WO2019015832A1 - Battery cell assembly - Google Patents

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WO2019015832A1
WO2019015832A1 PCT/EP2018/063674 EP2018063674W WO2019015832A1 WO 2019015832 A1 WO2019015832 A1 WO 2019015832A1 EP 2018063674 W EP2018063674 W EP 2018063674W WO 2019015832 A1 WO2019015832 A1 WO 2019015832A1
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contacting
battery cell
contacting plate
cell arrangement
adhesion layer
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PCT/EP2018/063674
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Stefan Hirsch
Christan KERN
André Loges
Michael Moser
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Mahle International Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a battery cell arrangement with a plurality of individual cells and in particular with a plurality of pouch cells according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a method for producing the battery cell arrangement.
  • a Pouch cell does not have a fixed housing compared to other battery cells, which can reduce the weight of a battery cell assembly with the Pouch cells and the dimensions can be varied within a wide range.
  • a battery cell arrangement with a plurality of pouch cells these are arranged adjacent to one another in a stack and connected in parallel and / or in series with one another by current conductors.
  • DE 10 2008 034 867 A1 describes a battery cell arrangement with a plurality of pouch cells contacted with one another.
  • the pouch cells are alternately arranged rotated in the stack by 180 ° to each other, so that the respective adjacent current conductors of the pouch cells are poled differently.
  • the current conductors are then threaded through slot-shaped recesses of a holding frame and angled by 90 ° and directed in pairs to each other. Subsequently, the current conductors are also welded together in pairs and contacted in this way.
  • DE 10 2010 013 023 A1 describes a further solution for contacting the individual pouch cells, in which the current conductors of the adjacent pouch cells are angled at 90 ° and directed in pairs towards each other and electrically connected in pairs to each other by means of a clamping device become.
  • DE 10 2010 050 993 A1 describes a similar method for contacting. Here, the current conductors of the adjacent Pouch cells are clamped together in pairs by a respective clamping device and so electrically interconnected, but the current conductors are not angled.
  • the object of the invention is therefore to provide an improved or at least alternative embodiment for a battery cell arrangement of the generic type, in which a Maisticiansaufwand is reduced.
  • Another object of the invention is to provide an improved or at least alternative method of contacting.
  • the present invention is based on the general idea, in a battery cell arrangement with a plurality of individual cells and in particular with a plurality of pouch cells for each of the several individual cells first to produce a same contacting situation and thereby to reduce the contacting effort in the battery cell arrangement.
  • the battery cell assembly having a plurality of single cells, these are arranged in a stacking direction adjacent to each other to form a stack.
  • Current conductors of the electric poles of the plurality of individual cells extend perpendicular to the stacking direction and each have an unfiltered ter 90 ° angled contacting on.
  • the current conductors of the plurality of individual cells are electrically conductively fixed to the pole side of the respective contacting region on at least one contacting plate arranged along the stacking direction.
  • the contacting regions of the current conductors fixed on the respective contacting plate are angled in the same direction of angling.
  • the current conductors which are angled in the same bending direction form a planar contacting area which is parallel to the stacking direction and bears against the respective contacting plate.
  • the individual contacting regions can also be arranged on the contacting surface not overlapping, wherein the contacting plate is then suitably electrically conductive and consists for example of copper or aluminum or of an aluminum alloy or of another electrically conductive material.
  • the individual current conductors on the respective electrically conductive contacting plate are consequently electrically interconnected by the contacting plate.
  • the differently polarized current conductors of two individual cells adjacent to each other in the stack can be fixed on the respective contacting plate.
  • the two single cells are connected in series with each other.
  • the individual cells in the battery cell arrangement according to the invention can be reduced in number not only in pairs, but also in single-cell groups of a plurality of parallel-connected individual cells and interconnected in a simplified manner.
  • two single-cell groups can be defined on the respective contacting plate-for example, in each case from three individual cells. the.
  • the individual cells of the respective single cell group with the same-polarity current conductors and the two single cell groups with the differently polarized current conductors are fixed on the contacting plate, then the individual cells in the respective single cell group are parallel and the two single cell groups are connected in series with each other.
  • the contacting effort remains constant irrespective of the number of individual cells in the individual cell groups, since a same contacting situation has been established for each of the individual cells.
  • the contacting of the individual cells can be simplified and reduced in terms of expenditure.
  • the individual cells in the stack can also be connected in series and / or in parallel without an additional contacting effort.
  • the current conductors are fixed in a material-locking manner on a connection side of the respective contacting plate facing the stack.
  • the individual cells of the battery cell arrangement can be connected to one another in a simplified and reduced manner with each other in series and / or in parallel.
  • this eliminates a conventionally necessary complicated threading of the current collector through the contacting plate and the contacting effort is considerably reduced.
  • the current collector can be determined for example by ultrasonic welding or by laser welding on the contacting plate.
  • the contact resistance between the current conductor and the contacting plate can be reduced and a permanent connection can be achieved by the cohesive setting of the current conductor on the contacting plate.
  • the respective contacting plate has at least one adhesion layer on the connection side and that at least one of the current conductors on the adhesion layer is fixed cohesively.
  • the adhesive layer is suitably made of a material that can be permanently and easily connected to the material of the current conductor.
  • the contacting regions of the individual current conductors fixed on the respective contacting plate do not overlap and the material of the adhesion layer can be adapted to the usually different material of the differently polarized current conductors.
  • a protective layer may advantageously be arranged on the adhesion layer.
  • the adhesion layer and the at least one current conductor fixed on the adhesion layer consist of the same material.
  • the adhesion layer for the respective current conductor of the negative pole - usually of copper - made of copper
  • the adhesion layer for the respective current conductor of the positive pole - usually made of graphite - consist of graphite.
  • a thickness of the adhesion layer is substantially equal to a thickness of the at least one current conductor.
  • the thickness of the adhesion layer is of the same order of magnitude as the thickness of the at least one current conductor.
  • the cohesive fixing of the current conductor on the adhesion layer can be simplified.
  • the contacting plate is provided to have at least one penetrating fixing opening, on which the at least one contacting region contacting the contacting plate is arranged.
  • the at least one current conductor is fixed cohesively on the adhesion layer by the at least one fixing opening.
  • the adhesion layer expediently covers the continuous fixing opening, so that the contacting region of the respective current conductor resting on the adhesion layer is fixed by the continuous fixing opening in the contacting plate, for example by ultrasonic welding or by laser welding.
  • the respective contacting regions can be fixed by a support side of the contacting plate which is opposite the connection side, whereby the contacting effort can be considerably reduced and the individual cells of the battery cell arrangement can be protected in the cohesive fixing.
  • the contacting plate has a plurality of Festlegö réelleen which are arranged along the at least one voltage applied to the contacting plate contacting region.
  • the respective current conductor can be fixed in several places on the contacting plate, whereby the contact resistance between the current collector and the adhesion layer can be reduced.
  • the respective Festlegö réelleen can arbitrarily - for example, elongated, circular or slit - be configured.
  • the at least one Festlegöff- tion along the at least one voltage applied to the contacting plate Contacting range extend. The respective current conductor is then firmly bonded along the entire contact area and the contact resistance between the current conductor and the adhesion layer is advantageously reduced.
  • the support arrangement in this case has a plurality of individual support units, which are elongated and arranged between the adjacent current conductors perpendicular to the stacking direction on the respective contacting plate.
  • the support arrangement can be designed in one piece as well as in several parts.
  • the individual support units are fixed on one or both sides on a support side unit or formed integrally thereon and thus form a support surface with a plurality of slots for the respective current conductor.
  • the support units can be individually fixed, for example, on the contacting plate or on a frame.
  • the stack can be supported in the battery cell arrangement, so that the individual cells in the stack are better protected from mechanical damage.
  • the support arrangement has at least one and preferably elastic formation which, with the respective fixing opening in the contacting corresponding plate corresponds.
  • the preferably elastic formation is expediently applied to the contacting region of the respective current conductor and compresses the adhesion layer and the current conductor at the fixing opening in the contacting plate.
  • the support arrangement has a channel arrangement with at least one cooling channel through which a coolant can flow.
  • the cooling channels can be arranged, for example, in the support units of the support arrangement and the heat generated at the current conductors can be dissipated by the support arrangement.
  • this allows the battery cell arrangement to be cooled better and also made more compact.
  • At least one electrically conductive additional layer is fixed on the support side of the contacting plate opposite the connection side.
  • the material and the dimensions of the at least one additional layer are adapted to the desired current carrying capacity of the contacting plate and the contact resistance between the additional layer and the contacting plate as well as multiple layers even under the individual additional layers remains low.
  • the material and the dimensions of the one or more additional layers may be adapted to the desired current carrying capacity of the contacting plate.
  • the contact resistance between the individual additional layers and between the additional layers and the contacting plate is low in order to reduce unwanted heat development in the at least one additional layer and in the contacting plate.
  • an electrically conductive connecting layer is fixed on the support sides of the respective two pole side adjacent contacting plates, which connects the adjacent contacting plates electrically conductive.
  • the connecting layer By means of the connecting layer, the individual contacting plates are electrically connected to one another on the pole side and the individual cells in the battery cell arrangement are connected electrically in parallel and / or in series.
  • the material and the dimensions of the connection layer are adapted to the current carrying capacity of the battery cell assembly.
  • the material of the connecting layer is chosen so that the contact resistance remains low and the unwanted heat development in the connecting layer and in the contacting plate is reduced.
  • the additional layer and / or the connection layer each have at least one continuous additional opening which corresponds to the at least one fixing opening in the contacting plate.
  • the contact area of the respective current conductor lying on the adhesion layer can be defined by the continuous fixing opening in the contacting plate and by an additional opening or through a plurality of additional openings.
  • the contacting plates are each arranged in a frame on the pole side.
  • the respective frame is preferably made of a plastic and is electrically insulating.
  • the contacting plates to the outside and the pole side adjacent contacting plates can also be electrically insulated from each other.
  • the contacting plates can be non-positively fixed in the respective frame - for example, clamped - or form-fitting - for example, by molding.
  • a heat dissipation arrangement is arranged on the support side of the respective contacting plate.
  • the heat dissipation arrangement can, for example, be a plate or a heat dissipation structure made of a heat-conducting material or, preferably, a cooling arrangement with at least one cooling channel through which a coolant can flow.
  • the heat dissipation arrangement can be arranged on the support side of the contacting plate or on the frame of the battery cell assembly adjacent and thermally conductive.
  • the invention also relates to a method for producing a battery cell arrangement described above. Generically, several cell cells arranged adjacent to each other to form a stack. Thereafter, or before, the respective current conductor is angled at 90 ° and formed along the stacking direction extending contacting region of the respective Stromableiters. The respective current conductors are then electrically connected to the respective contact areas on each pole on at least one contacting plate arranged along the stacking direction. According to the invention, the contacting regions of the current conductors fixed on the respective contacting plate are angled in a same bending direction. In this way, a same contacting situation is produced in the battery cell arrangement on the respective contacting plate for each of the individual cells, thereby considerably reducing the contacting effort.
  • the current conductors are fixed cohesively on a connecting side of the contacting plate facing the stack.
  • a conventionally necessary complicated threading of the current collector through the contacting plate whereby the contacting effort is considerably reduced.
  • the adhesion layer is applied to the connection side of the respective contacting plate and that at least one of the contacting regions is fixed cohesively on the adhesion layer.
  • the adhesion layer and the respective current conductor may be made of a same material having the same thickness.
  • At least one penetrating Festlegö réelle on the contacting plate on the at least one of the contacting plate is arranged adjacent contact region and that the respective current conductor is fixed cohesively on the adhesion layer through the at least one Festlegö réelle.
  • the current conductor on the adhesion layer is preferably determined by ultrasonic welding or by laser welding. In this way, the contacting can be made through the Festlegö réelle, which advantageously the contacting effort is considerably reduced.
  • the respective Festlegö réelle can arbitrarily - for example, elongated, circular or slit - be configured.
  • a plurality of fixing openings can be arranged along the contacting region of the respective current conductor or, however, a single fixing opening can extend along the contacting region, for example like a slit.
  • the contact area on the adhesion layer can thereby be determined more securely and permanently.
  • a support arrangement with at least one and preferably elastic molding is arranged at the corresponding fixing opening and that the contacting region of the respective current conductor is thereby printed together with the adhesion layer.
  • FIG. 1 and 2 are views of a battery cell arrangement according to the invention with a plurality of individual cells fixed on a contacting plate;
  • FIG. 3 and 4 are views of a battery cell arrangement according to the invention, in which two adjacent contacting plates are electrically conductively connected by a connecting layer;
  • FIG. 5 and 6 are views of a battery cell arrangement according to the invention with a channel arrangement and with a heat dissipation arrangement
  • FIG. 7 and 8 are views of a battery cell arrangement according to the invention in FIG.
  • Frame. 1 and 2 each show a top view and a side view of a battery cell arrangement 1 according to the invention.
  • the battery cell arrangement 1 has a plurality of individual cells 2, which are arranged adjacent to a stack 4 in a stacking direction 3 and are electrically insulated from each other in the stacking direction 3 by an insulating layer 5.
  • Each of the individual cells 2 in the stack 4 has in each case a negative-pole current collector 6a and a positive-pole current collector 6b, which extend perpendicular to the stacking direction 3.
  • the current conductors 6a and 6b of the individual cells 2 each have a contact area 7a and 7b angled at 90 ° and are electrically conductively connected to the corresponding contacting area 7a or 7b on a contacting plate 8.
  • the contacting plate 8 is arranged along the stacking direction 3 and the respective contacting regions 7a and 7b are angled on the pole side in a common bending direction 9a or 9b. For each of the individual cells 2 on the contacting plate 8, a similar contact situation is thereby produced and the contacting effort is considerably reduced.
  • the individual contacting regions 7a and 7b on the contacting plate 8 do not overlap and are electrically conductively connected to one another by the electrically conductive contacting plate 8.
  • the individual cells 2 on the contacting plate 8 are subdivided into a first single cell group 10a and into a second single cell group 10b.
  • the individual cells 2 of the first single-cell group 10a are connected to the negative-pole current conductors 6a and the single cells 2 of the second single-cell group 10b are fixed to the contact-making plate 8 with the positive-pole current conductors 6b.
  • the individual cells 2 in the two single-cell groups 10a and 10b can be connected in parallel and the two single-cell groups 10a and 10b connected in series to one another by the contacting plate 8.
  • the current conductors 6a and 6b are fixed cohesively on a connecting side 1 1 of the contacting plate 8 facing the stack 4. In this way, a conventionally necessary threading of the current conductors 6a and 6b are avoided by the contacting plate 8 and reduces the contacting costs.
  • the contacting plate 8 has a minus-pole connection layer 12a and a positive-pole connection layer 12b, on which the minus-pole current conductors 6a and the positive-pole current conductors 6b are respectively set.
  • the adhesive layers 12a and 12b are made of a same material with the negative-pole current collector 6a or the positive-pole current collector 6b.
  • the contacting plate 8 also has a plurality of Festlegö réelleen 13, as shown in Fig. 2 can be seen.
  • the adhesive layers 12a and 12b bridge the fixing holes 13 so that the contacting portions 7a and 7b of the respective current collectors 6a and 6b can be fixed through the fixing holes 13 by ultrasonic welding or laser welding.
  • the current conductors 6a and 6b can be reduced in expenditure on the contacting plate 8 and set in a time-saving manner.
  • several of the fixing openings 13 are arranged in each case along the respective contacting area 7a or 7b, so that the respective current conductor 6a or 6b is fixed at several places on the contacting plate 8. that can. Thereby, the contact resistance between the current collector 6a or 6b and the corresponding adhesion layer 12a or 12b can be reduced.
  • a support arrangement 14 is arranged between the stack 4 and the contacting plate 8.
  • the support assembly 14 is located on one side of the stack 4 and on the other side of the contacting plate 8.
  • the support arrangement 14 in this case has a plurality of individual support units 14a, which are arranged perpendicular to the stacking direction 3 between the adjacent current conductors 6a and 6b.
  • the support arrangement 14 supports the stack 4 in the battery cell arrangement 1 and protects the individual cells 2 from mechanical damage.
  • the support assembly 14 further includes a plurality of elastic formations 14 b, which correspond to the Festlegö réelleen 13 in the contacting plate 8.
  • the elastic formations 14b press the current collector 6a or 6b against the adhesive layer 12a or 12b at the respective fixing opening 13, so that contact of the current collector 6a or 6b with the adhesive layer 12a or 12b is secured. In this advantageous manner, contacting errors can be avoided.
  • this further comprises a frame 15 which is arranged on one of the connecting side opposite support side 16 of the contacting plate 8.
  • the frame 15 is made of a plastic and insulates the contacting plate 8 electrically to the outside.
  • the contacting plate 8 can be clamped in the frame 15, for example, or fixed by an encapsulation.
  • a #1ableit Quilt 17 is also arranged with a cooling arrangement 17a, through which the heat generated in the contacting plate 8 can be dissipated.
  • 3 and 4 each show a top view and a side view of the battery cell arrangement 1 according to the invention with the two contact-side plates 8a and 8b adjacent to the pole side.
  • the two contacting plates 8a and 8b each have an additional layer 18a and 18b, by which the current carrying capacity of the battery cell assembly 1 is improved.
  • the material and the dimensions of the additional layers 18a and 18b are adapted to the desired current carrying capacity of the contacting plate 1.
  • the contact resistance between the additional layers 18a and 18b and the corresponding contacting plate 8a or 8b is kept low.
  • the contacting plates 8a and 8b are electrically conductively connected to each other at the additional layers 18a and 18b by means of a connecting layer 19, so that the contacting plates 8a and 8b together have one of the contacting plate 8 in Fig.
  • both the additional layers 18a and 18b and the connecting layer 19 have a plurality of additional openings 20 corresponding to the fixing openings 13 in the contacting plate 8, as can be seen in FIG.
  • the respective contacting region 7a or 7b of the respective current collector 6a or 6b can be fixed through the continuous fixing openings 13 and through the additional openings 20, for example by ultrasonic welding or laser welding on the respective adhesion layer 12a or 12b.
  • the heat dissipation arrangement 17 has in this exemplary embodiment a heat dissipation structure 17b which bears against the support side 16 of the contacting plate 8.
  • the support arrangement 14 has a channel arrangement 21 with a plurality of cooling channels 21 a through which a coolant can flow, which are arranged in the support units 14 a of the support arrangement 14.
  • each of the cooling arrangement 17a is arranged.
  • the single cells 2 of the battery cell array 1 in the respective single cell groups 10a or 10b are connected in parallel and the respective single cell groups 10a and 10b are connected in series with each other.
  • the current conductors 6a and 6b of the individual cells 2 are angled on each pole side in the same direction of angling 9a or 9b, so that a same contacting situation is produced for each of the individual cells 2 on the pole side and the contacting effort is thereby considerably reduced.
  • the battery cell arrangement 1 according to the invention, a same contacting situation is produced for each of the several individual cells 2 and the contacting effort is considerably reduced. Further advantageous embodiments of the battery cell arrangement 1 enable a simplified and time-reduced contacting of the individual cells 2 in the battery cell arrangement 1.

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Abstract

The invention relates to a battery cell assembly (1) having a plurality of individual cells (2), in particular a plurality of pouch cells. The several individual cells (2) are arranged lying against each other in a stacking direction (3) to form a stack (4), and current conductors (6a, 6b) of electrical poles of the plurality of individuals cells (2) extend perpendicularly to the stacking direction (3). Furthermore, the current conductors (6a, 6b) each have a contacting region (7a, 7b) angled at 90°. The current conductors (6a, 6b) of the plurality of individual cells (2) are fastened in an electrically conductive manner on the pole side to at least one contacting plate (8, 8a, 8b) arranged along the stacking direction (3) by means of the corresponding contacting region (7a, 7b). According to the invention, the contacting regions (7a, 7b) of the current conductors (6a, 6b) fastened to the contacting plate (8, 8a, 8b) in question are angled in an identical angling direction (9a, 9b). The invention further relates to a method for producing the battery cell assembly (1).

Description

Battenezellenanordnung  Battenezellenanordnung
Die Erfindung betrifft eine Batteriezellenanordnung mit mehreren Einzelzellen und insbesondere mit mehreren Pouch-Zellen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen der Batteriezellenanordnung. The invention relates to a battery cell arrangement with a plurality of individual cells and in particular with a plurality of pouch cells according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a method for producing the battery cell arrangement.
Eine Pouch-Zelle weist im Vergleich zu anderen Batteriezellen kein festes Gehäuse auf, wodurch das Gewicht einer Batteriezellenanordnung mit den Pouch- Zellen reduziert sowie die Abmessungen in einem weiten Bereich variiert werden können. Bei einer Batteriezellenanordnung mit mehreren Pouch-Zellen werden diese aneinander anliegend zu einem Stapel angeordnet und durch Stromableiter parallel und/oder seriell miteinander verschaltet. A Pouch cell does not have a fixed housing compared to other battery cells, which can reduce the weight of a battery cell assembly with the Pouch cells and the dimensions can be varied within a wide range. In a battery cell arrangement with a plurality of pouch cells, these are arranged adjacent to one another in a stack and connected in parallel and / or in series with one another by current conductors.
Aus dem Stand der Technik sind einige Methoden zum Kontaktieren der einzelnen Pouch-Zellen miteinander bereits bekannt. So beschreibt beispielsweise DE 10 2008 034 867 A1 eine Batteriezellenanordnung mit mehreren miteinander kontaktierten Pouch-Zellen. Die Pouch-Zellen sind dabei in dem Stapel abwechselnd um 180° zueinander verdreht angeordnet, so dass die jeweils benachbarten Stromableiter der Pouch-Zellen unterschiedlich gepolt sind. Die Stromableiter werden dann durch schlitzförmige Aussparungen eines Halterahmens durchgefädelt und um 90° und paarweise zueinander gerichtet abgewinkelt. Anschließend werden die Stromableiter auch paarweise miteinander verschweißt und auf diese Weise kontaktiert. Some methods for contacting the individual pouch cells with one another are already known from the prior art. For example, DE 10 2008 034 867 A1 describes a battery cell arrangement with a plurality of pouch cells contacted with one another. The pouch cells are alternately arranged rotated in the stack by 180 ° to each other, so that the respective adjacent current conductors of the pouch cells are poled differently. The current conductors are then threaded through slot-shaped recesses of a holding frame and angled by 90 ° and directed in pairs to each other. Subsequently, the current conductors are also welded together in pairs and contacted in this way.
DE 10 2010 013 023 A1 beschreibt eine weitere Lösung zum Kontaktieren der einzelnen Pouch-Zellen, bei der die Stromableiter der benachbarten Pouch- Zellen um 90° und paarweise zueinander gerichtet abgewinkelt und mittels jeweils einer Klemmvorrichtung paarweise aneinander elektrisch leitend festgelegt werden. In DE 10 2010 050 993 A1 wird eine ähnliche Methode zum Kontaktieren beschrieben. Hier werden die Stromableiter der benachbarten Pouch-Zellen paarweise durch jeweils eine Klemmvorrichtung miteinander verklemmt und so elektrisch verschaltet, wobei jedoch die Stromableiter nicht abgewinkelt sind. DE 10 2010 013 023 A1 describes a further solution for contacting the individual pouch cells, in which the current conductors of the adjacent pouch cells are angled at 90 ° and directed in pairs towards each other and electrically connected in pairs to each other by means of a clamping device become. DE 10 2010 050 993 A1 describes a similar method for contacting. Here, the current conductors of the adjacent Pouch cells are clamped together in pairs by a respective clamping device and so electrically interconnected, but the current conductors are not angled.
Bei den herkömmlichen Methoden muss entweder ein aufwendiges Durchfädeln der Stromableiter durch einen Halterahmen oder ein aufwändiges paarweises Verklemmen der Stromableiter miteinander vorgenommen werden. Ein herkömmliches Kontaktieren der Pouch-Zellen ist demnach sehr komplex und zeitaufwän- dig. In the conventional methods, either a complicated threading through the current conductor by a holding frame or a complex pairwise jamming of the current collector must be made together. Conventional contacting of the pouch cells is therefore very complex and time-consuming.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Batteriezellenanordnung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der ein Kontaktierungsaufwand reduziert ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes oder zumindest alternatives Verfahren zum Kontaktieren anzugeben. The object of the invention is therefore to provide an improved or at least alternative embodiment for a battery cell arrangement of the generic type, in which a Kontaktierungsaufwand is reduced. Another object of the invention is to provide an improved or at least alternative method of contacting.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is achieved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einer Batteriezellenanordnung mit mehreren Einzelzellen und insbesondere mit mehreren Pouch-Zellen für jede der mehreren Einzelzellen zuerst eine gleiche Kontaktie- rungssituation herzustellen und dadurch den Kontaktierungsaufwand in der Batteriezellenanordnung zu reduzieren. In der Batteriezellenanordnung mit mehreren Einzelzellen sind diese in einer Stapelrichtung aneinander anliegend zu einem Stapel angeordnet. Stromableiter elektrischer Pole der mehreren Einzelzellen erstrecken sich dabei senkrecht zur Stapelrichtung und weisen jeweils einen un- ter 90° abgewinkelten Kontaktierungsbereich auf. Die Stromableiter der mehreren Einzelzellen sind mit dem entsprechenden Kontaktierungsbereich polseitig jeweils an wenigstens einer entlang der Stapelrichtung angeordneten Kontaktie- rungsplatte elektrisch leitend festgelegt. Erfindungsgemäß sind die Kontaktie- rungsbereiche der auf der jeweiligen Kontaktierungsplatte festgelegten Stromableiter in eine gleiche Abwinklungsrichtung abgewinkelt. The present invention is based on the general idea, in a battery cell arrangement with a plurality of individual cells and in particular with a plurality of pouch cells for each of the several individual cells first to produce a same contacting situation and thereby to reduce the contacting effort in the battery cell arrangement. In the battery cell assembly having a plurality of single cells, these are arranged in a stacking direction adjacent to each other to form a stack. Current conductors of the electric poles of the plurality of individual cells extend perpendicular to the stacking direction and each have an unfiltered ter 90 ° angled contacting on. The current conductors of the plurality of individual cells are electrically conductively fixed to the pole side of the respective contacting region on at least one contacting plate arranged along the stacking direction. According to the invention, the contacting regions of the current conductors fixed on the respective contacting plate are angled in the same direction of angling.
Durch die gleiche Abwinklungsrichtung wird auf der jeweiligen Kontaktierungsplatte für jede der Einzelzellen eine gleiche Kontaktierungssituation hergestellt, so dass der Kontaktierungsaufwand erheblich reduziert wird. Die in die gleiche Abwinklungsrichtung abgewinkelten Stromableiter bilden dabei eine ebene der Stapelrichtung parallele Kontaktierungsfläche, die an der jeweiligen Kontaktierungsplatte anliegt. Die einzelnen Kontaktierungsbereiche können auf der Kontaktierungsfläche auch nicht überlappend angeordnet sein, wobei die Kontaktierungsplatte dann zweckgemäß elektrisch leitend ist und beispielsweise aus Kupfer oder aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung oder aus einem anderen elektrisch leitenden Material besteht. Die einzelnen Stromableiter auf der jeweiligen elektrisch leitenden Kontaktierungsplatte sind folglich durch die Kontaktierungsplatte miteinander elektrisch verschaltet. By the same Abwinklungsrichtung a similar Kontaktierungssituation is prepared on the respective contact plate for each of the individual cells, so that the contacting effort is significantly reduced. The current conductors which are angled in the same bending direction form a planar contacting area which is parallel to the stacking direction and bears against the respective contacting plate. The individual contacting regions can also be arranged on the contacting surface not overlapping, wherein the contacting plate is then suitably electrically conductive and consists for example of copper or aluminum or of an aluminum alloy or of another electrically conductive material. The individual current conductors on the respective electrically conductive contacting plate are consequently electrically interconnected by the contacting plate.
Bei der erfindungsgemäßen Batteriezellenanordnung können auf der jeweiligen Kontaktierungsplatte beispielsweise die unterschiedlich gepolten Stromableiter zweier in dem Stapel benachbarter Einzelzellen festgelegt werden. Auf diese Weise sind die beiden Einzelzellen seriell miteinander verschaltet. Vorteilhafterweise können die Einzelzellen in der erfindungsgemäßen Batteriezellenanordnung nicht nur paarweise, sondern auch in Einzelzellengruppen aus mehreren parallel verschalteten Einzelzellen aufwandreduziert und vereinfacht miteinander verschaltet werden. So können auf der jeweiligen Kontaktierungsplatte zwei Einzelzellengruppen - beispielsweise jeweils aus drei Einzelzellen - festgelegt wer- den. Sind auf der Kontaktierungsplatte die Einzelzellen der jeweiligen Einzelzellengruppe mit den gleichgepolten Stromableitern und die beiden Einzelzellengruppen mit den unterschiedlich gepolten Stromableitern festgelegt, so sind die Einzelzellen in der jeweiligen Einzelzellengruppe parallel und die beiden Einzelzellengruppen seriell miteinander verschaltet. Vorteilhafterweise bleibt der Kon- taktierungsaufwand unabhängig von der Anzahl der Einzelzellen in den Einzelzellengruppen konstant, da für jede der Einzelzellen eine gleiche Kontaktierungssi- tuation hergestellt ist. In the battery cell arrangement according to the invention, for example, the differently polarized current conductors of two individual cells adjacent to each other in the stack can be fixed on the respective contacting plate. In this way, the two single cells are connected in series with each other. Advantageously, the individual cells in the battery cell arrangement according to the invention can be reduced in number not only in pairs, but also in single-cell groups of a plurality of parallel-connected individual cells and interconnected in a simplified manner. Thus, two single-cell groups can be defined on the respective contacting plate-for example, in each case from three individual cells. the. If the individual cells of the respective single cell group with the same-polarity current conductors and the two single cell groups with the differently polarized current conductors are fixed on the contacting plate, then the individual cells in the respective single cell group are parallel and the two single cell groups are connected in series with each other. Advantageously, the contacting effort remains constant irrespective of the number of individual cells in the individual cell groups, since a same contacting situation has been established for each of the individual cells.
Insgesamt kann in der erfindungsgemäßen Batteriezellenanordnung das Kontaktieren der Einzelzellen vereinfacht und aufwandreduziert vorgenommen werden. Ferner können die Einzelzellen in dem Stapel ohne einen zusätzlichen Kontaktie- rungsaufwand zu erzeugen auch seriell und/oder parallel verschaltet werden. Overall, in the battery cell arrangement according to the invention, the contacting of the individual cells can be simplified and reduced in terms of expenditure. Furthermore, the individual cells in the stack can also be connected in series and / or in parallel without an additional contacting effort.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Batteriezellenanordnung ist vorgesehen, dass die Stromableiter auf einer dem Stapel zugewandten Verbindungsseite der jeweiligen Kontaktierungsplatte stoffschlüssig festgelegt sind. Auf diese Weise können die Einzelzellen der Batteriezellenanordnung vereinfacht und aufwandreduziert miteinander seriell und/oder parallel verschaltet werden. Insbesondere entfällt dadurch ein herkömmlich notwendiges aufwändiges Durchfädeln der Stromableiter durch die Kontaktierungsplatte und der Kon- taktierungsaufwand wird erheblich reduziert. Die Stromableiter können dabei beispielsweise durch ein Ultraschallschweißen oder durch ein Laserschweißen auf der Kontaktierungsplatte festgelegt sein. Insbesondere können durch das stoffschlüssige Festlegen der Stromableiter auf der Kontaktierungsplatte der Kontaktwiderstand zwischen dem Stromableiter und der Kontaktierungsplatte reduziert und eine dauerhafte Verbindung erreicht werden. Um das stoffschlüssige Festlegen der Stromableiter auf der Kontaktierungsplatte zu vereinfachen und dadurch den Kontaktierungsaufwand zu reduzieren, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die jeweilige Kontaktierungsplatte auf der Verbindungsseite wenigstens eine Haftungsschicht aufweist und dass wenigstens ein der Stromableiter auf der Haftungsschicht stoffschlüssig festgelegt ist. In an advantageous development of the battery cell arrangement according to the invention, it is provided that the current conductors are fixed in a material-locking manner on a connection side of the respective contacting plate facing the stack. In this way, the individual cells of the battery cell arrangement can be connected to one another in a simplified and reduced manner with each other in series and / or in parallel. In particular, this eliminates a conventionally necessary complicated threading of the current collector through the contacting plate and the contacting effort is considerably reduced. The current collector can be determined for example by ultrasonic welding or by laser welding on the contacting plate. In particular, the contact resistance between the current conductor and the contacting plate can be reduced and a permanent connection can be achieved by the cohesive setting of the current conductor on the contacting plate. In order to simplify the cohesive setting of the current conductors on the contacting plate and thereby reduce the contacting effort, it is advantageously provided that the respective contacting plate has at least one adhesion layer on the connection side and that at least one of the current conductors on the adhesion layer is fixed cohesively.
Zweckgemäß besteht die Haftungsschicht aus einem Material, das sich dauerhaft und einfach mit dem Material des Stromableiters verbinden kann. Vorteilhafterweise überlappen sich die Kontaktierungsbereiche der einzelnen auf der jeweiligen Kontaktierungsplatte festgelegten Stromableiter nicht und das Material der Haftungsschicht kann auf das üblicherweise unterschiedliche Material der unterschiedlich gepolten Stromableiter angepasst sein. Um eine Korrosion der Haftungsschicht zu verhindern, kann auf der Haftungsschicht vorteilhafterweise eine Schutzschicht angeordnet sein. The adhesive layer is suitably made of a material that can be permanently and easily connected to the material of the current conductor. Advantageously, the contacting regions of the individual current conductors fixed on the respective contacting plate do not overlap and the material of the adhesion layer can be adapted to the usually different material of the differently polarized current conductors. In order to prevent corrosion of the adhesion layer, a protective layer may advantageously be arranged on the adhesion layer.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Haftungsschicht und der wenigstens eine auf der Haftungsschicht festgelegte Stromableiter aus einem gleichen Material bestehen. Auf diese Weise kann eine dauerhafte und sichere Verbindung des Stromableiters mit der Haftungsschicht und folglich mit der Kontaktierungsplatte erreicht werden. Ferner kann dadurch auch der Kontaktwiderstand zwischen der Haftungsschicht und dem Stromableiter reduziert werden. So kann beispielsweise die Haftungsschicht für den jeweiligen Stromableiter des Minuspols - üblicherweise aus Kupfer - aus Kupfer und die Haftungsschicht für den jeweiligen Stromableiter des Pluspols - üblicherweise aus Graphit - aus Graphit bestehen. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass eine Dicke der Haftungsschicht im Wesentlichen einer Dicke des wenigstens einen Stromableiters gleich ist. Dies ist so zu verstehen, dass die Dicke der Haftungsschicht in derselben Größenordnung wie die Dicke des wenigstens einen Stromableiters liegt. Dadurch kann das stoffschlüssige Festlegen des Stromableiters auf der Haftungsschicht vereinfacht werden. Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Batteriezellenanordnung ist vorgesehen, dass die Kontaktierungsplatte wenigstens eine durchdringende Festlegöffnung aufweist, an der der wenigstens eine an der Kontaktierungsplatte anliegende Kontaktierungsbereich angeordnet ist. Dabei ist der wenigstens eine Stromableiter auf der Haftungsschicht durch die wenigstens eine Festlegöffnung hindurch stoffschlüssig festgelegt. Die Haftungsschicht überdeckt dabei zweckgemäß die durchgehende Festlegöffnung, so dass der auf der Haftungsschicht anliegende Kontaktierungsbereich des jeweiligen Stromableiters durch die durchgehende Festlegöffnung in der Kontaktierungsplatte beispielsweise durch ein Ultraschallschweißen oder durch ein Laserschweißen festgelegt ist. Dadurch entfällt ein herkömmlich notwendiges aufwändiges Durchfädeln der Stromableiter durch die Kontaktierungsplatte und die Stromableiter können an der Verbindungsseite der Kontaktierungsplatte aufwandreduziert und vereinfacht stoffschlüssig festgelegt werden. Ferner können die jeweiligen Kontaktierungsbe- reiche von einer der Verbindungsseite gegenüberliegenden Abstützseite der Kontaktierungsplatte festgelegt werden, wodurch der Kontaktierungsaufwand erheblich reduziert und die Einzelzellen der Batteriezellenanordnung bei dem stoffschlüssigen Festlegen geschützt werden können. It is advantageously provided that the adhesion layer and the at least one current conductor fixed on the adhesion layer consist of the same material. In this way, a permanent and secure connection of the current collector with the adhesion layer and consequently with the contacting plate can be achieved. Furthermore, it can also reduce the contact resistance between the adhesion layer and the current conductor. Thus, for example, the adhesion layer for the respective current conductor of the negative pole - usually of copper - made of copper and the adhesion layer for the respective current conductor of the positive pole - usually made of graphite - consist of graphite. Alternatively or additionally, it is provided that a thickness of the adhesion layer is substantially equal to a thickness of the at least one current conductor. This is to be understood that the thickness of the adhesion layer is of the same order of magnitude as the thickness of the at least one current conductor. As a result, the cohesive fixing of the current conductor on the adhesion layer can be simplified. In a particularly advantageous development of the battery cell arrangement according to the invention, provision is made for the contacting plate to have at least one penetrating fixing opening, on which the at least one contacting region contacting the contacting plate is arranged. In this case, the at least one current conductor is fixed cohesively on the adhesion layer by the at least one fixing opening. In this case, the adhesion layer expediently covers the continuous fixing opening, so that the contacting region of the respective current conductor resting on the adhesion layer is fixed by the continuous fixing opening in the contacting plate, for example by ultrasonic welding or by laser welding. This eliminates a conventionally necessary complex threading of the current collector through the contacting plate and the current collector can be reduced effort on the connection side of the contacting plate and easily fixed cohesively. Furthermore, the respective contacting regions can be fixed by a support side of the contacting plate which is opposite the connection side, whereby the contacting effort can be considerably reduced and the individual cells of the battery cell arrangement can be protected in the cohesive fixing.
Vorteilhafterweise ist ferner vorgesehen, dass die Kontaktierungsplatte mehrere Festlegöffnungen aufweist, die entlang des wenigstens einen an der Kontaktierungsplatte anliegenden Kontaktierungsbereich angeordnet sind. Auf diese Weise kann der jeweilige Stromableiter an mehreren Stellen an der Kontaktierungsplatte festgelegt werden, wodurch der Kontaktwiderstand zwischen dem Stromableiter und der Haftungsschicht reduziert werden kann. Die jeweiligen Festlegöffnungen können dabei beliebig - beispielsweise länglich, kreisrund oder schlitzartig - ausgestaltet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die wenigstens eine Festlegöff- nung sich entlang des wenigstens einen an der Kontaktierungsplatte anliegenden Kontaktierungsbereichs erstrecken. Der jeweilige Stromableiter ist dann entlang des gesamten Kontaktierungsbereichs stoffschlüssig festgelegt und der Kontaktwiderstand zwischen dem Stromableiter und der Haftungsschicht vorteilhafterweise reduziert. Es können auch mehrere Festlegöffnungen sich entlang des einzelnen Kontaktierungsbereichs erstrecken, so dass der jeweilige Stromableiter an mehreren Stellen auf der Haftungsschicht festgelegt ist. Auch hier können die jeweiligen Festlegöffnungen beliebig - beispielsweise länglich oder schlitzartig - ausgestaltet sein. Advantageously, it is further provided that the contacting plate has a plurality of Festlegöffnungen which are arranged along the at least one voltage applied to the contacting plate contacting region. In this way, the respective current conductor can be fixed in several places on the contacting plate, whereby the contact resistance between the current collector and the adhesion layer can be reduced. The respective Festlegöffnungen can arbitrarily - for example, elongated, circular or slit - be configured. Alternatively or additionally, the at least one Festlegöff- tion along the at least one voltage applied to the contacting plate Contacting range extend. The respective current conductor is then firmly bonded along the entire contact area and the contact resistance between the current conductor and the adhesion layer is advantageously reduced. It is also possible for a plurality of fixing openings to extend along the individual contacting region, so that the respective current conductor is fixed at several locations on the adhesion layer. Again, the respective Festlegöffnungen can arbitrarily - for example, elongated or slit - be configured.
Um den Stapel - insbesondere aus flexiblen Pouch-Zellen - in der Batteriezellenanordnung abstützen zu können, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass eine Abstützanordnung zwischen dem Stapel und der jeweiligen Kontaktierungsplatte an dem Stapel und an der Kontaktierungsplatte anliegend angeordnet ist. Die Abstützanordnung weist dabei mehrere einzelne Abstützeinheiten, die länglich ausgestaltet und zwischen den benachbarten Stromableitern senkrecht zur Stapelrichtung auf der jeweiligen Kontaktierungsplatte angeordnet sind. Die Abstützanordnung kann sowohl einteilig als auch mehrteilig ausgeführt sein. Bei der einteiligen Abstützanordnung sind die einzelnen Abstützeinheiten einseitig oder beidseitig auf einer Abstützseiteneinheit festgelegt oder auf dieser integral ausgebildet und bilden demnach eine Abstützfläche mit mehreren Schlitzen für die jeweiligen Stromableiter. Alternativ können bei der mehrteiligen Abstützanordnung die Abstützeinheiten einzeln beispielsweise auf der Kontaktierungsplatte oder auf einem Rahmen festgelegt sein. Durch die Abstützanordnung kann der Stapel in der Batteriezellenanordnung abgestützt werden, so dass die Einzelzellen in dem Stapel von mechanischen Schäden besser geschützt sind. In order to be able to support the stack-in particular from flexible pouch cells-in the battery cell arrangement, provision is advantageously made for a support arrangement to be arranged between the stack and the respective contacting plate against the stack and against the contacting plate. The support arrangement in this case has a plurality of individual support units, which are elongated and arranged between the adjacent current conductors perpendicular to the stacking direction on the respective contacting plate. The support arrangement can be designed in one piece as well as in several parts. In the one-piece support arrangement, the individual support units are fixed on one or both sides on a support side unit or formed integrally thereon and thus form a support surface with a plurality of slots for the respective current conductor. Alternatively, in the multi-part support arrangement, the support units can be individually fixed, for example, on the contacting plate or on a frame. By means of the support arrangement, the stack can be supported in the battery cell arrangement, so that the individual cells in the stack are better protected from mechanical damage.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Abstützanordnung ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Abstützanordnung wenigstens eine und bevorzugt elastische Ausformung aufweist, die mit der jeweiligen Festlegöffnung in der Kontaktie- rungsplatte korrespondiert. Die bevorzugt elastische Ausformung liegt zweckge- mäß auf dem Kontaktierungsbereich des jeweiligen Stromableiters an und drückt die Haftungsschicht und den Stromableiter an der Festlegöffnung in der Kontaktierungsplatte zusammen. Auf diese Weise kann bei dem stoffschlüssigen Festlegen des Stromableiters auf der Haftungsschicht durch die Festlegöffnung hindurch ein Kontakt des Stromableiters mit der Haftungsschicht sichert gestellt werden und eine dauerhafte und sichere Verbindung des Stromableiters mit der Haftungsschicht erreicht werden. In a further embodiment of the support arrangement, it is advantageously provided that the support arrangement has at least one and preferably elastic formation which, with the respective fixing opening in the contacting corresponding plate corresponds. The preferably elastic formation is expediently applied to the contacting region of the respective current conductor and compresses the adhesion layer and the current conductor at the fixing opening in the contacting plate. In this way, in the cohesive setting of the current collector on the adhesion layer through the Festlegöffnung through a contact of the current conductor are provided with the adhesion layer secures and a permanent and secure connection of the current conductor are achieved with the adhesion layer.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Abstützanordnung eine Kanalanordnung mit wenigstens einem durch ein Kühlmittel durchfließbaren Kühlungskanal aufweist. Die Kühlungskanäle können beispielsweise in den Abstützeinheiten der Abstützanordnung angeordnet sein und die an den Stromableitern erzeugte Wärme durch die Abstützanordnung abgeführt werden. Vorteilhafterweise kann dadurch die Batteriezellenanordnung besser gekühlt und ferner kompakter ausgestaltet werden. It is advantageously provided that the support arrangement has a channel arrangement with at least one cooling channel through which a coolant can flow. The cooling channels can be arranged, for example, in the support units of the support arrangement and the heat generated at the current conductors can be dissipated by the support arrangement. Advantageously, this allows the battery cell arrangement to be cooled better and also made more compact.
Um die Stromtragfähigkeit der Batteriezellenanordnung zu verbessern, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass auf der der Verbindungsseite gegenüberliegenden Abstützseite der Kontaktierungsplatte wenigstens eine elektrisch leitende Zusatzschicht festgelegt ist. Das Material sowie die Abmessungen der wenigstens einen Zusatzschicht sind dabei an die gewünschte Stromtragfähigkeit der Kontaktierungsplatte angepasst und der Kontaktwiderstand zwischen der Zusatzschicht und der Kontaktierungsplatte sowie bei mehreren Zusatzschichten auch unter den einzelnen Zusatzschichten bleibt niedrig. Das Material und die Abmessungen der einen Zusatzschicht oder der mehreren Zusatzschichten können an die gewünschte Stromtragfähigkeit der Kontaktierungsplatte angepasst sein. So können beispielsweise bei einem kleinen in der Batteriezellenanordnung fließenden Strom die Anzahl der Zusatzschichten und/oder deren Abmessungen reduziert sein. Bei einem hohen in der Batteriezellenanordnung fließenden Strom können die Anzahl der Zusatzschichten und/oder die Abmessungen der Zusatzschichten erhöht werden. Auf diese Weise kann das Material in der Batteriezellenanordnung gespart und dadurch die Kosten der Batteriezellenanordnung reduziert werden. Der Kontaktwiderstand zwischen den einzelnen Zusatzschichten sowie zwischen den Zusatzschichten und der Kontaktierungsplatte ist dabei niedrig, um eine unerwünschte Wärmeentwicklung in der wenigstens einen Zusatzschicht und in der Kontaktierungsplatte zu reduzieren. In order to improve the current carrying capacity of the battery cell arrangement, it is advantageously provided that at least one electrically conductive additional layer is fixed on the support side of the contacting plate opposite the connection side. The material and the dimensions of the at least one additional layer are adapted to the desired current carrying capacity of the contacting plate and the contact resistance between the additional layer and the contacting plate as well as multiple layers even under the individual additional layers remains low. The material and the dimensions of the one or more additional layers may be adapted to the desired current carrying capacity of the contacting plate. Thus, for example, with a small current flowing in the battery cell arrangement, the number of additional layers and / or their dimensions can be reduced his. With a high current flowing in the battery cell arrangement, the number of additional layers and / or the dimensions of the additional layers can be increased. In this way, the material can be saved in the battery cell assembly and thereby the cost of the battery cell assembly can be reduced. The contact resistance between the individual additional layers and between the additional layers and the contacting plate is low in order to reduce unwanted heat development in the at least one additional layer and in the contacting plate.
Vorteilhafterweise ist ferner vorgesehen, dass auf den Abstützseiten der jeweils zwei polseitig benachbarten Kontaktierungsplatten eine elektrisch leitende Verbindungsschicht festgelegt ist, die die benachbarten Kontaktierungsplatten elektrisch leitend verbindet. Durch die Verbindungsschicht werden die einzelnen Kontaktierungsplatten polseitig miteinander elektrisch leitend verbunden und die Einzelzellen in der Batteriezellenanordnung parallel und/oder seriell elektrisch verschaltet. Das Material sowie die Abmessungen der Verbindungsschicht sind an die Stromtragfähigkeit der Batteriezellenanordnung angepasst. Das Material der Verbindungsschicht ist dabei so gewählt, dass der Kontaktwiderstand niedrig bleibt und die unerwünschte Wärmeentwicklung in der Verbindungsschicht und in der Kontaktierungsplatte reduziert wird. Advantageously, it is further provided that an electrically conductive connecting layer is fixed on the support sides of the respective two pole side adjacent contacting plates, which connects the adjacent contacting plates electrically conductive. By means of the connecting layer, the individual contacting plates are electrically connected to one another on the pole side and the individual cells in the battery cell arrangement are connected electrically in parallel and / or in series. The material and the dimensions of the connection layer are adapted to the current carrying capacity of the battery cell assembly. The material of the connecting layer is chosen so that the contact resistance remains low and the unwanted heat development in the connecting layer and in the contacting plate is reduced.
Um das vereinfachte Kontaktieren der jeweiligen Stromableiter mit der Haftungsschicht zu ermöglichen, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Zusatzschicht und/oder die Verbindungsschicht jeweils wenigstens eine durchgehende Zusatzöffnung aufweisen, die mit der wenigstens einen Festlegöffnung in der Kontaktierungsplatte korrespondiert. So kann der auf der Haftungsschicht anliegende Kon- taktierungsbereich des jeweiligen Stromableiters durch die durchgehende Festle- göffnung in der Kontaktierungsplatte und durch eine Zusatzöffnung oder durch mehrere Zusatzöffnungen hindurch festgelegt sein. Zum Versteifen der Batteriezellenanordnung insbesondere aus flexiblen Pouch- Zellen ist vorgesehen, dass die Kontaktierungsplatten polseitig jeweils in einem Rahmen angeordnet sind. Der jeweilige Rahmen besteht bevorzugt aus einem Kunststoff und ist elektrisch isolierend. Durch den jeweiligen Rahmen können die Kontaktierungsplatten nach außen und die polseitig benachbarten Kontaktierungsplatten auch untereinander elektrisch isoliert werden. Die Kontaktierungsplatten können dabei in dem jeweiligen Rahmen kraftschlüssig - beispielsweise eingeklemmt - oder formschlüssig - beispielsweise durch ein Umspritzen - festgelegt sein. In order to facilitate the simplified contacting of the respective current conductors with the adhesion layer, it is advantageously provided that the additional layer and / or the connection layer each have at least one continuous additional opening which corresponds to the at least one fixing opening in the contacting plate. Thus, the contact area of the respective current conductor lying on the adhesion layer can be defined by the continuous fixing opening in the contacting plate and by an additional opening or through a plurality of additional openings. For stiffening the battery cell arrangement, in particular from flexible pouch cells, it is provided that the contacting plates are each arranged in a frame on the pole side. The respective frame is preferably made of a plastic and is electrically insulating. Through the respective frame, the contacting plates to the outside and the pole side adjacent contacting plates can also be electrically insulated from each other. The contacting plates can be non-positively fixed in the respective frame - for example, clamped - or form-fitting - for example, by molding.
Bei einer Weiterbildung der Batteriezellenanordnung ist vorgesehen, dass auf der Abstützseite der jeweiligen Kontaktierungsplatte eine Wärmeableitungsanordnung angeordnet ist. Die Wärmeableitanordnung kann beispielsweise eine Platte oder eine Wärmeableitstruktur aus einem wärmeleitenden Material oder bevorzugt eine Kühlungsanordnung mit wenigstens einem durch ein Kühlmittel durchfließbaren Kühlungskanal sein. Die Wärmeableitanordnung kann dabei auf der Abstützseite der Kontaktierungsplatte oder jedoch an dem Rahmen der Batteriezellenanordnung anliegend und wärmeleitend angeordnet sein. In a development of the battery cell arrangement, it is provided that a heat dissipation arrangement is arranged on the support side of the respective contacting plate. The heat dissipation arrangement can, for example, be a plate or a heat dissipation structure made of a heat-conducting material or, preferably, a cooling arrangement with at least one cooling channel through which a coolant can flow. The heat dissipation arrangement can be arranged on the support side of the contacting plate or on the frame of the battery cell assembly adjacent and thermally conductive.
Insgesamt ist in der erfindungsgemäßen Batteriezellenanordnung für jede der mehreren Einzelzellen eine gleiche Kontaktierungssituation hergestellt und dadurch zuerst der Kontaktierungsaufwand erheblich reduziert. Durch weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Batteriezellenanordnung ist das Kontaktieren der Einzelzellen in der Batteriezellenanordnung deutlich vereinfacht und der Kontaktierungsaufwand weiter reduziert. Overall, in the battery cell arrangement according to the invention a similar contacting situation is established for each of the several individual cells, thereby significantly reducing the contacting effort at first. By further advantageous embodiments of the battery cell arrangement, the contacting of the individual cells in the battery cell arrangement is significantly simplified and the contacting effort is further reduced.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen einer oben beschriebenen Batteriezellenanordnung. Gattungsgemäß werden dabei zuerst mehrere Ein- zelzellen aneinander anliegend zu einem Stapel angeordnet. Danach oder davor wird der jeweilige Stromableiter unter 90° abgewinkelt und ein sich entlang der Stapelrichtung erstreckender Kontaktierungsbereich des jeweiligen Stromableiters geformt. Die jeweiligen Stromableiter werden dann mit den entsprechenden Kontaktierungsbereichen polseitig jeweils an wenigstens einer entlang der Stapelrichtung angeordneten Kontaktierungsplatte elektrisch leitend festgelegt. Erfindungsgemäß werden die Kontaktierungsbereiche der auf der jeweiligen Kontaktierungsplatte festgelegten Stromableiter in eine gleiche Abwinklungsrichtung abgewinkelt. Auf diese Weise wird in der Batteriezellenanordnung auf der jeweiligen Kontaktierungsplatte für jede der Einzelzellen eine gleiche Kontaktierungssi- tuation hergestellt und dadurch der Kontaktierungsaufwand erheblich reduziert. The invention also relates to a method for producing a battery cell arrangement described above. Generically, several cell cells arranged adjacent to each other to form a stack. Thereafter, or before, the respective current conductor is angled at 90 ° and formed along the stacking direction extending contacting region of the respective Stromableiters. The respective current conductors are then electrically connected to the respective contact areas on each pole on at least one contacting plate arranged along the stacking direction. According to the invention, the contacting regions of the current conductors fixed on the respective contacting plate are angled in a same bending direction. In this way, a same contacting situation is produced in the battery cell arrangement on the respective contacting plate for each of the individual cells, thereby considerably reducing the contacting effort.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Stromableiter auf einer dem Stapel zugewandten Verbindungsseite der Kontaktierungsplatte stoffschlüssig festgelegt werden. Dabei entfällt insbesondere ein herkömmlich notwendiges aufwändiges Durchfädeln der Stromableiter durch die Kontaktierungsplatte, wodurch der Kontaktierungsaufwand erheblich reduziert wird. Advantageously, it is provided that the current conductors are fixed cohesively on a connecting side of the contacting plate facing the stack. In this case, in particular, a conventionally necessary complicated threading of the current collector through the contacting plate, whereby the contacting effort is considerably reduced.
Um das Festlegen der jeweiligen Stromableiter auf der Verbindungsseite der Kontaktierungsplatte zu vereinfachen, ist vorgesehen, dass auf die Verbindungsseite der jeweiligen Kontaktierungsplatte wenigstens eine Haftungsschicht aufgetragen wird und dass wenigstens ein der Kontaktierungsbereiche auf der Haftungsschicht stoffschlüssig festgelegt wird. Die Haftungsschicht und der jeweilige Stromableiter können aus einem gleichen Material mit einer gleichen Dicke hergestellt sein. In order to simplify the setting of the respective current conductors on the connection side of the contacting plate, it is provided that at least one adhesion layer is applied to the connection side of the respective contacting plate and that at least one of the contacting regions is fixed cohesively on the adhesion layer. The adhesion layer and the respective current conductor may be made of a same material having the same thickness.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass wenigstens eine durchdringende Festlegöffnung auf der Kontaktierungsplatte an dem wenigstens einen an der Kontaktierungsplatte anliegenden Kontaktierungsbereich angeordnet wird und dass der jeweilige Stromableiter auf der Haftungsschicht durch die wenigstens eine Festlegöffnung hindurch stoffschlüssig festgelegt wird. Bevorzugt wird dabei der Stromableiter auf der Haftungsschicht durch ein Ultraschallschweißen oder durch ein Laserschweißen festgelegt. Auf diese Weise kann das Kontaktieren durch die Festlegöffnung hindurch vorgenommen werden, wodurch vorteilhaft der Kontaktie- rungsaufwand erheblich reduziert wird. Die jeweilige Festlegöffnung kann dabei beliebig - beispielsweise länglich, kreisrund oder schlitzartig - ausgestaltet werden. Vorteilhafterweise können mehrere Festlegöffnungen entlang des Kontaktie- rungsbereiches des jeweiligen Stromableiters angeordnet sein oder jedoch eine einzige Festlegöffnung sich entlang des Kontaktierungsbereichs - beispielsweise schlitzartig - erstrecken. Insbesondere kann dadurch der Kontaktierungsbereich auf der Haftungsschicht sicherer und dauerhaft festgelegt werden. In a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention it is provided that at least one penetrating Festlegöffnung on the contacting plate on the at least one of the contacting plate is arranged adjacent contact region and that the respective current conductor is fixed cohesively on the adhesion layer through the at least one Festlegöffnung. In this case, the current conductor on the adhesion layer is preferably determined by ultrasonic welding or by laser welding. In this way, the contacting can be made through the Festlegöffnung, which advantageously the contacting effort is considerably reduced. The respective Festlegöffnung can arbitrarily - for example, elongated, circular or slit - be configured. Advantageously, a plurality of fixing openings can be arranged along the contacting region of the respective current conductor or, however, a single fixing opening can extend along the contacting region, for example like a slit. In particular, the contact area on the adhesion layer can thereby be determined more securely and permanently.
Ferner ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass eine Abstützanordnung mit wenigstens einer und bevorzugt elastischen Ausformung an der korrespondierenden Festlegöffnung angeordnet wird und dass der Kontaktierungsbereich des jeweiligen Stromableiters dadurch mit der Haftungsschicht zusammengedruckt wird. Dadurch kann bei dem stoffschlüssigen Festlegen ein Kontakt zwischen dem Kontaktierungsbereichs und der Haftungsschicht gesichert und eine sichere und dauerhafte Verbindung zwischen dem Stromableiter und der Haftungsschicht erreicht werden. Furthermore, it is advantageously provided that a support arrangement with at least one and preferably elastic molding is arranged at the corresponding fixing opening and that the contacting region of the respective current conductor is thereby printed together with the adhesion layer. As a result, a contact between the contacting region and the adhesion layer can be secured during the cohesive setting and a secure and permanent connection between the current conductor and the adhesion layer can be achieved.
Insgesamt werden der Kontaktierungsaufwand in dem erfindungsgemäßen Verfahren und dadurch die Gesamtkosten der Batteriezellenanordnung erheblich reduziert. Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. Overall, the Kontaktierungsaufwand in the method according to the invention and thereby the overall cost of the battery cell assembly are significantly reduced. Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen. Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be explained in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch It show, each schematically
Fig. 1 und 2 Ansichten einer erfindungsgemäßen Batteriezellenanordnung mit mehreren auf einer Kontaktierungsplatte festgelegten Einzelzellen; 1 and 2 are views of a battery cell arrangement according to the invention with a plurality of individual cells fixed on a contacting plate;
Fig. 3 und 4 Ansichten einer erfindungsgemäßen Batteriezellenanordnung, bei der zwei benachbarte Kontaktierungsplatten durch eine Verbindungsschicht elektrisch leitend verbunden sind; 3 and 4 are views of a battery cell arrangement according to the invention, in which two adjacent contacting plates are electrically conductively connected by a connecting layer;
Fig. 5 und 6 Ansichten einer erfindungsgemäßen Batteriezellenanordnung mit einer Kanalanordnung und mit einer Wärmeableitungsanordnung; 5 and 6 are views of a battery cell arrangement according to the invention with a channel arrangement and with a heat dissipation arrangement;
Fig. 7 und 8 Ansichten einer erfindungsgemäßen Batteriezellenanordnung in 7 and 8 are views of a battery cell arrangement according to the invention in FIG
Rahmen. Fig. 1 und 2 zeigen jeweils eine Draufsicht und eine Seitenansicht einer erfin- dungsgemäßen Batteriezellenanordnung 1 . Die Batteriezellenanordnung 1 weist mehrere Einzelzellen 2 auf, die in einer Stapelrichtung 3 aneinander anliegend zu einem Stapel 4 angeordnet und in Stapelrichtung 3 jeweils durch eine Isolierungsschicht 5 voneinander elektrisch isoliert sind. Jede der Einzelzellen 2 in dem Stapel 4 weist jeweils einen minuspoligen Stromableiter 6a und einen pluspoligen Stromableiter 6b auf, die sich senkrecht zur Stapelrichtung 3 erstrecken. Die Stromableiter 6a und 6b der Einzelzellen 2 weisen jeweils einen unter 90° abgewinkelten Kontaktierungsbereich 7a und 7b auf und sind mit dem entsprechenden Kontaktierungsbereich 7a oder 7b an einer Kontaktierungsplatte 8 elektrisch leitend festgelegt. Die Kontaktierungsplatte 8 ist entlang der Stapelrichtung 3 angeordnet und die jeweiligen Kontaktierungsbereiche 7a und 7b sind pol- seitig in eine gemeinsame Abwinklungsrichtung 9a oder 9b abgewinkelt. Für jede der Einzelzellen 2 auf der Kontaktierungsplatte 8 ist dadurch eine gleiche Kontak- tierungssituation hergestellt und der Kontaktierungsaufwand ist erheblich reduziert. Frame. 1 and 2 each show a top view and a side view of a battery cell arrangement 1 according to the invention. The battery cell arrangement 1 has a plurality of individual cells 2, which are arranged adjacent to a stack 4 in a stacking direction 3 and are electrically insulated from each other in the stacking direction 3 by an insulating layer 5. Each of the individual cells 2 in the stack 4 has in each case a negative-pole current collector 6a and a positive-pole current collector 6b, which extend perpendicular to the stacking direction 3. The current conductors 6a and 6b of the individual cells 2 each have a contact area 7a and 7b angled at 90 ° and are electrically conductively connected to the corresponding contacting area 7a or 7b on a contacting plate 8. The contacting plate 8 is arranged along the stacking direction 3 and the respective contacting regions 7a and 7b are angled on the pole side in a common bending direction 9a or 9b. For each of the individual cells 2 on the contacting plate 8, a similar contact situation is thereby produced and the contacting effort is considerably reduced.
Die einzelnen Kontaktierungsbereiche 7a und 7b auf der Kontaktierungsplatte 8 überlappen sich nicht und sind durch die elektrisch leitende Kontaktierungsplatte 8 miteinander elektrisch leitend verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Einzelzellen 2 auf der Kontaktierungsplatte 8 in eine erste Einzelzellengruppe 10a und in eine zweite Einzelzellengruppe 10b unterteilt. Die Einzelzellen 2 der ersten Einzelzellengruppe 10a sind mit den minuspoligen Stromableitern 6a und die Einzelzellen 2 der zweiten Einzelzellengruppe 10b sind mit den pluspoligen Stromableitern 6b an der Kontaktierungsplatte 8 festgelegt. Auf diese Weise können durch die Kontaktierungsplatte 8 die Einzelzellen 2 in den beiden Einzelzellengruppen 10a und 10b parallel und die beiden Einzelzellengruppen 10a und 10b seriell zueinander verschaltet werden. Die Stromableiter 6a und 6b sind auf einer dem Stapel 4 zugewandten Verbindungsseite 1 1 der Kontaktierungsplatte 8 stoffschlüssig festgelegt. Auf diese Weise werden ein herkömmlich notwendiges Durchfädeln der Stromableiter 6a und 6b durch die Kontaktierungsplatte 8 vermieden und der Kontaktierungsauf- wand reduziert. Die Kontaktierungsplatte 8 weist eine minuspolige Verbindungsschicht 12a und eine pluspolige Verbindungsschicht 12b auf, auf denen entsprechend die minuspoligen Stromableiter 6a und die pluspoligen Stromableiter 6b festgelegt sind. Die Haftungsschichten 12a und 12b bestehen aus einem gleichen Material mit den minuspoligen Stromableitern 6a oder mit den pluspoligen Stromableitern 6b. Auf diese Weise kann eine dauerhafte und sichere Verbindung der Stromableiter 6a und 6b mit der jeweiligen Haftungsschicht 12a und 12b erreicht werden. Ferner kann dadurch auch der Kontaktwiderstand zwischen der jeweiligen Haftungsschicht 12a und 12b und dem jeweiligen Stromableiter 6a oder 6b reduziert werden. Die Haftungsschichten 12a und 12b sowie die Stromableiter 6a und 6b sind auch gleich dick, so dass das stoffschlüssige Festlegen des jeweiligen Stromableiters 6a oder 6b auf der Haftungsschicht 12a oder 12b vereinfacht wird. The individual contacting regions 7a and 7b on the contacting plate 8 do not overlap and are electrically conductively connected to one another by the electrically conductive contacting plate 8. In this exemplary embodiment, the individual cells 2 on the contacting plate 8 are subdivided into a first single cell group 10a and into a second single cell group 10b. The individual cells 2 of the first single-cell group 10a are connected to the negative-pole current conductors 6a and the single cells 2 of the second single-cell group 10b are fixed to the contact-making plate 8 with the positive-pole current conductors 6b. In this way, the individual cells 2 in the two single-cell groups 10a and 10b can be connected in parallel and the two single-cell groups 10a and 10b connected in series to one another by the contacting plate 8. The current conductors 6a and 6b are fixed cohesively on a connecting side 1 1 of the contacting plate 8 facing the stack 4. In this way, a conventionally necessary threading of the current conductors 6a and 6b are avoided by the contacting plate 8 and reduces the contacting costs. The contacting plate 8 has a minus-pole connection layer 12a and a positive-pole connection layer 12b, on which the minus-pole current conductors 6a and the positive-pole current conductors 6b are respectively set. The adhesive layers 12a and 12b are made of a same material with the negative-pole current collector 6a or the positive-pole current collector 6b. In this way, a permanent and secure connection of the current conductors 6a and 6b with the respective adhesion layer 12a and 12b can be achieved. Furthermore, the contact resistance between the respective adhesion layer 12a and 12b and the respective current conductor 6a or 6b can thereby also be reduced. The adhesion layers 12a and 12b and the current conductors 6a and 6b are also the same thickness, so that the material-locking fixing of the respective current collector 6a or 6b on the adhesion layer 12a or 12b is simplified.
Die Kontaktierungsplatte 8 weist ferner mehrere Festlegöffnungen 13 auf, wie in Fig. 2 zu sehen ist. Dabei überbrücken die Haftungsschichten 12a und 12b die Festlegöffnungen 13, so dass die Kontaktierungsbereiche 7a und 7b der jeweiligen Stromableiter 6a und 6b durch die Festlegöffnungen 13 hindurch durch ein Ultraschallschweißen oder durch ein Laserschweißen festgelegt werden können. Auf diese Weise können die Stromableiter 6a und 6b an der Kontaktierungsplatte 8 aufwandreduziert und zeitsparend festgelegt werden. In diesem Ausführungsbeispiel sind mehrere der Festlegöffnungen 13 jeweils entlang des jeweiligen Kontaktierungsbereichs 7a oder 7b angeordnet, so dass der jeweilige Stromableiter 6a oder 6b an mehreren Stellen an der Kontaktierungsplatte 8 festgelegt wer- den kann. Dadurch kann der Kontaktwiderstand zwischen dem Stromableiter 6a oder 6b und der entsprechenden Haftungsschicht 12a oder 12b reduziert werden. The contacting plate 8 also has a plurality of Festlegöffnungen 13, as shown in Fig. 2 can be seen. At this time, the adhesive layers 12a and 12b bridge the fixing holes 13 so that the contacting portions 7a and 7b of the respective current collectors 6a and 6b can be fixed through the fixing holes 13 by ultrasonic welding or laser welding. In this way, the current conductors 6a and 6b can be reduced in expenditure on the contacting plate 8 and set in a time-saving manner. In this exemplary embodiment, several of the fixing openings 13 are arranged in each case along the respective contacting area 7a or 7b, so that the respective current conductor 6a or 6b is fixed at several places on the contacting plate 8. that can. Thereby, the contact resistance between the current collector 6a or 6b and the corresponding adhesion layer 12a or 12b can be reduced.
Um den Stapel 4 in der Batteriezellenanordnung 1 abzustützen, ist zwischen dem Stapel 4 und der Kontaktierungsplatte 8 eine Abstützanordnung 14 angeordnet. Die Abstützanordnung 14 liegt einseitig an dem Stapel 4 und andersseitig an der Kontaktierungsplatte 8 an. Die Abstützanordnung 14 weist dabei mehrere einzelne Abstützeinheiten 14a auf, die zwischen den benachbarten Stromableitern 6a und 6b senkrecht zur Stapelrichtung 3 angeordnet sind. Die Abstützanordnung 14 stützt den Stapel 4 in der Batteriezellenanordnung 1 ab und schützt die Einzelzellen 2 von mechanischen Schäden. Die Abstützanordnung 14 weist ferner mehrere elastische Ausformungen 14b auf, die mit den Festlegöffnungen 13 in der Kontaktierungsplatte 8 korrespondieren. Bei dem stoffschlüssigen Festlegen drücken die elastischen Ausformungen 14b den Stromableiter 6a oder 6b an die Haftungsschicht 12a oder 12b an der jeweiligen Festlegöffnung 13 an, so dass ein Kontakt des Stromableiters 6a oder 6b mit der Haftungsschicht 12a oder 12b gesichert ist. Auf diese vorteilhafte Weise lassen sich Kontaktierungsfehler vermeiden. In order to support the stack 4 in the battery cell arrangement 1, a support arrangement 14 is arranged between the stack 4 and the contacting plate 8. The support assembly 14 is located on one side of the stack 4 and on the other side of the contacting plate 8. The support arrangement 14 in this case has a plurality of individual support units 14a, which are arranged perpendicular to the stacking direction 3 between the adjacent current conductors 6a and 6b. The support arrangement 14 supports the stack 4 in the battery cell arrangement 1 and protects the individual cells 2 from mechanical damage. The support assembly 14 further includes a plurality of elastic formations 14 b, which correspond to the Festlegöffnungen 13 in the contacting plate 8. In the cohesive setting, the elastic formations 14b press the current collector 6a or 6b against the adhesive layer 12a or 12b at the respective fixing opening 13, so that contact of the current collector 6a or 6b with the adhesive layer 12a or 12b is secured. In this advantageous manner, contacting errors can be avoided.
Zum Versteifen der Batteriezellenanordnung 1 weist diese ferner einen Rahmen 15 auf, der auf einer der Verbindungsseite gegenüberliegenden Abstützseite 16 der Kontaktierungsplatte 8 angeordnet ist. Der Rahmen 15 besteht aus einem Kunststoff und isoliert die Kontaktierungsplatte 8 elektrisch nach außen. Die Kontaktierungsplatte 8 kann in dem Rahmen 15 beispielsweise eingeklemmt oder durch ein Umspritzen festgelegt sein. Auf dem Rahmen 15 ist zudem eine Wärmeableitstruktur 17 mit einer Kühlungsanordnung 17a angeordnet, durch die die in der Kontaktierungsplatte 8 erzeugte Wärme abgeführt werden kann. Fig. 3 und 4 zeigen jeweils eine Draufsicht und eine Seitenansicht der erfin- dungsgemäßen Batteriezellenanordnung 1 mit den zwei polseitig benachbarten Kontaktierungsplatten 8a und 8b. Auf der Kontaktierungsplatte 8a sind die minuspoligen Stromableiter 6a und auf der Kontaktierungsplatte 8b sind die pluspoligen Stromableiter 6b festgelegt. Die beiden Kontaktierungsplatten 8a und 8b weisen jeweils eine Zusatzschicht 18a und 18b auf, durch die die Stromtragfähigkeit der Batteriezellenanordnung 1 verbessert wird. Das Material sowie die Abmessungen der Zusatzschichten 18a und 18b sind an die gewünschte Stromtragfähigkeit der Kontaktierungsplatte 1 angepasst. Zudem ist der Kontaktwiderstand zwischen den Zusatzschichten 18a und 18b und der entsprechenden Kontaktierungsplatte 8a oder 8b gering gehalten. Die Kontaktierungsplatten 8a und 8b sind an den Zusatzschichten 18a und 18b mittels einer Verbindungsschicht 19 elektrisch leitend miteinander verbunden, so dass die Kontaktierungsplatten 8a und 8b zusammen eine der Kontaktierungsplatte 8 in Fig. 1 und in Fig. 2 identische Wirkungsweise aufweisen. Ferner weisen sowohl die Zusatzschichten 18a und 18b als auch die Verbindungsschicht 19 mehrere mit den Festlegöffnungen 13 in der Kontaktierungsplatte 8 korrespondierende Zusatzöffnungen 20 auf, wie in Fig. 4 zu sehen ist. So kann der jeweilige Kontaktierungsbereich 7a oder 7b des jeweiligen Stromableiters 6a oder 6b durch die durchgehenden Festlegöff- nungen 13 und durch die Zusatzöffnungen 20 hindurch beispielsweise durch ein Ultraschallschweißen oder ein Laserschweißen auf der jeweiligen Haftungsschicht 12a oder 12b festgelegt werden. For stiffening the battery cell assembly 1, this further comprises a frame 15 which is arranged on one of the connecting side opposite support side 16 of the contacting plate 8. The frame 15 is made of a plastic and insulates the contacting plate 8 electrically to the outside. The contacting plate 8 can be clamped in the frame 15, for example, or fixed by an encapsulation. On the frame 15, a Wärmeableitstruktur 17 is also arranged with a cooling arrangement 17a, through which the heat generated in the contacting plate 8 can be dissipated. 3 and 4 each show a top view and a side view of the battery cell arrangement 1 according to the invention with the two contact-side plates 8a and 8b adjacent to the pole side. On the contacting plate 8a are the negative-pole current collector 6a and on the contacting plate 8b, the positive-pole current collector 6b are fixed. The two contacting plates 8a and 8b each have an additional layer 18a and 18b, by which the current carrying capacity of the battery cell assembly 1 is improved. The material and the dimensions of the additional layers 18a and 18b are adapted to the desired current carrying capacity of the contacting plate 1. In addition, the contact resistance between the additional layers 18a and 18b and the corresponding contacting plate 8a or 8b is kept low. The contacting plates 8a and 8b are electrically conductively connected to each other at the additional layers 18a and 18b by means of a connecting layer 19, so that the contacting plates 8a and 8b together have one of the contacting plate 8 in Fig. 1 and in Fig. 2 identical operation. Furthermore, both the additional layers 18a and 18b and the connecting layer 19 have a plurality of additional openings 20 corresponding to the fixing openings 13 in the contacting plate 8, as can be seen in FIG. Thus, the respective contacting region 7a or 7b of the respective current collector 6a or 6b can be fixed through the continuous fixing openings 13 and through the additional openings 20, for example by ultrasonic welding or laser welding on the respective adhesion layer 12a or 12b.
Fig. 5 und 6 zeigen jeweils eine Draufsicht und eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Batteriezellenanordnung 1 mit der Wärmeableitanordnung 17. Die Wärmeableitanordnung 17 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Wärmeableitstruktur 17b auf, die an der Abstützseite 16 der Kontaktierungsplatte 8 anliegt. Durch die Wärmeableitanordnung 17 kann vorteilhaft die in der Kontaktierungsplatte 8, in den Zusatzschichten 18a und 18b sowie in der Verbindungs- schlicht 19 erzeugte Wärme abgeführt werden. Zudem weist die Abstützanordnung 14 eine Kanalanordnung 21 mit mehreren durch ein Kühlmittel durchfließbaren Kühlungskanälen 21 a auf, die in den Abstützeinheiten 14a der Abstützanordnung 14 angeordnet sind. 5 and 6 each show a top view and a side view of the battery cell arrangement 1 according to the invention with the heat dissipation arrangement 17. The heat dissipation arrangement 17 has in this exemplary embodiment a heat dissipation structure 17b which bears against the support side 16 of the contacting plate 8. By the heat dissipation arrangement 17 can advantageously in the contacting plate 8, in the additional layers 18a and 18b and in the connection simply 19 heat generated to be dissipated. In addition, the support arrangement 14 has a channel arrangement 21 with a plurality of cooling channels 21 a through which a coolant can flow, which are arranged in the support units 14 a of the support arrangement 14.
Fig. 7 und 8 zeigen jeweils eine Draufsicht und eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Batteriezellenanordnung 1 mit den mehreren Kontaktierungsplatten 8. Die Kontaktierungsplatten 8 sind polseitig jeweils in dem Rahmen 15 angeordnet und die Batteriezellenanordnung 1 dadurch versteift. An dem jeweiligen Rahmen 15 ist jeweils die Kühlungsanordnung 17a angeordnet. Durch die mehreren Kontaktierungsplatten 8 sind die Einzelzellen 2 der Batteriezellenanordnung 1 in den jeweiligen Einzelzellengruppen 10a oder 10b parallel und die jeweiligen Einzelzellengruppen 10a und 10b seriell zueinander verschaltet. Die Stromableiter 6a und 6b der Einzelzellen 2 sind polseitig in jeweils gleiche Abwinklungsrichtung 9a oder 9b abgewinkelt, so dass für jede der Einzelzellen 2 polseitig eine gleiche Kontaktierungssituation hergestellt ist und der Kontaktierungsaufwand dadurch erheblich reduziert ist. 7 and 8 each show a plan view and a side view of the battery cell assembly 1 according to the invention with the plurality of contacting plates 8. The contacting plates 8 are each pole side disposed in the frame 15 and the battery cell assembly 1 stiffened by. At the respective frame 15 each of the cooling arrangement 17a is arranged. Through the plurality of contacting plates 8, the single cells 2 of the battery cell array 1 in the respective single cell groups 10a or 10b are connected in parallel and the respective single cell groups 10a and 10b are connected in series with each other. The current conductors 6a and 6b of the individual cells 2 are angled on each pole side in the same direction of angling 9a or 9b, so that a same contacting situation is produced for each of the individual cells 2 on the pole side and the contacting effort is thereby considerably reduced.
Insgesamt ist in der erfindungsgemäßen Batteriezellenanordnung 1 für jede der mehreren Einzelzellen 2 eine gleiche Kontaktierungssituation hergestellt und der Kontaktierungsaufwand erheblich reduziert. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Batteriezellenanordnung 1 ermöglichen ein vereinfachtes und zeitreduziertes Kontaktieren der Einzelzellen 2 in der Batteriezellenanordnung 1 . Overall, in the battery cell arrangement 1 according to the invention, a same contacting situation is produced for each of the several individual cells 2 and the contacting effort is considerably reduced. Further advantageous embodiments of the battery cell arrangement 1 enable a simplified and time-reduced contacting of the individual cells 2 in the battery cell arrangement 1.

Claims

Ansprüche claims
1 . Batteriezellenanordnung (1 ) mit mehreren Einzelzellen (2), insbesondere mit mehreren Pouch-Zellen, 1 . Battery cell arrangement (1) with a plurality of individual cells (2), in particular with a plurality of pouch cells,
- wobei die mehreren Einzelzellen (2) in einer Stapelrichtung (3) aneinander anliegend zu einem Stapel (4) angeordnet sind,  - wherein the plurality of individual cells (2) in a stacking direction (3) are arranged adjacent to each other to a stack (4),
- wobei Stromableiter (6a, 6b) elektrischer Pole der mehreren Einzelzellen (2) sich senkrecht zur Stapelrichtung (3) erstrecken,  wherein current conductors (6a, 6b) of electrical poles of the plurality of individual cells (2) extend perpendicular to the stacking direction (3),
- wobei die Stromableiter (6a, 6b) jeweils einen unter 90° abgewinkelten Kontak- tierungsbereich (7a, 7b) aufweisen,  wherein the current conductors (6a, 6b) each have a contact area (7a, 7b) angled at 90 °,
- wobei die Stromableiter (6a, 6b) der mehreren Einzelzellen (2) mit dem entsprechenden Kontaktierungsbereich (7a, 7b) polseitig jeweils an wenigstens einer entlang der Stapelrichtung (3) angeordneten Kontaktierungsplatte (8, 8a, 8b) elektrisch leitend festgelegt sind,  wherein the current conductors (6a, 6b) of the plurality of individual cells (2) with the corresponding contacting region (7a, 7b) are each electrically conductively connected on the pole side to at least one contacting plate (8, 8a, 8b) arranged along the stacking direction (3),
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass die Kontaktierungsbereiche (7a, 7b) der auf der jeweiligen Kontaktierungsplatte (8, 8a, 8b) festgelegten Stromableiter (6a, 6b) in eine gleiche Abwinklungsrichtung (9a, 9b) abgewinkelt sind.  - That the contacting regions (7a, 7b) of the on the respective contacting plate (8, 8a, 8b) fixed current conductors (6a, 6b) are angled in a same bending direction (9a, 9b).
2. Batteriezellenanordnung nach Anspruch 1 , 2. Battery cell arrangement according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Stromableiter (6a, 6b) auf einer dem Stapel (4) zugewandten Verbindungsseite (1 1 ) der jeweiligen Kontaktierungsplatte (8, 8a, 8b) stoffschlüssig festgelegt sind. the current conductors (6a, 6b) are firmly bonded on a connection side (1 1) of the respective contacting plate (8, 8a, 8b) facing the stack (4).
3. Batteriezellenanordnung nach Anspruch 2, 3. Battery cell arrangement according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass die jeweilige Kontaktierungsplatte (8, 8a, 8b) auf der Verbindungsseite (1 1 ) wenigstens eine Haftungsschicht (12a, 12b) aufweist, und  - That the respective contacting plate (8, 8a, 8b) on the connecting side (1 1) at least one adhesion layer (12a, 12b), and
- dass wenigstens ein der Stromableiter (6a, 6b) auf der Haftungsschicht (12a, 12b) stoffschlüssig festgelegt ist.  - That at least one of the current conductors (6a, 6b) on the adhesion layer (12a, 12b) is fixed cohesively.
4. Batteriezellenanordnung nach Anspruch 3, 4. Battery cell arrangement according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass auf der Haftungsschicht (12a, 12b) eine Schutzschicht angeordnet ist. in that a protective layer is arranged on the adhesion layer (12a, 12b).
5. Batteriezellenanordnung nach Anspruch 3 oder 4, 5. Battery cell arrangement according to claim 3 or 4,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass die Haftungsschicht (12a, 12b) und der wenigstens eine auf der Haftungsschicht (12a, 12b) festgelegte Stromableiter (6a, 6b) aus einem gleichen Material bestehen, und/oder  that the adhesion layer (12a, 12b) and the at least one current conductor (6a, 6b) fixed on the adhesion layer (12a, 12b) consist of a same material, and / or
- dass eine Dicke der Haftungsschicht (12a, 12b) im Wesentlichen einer Dicke des wenigstens einen Stromableiters (6a, 6b) gleich ist.  - That a thickness of the adhesion layer (12a, 12b) is substantially the same thickness of the at least one Stromableiters (6a, 6b) is equal.
6. Batteriezellenanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, 6. Battery cell arrangement according to one of claims 3 to 5,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass die Kontaktierungsplatte (8, 8a, 8b) wenigstens eine durchdringende Festlegöffnung (12) aufweist, an der der wenigstens eine an der Kontaktierungsplatte (8, 8a, 8b) anliegende Kontaktierungsbereich (7a, 7b) angeordnet ist, und  - That the contacting plate (8, 8a, 8b) has at least one penetrating Festlegöffnung (12) on which the at least one of the contacting plate (8, 8a, 8b) contacting the contacting region (7a, 7b) is arranged, and
- dass der wenigstens eine Stromableiter (6a, 6b) auf der Haftungsschicht (12a, 12b) durch die wenigstens eine Festlegöffnung (13) hindurch stoffschlüssig festgelegt ist. - That the at least one current collector (6a, 6b) on the adhesion layer (12a, 12b) by the at least one Festlegöffnung (13) is fixed cohesively.
7. Batteriezellenanordnung nach Anspruch 6, 7. Battery cell arrangement according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass die Kontaktierungsplatte (8, 8a, 8b) mehrere Festlegöffnungen (13) aufweist, die entlang des wenigstens einen an der Kontaktierungsplatte (8, 8a, 8b) anliegenden Kontaktierungsbereich (7a, 7b) angeordnet sind, und/oder - That the contacting plate (8, 8a, 8b) has a plurality of Festlegöffnungen (13), which along the at least one of the contacting plate (8, 8a, 8b) adjacent contact region (7a, 7b) are arranged, and / or
- dass die wenigstens eine Festlegöffnung (13) sich entlang des wenigstens einen an der Kontaktierungsplatte (8, 8a, 8b) anliegenden Kontaktierungsbereich (7a, 7b) erstreckt. - That the at least one Festlegöffnung (13) along the at least one of the contacting plate (8, 8a, 8b) adjacent contacting region (7a, 7b) extends.
8. Batteriezellenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 8. Battery cell arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that
dass eine Abstützanordnung (14) zwischen dem Stapel (4) und der jeweiligen Kontaktierungsplatte (8, 8a, 8b) an dem Stapel (4) und an der Kontaktierungsplatte (8, 8a, 8b) anliegend angeordnet ist. a support arrangement (14) is arranged between the stack (4) and the respective contacting plate (8, 8a, 8b) against the stack (4) and against the contacting plate (8, 8a, 8b).
9. Batteriezellenanordnung nach Anspruch 8, 9. Battery cell arrangement according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Abstützanordnung (14) wenigstens eine und bevorzugt elastische Ausformung (14b) aufweist, die mit der jeweiligen Festlegöffnung (13) in der Kontaktierungsplatte (8, 8a, 8b) korrespondiert. in that the support arrangement (14) has at least one and preferably elastic formation (14b) which corresponds to the respective fixing opening (13) in the contacting plate (8, 8a, 8b).
10. Batteriezellenanordnung nach Anspruch 8 oder 9, 10. Battery cell arrangement according to claim 8 or 9,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Abstützanordnung (14) eine Kanalanordnung (21 ) mit wenigstens einem durch ein Kühlmittel durchfließbaren Kühlungskanal (21 a) aufweist. the supporting arrangement (14) has a channel arrangement (21) with at least one cooling channel (21 a) through which a coolant can flow.
1 1 . Batteriezellenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer der Verbindungsseite (1 1 ) gegenüberliegenden Abstützseite (16) der Kontaktierungsplatte (8, 8a, 8b) wenigstens eine elektrisch leitende Zusatzschicht (18a, 18b) festgelegt ist. 1 1. Battery cell arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that at least one electrically conductive additional layer (18a, 18b) is fixed on a support side (16) of the contacting plate (8, 8a, 8b) opposite the connection side (11).
12. Batteriezellenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 12. Battery cell arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that
dass auf den Abstützseiten (16) der jeweils zwei polseitig benachbarten Kontak- tierungsplatten (8, 8a, 8b) eine elektrisch leitende Verbindungsschicht (19) festgelegt ist, die die benachbarten Kontaktierungsplatten (8a, 8b) elektrisch leitend verbindet. in that an electrically conductive connecting layer (19) which electrically conductively connects the adjacent contacting plates (8a, 8b) is fixed on the support sides (16) of the respective two contact sides (8, 8a, 8b) adjacent to the pole side.
13. Batteriezellenanordnung nach Anspruch 1 1 oder 12, 13. Battery cell arrangement according to claim 1 1 or 12,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Zusatzschicht (18a, 18b) und/oder die Verbindungsschicht (19) jeweils wenigstens eine durchgehende Zusatzöffnung (20) aufweisen, die mit der wenigstens einen Festlegöffnung (13) in der Kontaktierungsplatte (8, 8a, 8b) korrespondiert. the additional layer (18a, 18b) and / or the connecting layer (19) each have at least one continuous additional opening (20) which corresponds to the at least one fixing opening (13) in the contacting plate (8, 8a, 8b).
14. Batteriezellenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 14. Battery cell arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that
dass die Kontaktierungsplatten (8, 8a, 8b) polseitig jeweils in einem Rahmen (15), bevorzugt aus einem Kunststoff, angeordnet sind. the contacting plates (8, 8a, 8b) are each arranged on the pole side in a frame (15), preferably made of a plastic.
15. Batteriezellenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 15. Battery cell arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that
dass auf der Abstützseite (16) der jeweiligen Kontaktierungsplatte (8, 8a, 8b) eine Wärmeableitungsanordnung (17), bevorzugt mit einer Kühlungsanordnung (17a), angeordnet ist. in that a heat dissipation arrangement (17), preferably with a cooling arrangement (17a), is arranged on the support side (16) of the respective contacting plate (8, 8a, 8b).
16. Verfahren zum Herstellen einer Batteriezellenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, 16. A method for manufacturing a battery cell arrangement according to one of claims 1 to 15,
- wobei mehrere Einzelzellen (2) aneinander anliegend zu einem Stapel (4) angeordnet werden,  wherein a plurality of individual cells (2) are arranged adjacent to one another to form a stack (4),
- wobei die jeweiligen Stromableiter (6a, 6b) jeweils unter 90° abgewinkelt werden und so ein sich entlang der Stapelrichtung (3) erstreckender Kontaktie- rungsbereich (7a, 7b) des jeweiligen Stromableiters (6a, 6b) geformt wird, - Wherein the respective current collector (6a, 6b) are each angled at 90 ° and so a along the stacking direction (3) extending contacting tion area (7a, 7b) of the respective Stromableiters (6a, 6b) is formed,
- wobei die jeweiligen Stromableiter (6a, 6b) mit den entsprechenden Kontaktie- rungsbereichen (7a, 7b) polseitig jeweils an wenigstens einer entlang der Stapelrichtung (3) angeordneten Kontaktierungsplatte (8, 8a, 8b) elektrisch leitend festgelegt werden, wherein the respective current conductors (6a, 6b) with the corresponding contacting regions (7a, 7b) are electrically conductively connected on the pole side to at least one contacting plate (8, 8a, 8b) arranged along the stacking direction (3),
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass die Kontaktierungsbereiche (7a, 7b) der auf der jeweiligen Kontaktierungsplatte (8, 8a, 8b) festgelegten Stromableiter (6a, 6b) in eine gleiche Abwinklungsrichtung (9a, 9b) abgewinkelt werden.  - That the contacting regions (7a, 7b) of the on the respective contacting plate (8, 8a, 8b) fixed current conductor (6a, 6b) are bent in a same bending direction (9a, 9b).
17. Verfahren nach Anspruch 16, 17. The method according to claim 16,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Stromableiter (6a, 6b) auf einer dem Stapel (4) zugewandten Verbindungsseite (1 1 ) der Kontaktierungsplatte (8, 8a, 8b) stoffschlüssig festgelegt werden. in that the current conductors (6a, 6b) are firmly bonded on a connection side (1 1) of the contacting plate (8, 8a, 8b) facing the stack (4).
18. Verfahren nach Anspruch 17, 18. The method according to claim 17,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass auf die Verbindungsseite (1 1 ) der jeweiligen Kontaktierungsplatte (8, 8a, 8b) wenigstens eine Haftungsschicht (12a, 12b) aufgetragen wird und  - That on the connecting side (1 1) of the respective contacting plate (8, 8a, 8b) at least one adhesion layer (12a, 12b) is applied and
- dass wenigstens ein der Kontaktierungsbereiche (7a, 7b) auf der Haftungsschicht (12a, 12b) stoffschlüssig festgelegt wird. - That at least one of the contacting regions (7a, 7b) on the adhesion layer (12a, 12b) is fixed cohesively.
19. Verfahren nach Anspruch 18, 19. The method according to claim 18,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass wenigstens eine durchdringende Festlegöffnung (13) auf der Kontaktierungsplatte (8, 8a, 8b) an dem wenigstens einen an der Kontaktierungsplatte (8, 8a, 8b) anliegenden Kontaktierungsbereich (7a, 7b) angeordnet wird und - That at least one penetrating Festlegöffnung (13) on the contacting plate (8, 8a, 8b) on the at least one of the contacting plate (8, 8a, 8b) adjacent contacting region (7a, 7b) is arranged, and
- dass der jeweilige Stromableiter (6a, 6b) auf der Haftungsschicht (12a, 12b) durch die wenigstens eine Festlegöffnung (13) hindurch stoffschlüssig, bevorzugt durch ein Ultraschallschweißen oder durch ein Laserschweißen, festgelegt wird. - That the respective current collector (6a, 6b) on the adhesion layer (12a, 12b) through the at least one Festlegöffnung (13) through material fit, preferably by ultrasonic welding or by laser welding is set.
20. Verfahren nach Anspruch 19, 20. The method according to claim 19,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass eine Abstützanordnung (14) mit wenigstens einer und bevorzugt elastischen Ausformung (14b) an der korrespondierenden Festlegöffnung (13) angeordnet wird und  - That a support assembly (14) with at least one and preferably elastic molding (14 b) at the corresponding Festlegöffnung (13) is arranged, and
- dass der Kontaktierungsbereich (7a, 7b) des jeweiligen Stromableiters (6a, 6b) dadurch mit der Haftungsschicht (12a, 12b) zusammengedruckt wird.  - That the contacting region (7a, 7b) of the respective Stromableiters (6a, 6b) is thereby printed together with the adhesion layer (12a, 12b).
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