und entgegengesetzte Orientierung aufweist.
2. Energiespeichereinrichtung (1 ) gemäß Anspruch 1 , wobei das Gehäuse (2) wenigstens eine Führungseinrichtung (10) aufweist, welche ausgestaltet ist, eine unabhängige Verbindungseinrichtung (1 1 , 1 1 a) zur Verbindung mehrerer dieser Energiespeichereinrichtungen (1 , 1 a), insbesondere elektrisch isoliert, zu führen, insbesondere aufzunehmen.
Energiespeichereinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (2) eine Vorsprungsanordnung (12) mit wenigstens zwei, insbesondere rippenförmigen, Vorsprüngen aufweist, wobei insbesondere die Vorsprungsanordnung (12) sich aus der zweiten Gehäusewandung (4) erstreckt, wobei insbesondere die
Vorsprungsanordnung (12) zur Wärmeabfuhr aus der
Elektrodenbaugruppe und/oder zur Versteifung des Gehäuses (2) ausgestaltet ist.
Energiespeichereinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- der erste Zellanschluss (5) zur lösbaren kraftschlüssigen Verbindung und elektrischen Verbindung mit einer weiteren dieser
Energiespeichereinrichtungen (1a), insbesondere mit deren zweitem Zellanschluss (6), ausgestaltet ist, und/oder
- der Anschlussschenkel (8) zur lösbaren kraftschlüssigen Verbindung und elektrischen Verbindung mit einer weiteren dieser
Energiespeichereinrichtungen (1a), insbesondere mit deren erstem Zellanschluss (5), ausgestaltet ist,
- insbesondere der erste Zellanschluss (5) mit wenigstens einem
Gewinde (14) oder einem Innengewinde oder einer Vertiefung ausgestaltet ist,
- insbesondere der Anschlussschenkel (8) mit wenigstens einer
Durchgangsbohrung (17) ausgestaltet ist.
5. Energiespeichereinrichtung (1 ) gemäß einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei der erste Zellanschluss (5) mit wenigstens einem dieser Gewinde (14) oder wenigstens einer dieser Vertiefungen, angeordnet in der ersten Kontaktfläche (7), ausgebildet ist und der Anschlussschenkel (8) mit wenigstens einer dieser
Durchgangsbohrungen (17) ausgebildet ist,
wobei eine Symmetrieebene, welche durch das wenigstens eine Gewinde (14) oder durch die wenigstens eine Vertiefung und durch die wenigstens eine Durchgangsbohrung (17) verläuft, im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Gehäusewandung (4) ausgerichtet ist.
Energiespeichereinrichtung (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Gehäusewandung (3) durch vier Ränder begrenzt ist, wobei insbesondere die Ränder ein rechtwinkliges Viereck bilden,
wobei die erste Kontaktfläche (7) wenigstens teilweise, vorzugsweise überwiegend, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig innerhalb der Ränder angeordnet ist.
Energiespeichereinrichtung (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektrodenbaugruppe wenigstens eine
Ableiterfahne aufweist, wobei der zweite Zellanschluss (6) mit einem Fahnenkontaktelement (18) ausgebildet ist,
wobei das Fahnenkontaktelement (18) zur elektrischen, insbesondere stoffschlüssigen, Verbindung mit der wenigstens einen Ableiterfahne ausgestaltet ist,
wobei das Fahnenkontaktelement (18) innerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist und sich entlang, insbesondere über mehr als die Hälfte der Länge, der zweiten Gehäusewandung (4) erstreckt.
8. Energiespeichereinrichtung (1 ) gemäß einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei das Gehäuse (2) das elektrische Potential des zweiten Zellanschlusses (6) aufweist. Batterie (19), insbesondere zur Versorgung eines KFZ, wenigstens mit einer ersten Energiespeichereinrichtung (1 ) und einer zweiten
Energiespeichereinrichtung (1a) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die erste Energiespeichereinrichtung (1 ) benachbart zu der zweiten
Energiespeichereinrichtung (1 a) angeordnet ist,
wobei der Anschlussschenkel (8) der ersten Energiespeichereinrichtung
(1 ) elektrisch, insbesondere auch kraftschlüssig, insbesondere mittels einer Schraube (16) oder einem Niet, mit der ersten Kontaktfläche (7a) der zweiten Energiespeichereinrichtung (1 a) verbindbar ist.
Batterie (19) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Gehäuse
(2) der ersten Energiespeichereinrichtung (1 ) das elektrische Potential des zweiten Zellanschlusses (6) aufweist,
wobei vorzugsweise das Gehäuse (2) die Vorsprungsanordnung (12) aufweist und wenigstens einer, insbesondere sämtliche, der Vorsprünge (13) gegenüber dem Gehäuse (2a) der zweiten
Energiespeichereinrichtung (1a), insbesondere mit einem Isoliermittel (15), elektrisch isolierbar sind.
Batterie (19) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 10, mit wenigstens einer dieser Verbindungseinrichtungen (1 1 , 1 1a), wobei die wenigstens zwei Energiespeichereinrichtungen (1 , 1a) je wenigstens eine dieser
Führungseinrichtungen (10) aufweisen,
wobei die Verbindungseinrichtung (1 1 , 1 1a) durch diese je eine
Führungseinrichtung (10, 10a) der wenigstens zwei
Energiespeichereinrichtungen (1 , 1a) geführt ist.
Verfahren zur elektrischen Verschaltung von zwei dieser
Energiespeichereinrichtungen (1 , 1a) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, insbesondere während der Herstellung der Batterie (19), mit den Schritten: 51 Anordnen der beiden Energiespeichereinrichtungen (1 , 1a) derart, dass der Anschlussschenkel (8) der ersten Energiespeichereinrichtung (1) in elektrischen Kontakt zu der ersten Kontaktfläche (7a) der zweiten Energiespeichereinrichtung (1a) gelangt, wobei insbesondere wenigstens eine dieser Durchgangsbohrungen (17) der ersten
Energiespeichereinrichtung (1) benachbart, insbesondere im
wesentlichen konzentrisch, zu wenigstens einem dieser Gewinde (14a) bzw. Vertiefungen der zweiten Energiespeichereinrichtung (1 a) angeordnet wird,
52 lösbares Verbinden, insbesondere kraftschlüssig, insbesondere elektrisch, des Anschlussschenkels (8) der ersten
Energiespeichereinrichtung (1 ) mit der ersten Kontaktfläche (7a) der zweiten Energiespeichereinrichtung (1a), insbesondere mittels einer Schraube (16) bzw. eines Nietes, insbesondere nach Schritt S1 , vorzugsweise
53 Anordnen eines Isoliermittels (15) um den ersten Zellanschluss (5) der zweiten Energiespeichereinrichtung (1 a), insbesondere vor Schritt S1 vorzugsweise
54 Anordnen, insbesondere Durchführen, wenigstens einer dieser Verbindungseinrichtungen durch eine dieser Führungseinrichtungen der ersten Energiespeichereinrichtung sowie eine dieser
Führungseinrichtungen der zweiten Energiespeichereinrichtung.
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