WO2019063438A1 - Cell connector for an electrochemical device - Google Patents

Cell connector for an electrochemical device Download PDF

Info

Publication number
WO2019063438A1
WO2019063438A1 PCT/EP2018/075658 EP2018075658W WO2019063438A1 WO 2019063438 A1 WO2019063438 A1 WO 2019063438A1 EP 2018075658 W EP2018075658 W EP 2018075658W WO 2019063438 A1 WO2019063438 A1 WO 2019063438A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
cell
cell connector
connector according
electrochemical device
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/075658
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Stephanie ROSENKRANZ
Original Assignee
Elringklinger Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Elringklinger Ag filed Critical Elringklinger Ag
Publication of WO2019063438A1 publication Critical patent/WO2019063438A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/521—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the material
    • H01M50/522—Inorganic material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a cell connector for an electrochemical device, for electrically connecting at least one first cell terminal of a first electrochemical cell of the electrochemical device to a second cell terminal of a second electrochemical cell of the electrochemical device and / or to a current connection element of the electrochemical device.
  • Such a cell connector serves to connect a plurality of electrochemical cells of the electrochemical device parallel to each other or in series and / or electrically conductively connected to a power connection element of the electrochemical device, by means of which the electrochemical device to an external power source, to an external electrical load or another electrochemical device can be connected.
  • a high current carrying capacity requires a large electrically conductive cross-sectional area, in particular perpendicular to a connecting direction, along which a plurality of contact areas of the cell connector, at which the cell connector is connectable to different cell terminals of different electrochemical cells, follow one another.
  • Body of the cell connector used to keep the heating of the cell connector in the operation of the electrochemical device into a tolerable for the functioning of the electrochemical cells frame.
  • the following invention has for its object to provide a cell connector of the type mentioned, which has a comparatively low stiffness and a small footprint and is preferably still easy to install.
  • the cell connector comprises a base body which is formed of a multilayer composite material, wherein the composite material at least a first layer of a first electrically conductive material and at least one second Layer comprises a second electrically conductive material and wherein the first layer with at least the first cell terminal and the second cell terminal and / or the power connector element is materially connectable.
  • the cell connector By using a multilayer composite material instead of multiple layers of a homogeneous material, it becomes possible to provide the cell connector very compactly from a material system in which the first layer for producing a material connection of the cell connector with at least the first cell terminal and the second cell terminal and / / or the power supply element is optimized and the second layer is optimized in terms of current carrying capacity of the cell connector.
  • the first electrically conductive material has good joining properties for producing a material connection with the cell terminals of the electrochemical cells.
  • the second electrically conductive material preferably has a high specific electrical conductivity.
  • first layer and the second layer are joined together by roll-plating.
  • the first layer preferably comprises aluminum, nickel and / or iron.
  • the first layer comprises aluminum, nickel or iron as the main constituent.
  • the main component of a material is that element whose weight fraction is the largest in the material in question.
  • a first layer of the composite material which comprises aluminum, nickel and / or iron, has the advantage that it can be connected in a simple manner to the cell terminals and / or to the current connection elements of the electrochemical device, for example by welding, in particular by laser welding, ultrasound welding or friction stir welding.
  • the cell terminals of the electrochemical device and / or the power connection elements of the electrochemical device comprise aluminum, nickel and / or iron, in particular as the main constituent.
  • the second layer of the composite material comprises copper. - -
  • Copper has a very high specific electrical conductivity, so that large current carrying capacities can be achieved with comparatively small electrically conductive cross-sectional areas.
  • the second layer comprises copper as the main constituent.
  • the main body of the cell connector at least a first contact region, which is materially connectable to the first cell terminal, and another contact area, which is materially connectable to the second cell terminal or to the power connector element, and one between the Having the first contact region and the further contact region arranged elastically and / or plastically deformable compensation region.
  • Such a compensation area may in particular have one or more compensation waves.
  • Such a compensating shaft preferably runs transversely, in particular substantially perpendicularly, to a connecting direction of the cell connector, along which the contact regions of the cell connector which are connected to one another by the compensation region follow one another.
  • a - taken in particular along the connecting direction - cross-section which includes at least one U-shape, S-shape, ⁇ -shape and / or meandering.
  • the cell connector preferably has two, three or more contact areas for electrically contacting each of a cell terminal of an electrochemical cell.
  • the main body of the cell connector is preferably formed by separating out a main body preform from a raw material formed of the composite material and forming the main body preform into the main body.
  • the starting material, from which the main body preform is cut out, is preferably flat.
  • the forming of the main body preform to the main body can be done for example by an embossing process or by a deep drawing process.
  • the separation of the main body preform from the starting material can be done for example by punching or by cutting, for example by means of a laser or by water jet cutting.
  • the second layer of the composite material extends substantially over the entire extent of the first layer of the composite material.
  • the second layer has a greater thickness than the first layer of the composite material.
  • the thickness of the second layer is at least twice, in particular at least three times, particularly preferably at least four times, the thickness of the first layer.
  • the first layer of the composite material primarily performs the function of establishing a connection to the cell terminals and / or to the power connection elements of the electrochemical device.
  • the thickness of the first layer can therefore be comparatively small.
  • the second layer of the composite primarily performs the function of carrying the current flowing through the cell connector. Since the current carrying capacity of the second layer increases with the thickness of this layer, it is therefore advantageous to form the second layer with a large thickness compared to the thickness of the first layer.
  • the first layer has a thickness of at least 0.1 mm, in particular of at least 0.15 mm, particularly preferably of at least 0.2 mm.
  • the first layer has a thickness of at most 0.4 mm, in particular of at most 0.3 mm, particularly preferably of at most 0.25 mm.
  • the second layer preferably has a thickness of at least 0.5 mm, in particular of at least 1.0 mm.
  • the second layer has a thickness of at most 3.0 mm, preferably of at most 2.0 mm, in particular of at most 1.5 mm, particularly preferably of at most 1.2 mm.
  • the thickness of the first layer is about 0.21 mm and the thickness of the second layer is about 1.19 mm. - -
  • the composite material comprises a third layer, which is arranged on the side facing away from the first layer of the second layer.
  • the composite material from which the base body is formed has, in this embodiment, a sandwich structure in which the second layer forms a core layer which is enclosed by the first layer and the second layer as cover layers.
  • the third layer is preferably made of substantially the same
  • the third layer may also be formed from a material different from the material of the first layer.
  • the material of the first layer is chosen so that it is suitable for a material-locking connection with the cell terminals of the electrochemical cells, which are to be interconnected by the cell connector.
  • These cell terminals may contain as the main constituent in particular aluminum, nickel or iron.
  • the material of the third layer is preferably chosen such that it is suitable for a material connection with voltage tapping leads of the cell contacting system.
  • a cohesive electrically conductive connection for example with a cell terminal or with a power supply element of the electrochemical device, with aistsabgriffs ein or with a temperature sensor, on both opposite sides of the body, namely on the side of the first Location and on the side of the third location, can be done.
  • the cell terminals become that through the cell connector - Connected to each other cells cohesively connected to the first layer and / or amessabgriffstechnisch the Zellutton ists- system is materially connected to the third layer.
  • the material of the third layer comprises aluminum, nickel and / or iron, in particular aluminum, nickel or iron as the main constituent.
  • the third layer may extend over substantially the entire extent of the second layer. However, it can also be provided that the third layer has recesses, in particular in the contact areas at which the cell connector is connected to cell terminals in order to facilitate the production of a material connection between the cell terminals and the first layer, in particular when they pass through Laser welding is produced.
  • a cell connector comprising a composite body comprising a first layer of an aluminum material and a second layer of a copper material, the thickness of the first layer being 0.21 mm and the thickness of the second layer is 1.19 mm and both layers are joined together by roller plating, even after 50,000 deformation cycles at a deformation force amplitude of about 600 N and a deformation path amplitude of about 180 pm has an elastic deformation behavior.
  • the main body of the cell connector comprises only a single composite material layer, which in turn comprises the first layer and the second layer and optionally the third layer.
  • the cell connector according to the invention is particularly suitable for use as part of a Zellnapsticianssystems for an electrochemical device.
  • the electrochemical device preferably comprises a plurality of electrochemical cells.
  • the electrochemical cells can substantially identical to the electrochemical cells.
  • the electrochemical cells can substantially identical to the electrochemical cells.
  • the electrochemical device may in particular be designed as an accumulator, for example as a lithium-ion accumulator.
  • the electrochemical device is designed as an accumulator, it is suitable, in particular, as a heavy-duty energy source, for example for the propulsion of motor vehicles.
  • FIG. 1 is a perspective view of a cell connector for an electrochemical device, for electrically connecting three cell terminals of three electrochemical cells of the electrochemical device with each other and with a
  • the cell connector comprises a base body, which is formed from a multilayer composite material
  • FIG. 2 is a side view of the cell connector of FIG. 1, with the viewing direction perpendicular to a connecting direction of the cell connector, along which follow the cell terminals to be connected to each other;
  • FIG. 3 is an enlarged view of the area III of FIG. 2;
  • FIG. 4 is a top plan view of the cell connector of FIGS. 1 to
  • FIG. 5 is a fragmentary view, corresponding to FIG. 3, of a second embodiment of the cell connector in which the main body of the cell connector is formed from a three-layer composite material;
  • FIG. 6 is a perspective view of a third embodiment of the cell connector for an electrochemical device, for electrically connecting five cell terminals of five electrochemical cells of the electrochemical device to each other and to a power connection element of the electrochemical device;
  • FIG. 7 is a side view of the cell connector of FIG. 6, with the viewing direction perpendicular to a connecting direction of the cell connector, along which in the assembled state of the cell connector, the cell terminals to be connected to each other follow each other;
  • FIG. 8 is an enlarged view of the area VIII of FIG. 7;
  • FIG. 9 is a plan view of the cell connector of FIGS. 6 to 8, in FIG.
  • FIG. 10 is a fragmentary view corresponding to FIG. 8 of a fourth embodiment of the cell connector, in which the main body of the cell connector is formed of a three-layered composite material.
  • An electrochemical device (not shown as a whole) comprising a plurality of electrochemical cells comprises a cell contacting system 100, which in turn comprises a plurality of cell connectors 102, the cell connectors 102 electrically paralleling the electrochemical cells of the electrochemical device, such as a battery module or to connect in series and to be able to connect the electrochemical cells to an external power source, to an external consumer and / or to another electrochemical device, for example a further battery module.
  • Such a cell connector 102 is shown in detail in FIGS. 1 to 4 shown.
  • the cell connector 102 comprises several, for example three, contact regions 104 for respectively contacting a cell terminal 106 of an electrochemical cell.
  • the in Figs. 1 to 4 comprises in particular a first contact region 104a for electrically contacting a first cell terminal 106a of a first electrochemical cell, a second contact region 104b for electrically contacting a second cell terminal 106b of a second electrochemical cell, and a third contact region 106c for electrically conductive contacting a third cell terminal 106c of a third electrochemical cell (see Fig. 4).
  • Each of the contact regions 104 may be substantially planar.
  • Each of the contact regions may have an, for example, substantially circular, through opening 108.
  • each of the contact regions 104 may have a recess 110 at one of its edges. - -
  • the contact regions 104 of the cell connector 102 follow one another along a connection direction 112 of the cell connector 102 and are preferably spaced apart along the connection direction 112.
  • the cell connector 102 preferably includes a power connector portion 114 for contacting a power connector element 116 (see FIG. 4), which may preferably extend into the exterior of the electrochemical device to be contacted by an external electrical conductor (not shown).
  • the power connection area 114 may be substantially planar.
  • the power connection region 114 may be formed with its main surfaces 118a, 118b substantially flush with the main surfaces 120a, 120b of one of the contact regions 104 of the cell connector, for example the first contact region 104a.
  • the power connection region 114 may alternatively be offset and / or inclined with respect to the adjacent contact region 104, for example by an angle of approximately 90 °.
  • the power connection region 114 of the cell connector 102 may follow along the connection direction 112 to one of the contact regions 104, for example to the first contact region 104a, of the cell connector 102.
  • the power connection region 114 can be connected directly to the relevant contact region 104 of the cell connector 102.
  • two contact regions 104 of the cell connector 102 are preferably connected to one another by a respective elastically and / or plastically deformable compensation region 122 arranged therebetween.
  • first contact region 104a and the second contact region 104b may be connected to one another via a first compensation region 122a
  • the second contact region 104b and the third contact region 104c may be connected to one another via a second compensation region 122b.
  • Each of the compensation regions 122 may, in particular, have one or more compensation waves 124 running transversely, preferably substantially perpendicular, to the connection direction 112 of the cell connector 102.
  • each compensation region 122 may have a cross-section, taken along the connecting direction 112, which has at least one U-shape, S-shape, ⁇ -shape and / or
  • the contact regions 104, the compensation regions 122 and optionally the current connection region 114 together form a one-piece main body 126 of the cell connector 102.
  • the base body 126 is formed from a multilayer composite material, wherein the composite material in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4, a first layer 128 of a first electrically conductive material and a second layer 130 of a second electrically conductive Material includes. - -
  • the first layer 128 of the composite material in the mounted state of the cell contacting system 100 faces the cell terminal 106 to be contacted to one another by means of the cell connector 102 and is connected to it in a materially bonded manner.
  • the first layer 128 and the second layer 130 of composite material are preferably joined together by roll-plating.
  • the first material contains aluminum, nickel or iron as the main constituent, and / or the second material contains copper as the main constituent.
  • the main component of a material is that element whose weight fraction is the largest in the material in question.
  • the second layer 130 extends substantially over the entire extent of the first layer 128.
  • the second layer 130 preferably has a greater thickness than the first layer 128.
  • the thickness d 2 of the second layer 130 is at least twice, in particular at least three times, particularly preferably at least four times, the thickness di of the first layer 128.
  • the first layer 128 has a thickness di of at least 0.1 mm, in particular of at least 0.15 mm, particularly preferably of at least 0.2 mm.
  • the first layer 128 has a thickness di of at most 0.4 mm, in particular of at most 0.3 mm, particularly preferably of at most 0.25 mm. - -
  • the second layer 130 preferably has a thickness d 2 of at least
  • the second layer 130 has a thickness d 2 of at most 3.0 mm, preferably of at most 2.0 mm, in particular of at most 1.5 mm, particularly preferably of at most 1.2 mm.
  • the main body 126 of the cell connector 102 is formed as follows:
  • the separation of the main body preform from the starting material can be done for example by punching or by cutting, for example by means of a laser or by water jet cutting.
  • the direction along which the composite passes during rolling plating between the rolls is preferably oriented substantially parallel to the connecting direction 112 of the cell connector 102.
  • the cell connectors 102 are respectively arranged with the first layer 128 of the base body 126 at the cell terminals 106 to be electrically conductively connected to each other by the respective cell connector 102. - -
  • the cell connectors 102 are electrically conductively contacted with the respective associated cell terminals 106 and optionally with the power connection element 116, preferably by material connection, in particular by welding, for example by laser welding, ultrasonic welding or friction stir welding.
  • FIG. 5 shows a detail of a second embodiment of a cell connector 102 for a cell contacting system 100 of an electrochemical device that differs from the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 in that the base body 126 of the cell connector 102 is formed from a composite material which is in addition to the first layer 128 and the second layer 130 comprises a third layer 132, which is arranged on the side facing away from the first layer 128 of the second layer 130.
  • the third layer 132 is formed from substantially the same material as the first layer 128.
  • the third layer 132 can also be formed from a material different from the material of the first layer 128.
  • the material of the first layer 128 is selected to be suitable for a material bond with the cell terminals 106 of the electrochemical cells to be interconnected by the cell connector 102.
  • These cell terminals 106 may contain as the main component, in particular aluminum, nickel or iron.
  • the material of the third ply 132 is preferably selected to be suitable for cohesive connection to voltage taps of the
  • Cell contacting system 100 is suitable. - -
  • the third layer 132 preferably has a thickness d 3 which is substantially the same as the thickness di of the first layer 128.
  • the third layer 132 is preferably roll bonded to the second layer 130.
  • the composite material from which the base body 126 is formed has, in this embodiment, a sandwich structure in which the second layer 130 forms a core layer which is enclosed by the first layer 128 and the third layer 132 as cover layers.
  • a cohesive, electrically conductive connection for example with a cell terminal 106 or with a power connection element 116, with a voltage tapping line or with a temperature sensor, on both sides of the main body 126 opposite to one another, namely on the side of the first Layer 128 and on the side of the third layer 132, can be made.
  • the material of the third layer 132 contains aluminum, nickel or iron as the main constituent.
  • the thicknesses of the first layer 128 and d 2 of the second layer 130 can be selected in the second embodiment, in particular in the same areas as in the first embodiment described above. - -
  • the thickness d 3 of the third layer 132 may preferably be selected in the same ranges as indicated above for the thickness di of the first layer 128.
  • a cell connector 102 for a cell contacting system 100 of an electrochemical device differs from the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 in that the cell connector 102 in the third embodiment has a larger number of contact portions 104 for electrically conductive contacting of cell terminals 106 of the electrochemical device, for example five contact areas 104a to 104e.
  • All contact regions 104a to 104e follow one another along the connection direction 112 of the cell connector 102.
  • the cell connector 102 has a terminal lug 134 projecting, for example, from one of the contact areas 104, for example, from the first contact area 104a.
  • the terminal lug projects from the current connection region 114 of the cell connector 102.
  • the terminal lug 134 preferably extends transversely, in particular substantially perpendicularly, to the connection direction 112 from the contact region 104 or from the current connection region 114 of the cell connector 102. - -
  • the terminal lug 134 may serve to electrically connect the cell connector 102 to a voltage tapping lead of the cell contacting system 100.
  • connection lug 134 can serve to serve on it a sensor element (not shown), for example a
  • the sensor element can be materially connected to the terminal lug 134, in particular to the first layer 128 of the composite material of the main body 126 of the cell connector 102, for example by welding, in particular by laser welding, ultrasonic welding or friction stir welding.
  • the sensor element may be formed by adhesion (in particular by means of a heat-conducting pad, by means of a thermal compound and / or by means of a heat-conductive adhesive), by press-fitting or by positive locking (optionally after a reshaping of the terminal lug 134, through which a receptacle for the sensor element will) with the
  • Terminal lug 134 are connected.
  • FIGS. 6 to 9 the third embodiment of a cell connector 102 shown in FIGS. 6 to 9 is the same in construction, function and method of manufacture as in FIG. 1 to 4 illustrated first embodiment, the above description of which reference is made. - -
  • FIG. 10 shows a fourth embodiment of a cell connector 102, which is shown in detail in FIG. 6, in that the composite material of the base body 126, in addition to the first layer 128 and the second layer 130, also comprises a third layer 132 which is located on the the first layer 128 opposite side of the second layer 130 is arranged.
  • the composite material from which the base body 126 is formed, in this fourth embodiment of a cell connector 102 may have, in particular, the same construction as in the case of the one shown in FIG. 5 illustrated second embodiment.
  • FIG. 10 fourth embodiment of a cell connector 100 in terms of structure, function and method of manufacture with the third embodiment shown in FIGS. 6 to 9, the above description of which reference is made in this regard.
  • a terminal lug 134 of the type described above in connection with the third and the fourth embodiment of a cell connector 100 may also be provided in the first or second embodiment of a cell connector 100 shown in FIGS. 1 to 5.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

The aim of the invention is to devise a cell connector for an electrochemical device, for the electrically conductive connection of at least one first cell terminal of a first electrochemical cell of the electrochemical device to a second cell terminal of a second electrochemical cell of the electrochemical device and/or to a power connection element of the electrochemical device, which has a comparatively low rigidity and a low required space and preferably can nevertheless be mounted easily. This aim is achieved, according to the invention, in that the cell connector comprises a base body which is formed from a multi-layer composite material, wherein the composite material comprises at least one first layer of a first electrically conductive material and at least one second layer of a second electrically conductive material, and wherein the first layer can be connected integrally to at least the first cell terminal and the second cell terminal and/or the power connection element.

Description

Zellverbinder für eine elektrochemische Vorrichtung  Cell connector for an electrochemical device
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zellverbinder für eine elektrochemische Vorrichtung, zum elektrisch leitenden Verbinden mindestens eines ersten Zellterminals einer ersten elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung mit einem zweiten Zellterminal einer zweiten elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung und/oder mit einem Stromanschlusselement der elektrochemischen Vorrichtung. The present invention relates to a cell connector for an electrochemical device, for electrically connecting at least one first cell terminal of a first electrochemical cell of the electrochemical device to a second cell terminal of a second electrochemical cell of the electrochemical device and / or to a current connection element of the electrochemical device.
Ein solcher Zellverbinder dient dazu, mehrere elektrochemische Zellen der elektrochemischen Vorrichtung parallel zueinander oder in Reihe zu schalten und/oder elektrisch leitend mit einem Stromanschlusselement der elektrochemischen Vorrichtung zu verbinden, mittels welchem die elektrochemische Vorrichtung an eine externe Stromquelle, an einen externen elektrischen Verbraucher oder an eine weitere elektrochemische Vorrichtung anschließbar ist. Such a cell connector serves to connect a plurality of electrochemical cells of the electrochemical device parallel to each other or in series and / or electrically conductively connected to a power connection element of the electrochemical device, by means of which the electrochemical device to an external power source, to an external electrical load or another electrochemical device can be connected.
Mit der Weiterentwicklung der elektrochemischen Vorrichtungen, welche mehrere elektrochemische Zellen umfassen, insbesondere hin zu höheren Energiespeicherkapazitäten und elektrischen Leistungen, steigt die Anforderung an die Stromtragfähigkeit solcher Zellverbinder immer weiter an. With the advancement of electrochemical devices comprising multiple electrochemical cells, particularly towards higher energy storage capacities and electrical performances, the current carrying capacity requirement of such cell connectors continues to increase.
Eine hohe Stromtragfähigkeit erfordert eine große elektrisch leitende Querschnittsfläche, insbesondere senkrecht zu einer Verbindungsrichtung, längs welcher mehrere Kontaktbereiche des Zellverbinders, an denen der Zellverbinder mit verschiedenen Zellterminals verschiedener elektrochemischer Zellen verbindbar ist, aufeinander folgen. A high current carrying capacity requires a large electrically conductive cross-sectional area, in particular perpendicular to a connecting direction, along which a plurality of contact areas of the cell connector, at which the cell connector is connectable to different cell terminals of different electrochemical cells, follow one another.
Wenn solche Zellverbinder aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt werden, werden in der Regel mehrere Materiallagen mit einer Dicke von jeweils beispielsweise ungefähr 1,0 mm zur Bildung eines elektrisch leitenden - - When such cell connectors are made of aluminum or an aluminum alloy, a plurality of layers of material each having a thickness of, for example, about 1.0 mm, are usually formed to form an electrically conductive layer - -
Grundkörpers des Zellverbinders verwendet, um die Erwärmung des Zellverbinders im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung in einen für die Funktionsfähigkeit der elektrochemischen Zellen erträglichen Rahmen zu halten. Body of the cell connector used to keep the heating of the cell connector in the operation of the electrochemical device into a tolerable for the functioning of the electrochemical cells frame.
Solche Zellverbinder weisen jedoch eine hohe mechanische Steifigkeit auf, was eine Kompensation von Fertigungstoleranzen schwierig macht und somit eine schlechtere Montierbarkeit zur Folge hat. Außerdem weisen Zellverbinder aus mehreren Lagen mit einer solch hohen Materialdicke einen hohen Platzbedarf auf. However, such cell connectors have a high mechanical rigidity, which makes a compensation of manufacturing tolerances difficult and thus has a poorer mountability result. In addition, multi-layer cell connectors with such a high material thickness require a large amount of space.
Der folgenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zellverbinder der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher eine vergleichsweise geringe Steifigkeit und einen geringen Platzbedarf aufweist und vorzugsweise dennoch gut montierbar ist. The following invention has for its object to provide a cell connector of the type mentioned, which has a comparatively low stiffness and a small footprint and is preferably still easy to install.
Diese Aufgabe wird bei einem Zellverbinder mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Zellverbinder einen Grundkörper umfasst, welcher aus einem mehrlagigen Verbundmaterial gebildet ist, wobei das Verbundmaterial mindestens eine erste Lage aus einem ersten elektrisch leitfähigen Material und mindestens eine zweite Lage aus einem zweiten elektrisch leitfähigen Material umfasst und wobei die erste Lage mit zumindest dem ersten Zellterminal und dem zweiten Zellterminal und/oder dem Stromanschlusselement stoffschlüssig verbindbar ist. This object is achieved in a cell connector having the features of the preamble of claim 1 according to the invention in that the cell connector comprises a base body which is formed of a multilayer composite material, wherein the composite material at least a first layer of a first electrically conductive material and at least one second Layer comprises a second electrically conductive material and wherein the first layer with at least the first cell terminal and the second cell terminal and / or the power connector element is materially connectable.
Durch die Verwendung eines mehrlagigen Verbundmaterials statt mehrerer Lagen eines homogenen Materials wird es möglich, den Zellverbinder sehr kompakt aus einem Materialsystem zu schaffen, bei welchem die erste Lage für die Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung des Zellverbinders mit zumindest dem ersten Zellterminal und dem zweiten Zellterminal und/oder dem Stromanschlusselement optimiert ist und die zweite Lage hinsichtlich der Stromtragfähigkeit des Zellverbinders optimiert ist. - - By using a multilayer composite material instead of multiple layers of a homogeneous material, it becomes possible to provide the cell connector very compactly from a material system in which the first layer for producing a material connection of the cell connector with at least the first cell terminal and the second cell terminal and / / or the power supply element is optimized and the second layer is optimized in terms of current carrying capacity of the cell connector. - -
Vorzugsweise weist daher das erste elektrisch leitfähige Material gute Fügeeigenschaften zum Herstellen einer stoffschlüssigen Verbindung mit den Zellterminals der elektrochemischen Zellen auf. Ferner weist das zweite elektrisch leitfähige Material vorzugsweise eine hohe spezifische elektrische Leitfähigkeit auf. Preferably, therefore, the first electrically conductive material has good joining properties for producing a material connection with the cell terminals of the electrochemical cells. Furthermore, the second electrically conductive material preferably has a high specific electrical conductivity.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Lage und die zweite Lage durch Walzplattierung miteinander verbunden sind . In a preferred embodiment of the invention it is provided that the first layer and the second layer are joined together by roll-plating.
Die erste Lage umfasst vorzugsweise Aluminium, Nickel und/oder Eisen. Insbesondere umfasst die erste Lage Aluminium, Nickel oder Eisen als Hauptbestandteil. The first layer preferably comprises aluminum, nickel and / or iron. In particular, the first layer comprises aluminum, nickel or iron as the main constituent.
Dabei gilt als Hauptbestandteil eines Materials dasjenige Element, dessen Gewichtsanteil an dem betreffenden Material am größten ist. In this case, the main component of a material is that element whose weight fraction is the largest in the material in question.
Eine erste Lage des Verbundmaterials, welche Aluminium, Nickel und/oder Eisen umfasst, bietet den Vorteil, dass sie in einfacher Weise mit den Zellterminals und/oder mit den Stromanschlusselementen der elektrochemischen Vorrichtung stoffschlüssig verbindbar ist, beispielsweise durch Verschweißung, insbesondere durch Laserschweißung, Ultraschallschweißung oder Reibrühr- schweißung . A first layer of the composite material, which comprises aluminum, nickel and / or iron, has the advantage that it can be connected in a simple manner to the cell terminals and / or to the current connection elements of the electrochemical device, for example by welding, in particular by laser welding, ultrasound welding or friction stir welding.
Dies gilt in besonderem Maße dann, wenn die Zellterminals der elektrochemischen Vorrichtung und/oder die Stromanschlusselemente der elektrochemischen Vorrichtung Aluminium, Nickel und/oder Eisen umfassen, insbesondere als Hauptbestandteil. This is particularly true when the cell terminals of the electrochemical device and / or the power connection elements of the electrochemical device comprise aluminum, nickel and / or iron, in particular as the main constituent.
Ferner ist es günstig, wenn die zweite Lage des Verbundmaterials Kupfer umfasst. - - Furthermore, it is favorable if the second layer of the composite material comprises copper. - -
Kupfer weist eine sehr hohe spezifische elektrische Leitfähigkeit auf, so dass große Stromtragfähigkeiten bei vergleichsweise kleinen elektrisch leitenden Querschnittsflächen erzielbar sind. Copper has a very high specific electrical conductivity, so that large current carrying capacities can be achieved with comparatively small electrically conductive cross-sectional areas.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die zweite Lage Kupfer als Hauptbestandteil umfasst. In particular, it can be provided that the second layer comprises copper as the main constituent.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper des Zellverbinders mindestens einen ersten Kontaktbereich, der mit dem ersten Zellterminal stoffschlüssig verbindbar ist, und einen weiteren Kontaktbereich, der mit dem zweiten Zellterminal oder mit dem Stromanschlusselement stoffschlüssig verbindbar ist, und einen zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem weiteren Kontaktbereich angeordneten elastisch und/oder plastisch verformbaren Kompensationsbereich aufweist. In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the main body of the cell connector at least a first contact region, which is materially connectable to the first cell terminal, and another contact area, which is materially connectable to the second cell terminal or to the power connector element, and one between the Having the first contact region and the further contact region arranged elastically and / or plastically deformable compensation region.
Durch einen solchen Kompensationsbereich wird eine Relativbewegung der beiden durch den jeweiligen Kompensationsbereich miteinander verbundenen Kontaktbereiche des Zellverbinders im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung und/oder zum Toleranzausgleich bei der Montage der elektrochemischen Vorrichtung ermöglicht. By means of such a compensation region, a relative movement of the two contact regions of the cell connector which are interconnected by the respective compensation region is made possible during operation of the electrochemical device and / or for tolerance compensation during the assembly of the electrochemical device.
Ein solcher Kompensationsbereich kann insbesondere eine oder mehrere Kompensationswellen aufweisen. Such a compensation area may in particular have one or more compensation waves.
Eine solche Kompensationswelle verläuft vorzugsweise quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zu einer Verbindungsrichtung des Zellverbinders, längs welcher die durch den Kompensationsbereich miteinander verbundenen Kontaktbereiche des Zellverbinders aufeinander folgen. - - Such a compensating shaft preferably runs transversely, in particular substantially perpendicularly, to a connecting direction of the cell connector, along which the contact regions of the cell connector which are connected to one another by the compensation region follow one another. - -
Alternativ oder ergänzend hierzu kann jeder Kompensationsbereich Alternatively or additionally, each compensation area
einen - insbesondere längs der Verbindungsrichtung genommenen - Querschnitt aufweisen, welcher mindestens eine U-Form, S- Form, Ω-Form und/oder Mäanderform beinhaltet. a - taken in particular along the connecting direction - cross-section, which includes at least one U-shape, S-shape, Ω-shape and / or meandering.
Der Zellverbinder weist vorzugsweise zwei, drei oder mehr Kontaktbereiche zum elektrisch leitenden Kontaktieren jeweils eines Zellterminals einer elektrochemischen Zelle auf. The cell connector preferably has two, three or more contact areas for electrically contacting each of a cell terminal of an electrochemical cell.
Der Grundkörper des Zellverbinders ist vorzugsweise durch Heraustrennen einer Grundkörper-Vorform aus einem Ausgangsmaterial, welches aus dem Verbundmaterial gebildet ist, und Umformen der Grundkörper-Vorform zu dem Grundkörper gebildet. The main body of the cell connector is preferably formed by separating out a main body preform from a raw material formed of the composite material and forming the main body preform into the main body.
Das Ausgangsmaterial, aus welchem die Grundkörper-Vorform herausgetrennt wird, ist dabei vorzugsweise flächig ausgebildet. The starting material, from which the main body preform is cut out, is preferably flat.
Das Umformen der Grundkörper- Vorform zu dem Grundkörper kann beispielsweise durch einen Prägevorgang oder durch einen Tiefziehvorgang erfolgen. The forming of the main body preform to the main body can be done for example by an embossing process or by a deep drawing process.
Das Heraustrennen der Grundkörper-Vorform aus dem Ausgangsmaterial kann beispielsweise durch Ausstanzen oder durch Ausschneiden, beispielsweise mittels eines Lasers oder durch Wasserstrahlschneiden, erfolgen . The separation of the main body preform from the starting material can be done for example by punching or by cutting, for example by means of a laser or by water jet cutting.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Lage des Verbundmaterials sich im Wesentlichen über die gesamte Ausdehnung der ersten Lage des Verbundmaterials erstreckt. In a preferred embodiment of the invention it is provided that the second layer of the composite material extends substantially over the entire extent of the first layer of the composite material.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die zweite Lage eine größere Dicke aufweist als die erste Lage des Verbundmaterials. - - Furthermore, it is preferably provided that the second layer has a greater thickness than the first layer of the composite material. - -
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Dicke der zweiten Lage mindestens das Doppelte, insbesondere mindestens das Dreifache, besonders bevorzugt mindestens das Vierfache, der Dicke der ersten Lage beträgt. In particular, it can be provided that the thickness of the second layer is at least twice, in particular at least three times, particularly preferably at least four times, the thickness of the first layer.
Die erste Lage des Verbundmaterials erfüllt primär die Funktion der Herstellung einer Verbindung zu den Zellterminals und/oder zu den Stromanschlusselementen der elektrochemischen Vorrichtung . Die Dicke der ersten Lage kann daher vergleichsweise gering sein. The first layer of the composite material primarily performs the function of establishing a connection to the cell terminals and / or to the power connection elements of the electrochemical device. The thickness of the first layer can therefore be comparatively small.
Die zweite Lage des Verbundmaterials erfüllt primär die Funktion, den durch den Zellverbinder erfolgenden Stromfluss zu tragen. Da die Stromtragfähigkeit der zweiten Lage mit der Dicke dieser Lage ansteigt, ist es daher von Vorteil, die zweite Lage mit einer im Vergleich zu der Dicke der ersten Lage großen Dicke auszubilden. The second layer of the composite primarily performs the function of carrying the current flowing through the cell connector. Since the current carrying capacity of the second layer increases with the thickness of this layer, it is therefore advantageous to form the second layer with a large thickness compared to the thickness of the first layer.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die erste Lage eine Dicke von mindestens 0,1 mm, insbesondere von mindestens 0,15 mm, besonders bevorzugt von mindestens 0,2 mm, aufweist. For example, it can be provided that the first layer has a thickness of at least 0.1 mm, in particular of at least 0.15 mm, particularly preferably of at least 0.2 mm.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die erste Lage eine Dicke von höchstens 0,4 mm, insbesondere von höchstens 0,3 mm, besonders bevorzugt von höchstens 0,25 mm, aufweist. Furthermore, it is preferably provided that the first layer has a thickness of at most 0.4 mm, in particular of at most 0.3 mm, particularly preferably of at most 0.25 mm.
Die zweite Lage weist vorzugsweise ein Dicke von mindestens 0,5 mm, insbesondere von mindestens 1,0 mm, auf. The second layer preferably has a thickness of at least 0.5 mm, in particular of at least 1.0 mm.
Ferner ist es günstig, wenn die zweite Lage eine Dicke von höchstens 3,0 mm, vorzugsweise von höchstens 2,0 mm, insbesondere von höchstens 1,5 mm, besonders bevorzugt von höchstens 1,2 mm, aufweist. Furthermore, it is favorable if the second layer has a thickness of at most 3.0 mm, preferably of at most 2.0 mm, in particular of at most 1.5 mm, particularly preferably of at most 1.2 mm.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Dicke der ersten Lage ungefähr 0,21 mm und die Dicke der zweiten Lage ungefähr 1,19 mm beträgt. - - For example, it may be provided that the thickness of the first layer is about 0.21 mm and the thickness of the second layer is about 1.19 mm. - -
Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verbundmaterial eine dritte Lage umfasst, welche auf der der ersten Lage abgewandten Seite der zweiten Lage angeordnet ist. In a particular embodiment of the invention it is provided that the composite material comprises a third layer, which is arranged on the side facing away from the first layer of the second layer.
Das Verbundmaterial, aus welchem der Grundkörper gebildet ist, weist bei dieser Ausgestaltung eine Sandwichstruktur auf, bei welcher die zweite Lage eine Kernlage bildet, die durch die erste Lage und die zweite Lage als Decklagen eingeschlossen ist. The composite material from which the base body is formed has, in this embodiment, a sandwich structure in which the second layer forms a core layer which is enclosed by the first layer and the second layer as cover layers.
Dabei ist die dritte Lage vorzugsweise aus im Wesentlichen demselben In this case, the third layer is preferably made of substantially the same
Material gebildet wie die erste Lage. Material formed like the first layer.
Grundsätzlich kann die dritte Lage aber auch aus einem von dem Material der ersten Lage verschiedenen Material gebildet sein. In principle, however, the third layer may also be formed from a material different from the material of the first layer.
Vorzugsweise ist das Material der ersten Lage so gewählt, dass es für eine stoffschlüssige Verbindung mit den Zellterminals der elektrochemischen Zellen, welche durch den Zellverbinder miteinander verbunden werden sollen, geeignet ist. Diese Zellterminals können als Hauptbestandteil insbesondere Aluminium, Nickel oder Eisen enthalten. Preferably, the material of the first layer is chosen so that it is suitable for a material-locking connection with the cell terminals of the electrochemical cells, which are to be interconnected by the cell connector. These cell terminals may contain as the main constituent in particular aluminum, nickel or iron.
Das Material der dritten Lage wird vorzugsweise so gewählt, dass es für eine stoffschlüssige Verbindung mit Spannungsabgriffsleitungen des Zellkontaktie- rungssystems geeignet ist. The material of the third layer is preferably chosen such that it is suitable for a material connection with voltage tapping leads of the cell contacting system.
Durch einen solchen Aufbau des Grundkörpers wird erreicht, dass eine stoffschlüssige elektrisch leitende Verbindung, beispielsweise mit einem Zellterminal oder mit einem Stromanschlusselement der elektrochemischen Vorrichtung, mit einer Spannungsabgriffsleitung oder mit einem Temperatursensor, auf beiden einander gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers, nämlich auf der Seite der ersten Lage und auf der Seite der dritten Lage, erfolgen kann. Vorzugsweise werden die Zellterminals der durch den Zellverbinder - - miteinander zu verbindenden Zellen mit der ersten Lage stoffschlüssig verbunden und/oder wird eine Spannungsabgriffsleitung des Zellkontaktierungs- systems mit der dritten Lage stoffschlüssig verbunden. By such a structure of the body is achieved that a cohesive electrically conductive connection, for example with a cell terminal or with a power supply element of the electrochemical device, with a Spannungsabgriffsleitung or with a temperature sensor, on both opposite sides of the body, namely on the side of the first Location and on the side of the third location, can be done. Preferably, the cell terminals become that through the cell connector - Connected to each other cells cohesively connected to the first layer and / or a Spannungsabgriffsleitung the Zellkontaktierungs- system is materially connected to the third layer.
Ferner wird durch einen symmetrischen Aufbau des Verbundmaterials verhindert, dass bei Vorliegen unterschiedlicher Wärmedehnungskoeffizienten des Materials der ersten Lage und der dritten Lage einerseits und des Materials der zweiten Lage andererseits ein Bimetall-Effekt auftritt, welcher zu einer unerwünschten Verformung des Zellverbinders führen würde. Furthermore, it is prevented by a symmetrical structure of the composite material that in the presence of different thermal expansion coefficients of the material of the first layer and the third layer on the one hand and the material of the second layer on the other hand, a bimetal effect occurs, which would lead to an undesirable deformation of the cell connector.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Material der dritten Lage Aluminium, Nickel und/oder Eisen umfasst, insbesondere Aluminium, Nickel oder Eisen als Hauptbestandteil enthält. It is preferably provided that the material of the third layer comprises aluminum, nickel and / or iron, in particular aluminum, nickel or iron as the main constituent.
Die dritte Lage kann sich über im Wesentlichen die gesamte Ausdehnung der zweiten Lage erstrecken. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die dritte Lage Ausnehmungen aufweist, insbesondere in den Kontaktbereichen, an denen der Zellverbinder mit Zellterminals verbunden wird, um die Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen den Zellterminals und der ersten Lage zu erleichtern, insbesondere dann, wenn diese durch Laserschweißen hergestellt wird . The third layer may extend over substantially the entire extent of the second layer. However, it can also be provided that the third layer has recesses, in particular in the contact areas at which the cell connector is connected to cell terminals in order to facilitate the production of a material connection between the cell terminals and the first layer, in particular when they pass through Laser welding is produced.
Von der Anmelderin durchgeführte Versuche haben ergeben, dass ein Zellverbinder, der einen Grundkörper aus einem Verbundmaterial umfasst, welches eine erste Lage aus einem Aluminium-Material und eine zweite Lage aus einem Kupfer-Material umfasst, wobei die Dicke der ersten Lage 0,21 mm beträgt und die Dicke der zweiten Lage 1,19 mm beträgt und beide Lagen durch Walz- plattierung miteinander verbunden sind, auch noch nach 50.000 Verformungszyklen bei einer Verformungskraftamplitude von ungefähr 600 N und einer Verformungswegamplitude von ungefähr 180 pm ein elastisches Verformungsverhalten aufweist. - - Tests conducted by the Applicant have revealed that a cell connector comprising a composite body comprising a first layer of an aluminum material and a second layer of a copper material, the thickness of the first layer being 0.21 mm and the thickness of the second layer is 1.19 mm and both layers are joined together by roller plating, even after 50,000 deformation cycles at a deformation force amplitude of about 600 N and a deformation path amplitude of about 180 pm has an elastic deformation behavior. - -
Auch weitere Versuche der Anmelderin zur Korrosionsbeständigkeit des Verbundmaterials, des Zellverbinders mit Kompensationswelle im nicht montierten Zustand, des Zellverbinders im lasergeschweißten Zustand (ohne und mit einer durch Ultraschallschweißung stoffschlüssig mit dem Zellverbinder verbundenen Spannungsabgriffsleitung) sind positiv verlaufen. Stromtragfähigkeitsversuche haben gezeigt, dass die Temperatur des Zellverbinders bei Stromstärken von bis zu 350 A im gewünschten Rahmen bleibt. Also, further attempts by the Applicant to corrosion resistance of the composite material, the cell connector with compensation wave in the unassembled state, the cell connector in the laser welded state (without and with a cohesively connected by ultrasonic welding with the cell connector Spannungsabgriffsleitung) have gone well. Current carrying capacity tests have shown that the temperature of the cell connector remains within the desired range for currents up to 350 A.
Vorzugsweise umfasst der Grundkörper des Zellverbinders nur eine einzige Verbundmaterial-Lage, welche ihrerseits die erste Lage und die zweite Lage und optional die dritte Lage umfasst. Preferably, the main body of the cell connector comprises only a single composite material layer, which in turn comprises the first layer and the second layer and optionally the third layer.
Der erfindungsgemäße Zellverbinder eignet sich insbesondere zur Verwendung als Bestandteil eines Zellkontaktierungssystems für eine elektrochemische Vorrichtung . The cell connector according to the invention is particularly suitable for use as part of a Zellkontaktierungssystems for an electrochemical device.
Die elektrochemische Vorrichtung umfasst vorzugsweise mehrere elektrochemische Zellen. The electrochemical device preferably comprises a plurality of electrochemical cells.
Die elektrochemischen Zellen können insbesondere im Wesentlichen In particular, the electrochemical cells can substantially
zylindrisch oder im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet sein. be cylindrical or substantially cuboid.
Die elektrochemische Vorrichtung kann insbesondere als ein Akkumulator, beispielsweise als ein Lithium-Ionen-Akkumulator, ausgebildet sein. The electrochemical device may in particular be designed as an accumulator, for example as a lithium-ion accumulator.
Wenn die elektrochemische Vorrichtung als ein Akkumulator ausgebildet ist, eignet sie sich insbesondere als eine hochbelastbare Energiequelle, beispielsweise für den Antrieb von Kraftfahrzeugen. If the electrochemical device is designed as an accumulator, it is suitable, in particular, as a heavy-duty energy source, for example for the propulsion of motor vehicles.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen. - - Further features and advantages of the invention are the subject of the following description and the drawings of exemplary embodiments. - -
In den Zeichnungen zeigen : In the drawings show:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Zellverbinders für eine elektrochemische Vorrichtung, zum elektrisch leitenden Verbinden von drei Zellterminals von drei elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung miteinander und mit einem 1 is a perspective view of a cell connector for an electrochemical device, for electrically connecting three cell terminals of three electrochemical cells of the electrochemical device with each other and with a
Stromanschlusselement der elektrochemischen Vorrichtung, wobei der Zellverbinder einen Grundkörper umfasst, welcher aus einem mehrlagigen Verbundmaterial gebildet ist;  Electric connection element of the electrochemical device, wherein the cell connector comprises a base body, which is formed from a multilayer composite material;
Fig. 2 eine Seitenansicht des Zellverbinders aus Fig . 1, mit der Blickrichtung senkrecht zu einer Verbindungsrichtung des Zellverbinders, längs welcher die miteinander zu verbindenden Zellterminals aufeinander folgen; FIG. 2 is a side view of the cell connector of FIG. 1, with the viewing direction perpendicular to a connecting direction of the cell connector, along which follow the cell terminals to be connected to each other;
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs III aus Fig . 2; 3 is an enlarged view of the area III of FIG. 2;
Fig. 4 eine Draufsicht von oben auf den Zellverbinder aus den Fig . 1 bis FIG. 4 is a top plan view of the cell connector of FIGS. 1 to
3, wobei im montierten Zustand der elektrochemischen Vorrichtung stoffschlüssig mit dem Zellverbinder verbundene Zellterminals und ein im montierten Zustand der elektrochemischen Vorrichtung stoffschlüssig mit dem Zellverbinder verbundenes Stromanschlusselement durch Schraffierung markiert worden sind;  3, wherein, in the mounted state of the electrochemical device, cell terminals connected in a materially joined manner to the cell connector and a power connection element connected in a materially connected manner to the cell connector in the mounted state of the electrochemical device have been marked by hatching;
Fig. 5 eine der Fig. 3 entsprechende ausschnittsweise Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Zellverbinders, bei welcher der Grundkörper des Zellverbinders aus einem dreilagigen Verbundmaterial gebildet ist; - - FIG. 5 is a fragmentary view, corresponding to FIG. 3, of a second embodiment of the cell connector in which the main body of the cell connector is formed from a three-layer composite material; FIG. - -
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform des Zellverbinders für eine elektrochemische Vorrichtung, zum elektrisch leitenden Verbinden von fünf Zellterminals von fünf elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung miteinander und mit einem Stromanschlusselement der elektrochemischen Vorrichtung; 6 is a perspective view of a third embodiment of the cell connector for an electrochemical device, for electrically connecting five cell terminals of five electrochemical cells of the electrochemical device to each other and to a power connection element of the electrochemical device;
Fig. 7 eine Seitenansicht des Zellverbinders aus Fig . 6, mit der Blickrichtung senkrecht zu einer Verbindungsrichtung des Zellverbinders, längs welcher im montierten Zustand des Zellverbinders die miteinander zu verbindenden Zellterminals aufeinander folgen; 7 is a side view of the cell connector of FIG. 6, with the viewing direction perpendicular to a connecting direction of the cell connector, along which in the assembled state of the cell connector, the cell terminals to be connected to each other follow each other;
Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs VIII aus Fig . 7; 8 is an enlarged view of the area VIII of FIG. 7;
Fig. 9 eine Draufsicht auf den Zellverbinder aus den Fig. 6 bis 8, in 9 is a plan view of the cell connector of FIGS. 6 to 8, in FIG
welcher die im montierten Zustand der elektrochemischen Vorrichtung mit dem Zellverbinder stoffschlüssig verbundenen Zellterminals und das im montierten Zustand der elektrochemischen Vorrichtung stoffschlüssig mit dem Zellverbinder verbundene Stromanschlusselement durch schraffierte Flächen dargestellt sind;  in which the cell terminals materially connected to the cell connector in the mounted state of the electrochemical device and the power connection element connected in a material-locking manner to the cell connector in the mounted state of the electrochemical device are represented by hatched areas;
Fig. 10 eine der Fig. 8 entsprechende ausschnittsweise Ansicht einer vierten Ausführungsform des Zellverbinders, bei welcher der Grundkörper des Zellverbinders aus einem dreilagigen Verbundmaterial gebildet ist. FIG. 10 is a fragmentary view corresponding to FIG. 8 of a fourth embodiment of the cell connector, in which the main body of the cell connector is formed of a three-layered composite material.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. - - Identical or functionally equivalent elements are denoted by the same reference numerals in all figures. - -
Eine (nicht als Ganzes dargestellte) elektrochemische Vorrichtung, welche mehrere elektrochemische Zellen umfasst, umfasst ein Zellkontaktierungs- system 100, welches seinerseits mehrere Zellverbinder 102 umfasst, wobei die Zellverbinder 102 dazu dienen, die elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung, beispielsweise eines Batteriemoduls, elektrisch parallel oder in Reihe zu schalten und die elektrochemischen Zellen an eine externe Stromquelle, an einen externen Verbraucher und/oder an eine weitere elektrochemische Vorrichtung, beispielsweise ein weiteres Batteriemodul, anschließen zu können. An electrochemical device (not shown as a whole) comprising a plurality of electrochemical cells comprises a cell contacting system 100, which in turn comprises a plurality of cell connectors 102, the cell connectors 102 electrically paralleling the electrochemical cells of the electrochemical device, such as a battery module or to connect in series and to be able to connect the electrochemical cells to an external power source, to an external consumer and / or to another electrochemical device, for example a further battery module.
Ein solcher Zellverbinder 102 ist im Detail in den Fig . 1 bis 4 dargestellt. Such a cell connector 102 is shown in detail in FIGS. 1 to 4 shown.
Der Zellverbinder 102 umfasst bei dieser ersten Ausführungsform mehrere, beispielsweise drei, Kontaktbereiche 104 zum Kontaktieren jeweils eines Zellterminals 106 einer elektrochemischen Zelle. In this first embodiment, the cell connector 102 comprises several, for example three, contact regions 104 for respectively contacting a cell terminal 106 of an electrochemical cell.
Der in den Fig . 1 bis 4 dargestellte Zellverbinder 102 umfasst insbesondere einen ersten Kontaktbereich 104a zum elektrisch leitenden Kontaktieren eines ersten Zellterminals 106a einer ersten elektrochemischen Zelle, einen zweiten Kontaktbereich 104b zum elektrisch leitenden Kontaktieren eines zweiten Zellterminals 106b einer zweiten elektrochemischen Zelle und einen dritten Kontaktbereich 106c zum elektrisch leitenden Kontaktieren eines dritten Zellterminals 106c einer dritten elektrochemischen Zelle (siehe Fig. 4). The in Figs. 1 to 4 comprises in particular a first contact region 104a for electrically contacting a first cell terminal 106a of a first electrochemical cell, a second contact region 104b for electrically contacting a second cell terminal 106b of a second electrochemical cell, and a third contact region 106c for electrically conductive contacting a third cell terminal 106c of a third electrochemical cell (see Fig. 4).
Jeder der Kontaktbereiche 104 kann im Wesentlichen eben ausgebildet sein. Each of the contact regions 104 may be substantially planar.
Jeder der Kontaktbereiche kann eine, beispielsweise im Wesentlichen kreisförmige, Durchtrittsöffnung 108 aufweisen. Each of the contact regions may have an, for example, substantially circular, through opening 108.
Ferner kann jeder der Kontaktbereiche 104 an einem seiner Ränder eine Ausnehmung 110 aufweisen. - - Furthermore, each of the contact regions 104 may have a recess 110 at one of its edges. - -
Die Kontaktbereiche 104 des Zellverbinders 102 folgen längs einer Verbindungsrichtung 112 des Zellverbinders 102 aufeinander und sind vorzugsweise längs der Verbindungsrichtung 112 voneinander beabstandet. The contact regions 104 of the cell connector 102 follow one another along a connection direction 112 of the cell connector 102 and are preferably spaced apart along the connection direction 112.
Ferner umfasst der Zellverbinder 102 vorzugsweise einen Stromanschlussbereich 114 zum Kontaktieren eines Stromanschlusselements 116 (siehe Fig . 4), welches sich vorzugsweise in den Außenraum der elektrochemischen Vorrichtung erstrecken kann, um dort von einem (nicht dargestellten) externen elektrischen Leiter kontaktiert zu werden. Further, the cell connector 102 preferably includes a power connector portion 114 for contacting a power connector element 116 (see FIG. 4), which may preferably extend into the exterior of the electrochemical device to be contacted by an external electrical conductor (not shown).
Der Stromanschlussbereich 114 kann im Wesentlichen eben ausgebildet sein. The power connection area 114 may be substantially planar.
Der Stromanschlussbereich 114 kann mit seinen Hauptflächen 118a, 118b im Wesentlichen bündig mit den Hauptflächen 120a, 120b eines der Kontaktbereiche 104 des Zellverbinders, beispielsweise des ersten Kontaktbereichs 104a, ausgebildet sein. The power connection region 114 may be formed with its main surfaces 118a, 118b substantially flush with the main surfaces 120a, 120b of one of the contact regions 104 of the cell connector, for example the first contact region 104a.
Der Stromanschlussbereich 114 kann alternativ hierzu auch gegenüber dem angrenzenden Kontaktbereich 104 versetzt und/oder geneigt sein, beispielsweise um einen Winkel von ungefähr 90°. The power connection region 114 may alternatively be offset and / or inclined with respect to the adjacent contact region 104, for example by an angle of approximately 90 °.
Der Stromanschlussbereich 114 des Zellverbinders 102 kann längs der Verbindungsrichtung 112 auf einen der Kontaktbereiche 104, beispielsweise auf den ersten Kontaktbereich 104a, des Zellverbinders 102 folgen. The power connection region 114 of the cell connector 102 may follow along the connection direction 112 to one of the contact regions 104, for example to the first contact region 104a, of the cell connector 102.
Dabei kann sich der Stromanschlussbereich 114 unmittelbar an den betreffenden Kontaktbereich 104 des Zellverbinders 102 anschließen . In this case, the power connection region 114 can be connected directly to the relevant contact region 104 of the cell connector 102.
Jeweils zwei Kontaktbereiche 104 des Zellverbinders 102 sind vorzugsweise durch jeweils einen dazwischen angeordneten, elastisch und/oder plastisch verformbaren Kompensationsbereich 122 miteinander verbunden . - - In each case, two contact regions 104 of the cell connector 102 are preferably connected to one another by a respective elastically and / or plastically deformable compensation region 122 arranged therebetween. - -
Insbesondere können der erste Kontaktbereich 104a und der zweite Kontaktbereich 104b über einen ersten Kompensationsbereich 122a miteinander verbunden sein, und der zweite Kontaktbereich 104b und der dritte Kontaktbereich 104c können über einen zweiten Kompensationsbereich 122b miteinander verbunden sein. In particular, the first contact region 104a and the second contact region 104b may be connected to one another via a first compensation region 122a, and the second contact region 104b and the third contact region 104c may be connected to one another via a second compensation region 122b.
Jeder der Kompensationsbereiche 122 kann insbesondere eine oder mehrere quer, vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht, zu der Verbindungsrichtung 112 des Zellverbinders 102 verlaufende Kompensationswellen 124 aufweisen. Each of the compensation regions 122 may, in particular, have one or more compensation waves 124 running transversely, preferably substantially perpendicular, to the connection direction 112 of the cell connector 102.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann jeder Kompensationsbereich 122 einen - längs der Verbindungsrichtung 112 genommenen - Querschnitt aufweisen, welcher mindestens eine U-Form, S-Form, Ω-Form und/oder Alternatively or additionally, each compensation region 122 may have a cross-section, taken along the connecting direction 112, which has at least one U-shape, S-shape, Ω-shape and / or
Mäanderform beinhaltet. Meandering shape.
Durch einen solchen Kompensationsbereich 122 wird eine Relativbewegung der beiden durch den jeweiligen Kompensationsbereich 122 miteinander verbundenen Kontaktbereiche 104 im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung und/oder zum Toleranzausgleich bei der Montage des Zellkontaktierungs- systems 100 ermöglicht. By means of such a compensation region 122, a relative movement of the two contact regions 104 connected to one another by the respective compensation region 122 is made possible during operation of the electrochemical device and / or tolerance compensation during assembly of the cell contacting system 100.
Die Kontaktbereiche 104, die Kompensationsbereiche 122 und gegebenenfalls der Stromanschlussbereich 114 bilden zusammen einen einstückigen Grundkörper 126 des Zellverbinders 102. The contact regions 104, the compensation regions 122 and optionally the current connection region 114 together form a one-piece main body 126 of the cell connector 102.
Wie am besten aus Fig . 3 zu ersehen ist, ist der Grundkörper 126 aus einem mehrlagigen Verbundmaterial gebildet, wobei das Verbundmaterial bei der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform eine erste Lage 128 aus einem ersten elektrisch leitfähigen Material und eine zweite Lage 130 aus einem zweiten elektrisch leitfähigen Material umfasst. - - As best of Fig. 3, the base body 126 is formed from a multilayer composite material, wherein the composite material in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4, a first layer 128 of a first electrically conductive material and a second layer 130 of a second electrically conductive Material includes. - -
Dabei ist die erste Lage 128 des Verbundmaterials im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems 100 den mittels des Zellverbinders 102 miteinander zu kontaktierenden Zellterminals 106 zugewandt und stoffschlüssig mit denselben verbunden. In this case, the first layer 128 of the composite material in the mounted state of the cell contacting system 100 faces the cell terminal 106 to be contacted to one another by means of the cell connector 102 and is connected to it in a materially bonded manner.
Die erste Lage 128 und die zweite Lage 130 des Verbundmaterials sind vorzugsweise durch Walzplattierung miteinander verbunden. The first layer 128 and the second layer 130 of composite material are preferably joined together by roll-plating.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Zellverbinders 102 ist vorgesehen, dass das erste Material als Hauptbestandteil Aluminium, Nickel oder Eisen und/oder das zweite Material als Hauptbestandteil Kupfer enthält. In a preferred embodiment of the cell connector 102, it is provided that the first material contains aluminum, nickel or iron as the main constituent, and / or the second material contains copper as the main constituent.
Dabei gilt als Hauptbestandteil eines Materials dasjenige Element, dessen Gewichtsanteil an dem betreffenden Material am größten ist. In this case, the main component of a material is that element whose weight fraction is the largest in the material in question.
Die zweite Lage 130 erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Ausdehnung der ersten Lage 128. The second layer 130 extends substantially over the entire extent of the first layer 128.
Die zweite Lage 130 weist vorzugsweise eine größere Dicke auf als die erste Lage 128. The second layer 130 preferably has a greater thickness than the first layer 128.
Besonders günstig ist es, wenn die Dicke d2 der zweiten Lage 130 mindestens das Doppelte, insbesondere mindestens das Dreifache, besonders bevorzugt mindestens das Vierfache, der Dicke di der ersten Lage 128 beträgt. It is particularly favorable if the thickness d 2 of the second layer 130 is at least twice, in particular at least three times, particularly preferably at least four times, the thickness di of the first layer 128.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die erste Lage 128 eine Dicke di von mindestens 0,1 mm, insbesondere von mindestens 0,15 mm, besonders bevorzugt von mindestens 0,2 mm, aufweist. For example, it can be provided that the first layer 128 has a thickness di of at least 0.1 mm, in particular of at least 0.15 mm, particularly preferably of at least 0.2 mm.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die erste Lage 128 eine Dicke di von höchstens 0,4 mm, insbesondere von höchstens 0,3 mm, besonders bevorzugt von höchstens 0,25 mm, aufweist. - - Furthermore, it is preferably provided that the first layer 128 has a thickness di of at most 0.4 mm, in particular of at most 0.3 mm, particularly preferably of at most 0.25 mm. - -
Die zweite Lage 130 weist vorzugsweise eine Dicke d2 von mindestens The second layer 130 preferably has a thickness d 2 of at least
0,5 mm, insbesondere von mindestens 1,0 mm, auf. 0.5 mm, in particular of at least 1.0 mm on.
Ferner ist es günstig, wenn die zweite Lage 130 eine Dicke d2 von höchstens 3,0 mm, vorzugsweise von höchstens 2,0 mm, insbesondere von höchstens 1,5 mm, besonders bevorzugt von höchstens 1,2 mm, aufweist. Furthermore, it is favorable if the second layer 130 has a thickness d 2 of at most 3.0 mm, preferably of at most 2.0 mm, in particular of at most 1.5 mm, particularly preferably of at most 1.2 mm.
Vorzugsweise wird der Grundkörper 126 des Zellverbinders 102 wie folgt gebildet: Preferably, the main body 126 of the cell connector 102 is formed as follows:
Heraustrennen einer Grundkörper-Vorform aus einem, vorzugsweise flächigen, Ausgangsmaterial, welches aus dem Verbundmaterial gebildet ist; anschließendes Umformen der Grundkörper-Vorform zu dem Grundkörper 126, beispielsweise durch einen Prägevorgang oder durch einen Tiefziehvorgang . Separating a main body preform from a preferably sheet-like starting material formed from the composite material; subsequent forming of the base body preform to the base body 126, for example by an embossing process or by a deep-drawing process.
Das Heraustrennen der Grundkörper-Vorform aus dem Ausgangsmaterial kann beispielsweise durch Ausstanzen oder durch Ausschneiden, beispielsweise mittels eines Lasers oder durch Wasserstrahlschneiden, erfolgen. The separation of the main body preform from the starting material can be done for example by punching or by cutting, for example by means of a laser or by water jet cutting.
Die Richtung, längs welcher das Verbundmaterial beim Walzplattieren zwischen den Walzen hindurchläuft, ist vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu der Verbindungsrichtung 112 des Zellverbinders 102 ausgerichtet. The direction along which the composite passes during rolling plating between the rolls is preferably oriented substantially parallel to the connecting direction 112 of the cell connector 102.
Bei der Montage der elektrochemischen Vorrichtung werden die Zellverbinder 102 jeweils mit der ersten Lage 128 des Grundkörpers 126 an den durch den jeweiligen Zellverbinder 102 miteinander elektrisch leitend zu verbindenden Zellterminals 106 angeordnet. - - During assembly of the electrochemical device, the cell connectors 102 are respectively arranged with the first layer 128 of the base body 126 at the cell terminals 106 to be electrically conductively connected to each other by the respective cell connector 102. - -
Anschließend werden die Zellverbinder 102 elektrisch leitend mit den jeweils zugeordneten Zellterminals 106 und gegebenenfalls mit dem Stromanschlusselement 116 kontaktiert, vorzugsweise durch Stoffschluss, insbesondere durch Verschweißung, beispielsweise durch Laserschweißung, Ultraschallschweißung oder Reibrührschweißung. Subsequently, the cell connectors 102 are electrically conductively contacted with the respective associated cell terminals 106 and optionally with the power connection element 116, preferably by material connection, in particular by welding, for example by laser welding, ultrasonic welding or friction stir welding.
Damit ist die Montage des Zellkontaktierungssystems 100 an der elektrochemischen Vorrichtung abgeschlossen. This completes the assembly of the cell contacting system 100 to the electrochemical device.
Eine in Fig . 5 ausschnittsweise dargestellte zweite Ausführungsform eines Zellverbinders 102 für ein Zellkontaktierungssystem 100 einer elektrochemischen Vorrichtung unterscheidet sich von der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass der Grundkörper 126 des Zellverbinders 102 aus einem Verbundmaterial gebildet ist, welches zusätzlich zu der ersten Lage 128 und der zweiten Lage 130 eine dritte Lage 132 umfasst, welche auf der der ersten Lage 128 abgewandten Seite der zweiten Lage 130 angeordnet ist. One in Fig. FIG. 5 shows a detail of a second embodiment of a cell connector 102 for a cell contacting system 100 of an electrochemical device that differs from the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 in that the base body 126 of the cell connector 102 is formed from a composite material which is in addition to the first layer 128 and the second layer 130 comprises a third layer 132, which is arranged on the side facing away from the first layer 128 of the second layer 130.
Vorzugsweise ist dabei die dritte Lage 132 aus im Wesentlichen demselben Material gebildet wie die erste Lage 128. Preferably, the third layer 132 is formed from substantially the same material as the first layer 128.
Grundsätzlich kann die dritte Lage 132 aber auch aus einem von dem Material der ersten Lage 128 verschiedenen Material gebildet sein. In principle, however, the third layer 132 can also be formed from a material different from the material of the first layer 128.
Vorzugsweise ist das Material der ersten Lage 128 so gewählt, dass es für eine stoffschlüssige Verbindung mit den Zellterminals 106 der elektrochemischen Zellen, welche durch den Zellverbinder 102 miteinander verbunden werden sollen, geeignet ist. Diese Zellterminals 106 können als Hauptbestandteil insbesondere Aluminium, Nickel oder Eisen enthalten. Preferably, the material of the first layer 128 is selected to be suitable for a material bond with the cell terminals 106 of the electrochemical cells to be interconnected by the cell connector 102. These cell terminals 106 may contain as the main component, in particular aluminum, nickel or iron.
Das Material der dritten Lage 132 wird vorzugsweise so gewählt, dass es für eine stoffschlüssige Verbindung mit Spannungsabgriffsleitungen des The material of the third ply 132 is preferably selected to be suitable for cohesive connection to voltage taps of the
Zellkontaktierungssystems 100 geeignet ist. - - Cell contacting system 100 is suitable. - -
Die dritte Lage 132 weist vorzugsweise eine Dicke d3 auf, welche im Wesentlichen gleich groß ist wie die Dicke di der ersten Lage 128. The third layer 132 preferably has a thickness d 3 which is substantially the same as the thickness di of the first layer 128.
Die dritte Lage 132 ist vorzugsweise durch Walzplattierung mit der zweiten Lage 130 verbunden. The third layer 132 is preferably roll bonded to the second layer 130.
Das Verbundmaterial, aus welchem der Grundkörper 126 gebildet ist, weist bei dieser Ausführungsform eine Sandwichstruktur auf, bei welcher die zweite Lage 130 eine Kernlage bildet, die durch die erste Lage 128 und die dritte Lage 132 als Decklagen eingeschlossen ist. The composite material from which the base body 126 is formed has, in this embodiment, a sandwich structure in which the second layer 130 forms a core layer which is enclosed by the first layer 128 and the third layer 132 as cover layers.
Durch diesen Aufbau des Grundkörpers 126 wird erreicht, dass eine stoffschlüssige elektrisch leitende Verbindung, beispielsweise mit einem Zellterminals 106 oder mit einem Stromanschlusselement 116, mit einer Spannungsabgriffsleitung oder mit einem Temperatursensor, auf beiden einander gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers 126, nämlich auf der Seite der ersten Lage 128 und auf der Seite der dritten Lage 132, hergestellt werden kann. By means of this structure of the main body 126 it is achieved that a cohesive, electrically conductive connection, for example with a cell terminal 106 or with a power connection element 116, with a voltage tapping line or with a temperature sensor, on both sides of the main body 126 opposite to one another, namely on the side of the first Layer 128 and on the side of the third layer 132, can be made.
Ferner wird durch den symmetrischen Aufbau des Verbundmaterials verhindert, dass bei Vorliegen unterschiedlicher Wärmedehnungskoeffizienten des Materials der ersten Lage 128 und der dritten Lage 132 einerseits und des Materials der zweiten Lage 130 andererseits ein Bimetall-Effekt auftritt, welcher zu einer unerwünschten Verformung des Zellverbinders 102 führen würde. Furthermore, it is prevented by the symmetrical structure of the composite material that in the presence of different thermal expansion coefficients of the material of the first layer 128 and the third layer 132 on the one hand and the material of the second layer 130 on the other hand, a bimetal effect occurs, which lead to an undesirable deformation of the cell connector 102 would.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Material der dritten Lage 132 als Hauptbestandteil Aluminium, Nickel oder Eisen enthält. In a preferred embodiment of this embodiment, it is provided that the material of the third layer 132 contains aluminum, nickel or iron as the main constituent.
Die Dicken di der ersten Lage 128 und d2 der zweiten Lage 130 können bei der zweiten Ausführungsform insbesondere in denselben Bereichen gewählt werden wie bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform. - - The thicknesses of the first layer 128 and d 2 of the second layer 130 can be selected in the second embodiment, in particular in the same areas as in the first embodiment described above. - -
Die Dicke d3 der dritten Lage 132 kann vorzugsweise in denselben Bereichen gewählt werden, welche vorstehend für die Dicke di der ersten Lage 128 angegeben worden sind. The thickness d 3 of the third layer 132 may preferably be selected in the same ranges as indicated above for the thickness di of the first layer 128.
Eine in den Fig . 6 bis 9 dargestellte dritte Ausführungsform eines Zellverbinders 102 für ein Zellkontaktierungssystem 100 einer elektrochemischen Vorrichtung unterscheidet sich von der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass der Zellverbinder 102 bei der dritten Ausführungsform eine größere Anzahl von Kontaktbereichen 104 zum elektrisch leitenden Kontaktieren von Zellterminals 106 der elektrochemischen Vorrichtung aufweist, beispielsweise fünf Kontaktbereiche 104a bis 104e. One in FIGS. 6 to 9, a cell connector 102 for a cell contacting system 100 of an electrochemical device differs from the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 in that the cell connector 102 in the third embodiment has a larger number of contact portions 104 for electrically conductive contacting of cell terminals 106 of the electrochemical device, for example five contact areas 104a to 104e.
Jeweils zwei einander benachbarte Kontaktbereiche 104 sind dabei durch jeweils einen elastisch und/oder plastisch verformbaren Kompensationsbereich 122 miteinander verbunden. In each case two adjacent contact regions 104 are connected to one another by a respective elastically and / or plastically deformable compensation region 122.
Alle Kontaktbereiche 104a bis 104e folgen längs der Verbindungsrichtung 112 des Zellverbinders 102 aufeinander. All contact regions 104a to 104e follow one another along the connection direction 112 of the cell connector 102.
Außerdem weist der Zellverbinder 102 bei dieser Ausführungsform eine Anschlussfahne 134 auf, welche beispielsweise von einem der Kontaktbereiche 104, zum Beispiel von dem ersten Kontaktbereich 104a aus, vorsteht. In addition, in this embodiment, the cell connector 102 has a terminal lug 134 projecting, for example, from one of the contact areas 104, for example, from the first contact area 104a.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch vorgesehen sein, das die Anschlussfahne von dem Stromanschlussbereich 114 des Zellverbinders 102 aus vorsteht. Alternatively or additionally, it can also be provided that the terminal lug projects from the current connection region 114 of the cell connector 102.
Die Anschlussfahne 134 erstreckt sich vorzugsweise quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zu der Verbindungsrichtung 112 von dem Kontaktbereich 104 beziehungsweise von dem Stromanschlussbereich 114 des Zellverbinders 102. - - The terminal lug 134 preferably extends transversely, in particular substantially perpendicularly, to the connection direction 112 from the contact region 104 or from the current connection region 114 of the cell connector 102. - -
Die Anschlussfahne 134 kann dazu dienen, den Zellverbinder 102 mit einer Spannungsabgriffsleitung des Zellkontaktierungssystems 100 elektrisch leitend zu verbinden. The terminal lug 134 may serve to electrically connect the cell connector 102 to a voltage tapping lead of the cell contacting system 100.
Hierzu wird bei der Montage des Zellkontaktierungssystems 100 eine For this purpose, during assembly of Zellkontaktierungssystems 100 a
Spannungsabgriffsleitung vorzugsweise stoffschlüssig und/oder vorzugsweise mit der ersten Lage 128 des Verbundmaterials des Grundkörpers 126 verbunden, insbesondere durch Verschweißung, beispielsweise durch Laser- schweißung, Ultraschallschweißung oder Reibrührschweißung. Spannungsabgriffsleitung preferably cohesively and / or preferably connected to the first layer 128 of the composite material of the base body 126, in particular by welding, for example by laser welding, ultrasonic welding or friction stir welding.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann die Anschlussfahne 134 dazu dienen, an derselben ein (nicht dargestelltes) Sensorelement, beispielsweise ein As an alternative or in addition to this, the connection lug 134 can serve to serve on it a sensor element (not shown), for example a
Temperatursensorelement, des Zellkontaktierungssystems 100 anzuordnen. Temperature sensor element, the Zellkontaktierungssystems 100 to order.
Das Sensorelement kann dabei stoffschlüssig mit der Anschlussfahne 134, insbesondere mit der ersten Lage 128 des Verbundmaterials des Grundkörpers 126 des Zellverbinders 102, verbunden werden, beispielsweise durch Verschweißung, insbesondere durch Laserschweißung, Ultraschallschweißung oder Reibrührschweißung . The sensor element can be materially connected to the terminal lug 134, in particular to the first layer 128 of the composite material of the main body 126 of the cell connector 102, for example by welding, in particular by laser welding, ultrasonic welding or friction stir welding.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann das Sensorelement durch Klebung (insbesondere mittels eines Wärmeleit-Pads, mittels einer Wärmeleitpaste und/oder mittels eines Wärmeleitklebers), durch Presspassung oder durch Formschluss (optional nach einer Umformung der Anschlussfahne 134, durch welche eine Aufnahme für das Sensorelement gebildet wird) mit der Alternatively or additionally, the sensor element may be formed by adhesion (in particular by means of a heat-conducting pad, by means of a thermal compound and / or by means of a heat-conductive adhesive), by press-fitting or by positive locking (optionally after a reshaping of the terminal lug 134, through which a receptacle for the sensor element will) with the
Anschlussfahne 134 verbunden werden. Terminal lug 134 are connected.
Im Übrigen stimmt die in den Fig. 6 bis 9 dargestellte dritte Ausführungsform eines Zellverbinders 102 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den Fig . 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird. - - Incidentally, the third embodiment of a cell connector 102 shown in FIGS. 6 to 9 is the same in construction, function and method of manufacture as in FIG. 1 to 4 illustrated first embodiment, the above description of which reference is made. - -
Eine in Fig . 10 ausschnittsweise dargestellte vierte Ausführungsform eines Zellverbinders 102 unterscheidet sich von der in den Fig. 6 bis 9 dargestellten dritten Ausführungsform dadurch, dass das Verbundmaterial des Grundkörpers 126 außer der ersten Lage 128 und der zweiten Lage 130 noch eine dritte Lage 132 umfasst, welche auf der der ersten Lage 128 abgewandten Seite der zweiten Lage 130 angeordnet ist. One in Fig. FIG. 10 shows a fourth embodiment of a cell connector 102, which is shown in detail in FIG. 6, in that the composite material of the base body 126, in addition to the first layer 128 and the second layer 130, also comprises a third layer 132 which is located on the the first layer 128 opposite side of the second layer 130 is arranged.
Das Verbundmaterial, aus welchem der Grundkörper 126 gebildet ist, kann bei dieser vierten Ausführungsform eines Zellverbinders 102 insbesondere denselben Aufbau haben wie bei der in Fig . 5 dargestellten zweiten Ausführungsform. The composite material from which the base body 126 is formed, in this fourth embodiment of a cell connector 102 may have, in particular, the same construction as in the case of the one shown in FIG. 5 illustrated second embodiment.
Im Übrigen stimmt die in Fig . 10 dargestellte vierte Ausführungsform eines Zellverbinders 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den Fig. 6 bis 9 dargestellten dritten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird. Incidentally, the in Fig. 10 fourth embodiment of a cell connector 100 in terms of structure, function and method of manufacture with the third embodiment shown in FIGS. 6 to 9, the above description of which reference is made in this regard.
Eine Anschlussfahne 134 der vorstehend im Zusammenhang mit der dritten und der vierten Ausführungsform eines Zellverbinders 100 beschriebenen Art kann auch bei der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten ersten oder zweiten Ausführungsform eines Zellverbinders 100 vorgesehen sein. A terminal lug 134 of the type described above in connection with the third and the fourth embodiment of a cell connector 100 may also be provided in the first or second embodiment of a cell connector 100 shown in FIGS. 1 to 5.

Claims

Patentansprüche claims
1. Zellverbinder für eine elektrochemische Vorrichtung, zum elektrisch 1. Cell connector for an electrochemical device, for electrical
leitenden Verbinden mindestens eines ersten Zellterminals (106a) einer ersten elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung mit einem zweiten Zellterminal (106b) einer zweiten elektrochemischen Zelle der elektrochemischen Vorrichtung und/oder mit einem Stromanschlusselement (116) der elektrochemischen Vorrichtung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Zellverbinder (102) einen Grundkörper (126) umfasst, welcher aus einem mehrlagigen Verbundmaterial gebildet ist, wobei das Verbundmaterial mindestens eine erste Lage (128) aus einem ersten elektrisch leitfähigen Material und mindestens eine zweite Lage (130) aus einem zweiten elektrisch leitfähigen Material umfasst und wobei die erste Lage (128) mit zumindest dem ersten Zellterminal (106a) und dem zweiten Zellterminal (106b) und/oder dem Stromanschlusselement (116) stoffschlüssig verbindbar ist.  electrically connecting at least a first cell terminal (106a) of a first electrochemical cell of the electrochemical device to a second cell terminal (106b) of a second electrochemical cell of the electrochemical device and / or to a current connection element (116) of the electrochemical device, characterized in that the cell connector (102 ) comprises a base body (126) formed of a multilayer composite material, the composite material comprising at least a first layer (128) of a first electrically conductive material and at least one second layer (130) of a second electrically conductive material; first layer (128) with at least the first cell terminal (106a) and the second cell terminal (106b) and / or the power connector element (116) is materially connectable.
2. Zellverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lage (128) und die zweite Lage (130) durch Walzplattierung miteinander verbunden sind. 2. Cell connector according to claim 1, characterized in that the first layer (128) and the second layer (130) are connected to each other by roll-plating.
3. Zellverbinder nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lage (128) Aluminium, Nickel und/oder Eisen umfasst. 3. Cell connector according to one of claims 1 or 2, characterized in that the first layer (128) comprises aluminum, nickel and / or iron.
4. Zellverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lage (130) Kupfer umfasst. 4. Cell connector according to one of claims 1 to 3, characterized in that the second layer (130) comprises copper.
5. Zellverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (126) des Zellverbinders (102) mindestens einen ersten Kontaktbereich (104a), der mit dem ersten Zellterminal (106a) stoffschlüssig verbindbar ist, und mindestens einen weiteren Kontaktbereich (104b), der mit dem zweiten Zellterminal (106b) oder mit dem Stromanschlusselement (116) stoffschlüssig verbindbar ist, und einen zwischen dem ersten Kontaktbereich (104a) und dem weiteren Kontaktbereich (104b) angeordneten elastisch und/oder plastisch verformbaren Kompensationsbereich (122) aufweist. 5. Cell connector according to one of claims 1 to 4, characterized in that the base body (126) of the cell connector (102) at least a first contact region (104a), which is materially connectable to the first cell terminal (106a), and at least one further contact area (104b) which can be adhesively connected to the second cell terminal (106b) or to the power connection element (116), and an elastically and / or plastically deformable compensation area (122) arranged between the first contact area (104a) and the further contact area (104b) having.
6. Zellverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der 6. Cell connector according to claim 5, characterized in that the
Kompensationsbereich (122) mindestens eine Kompensationswelle (124) aufweist.  Compensation area (122) has at least one compensation wave (124).
7. Zellverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (126) des Zellverbinders (102) durch Heraustrennen einer Grundkörper-Vorform aus einem Ausgangsmaterial, welches aus dem Verbundmaterial gebildet ist, und Umformen der Grundkörper-Vorform zu dem Grundkörper (126) gebildet ist. 7. Cell connector according to one of claims 1 to 6, characterized in that the base body (126) of the cell connector (102) by separating a main body preform of a starting material, which is formed from the composite material, and forming the main body preform to the Base body (126) is formed.
8. Zellverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lage (130) sich im Wesentlichen über die gesamte Ausdehnung der ersten Lage (128) erstreckt. 8. Cell connector according to one of claims 1 to 7, characterized in that the second layer (130) extends substantially over the entire extent of the first layer (128).
9. Zellverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lage (130) eine größere Dicke aufweist als die erste Lage (128). 9. cell connector according to one of claims 1 to 8, characterized in that the second layer (130) has a greater thickness than the first layer (128).
10. Zellverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lage (128) eine Dicke (di) von mindestens 0,1 mm aufweist. 10. Cell connector according to one of claims 1 to 9, characterized in that the first layer (128) has a thickness (di) of at least 0.1 mm.
11. Zellverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lage (128) eine Dicke (di) von höchstens 0,4 mm aufweist. 11. Cell connector according to one of claims 1 to 10, characterized in that the first layer (128) has a thickness (di) of at most 0.4 mm.
12. Zellverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lage (130) eine Dicke (d2) von mindestens 0,5 mm aufweist. 12. Cell connector according to one of claims 1 to 11, characterized in that the second layer (130) has a thickness (d 2 ) of at least 0.5 mm.
13. Zellverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lage (130) eine Dicke (d2) von höchstens 3 mm aufweist. 13. Cell connector according to one of claims 1 to 12, characterized in that the second layer (130) has a thickness (d 2 ) of at most 3 mm.
14. Zellverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundmaterial eine dritte Lage (132) umfasst, welche auf der der ersten Lage (128) abgewandten Seite der zweiten Lage (130) angeordnet ist. 14. Cell connector according to one of claims 1 to 13, characterized in that the composite material comprises a third layer (132) which on the first layer (128) facing away from the second layer (130) is arranged.
15. Zellverbinder nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Lage (132) aus in Wesentlichem demselben Material gebildet ist wie die erste Lage (128). 15. Cell connector according to claim 14, characterized in that the third layer (132) is formed from essentially the same material as the first layer (128).
PCT/EP2018/075658 2017-09-29 2018-09-21 Cell connector for an electrochemical device WO2019063438A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017122784.9A DE102017122784A1 (en) 2017-09-29 2017-09-29 Cell connector for an electrochemical device
DE102017122784.9 2017-09-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019063438A1 true WO2019063438A1 (en) 2019-04-04

Family

ID=63857863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/075658 WO2019063438A1 (en) 2017-09-29 2018-09-21 Cell connector for an electrochemical device

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017122784A1 (en)
WO (1) WO2019063438A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021245259A1 (en) * 2020-06-04 2021-12-09 Saft Connection member for connecting two accumulators

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3033117A1 (en) * 1980-09-03 1982-04-22 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim ELECTROCHEMICAL STORAGE CELL
EP1313156A2 (en) * 2001-11-14 2003-05-21 Nissan Motor Co., Ltd. Assembled battery
EP2541648A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-02 ElringKlinger AG Cell connector

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011076624A1 (en) * 2011-05-27 2012-11-29 Elringklinger Ag cell connectors
DE102012100862A1 (en) * 2012-02-02 2013-08-08 Elringklinger Ag Cell connector for electrically conductive connecting cell terminals of lithium iron phosphate battery used as heavy-duty energy source for drive of motor car, has material layers of base body connected with each other by joining element
DE102013213540A1 (en) * 2013-07-10 2015-01-15 Robert Bosch Gmbh Battery with a cell connector, motor vehicle with the battery and method for producing the battery
DE102016121265A1 (en) * 2016-11-07 2018-05-09 Elringklinger Ag Cell contacting system for an electrochemical device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3033117A1 (en) * 1980-09-03 1982-04-22 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim ELECTROCHEMICAL STORAGE CELL
EP1313156A2 (en) * 2001-11-14 2003-05-21 Nissan Motor Co., Ltd. Assembled battery
EP2541648A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-02 ElringKlinger AG Cell connector

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021245259A1 (en) * 2020-06-04 2021-12-09 Saft Connection member for connecting two accumulators
FR3111238A1 (en) * 2020-06-04 2021-12-10 Saft CONNECTION BODY FOR CONNECTING TWO ACCUMULATORS

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017122784A1 (en) 2019-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2715838B1 (en) Cell connector
EP3231033B1 (en) Cell contacting system for an electrochemical device
EP2745337B1 (en) Cell connector, battery cell module, battery, method for producing a cell connector, and motor vehicle
DE69012701T2 (en) Structure for the arrangement of electrical double layer capacitor cells.
EP2715833B1 (en) Energy storage module comprising a plurality of prismatic storage cells
EP3535789A1 (en) Cell contacting system for an electrochemical device
DE102013220044B4 (en) Cell contacting system for an electrochemical device and method for producing a cell contacting system
WO2013083214A1 (en) Battery and cell block for a battery
EP2715831A1 (en) Battery cell, battery, or battery cell module, method for producing a battery cell, and motor vehicle
EP2165379A1 (en) Electrochemical energy storage unit
EP2713423B1 (en) Battery module having a connecting element in omega form for the electrical connection of battery cells
WO2011045088A1 (en) Cell connector
DE102013021549A1 (en) High-voltage battery
DE102012100862A1 (en) Cell connector for electrically conductive connecting cell terminals of lithium iron phosphate battery used as heavy-duty energy source for drive of motor car, has material layers of base body connected with each other by joining element
DE112013004445T5 (en) Electric storage device and method of manufacturing an electrical storage device
EP2541648B1 (en) Electrochemical device
DE102012202623A1 (en) cell connectors
WO2012110181A1 (en) Arrangement having a housing
WO2019063438A1 (en) Cell connector for an electrochemical device
WO2018220197A2 (en) Electrochemical cell unit, energy storage module and method for the assembly thereof
DE102010050998A1 (en) Battery with a cell group
WO2014040677A2 (en) Individual cell for a battery
WO2013017208A1 (en) Battery having a plurality of battery cells, and method for the production thereof
DE102010013028A1 (en) Cell assembly for battery for vehicle e.g. hybrid vehicle, has single cells injecting into axial direction based on clamping element, where single cells are provided with alignment elements that are fixed corresponding to surface area-side
DE102011051463A1 (en) Method for producing joint connection between metallic components of electrochemical device, involves enabling surface of two components to come in contact with each other such that the size of contact surface area is reduced

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18786224

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18786224

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1