WO2020001870A1 - Storage cell for an energy store of a motor vehicle and energy store for a motor vehicle - Google Patents

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WO2020001870A1
WO2020001870A1 PCT/EP2019/063250 EP2019063250W WO2020001870A1 WO 2020001870 A1 WO2020001870 A1 WO 2020001870A1 EP 2019063250 W EP2019063250 W EP 2019063250W WO 2020001870 A1 WO2020001870 A1 WO 2020001870A1
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cell housing
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storage
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PCT/EP2019/063250
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Thomas HAMMERSCHMIDT
Simon Nuernberger
Christoph Bauer
Jan Philipp Schmidt
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Abstract

The invention relates to a storage cell (1) for an energy store of a motor vehicle, comprising a cell housing (2) in which storage means (6) are held for storing electrical energy, comprising at least one terminal (7), arranged outside the cell housing (2), by means of which the electrical energy stored by the storage means (6) can be provided by the storage means (6), and comprising at least one electrical heating element (9), arranged inside the cell housing (2), for heating the storage cell (1), wherein the cell housing (2) comprises a connection region (V) in which the heating element (9) inside the cell housing (2) is electrically connected to the cell housing (2), wherein the terminal (7) is electrically insulated from the cell housing (2) by means of an insulator (11) in which at least one switch (12) is embedded, by means of which the cell housing (2) can be electrically connected to the terminal (7) and can be electrically disconnected from the terminal (7), and by means of which cell housing the heating element (9) can be electrically connected to the terminal and can be electrically disconnected from the terminal.

Description

Speicherzelle für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs sowie Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug  Storage cell for an energy storage device of a motor vehicle and energy storage device for a motor vehicle
Die Erfindung betrifft eine Speicherzelle zum Speichern von elektrischer Energie für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 . Außerdem betrifft die Erfindung einen zum Speichern von elektrischer Energie ausgebildeten Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug. The invention relates to a storage cell for storing electrical energy for an energy storage device of a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1. The invention also relates to an energy store for a motor vehicle designed to store electrical energy.
Die DE 10 2013 221 747 A1 offenbart eine Batteriezelle, mit einer negativen Elektrode, mit einem Separator und mit einer positiven Elektrode, welche in gewickelter Form vorliegen und von einer Zellwickelfolie umgeben sind. Dabei ist es vorgesehen, dass die Zellwickelfolie eine integrierte Heizung aufweist. DE 10 2013 221 747 A1 discloses a battery cell with a negative electrode, with a separator and with a positive electrode, which are in a wound form and are surrounded by a cell wrap film. It is provided that the cell wrap film has an integrated heater.
Die DE 10 2013 021 258 A1 offenbart eine Batteriezelle, mit einem Gehäuse und mit einer Heizvorrichtung. Die Heizvorrichtung weist ein flächiges Trägerelement mit wenigstens einem darin und/oder darauf angeordneten, elektrischen Heizelement auf. Außerdem ist das wenigste eine flächige Trägerelemente auf wenigstens einer Wandung des Gehäuses angeordnet. Darüber hinaus ist aus der WO 2017/194373 A1 eine beheizbare Batterie bekannt. DE 10 2013 021 258 A1 discloses a battery cell with a housing and with a heating device. The heating device has a flat carrier element with at least one electrical heating element arranged therein and / or thereon. In addition, at least one flat support element is arranged on at least one wall of the housing. A heatable battery is also known from WO 2017/194373 A1.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Speicherzelle und einen Energiespeicher der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass der Bauraumbedarf der Speicherzelle und des Energiespeichers besonders gering gehalten werden kann. The object of the present invention is to further develop a memory cell and an energy store of the type mentioned at the outset in such a way that the space requirement of the memory cell and the energy store can be kept particularly small.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Speicherzelle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Energiespeicher mit den Merkmalen des This object is achieved by a memory cell with the features of claim 1 and by an energy store with the features of
Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Claim 5 solved. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Speicherzelle für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens. Die Speicherzelle kann als Batteriezelle ausgebildet sein, sodass der Energiespeicher beispielsweise als Batterie ausgebildet ist. Insbesondere kann die Speicherzelle als Lithium-Ionen-Zelle ausgebildet sein, sodass der Energiespeicher als Lithium-Ionen-Batterie ausgebildet sein kann. In seinem vollständig hergestellten Zustand umfasst der Energiespeicher mehrere, vorzugsweise elektrisch miteinander verbundene Speicherzellen, wobei die vorherigen und folgenden Ausführungen zur Speicherzelle ohne weiteres auch auf die anderen Speicherzellen des Energiespeichers übertragen werden können und umgekehrt. A first aspect of the invention relates to a storage cell for an energy storage device of a motor vehicle, in particular a motor vehicle which is preferably designed as a passenger car. The storage cell can be designed as a battery cell, so that the energy store is designed, for example, as a battery. In particular, the Storage cell can be designed as a lithium-ion cell, so that the energy store can be designed as a lithium-ion battery. In its completely manufactured state, the energy store comprises a plurality of, preferably electrically interconnected, memory cells, wherein the previous and following statements regarding the memory cell can also be easily transferred to the other memory cells of the energy store and vice versa.
Die Speicherzelle weist ein auch als Gehäuse bezeichnetes Zellgehäuse auf, in welchem Speichermittel zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom aufgenommen sind. Die Speichermittel können wenigstens oder genau zwei Elektroden unterschiedliche Polarität und einen, insbesondere flüssigen, Elektrolyten aufweisen, in welchen die Elektroden zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, aufgenommen beziehungsweise eingetaucht sind. The storage cell has a cell housing, also referred to as a housing, in which storage means for storing electrical energy or electrical current are accommodated. The storage means can have at least or exactly two electrodes of different polarity and one, in particular liquid, electrolyte, in which the electrodes are at least partially, in particular at least predominantly or completely, received or immersed.
Die Speicherzelle weist darüber hinaus wenigstens einen zumindest teilweise außerhalb des Zellgehäuses angeordneten Anschluss auf, welcher auch als Terminal bezeichnet wird. Über den Anschluss können die Speichermittel die mittels der Speichermittel gespeicherte elektrische Energie bereitstellen, sodass beispielsweise über den Anschluss die mittels der Speichermittel gespeicherte elektrische Energie von der Speicherzelle abgeführt beispielsweise und beispielsweise wenigstens einem Bauelement wie beispielsweise einer elektrischen Maschine des Kraftfahrzeugs zugeführt werden kann. The memory cell also has at least one connection which is at least partially arranged outside the cell housing and is also referred to as a terminal. Via the connection, the storage means can provide the electrical energy stored by means of the storage means, so that for example via the connection the electrical energy stored by means of the storage means can be dissipated from the storage cell, for example and can be supplied to at least one component such as an electrical machine of the motor vehicle.
Außerdem weist die Speicherzelle wenigstens ein innerhalb des Zellgehäuses angeordnetes elektrisches Heizelement zum Beheizen der Speicherzelle auf. Dies bedeutet dass mittels des Heizelements die Speicherzelle unter Nutzung von elektrischer Energie beheizt und somit erwärmt werden kann. Hierzu wird beispielsweise das In addition, the memory cell has at least one electrical heating element arranged within the cell housing for heating the memory cell. This means that the storage cell can be heated and thus heated using electrical energy by means of the heating element. For this purpose, for example
Heizelement mit elektrischer Energie beziehungsweise mit elektrischem Strom versorgt. Heating element supplied with electrical energy or with electrical current.
Um nun den Bau raum bedarf der Speicherzelle und somit des Energiespeichers insgesamt in einem besonders geringen Rahmen halten zu können, ist es In order to be able to keep the construction space of the storage cell and thus the energy storage as a whole in a particularly small scope, it is
erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Zellgehäuse wenigstens einen provided according to the invention that the cell housing at least one
Verbindungsbereich aufweist, in welchem das Heizelement innerhalb des Zellgehäuses elektrisch mit dem Zellgehäuse verbunden ist. Dies bedeutet, dass das Heizelement innerhalb des Zellgehäuses zumindest mit einem Teil des Zellgehäuses elektrisch verbunden ist. Außerdem ist der Anschluss gegenüber dem Zellgehäuse mittels eines Isolators elektrisch isoliert. Mit anderen Worten sind das Zellgehäuse und der Anschluss mittels wenigstens eines Isolators elektrisch voneinander isoliert. Dabei ist in dem Isolator wenigstens oder genau ein Schalter eingebettet, über welchen das Zellgehäuse beziehungsweise zumindest der Verbindungsbereich und über dieses beziehungsweise diesen das Heizelement elektrisch mit dem Anschluss verbindbar und von dem Anschluss trennbar sind. Der Schalter kann beispielsweise zwischen wenigstens einem Has connection area in which the heating element is electrically connected to the cell housing within the cell housing. This means that the heating element within the cell housing is electrically connected to at least part of the cell housing. In addition, the connector is electrically insulated from the cell housing by means of an insulator. In other words, the cell housing and the connection are electrically insulated from one another by means of at least one insulator. It is in the isolator embedded at least or exactly one switch, via which the cell housing or at least the connection area and via this or these the heating element can be electrically connected to the connection and separated from the connection. The switch can, for example, between at least one
Verbindungszustand und wenigstens einem Trennzustand umgeschaltet, insbesondere bewegt, werden. In dem Verbindungszustand ist zumindest ein Teil des Zellgehäuses über den Schalter elektrisch mit dem Anschluss verbunden. Da das Heizelement innerhalb des Zellgehäuses zumindest mit dem Teil des Zellgehäuses elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch verbunden ist, ist in dem Verbindungszustand des Schalters das Heizelement über das Zellgehäuse beziehungsweise über den Teil des Zellgehäuses und über den Schalter elektrisch mit dem Anschluss verbunden. Hierdurch kann in dem Verbindungszustand des Schalters das Heizelement über das Zellgehäuse beziehungsweise über den Teil des Zellgehäuses und über den Schalter mit mittels der Speichermittel gespeicherter und von den Speichermitteln über den Anschluss bereitgestellter elektrischer Energie versorgt werden, wodurch das Heizelement aktiviert ist beziehungsweise die Speicherzelle unter Nutzung der elektrischen Energie beheizen und somit erwärmen kann. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist in dem Connection state and at least one disconnected state switched, in particular moved. In the connected state, at least part of the cell housing is electrically connected to the connector via the switch. Since the heating element within the cell housing is at least electrically and preferably also mechanically connected to the part of the cell housing, in the connected state of the switch the heating element is electrically connected to the connection via the cell housing or via the part of the cell housing and via the switch. As a result, in the connected state of the switch, the heating element can be supplied with electrical energy stored by means of the storage means and provided by the storage means via the connection via the cell housing or via the part of the cell housing and via the switch, whereby the heating element is activated or the storage cell is used of electrical energy can heat and thus heat. In other words it is expressed in that
Verbindungszustand des Schalters eine elektrische Verbindung zwischen dem Anschluss und zumindest dem Teil des Zellgehäuses über den Schalter geschlossen, sodass in dem Verbindungszustand des Schalters auch eine elektrische Verbindung zwischen dem Heizelement und dem Anschluss über das Zellgehäuse beziehungsweise über den Teil des Zellgehäuses und über den Schalter geschlossen ist. Hierdurch kann elektrische Energie, die in den Speichermitteln gespeichert ist und von den Speichermitteln bereitgestellt wird und dabei beispielsweise auf den Anschluss übertragen wird von dem Anschluss auf den Schalter, von dem Schalter auf den Teil des Zellgehäuses und von dem Teil des Zellgehäuses auf das Heizelement übertragen werden, wodurch das Heizelement mit der von den Speichermitteln bereitgestellten elektrischen Energie versorgt und somit betrieben wird. Hierdurch wird das elektrische Heizelement aktiviert, wodurch das elektrische Heizelement die Speicherzelle beheizt. Connection state of the switch, an electrical connection between the connection and at least the part of the cell housing is closed via the switch, so that in the connection state of the switch, an electrical connection between the heating element and the connection via the cell housing or via the part of the cell housing and via the switch is closed is. As a result, electrical energy which is stored in the storage means and is provided by the storage means and is thereby transmitted, for example, to the connection from the connection to the switch, from the switch to the part of the cell housing and from the part of the cell housing to the heating element be, whereby the heating element is supplied with the electrical energy provided by the storage means and thus operated. As a result, the electrical heating element is activated, whereby the electrical heating element heats the storage cell.
In dem Trennzustand jedoch ist der Anschluss von dem Zellgehäuse beziehungsweise von dem Teil des Zellgehäuses elektrisch getrennt, sodass in dem Trennzustand das Heizelement von dem Anschluss elektrisch getrennt ist. Mit anderen Worten ist die jeweilige, zuvor beschriebene elektrische Verbindung zwischen dem Anschluss und dem Teil des Zellgehäuses beziehungsweise zwischen dem Anschluss und dem Heizelement in dem Trennzustand durch den Schalter unterbrochen beziehungsweise geöffnet, da der Schalter geöffnet ist. Durch die Einbettung des Schalters in den Isolator, welcher beispielsweise In the disconnected state, however, the connection is electrically separated from the cell housing or from the part of the cell housing, so that in the disconnected state the heating element is electrically separated from the connection. In other words, the respective previously described electrical connection between the connection and the part of the cell housing or between the connection and the heating element is interrupted or opened in the disconnected state by the switch, since the switch is open. By embedding the switch in the isolator, which for example
allumfangsseitlich von dem Isolator umgeben ist, kann eine besonders bau raum- und kostengünstige Anordnung beziehungsweise Verstauung des Schalters realisiert werden, sodass der Bauraumbedarf der Speicherzelle in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden kann. Surrounding the circumference of the insulator, a particularly space-saving and cost-effective arrangement or stowage of the switch can be realized, so that the space requirement of the memory cell can be kept in a particularly small frame.
Um den Bauraumbedarf und die Kosten der Speicherzelle in einem besonders geringen Rahmen halten zu können, ist es in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung In order to be able to keep the installation space requirement and the costs of the memory cell in a particularly small scope, it is an advantageous embodiment of the invention
vorgesehen, dass der Schalter als ein MOSFET ausgebildet ist. provided that the switch is designed as a MOSFET.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Isolator aus einem Kunststoff gebildet ist. hierdurch können die Teileanzahl, die Kosten und das Gewicht in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden. Another embodiment is characterized in that the insulator is formed from a plastic. this enables the number of parts, the costs and the weight to be kept to a particularly low level.
Unter dem Merkmal, dass der Schalter in den Isolator eingebettet ist, ist insbesondere zu verstehen, dass der Schalter zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Isolator aufgenommen beziehungsweise angeordnet ist, wobei der Schalter beispielsweise allumfangsseitig von dem Isolator umgeben sein kann. The feature that the switch is embedded in the isolator is to be understood in particular to mean that the switch is accommodated or arranged at least partially, in particular at least predominantly or completely, in the isolator, the switch being able to be surrounded by the isolator on all sides, for example.
Hierdurch ist eine Integration des Schalters in den Isolator realisiert, wodurch der Bauraumbedarf besonders gering gehalten werden kann. As a result, the switch is integrated into the isolator, which means that the space requirement can be kept particularly low.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Kunststoff als ein Thermoplast ausgebildet. In a particularly advantageous embodiment of the invention, the plastic is designed as a thermoplastic.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug. Der Energiespeicher weist wenigstens eine oder mehrere erfindungsgemäße Speicherzellen gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. A second aspect of the invention relates to an energy store for a motor vehicle. The energy store has at least one or more storage cells according to the invention in accordance with the first aspect of the invention. Advantages and advantageous configurations of the first aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous configurations of the second aspect of the invention and vice versa.
Vorzugsweise weist der Energiespeicher mehrere Speicherzellen auf, welche The energy store preferably has a plurality of storage cells, which
vorzugsweise elektrisch miteinander verbunden sind. Hierdurch können besonders große elektrische Leistungen zum elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs realisiert werden. Das Kraftfahrzeug weist in seinem vollständig hergestellten Zustand den Energiespeicher und wenigstens eine elektrische Maschine auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug elektrisch angetrieben werden kann. Zum elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs wird die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben. Hierzu wird die elektrische Maschine mit elektrischer Energie versorgt, welche in dem Energiespeicher beziehungsweise mittels des Energiespeichers und dabei in den Speicherzellen des Energiespeichers gespeichert ist. Der Energiespeicher ist dabei vorzugsweise als Hochvoltkomponente beziehungsweise als Hochvoltspeicher ausgebildet und weist eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische are preferably electrically connected to each other. As a result, particularly large electrical outputs for electrically driving the motor vehicle can be realized. In its completely manufactured state, the motor vehicle has the energy store and at least one electrical machine, by means of which the motor vehicle can be driven electrically. For electrically driving the motor vehicle the electric machine is operated in a motor mode and thus as an electric motor. For this purpose, the electrical machine is supplied with electrical energy, which is stored in the energy store or by means of the energy store and thereby in the storage cells of the energy store. The energy store is preferably designed as a high-voltage component or as a high-voltage store and has an electrical voltage, in particular an electrical voltage
Betriebsspannung auf, welche vorzugsweise größer als 50 Volt ist. Insbesondere ist es beispielsweise vorgesehen, dass die elektrische Spannung, insbesondere die elektrische Betriebsspannung, des Energiespeichers mehrere hundert Volt beträgt. Hierdurch kann besonders große elektrische Leistung zum elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs realisiert werden. Der Energiespeicher kann insbesondere als Hochvolt-Batterie (HV- Batterie) ausgebildet sein. Operating voltage, which is preferably greater than 50 volts. In particular, it is provided, for example, that the electrical voltage, in particular the electrical operating voltage, of the energy store is several hundred volts. This allows particularly large electrical power to be used to electrically drive the motor vehicle. The energy store can in particular be designed as a high-voltage battery (HV battery).
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit den zugehörigen Zeichnungen. Further details of the invention result from the following description of a preferred exemplary embodiment with the associated drawings.
Dabei zeigt: It shows:
Fig. 1 ausschnitsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Speicherzelle für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs; 1 is a fragmentary schematic and sectional side view of a storage cell according to the invention for an energy storage device of a motor vehicle;
Fig. 2 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer weiteren Speicherzelle für einen Energiespeicher eines 2 shows a schematic side view of a section of a further storage cell for an energy storage device
Kraftfahrzeugs;  Motor vehicle;
Fig. 3 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer weiteren Speicherzelle für einen Energiespeicher eines 3 shows a schematic and sectional side view of a further storage cell for an energy storage device
Kraftfahrzeugs;  Motor vehicle;
Fig. 4 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer weiteren Speicherzelle für einen Energiespeicher eines 4 shows a schematic side view of a section of a further storage cell for an energy storage device
Kraftfahrzeugs; und Fig. 5 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer weiteren Speicherzelle für einen Energiespeicher eines Motor vehicle; and 5 shows a schematic, sectional side view of a further storage cell for an energy storage device
Kraftfahrzeugs.  Motor vehicle.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.  In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols.
Fig. 1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und geschnittenen Seitenansicht eine Speicherzelle 1 für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, welches 1 shows a detail of a storage cell 1 for an energy storage device of a motor vehicle in a schematic and sectional side view, which
vorzugsweise als Kraftwagen und dabei vorteilhafter Weise als Personenkraftwagen ausgebildet ist. Das Kraftfahrzeug weist in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens eine elektrische Maschine auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug elektrisch angetrieben werden kann. Außerdem weist das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den Energiespeicher auf, welcher vorzugsweise mehrere, elektrisch miteinander verbundene Speicherzellen aufweist. Die jeweilige Speicherzelle ist beispielsweise wie die Speicherzelle 1 aufgebaut, sodass die vorherigen und folgenden Ausführungen zur Speicherzelle 1 ohne weiteres auf die anderen Speicherzellen des Energiespeichers übertragen werden können und umgekehrt. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, kann mittels des Energiespeichers beziehungsweise in dem Energiespeicher, insbesondere elektrochemisch, elektrische Energie beziehungsweise elektrischer Strom gespeichert werden, mit welcher beziehungsweise mit welchem die elektrische Maschine versorgt werden kann. Hierdurch kann das Kraftfahrzeug elektrisch angetrieben werden. Um besonders große elektrische Leistungen zum elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, ist der Energiespeicher is preferably designed as a motor vehicle and advantageously as a passenger car. In its completely manufactured state, the motor vehicle has at least one electrical machine by means of which the motor vehicle can be driven electrically. In addition, in its completely manufactured state, the motor vehicle has the energy store, which preferably has a plurality of storage cells that are electrically connected to one another. The respective memory cell is constructed, for example, like memory cell 1, so that the previous and following statements regarding memory cell 1 can be easily transferred to the other memory cells of the energy store and vice versa. As will be explained in more detail below, electrical energy or electrical current, with which the electrical machine can be supplied, can be stored by means of the energy store or in the energy store, in particular electrochemically. As a result, the motor vehicle can be driven electrically. In order to be able to realize particularly large electrical outputs for electrically driving the motor vehicle, the energy store is
vorzugsweise als Hochvoltspeicher, das heißt als Hochvoltkomponente ausgebildet.preferably designed as a high-voltage storage device, that is to say as a high-voltage component.
Dabei ist eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebsspannung, des die elektrische Spannung beziehungsweise die elektrische Betriebsspannung bereitstellenden Energiespeichers größer als 50 Volt. Vorzugsweise beträgt die elektrische Spannung des Energiespeichers mehrere hundert Volt. An electrical voltage, in particular an electrical operating voltage, of the energy store providing the electrical voltage or the electrical operating voltage is greater than 50 volts. The electrical voltage of the energy store is preferably several hundred volts.
Die Speicherzelle 1 weist ein Zellgehäuse 2 auf, welches beispielsweise wenigstens oder genau zwei separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Gehäuseteile 3 und 4 aufweist. Das Gehäuseteil 3 wird auch als Can bezeichnet, wobei das The memory cell 1 has a cell housing 2 which has, for example, at least or exactly two housing parts 3 and 4 which are formed separately and are connected to one another. The housing part 3 is also referred to as Can, which
Gehäuseteil 4 beispielsweise auch als Cap beziehungsweise als Deckel bezeichnet wird, die Gehäuseteile 3 und 4 begrenzen einen Aufnahmeraum 5 des einfach auch als Gehäuse bezeichneten Zellgehäuses 2. Die Speicherzelle 1 umfasst dabei in Fig. 1 besonders schematisch dargestellte Speichermittel 6 zum Speichern von elektrischer Energie. Die Speichermittel 6 sind in dem Aufnahmeraum 5 und somit in dem Housing part 4, for example, is also referred to as a cap or cover, the housing parts 3 and 4 delimit a receiving space 5 of the cell housing 2, which is also simply referred to as the housing. The storage cell 1 in this case comprises storage means 6, shown particularly schematically in FIG Energy. The storage means 6 are in the receiving space 5 and thus in the
Zellgehäuse 2 aufgenommen. Die Speichermittel 6 weisen beispielsweise wenigstens oder genau zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität sowie beispielsweise einen, insbesondere flüssigen, Elektrolyten auf, in welchen die Elektroden zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, eingetaucht sind. Eine erste der Elektroden ist beispielsweise eine positive Elektrode, wobei die zweite Elektrode eine negative Elektrode ist. Die Elektroden sind beispielsweise aufeinander gestapelt und bilden somit einen Elektrodenstapel. Alternativ ist es denkbar, dass die Elektroden zu einem auch als Jelly-Roll bezeichneten Elektrodenwickel aufgewickelt sind. Dabei umfassen die Speichermittel 6 beispielsweise wenigstens einen Separator, welcher zwischen den Elektroden angeordnet ist. Mittels des Separators sind die Elektroden beispielsweise elektrisch voneinander isoliert. Der Separator ist beispielsweise mit den Elektroden zu dem Elektrodenwickel aufgewickelt. Cell housing 2 added. The storage means 6 have, for example, at least or exactly two electrodes of different polarity and, for example, one, in particular liquid, electrolyte, in which the electrodes are at least partially, in particular at least predominantly or completely, immersed. A first of the electrodes is, for example, a positive electrode, the second electrode being a negative electrode. The electrodes are stacked on top of one another, for example, and thus form an electrode stack. Alternatively, it is conceivable for the electrodes to be wound into an electrode coil, also referred to as a jelly roll. The storage means 6 include, for example, at least one separator, which is arranged between the electrodes. The electrodes are electrically isolated from one another, for example, by means of the separator. The separator is wound up with the electrodes to form the electrode coil, for example.
Die Speicherzelle 1 weist einen zumindest teilweise halb des Zellgehäuses 2 The memory cell 1 has an at least partially half of the cell housing 2
angeordneten Anschluss 7 auf, welcher beispielsweise mit einer der Elektroden innerhalb des Zellgehäuses 2 elektrisch verbunden ist. Ferner weist die Speicherzelle 1 einen in Fig. 1 nicht dargestellten und zumindest teilweise außerhalb des Zellgehäuses 2 und somit in dessen Umgebung 8 angeordneten zweiten Anschluss auf, welcher arranged connection 7, which is electrically connected, for example, to one of the electrodes within the cell housing 2. Furthermore, the memory cell 1 has a second connection, which is not shown in FIG. 1 and is arranged at least partially outside the cell housing 2 and thus in its surroundings 8, which
beispielsweise innerhalb des Zellgehäuses 2 mit der anderen Elektrode elektrisch verbunden ist. Die Anschlüsse werden auch als Terminals bezeichnet. Der mit der positiven Elektrode verbundene Anschluss bildet beispielsweise einen elektrischen Pluspol der Speicherzelle 1 , während der mit der negativen Elektrode elektrisch verbundene Anschluss einen elektrischen Minuspol der Speicherzelle 1 bildet. for example within the cell housing 2 is electrically connected to the other electrode. The connections are also referred to as terminals. The connection connected to the positive electrode forms, for example, an electrical positive pole of the memory cell 1, while the connection electrically connected to the negative electrode forms an electrical negative pole of the memory cell 1.
Die Speicherzelle 1 weist auch wenigstens ein in Fig. 1 besonders schematisch dargestelltes und innerhalb des Zellgehäuses 2 angeordnetes elektrisches Heizelement 9 auf, mittels welchem die Speicherzelle 1 unter Nutzung von elektrischer Energie beheizt und somit erwärmt werden kann. The storage cell 1 also has at least one electrical heating element 9, shown particularly schematically in FIG. 1 and arranged within the cell housing 2, by means of which the storage cell 1 can be heated and thus heated using electrical energy.
Um nun den Bauraumbedarf der Speicherzelle 1 und somit des Energiespeichers insgesamt in einem besonders geringen Rahmen halten zu können, weist das In order to be able to keep the overall space requirement of the storage cell 1 and thus of the energy store overall in a particularly small scope, this shows
Zellgehäuse 2, insbesondere das Gehäuseteil 4, einen Verbindungsbereich V auf, in welchem das Heizelement 9 innerhalb des Zellgehäuses 2, das heißt in dem Cell housing 2, in particular the housing part 4, a connection area V, in which the heating element 9 within the cell housing 2, that is, in the
Aufnahmeraum 5, elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch mit dem Zellgehäuse 2, insbesondere mit dem Gehäuseteil 4, verbunden ist. Hierzu weist das Heizelement 9 beispielsweise wenigstens ein Anschlusselement 10 auf, welches innerhalb des Zellgehäuses 2 beziehungsweise innerhalb des Aufnahmeraums 5 zumindest elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch mit dem Verbindungsbereich V und somit mit dem Zellgehäuse 2 verbunden ist. Somit ist das Heizelement 9, insbesondere Ober das Anschlusselement 10, innerhalb des Zellgehäuses 2 zumindest mit einem Teil des Zellgehäuses 2, insbesondere des Gehäuseteils 4, elektrisch verbunden. Recording space 5, electrically and preferably also mechanically with the cell housing 2, in particular with the housing part 4, is connected. For this purpose, the heating element 9 has, for example, at least one connection element 10, which is located within the Cell housing 2 or within the receiving space 5 is at least electrically and preferably also mechanically connected to the connection area V and thus to the cell housing 2. Thus, the heating element 9, in particular via the connection element 10, is electrically connected within the cell housing 2 to at least a part of the cell housing 2, in particular the housing part 4.
Des Weiteren ist der Anschluss 7 mittels eines vorzugsweise aus einem Kunststoff gebildeten elektrischen Isolators 1 1 gegenüber dem Zellgehäuse 2 elektrisch isoliert. Bei dem Kunststoff handelt es sich vorzugsweise um einen Thermopolast. Dabei ist in dem Isolator 1 1 wenigstens oder genau ein vorzugsweise als ein MOSFET ausgebildeter Schalter 12 eingebettet, über welchen das Zellgehäuse 2 beziehungsweise zumindest der zuvor genannte Teil des Zellgehäuses 2 und über das Zellgehäuse 2 beziehungsweise über den Teil des Zellgehäuses 2 das Heizelement 9 elektrisch mit dem Anschluss 4 verbindbar und von dem Anschluss 7 trennbar sind. Bei dem Teil des Zellgehäuses 2 handelt es sich beispielsweise um das Gehäuseteil 4. Furthermore, the connection 7 is electrically insulated from the cell housing 2 by means of an electrical insulator 11, which is preferably formed from a plastic. The plastic is preferably a thermoplastic. At least or exactly one switch 12, preferably in the form of a MOSFET, is embedded in the insulator 11, via which the heating element 9 is electrically connected via which the cell housing 2 or at least the aforementioned part of the cell housing 2 and via the cell housing 2 or the part of the cell housing 2 can be connected to the connection 4 and separated from the connection 7. The part of the cell housing 2 is, for example, the housing part 4.
Ist der Schalter 12 geschlossen, so ist eine elektrische Verbindung zwischen dem If the switch 12 is closed, there is an electrical connection between the
Anschluss 7 und dem Heizelement 9 über den Schalter 12 und über das Zellgehäuse 2 sowie vorzugsweise über das Anschlusselement 10 geschlossen, sodass elektrische Energie, die mittels der Speichermittel 6 gespeichert ist und von den Speichermitteln 6 bereitgestellt und dabei auf den Anschluss 7 übertragen wird, von dem Anschluss 7 auf den Schalter 12 und von dem Schalter 12 auf das Zellgehäuse 2 und von diesem über das Anschlusselement 10 auf das Heizelement 9 übertragen. Hierdurch wird das Connection 7 and the heating element 9 closed via the switch 12 and via the cell housing 2 and preferably via the connection element 10, so that electrical energy, which is stored by means of the storage means 6 and is provided by the storage means 6 and thereby transmitted to the connection 7, by transfer the connection 7 to the switch 12 and from the switch 12 to the cell housing 2 and from there via the connection element 10 to the heating element 9. This will
Heizelement 9 mit der von den Speichermitteln 6 bereitgestellten elektrischen Energie versorgt, wodurch das Heizelement 9 betrieben wird und somit aktiv aktiviert ist. Heating element 9 is supplied with the electrical energy provided by the storage means 6, as a result of which the heating element 9 is operated and is thus actively activated.
Hierdurch wird die Speicherzelle 1 mittels des Heizelements unter Nutzung der von den Speichermitteln 6 bereitgestellten elektrischen Energie beheizt. ist der Schalter 12 jedoch geöffnet, so ist die zuvor beschriebene elektrische Verbindung zwischen dem Anschluss 7 und dem Heizelement 9 durch den Schalter 12 unterbrochen, sodass eine Versorgung des Heizelements 9 mit mittels der Speichermittel 6  As a result, the storage cell 1 is heated by means of the heating element using the electrical energy provided by the storage means 6. However, if the switch 12 is open, the previously described electrical connection between the connection 7 and the heating element 9 is interrupted by the switch 12, so that the heating element 9 is supplied with by means of the storage means 6
gespeicherter elektrischer Energie unterbleibt. In der Folge ist das Heizelement 9 deaktiviert, wodurch ein mittels des Heizelements 9 bewirktes Beheizen der Speicherzellestored electrical energy is omitted. As a result, the heating element 9 is deactivated, as a result of which the storage cell is heated by means of the heating element 9
I unterbleibt. I refrains from doing so.
Insgesamt ist aus Fig. 1 erkennbar, dass der Schalter 12 dadurch, dass er in den IsolatorOverall, it can be seen from FIG. 1 that the switch 12 in that it is in the insulator
I I eingebettet ist, in den Isolator 1 1 integriert ist. Dabei ist der Schalter 12 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Isolator 11 aufgenommen. In der Folge kann der Bauraumbedarf der Speicherzelle 1 und somit des Energiespeichers insgesamt in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden.II is embedded, in the insulator 1 1 is integrated. The switch 12 is at least partially, in particular at least predominantly or completely, in the insulator 11. As a result, the installation space requirement of the storage cell 1 and thus of the energy store as a whole can be kept in a particularly small frame.
Fig. 2 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und geschnittenen Seitenansicht eine weitere Speicherzelle 1‘ für einen beziehungsweise den Energiespeicher. Aus Fig. 2 ist erkennbar, dass der Anschluss 7 mittels des auch als Isolierung bezeichneten 2 shows a detail in a schematic and sectional side view of a further storage cell 1 ″ for one or the energy store. From Fig. 2 it can be seen that the connection 7 by means of the also referred to as insulation
Isolators 1 1 elektrisch gegen das Zellgehäuse 2 isoliert ist. Des Weiteren ist bei der Speicherzelle 1‘ ein beispielsweise aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, Insulator 1 1 is electrically isolated from the cell housing 2. Furthermore, in the case of the memory cell 1 ’, for example made of an electrically conductive material,
insbesondere aus einem elektrisch leitenden metallischen Werkstoff wie beispielsweise Aluminium, gebildetes Verbindungselement 13 vorgesehen, welches zumindest elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch mit dem Zellgehäuse 2, insbesondere mit dem Teil des Zellgehäuses 2 verbunden ist. Insbesondere ist das Verbindungselement 13 elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch mit dem Verbindungsbereich V verbunden. Insbesondere kann das Verbindungselement 13 mit dem Zellgehäuse 2, insbesondere mit dem Teil beziehungsweise mit dem Verbindungsbereich V, verschweißt und dadurch mechanisch und elektrisch mit dem Zellgehäuse 2, insbesondere mit dem Teil des Zellgehäuses 2 beziehungsweise mit dem Verbindungsbereich V, verbunden sein. connecting element 13 formed in particular from an electrically conductive metallic material such as aluminum, which is at least electrically and preferably also mechanically connected to the cell housing 2, in particular to the part of the cell housing 2. In particular, the connecting element 13 is electrically and preferably also mechanically connected to the connecting region V. In particular, the connecting element 13 can be welded to the cell housing 2, in particular to the part or to the connection region V, and thereby mechanically and electrically connected to the cell housing 2, in particular to the part of the cell housing 2 or to the connection region V.
Außerdem ist ein zweites Verbindungselement 14 vorgesehen, welches ebenfalls auch einem elektrisch leitenden Werkstoff, insbesondere aus einem elektrisch leitenden metallischen Werkstoff wie beispielsweise Aluminium, gebildet ist. In addition, a second connecting element 14 is provided, which is also formed from an electrically conductive material, in particular from an electrically conductive metallic material such as aluminum.
Das Verbindungselement 14 ist zumindest elektrisch sowie vorzugsweise auch mechanisch mit dem Anschluss 7 verbunden, wobei das Verbindungselement 14 mit den Anschluss 7 verschweißt und dadurch elektrisch und mechanisch mit dem Anschluss 7 verbunden sein kann. Außerdem ist beispielsweise das Verbindungselement 14 mittels des Isolators 11 elektrisch gegenüber dem Zellgehäuse 2 isoliert. Außerdem ist ein Schaltelement 15 vorgesehen, welches beispielsweise einen Platine 16 und auf der Platine 16 angeordnete Schalter 17 und 18 aufweist. Die Schalter 17und 18 sind an der Platine 16 gehalten und/oder elektrisch mit der Platine 16 verbunden. Der jeweilige Schalter 17 beziehungsweise 18 kann beispielsweise als ein MOSFET ausgebildet sein. Das Schaltelement 15, insbesondere die Platine 16, ist zumindest elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch mit den Verbindungselementen 13 und 14 verbunden, Mittels des Schaltelements 15 kann das Verbindungselement 13 über das Schaltelement 15 elektrisch mit dem Verbindungselement 14 und somit mit dem Anschluss 7 verbunden und von dem Verbindungselement 14 und somit von dem Anschluss 7 getrennt werden. Hierzu ist beispielsweise das Schaltelement 15 zwischen wenigstens einem The connecting element 14 is at least electrically and preferably also mechanically connected to the connector 7, the connecting element 14 being welded to the connector 7 and thus being able to be electrically and mechanically connected to the connector 7. In addition, the connecting element 14 is, for example, electrically insulated from the cell housing 2 by means of the insulator 11. In addition, a switching element 15 is provided which, for example, has a circuit board 16 and switches 17 and 18 arranged on the circuit board 16. The switches 17 and 18 are held on the circuit board 16 and / or electrically connected to the circuit board 16. The respective switch 17 or 18 can be designed, for example, as a MOSFET. The switching element 15, in particular the circuit board 16, is at least electrically and preferably also mechanically connected to the connecting elements 13 and 14. By means of the switching element 15, the connecting element 13 can be electrically connected via the switching element 15 to the connecting element 14 and thus to the connection 7 and from the connecting element 14 and thus be separated from the connector 7. For this purpose, the switching element 15 is, for example, between at least one
Verbindungszustand und wenigstens einem Trennzustand umschaltbar. In dem Connection state and at least one disconnect state switchable. By doing
Verbindungszustand ist das Verbindungselement 13 über das Schaltelement 15 elektrisch mit dem Verbindungselement 14 und über dieses mit dem Anschluss 7 verbunden, sodass in dem Verbi nd u ngszu stand das Heizelement 9 über das Zellgehäuse 2, insbesondere über den Verbindungsbereich V beziehungsweise über den Teil des Zellgehäuses 2 über das Verbindungselement 13, über das Schaltelement 15 und über das Verbindungselement 14 elektrisch mit dem Anschluss 7 verbunden ist. In dem Trennzustand jedoch ist das Verbindungselement 13 über das Schaltelement 15 von dem Verbindungselement 14 und somit von dem Anschluss 7 elektrisch getrennt, sodass das Heizelement 9 elektrisch von dem Anschluss 7 getrennt ist. Durch Umschalten des Schaltelements 15 zwischen dem Trennzustand und dem Verbindungszustand kann das Heizelement 9 bedarfsgerecht aktiviert oder deaktiviert werden. Durch Schalten des Schaltelements 15 in den Verbindungszustand ist das Heizelement 9 aktiviert. Durch Schalten des Schaltelements 15 in den T rennzustand ist das Heizelement 9 deaktiviert. Aus Fig. 2 ist erkennbar, dass beispielsweise das Verbindungselement 14 zumindest im Wesentlichen L-förmig oder Z-förmig ausgebildet sein kann. Connection state, the connecting element 13 is electrically connected to the connecting element 14 via the switching element 15 and to the connection 7 via this, so that the heating element 9 was connected via the cell housing 2, in particular via the connection region V or via the part of the cell housing 2 is electrically connected to the connection 7 via the connecting element 13, via the switching element 15 and via the connecting element 14. In the disconnected state, however, the connecting element 13 is electrically separated from the connecting element 14 and thus from the connection 7 via the switching element 15, so that the heating element 9 is electrically separated from the connection 7. By switching the switching element 15 between the disconnected state and the connected state, the heating element 9 can be activated or deactivated as required. The heating element 9 is activated by switching the switching element 15 into the connection state. The heating element 9 is deactivated by switching the switching element 15 into the disconnected state. It can be seen from FIG. 2 that, for example, the connecting element 14 can be at least essentially L-shaped or Z-shaped.
Fig. 3 zeigt eine weitere Speicherzelle 1 Die Speicherzellen 1‘ und 1“ unterscheiden sich insbesondere hinsichtlich des Verbindungselements 14, insbesondere hinsichtlich dessen Form. Bei den Speicherzelle T und 1“ ist es vorgesehen, dass das 3 shows a further memory cell 1. The memory cells 1 'and 1 "differ in particular with regard to the connecting element 14, in particular with regard to its shape. In the case of the memory cell T and 1 “, it is provided that the
Verbindungselement 14 unter Vermittlung des Isolators 1 1 an dem Zellgehäuse 2, insbesondere an dem Gehäuseteil 4, abgestützt ist. Connecting element 14 is supported by the insulator 11 on the cell housing 2, in particular on the housing part 4.
Fig. 4 zeigt eine Speicherzelle T“, bei welcher das Verbindungselement 14 derart von dem Zellgehäuse 2, insbesondere von dem Gehäuseteil 4 beabstandet ist, dass zwischen dem Zellgehäuse 2 und dem Verbindungselement 14 ein Luftspalt L vorgesehen ist. 4 shows a memory cell T ″ in which the connecting element 14 is spaced from the cell housing 2, in particular from the housing part 4, in such a way that an air gap L is provided between the cell housing 2 and the connecting element 14.
Schließlich zeigt Fig. 5 einen Speicherzelle 1““. Hierbei ist das Schaltelement 15 über dessen Platine 16 unter Vermittlung eines Isolators 19 an dem Zellgehäuse 2, insbesondere am Gehäuseteil 4, abgestützt. Außerdem ist wie auch bei den anderen Speicherzelle 1 ', 1“ und 1 beispielsweise die Platine 16 elektrisch mit den Finally, Fig. 5 shows a memory cell 1 "". Here, the switching element 15 is supported on the circuit board 16 by means of an insulator 19 on the cell housing 2, in particular on the housing part 4. In addition, as with the other memory cells 1 ', 1 "and 1, for example, the circuit board 16 is electrically connected to the
Verbindungselementen 13 und 14 verbunden. Bezugszeichenliste i, r, r, r“, 1““ Speicherzelle Connecting elements 13 and 14 connected. Reference symbol list i, r, r, r ", 1""memory cell
2 Zellgehäuse  2 cell housing
3 Gehäuseteil  3 housing part
4 Gehäuseteil  4 housing part
5 Aufnahmeraum  5 recording room
6 Speichermittel  6 storage media
7 Anschluss  7 connection
8 Umgebung  8 environment
9 Heizelement  9 heating element
10 Anschlusselement  10 connecting element
1 1 Isolator 1 1 isolator
12 Schalter 12 switches
13 Verbindungselement 13 connecting element
14 Verbindungselement14 connecting element
15 Schaltelement 15 switching element
16 Platine  16 board
17 Schalter  17 switches
18 Schalter  18 switches
19 Isolator 19 isolator
L Luftspalt L air gap
V Verbindungsbereich V connection area

Claims

Patentansprüche claims
1 . Speicherzelle (1 ) für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, mit einem 1 . Storage cell (1) for an energy storage device of a motor vehicle, with a
Zellgehäuse (2), in welchem Speichermittel (6) zum Speichern von elektrischer Energie aufgenommen sind, mit wenigstens zumindest teilweise einem außerhalb des Zellgehäuses (2) angeordneten Anschluss (7), über welchen die mittels der Speichermittel (6) gespeicherte elektrische Energie von den Speichermitteln (6) bereitstellbar ist, und mit wenigstens einem innerhalb des Zellgehäuses (2) angeordneten elektrischen Heizelement (9) zum Beheizen der Speicherzelle (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass  Cell housing (2), in which storage means (6) for storing electrical energy are accommodated, with at least partially a connection (7) arranged outside the cell housing (2), via which the electrical energy stored by means of the storage means (6) is transferred from the Storage means (6) can be provided, and with at least one electrical heating element (9) arranged within the cell housing (2) for heating the storage cell (1), characterized in that
das Zellgehäuse (2) einen Verbindungsbereich (V) aufweist, in welchem das Heizelement (9) innerhalb des Zellgehäuses (2) elektrisch mit dem Zellgehäuse (2) verbunden ist, wobei der Anschluss (7) gegenüber dem Zellgehäuse (2) mittels eines Isolators (1 1 ) elektrisch isoliert ist, in welchen wenigstens ein Schalter (12) eingebettet ist, über welchen das Zellgehäuse (2) und über dieses das Heizelement (9) elektrisch mit dem Anschluss (7) verbindbar und von dem Anschluss (7) trennbar sind.  the cell housing (2) has a connecting area (V) in which the heating element (9) within the cell housing (2) is electrically connected to the cell housing (2), the connection (7) relative to the cell housing (2) by means of an insulator (1 1) is electrically insulated, in which at least one switch (12) is embedded, via which the cell housing (2) and via this the heating element (9) can be electrically connected to the connection (7) and separated from the connection (7) are.
2. Speicherzelle (1 ) nach Anspruch 1 , 2. memory cell (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Schalter (12) als ein MOSFET ausgebildet ist.  the switch (12) is designed as a MOSFET.
3. Speicherzelle (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, 3. memory cell (1) according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Isolator (1 1 ) aus einem Kunststoff gebildet ist.  the insulator (1 1) is formed from a plastic.
4. Speicherzelle (1 ) nach Anspruch 3, 4. memory cell (1) according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Kunststoff ein Thermoplast ist.  the plastic is a thermoplastic.
5. Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Speicherzelle (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 5. Energy storage for a motor vehicle, with at least one storage cell (1) according to one of the preceding claims.
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