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DE102011120460A1 - Bipolar flat cell assembly for use in traction battery of e.g. electric vehicle, has cladding metal sheets comprising flange that is rotated in plane extending perpendicular to axial direction, and contact element arranged between sheets - Google Patents

Bipolar flat cell assembly for use in traction battery of e.g. electric vehicle, has cladding metal sheets comprising flange that is rotated in plane extending perpendicular to axial direction, and contact element arranged between sheets Download PDF

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Publication number
DE102011120460A1
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DE
Germany
Prior art keywords
electrically conductive
contacting element
flange
cell
conductive contacting
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102011120460A
Other languages
German (de)
Inventor
Tobias Findeisen
Claus-Rupert Hohenthanner
Rainer Kaufmann
Silvio Lieb
Jens Meintschel
Dirk Schröter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler 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 Daimler AG filed Critical Daimler AG
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Publication of DE102011120460A1 publication Critical patent/DE102011120460A1/en
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Abstract

The assembly has single cells interconnected with one another in a parallel and/or serial manner and comprising a housing, which comprises two cladding metal sheets (1) and an electrical insulating frame element that is arranged between the cladding metal sheets. The cladding metal sheets are formed in a cup shape, and comprise a shell region (1.2) and a flange (1.1) that is rotated in a plane extending perpendicular to an axial direction. An electrically conducting contact element i.e. tab, is arranged between the cladding metal sheets of the single cells and made of metal. The metal sheets are designed as electric poles of the single cells.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zellverbund mit einer vorgebbaren Anzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen, wobei die jeweilige Einzelzelle ein Gehäuse aufweist, das aus zwei Hüllblechen und einem zwischen diesen angeordneten elektrisch isolierenden Rahmenelement gebildet ist und die nebeneinander angeordneten Einzelzellen anhand von Spannelementen in axialer Richtung miteinander verpresst sind, wobei die Hüllbleche die elektrischen Pole der jeweiligen Einzelzelle bilden.The invention relates to a cell assembly with a predeterminable number of parallel and / or serially interconnected individual cells, wherein the respective individual cell has a housing which is formed of two cladding sheets and an electrically insulating frame member arranged between them and the juxtaposed individual cells based on clamping elements in Axial direction are pressed together, wherein the Hüllbleche form the electrical poles of the respective single cell.

Im Allgemeinen ist eine bipolare Flachzelle, auch Einzelzelle genannt, bekannt. Die Flachzelle weist ein Gehäuse auf, welches aus zwei Hüllblechen und einem elektrisch isolierenden Kunststoffrahmen gebildet ist. Die Hüllbleche sind durch den Kunststoffrahmen elektrisch voneinander getrennt. Dabei sind die Hüllbleche einerseits als elektrischer Pol und andererseits als Wärmeleitblech ausgeführt. Eine bei Laden und Entladen der Flachzelle entstehende Wärme ist über die Hüllbleche, die entsprechend aufgedickt sind, nach außen hin ableitbar, wobei die Wärme einer Wärmeleitplatte, die von einem Klimakühlmittel und/oder von einer Kühlflüssigkeit durchströmbar ist, zuführbar ist. Im Bereich der Wärmeleitplatte sind die Hüllbleche parallel zu der Wärmeleitplatte um 90° abgewinkelt. Im Inneren der Einzelzelle sind mit elektrochemisch aktiven Materialien beschichtete Kathoden- und Anodenfolien zu einem Elektrodenfolienstapel zusammengefasst angeordnet, wobei die Kathoden- und Anodenfolien mittels eines Separators elektrisch voneinander getrennt sind. Ein jeweiliger Randbereich des Elektrodenfolienstapels ist beispielsweise durch Schweißung mit dem den elektrischen Pol bildenden Hüllblech verbunden. Ein Verschluss der Flachzelle erfolgt durch einen Heißpressvorgang, bei dem der Kunststoffrahmen partiell aufgeschmolzen wird und sich beim Abkühlen mit den Hüllblechen verbindet. Zur Bildung eines Zellverbundes mit elektrischer Reihenschaltung sind die Einzelzellen nebeneinander stapelbar und mittels Druckplatten, die gleichzeitig einen Hochvolt-Anschluss bilden, in axialer Richtung, d. h. senkrecht zum Elektrodenfolienstapel verpresst. Als Spannelemente zum Verpressen des Zellverbundes sind z. B. diesen umlaufende Spannbänder und/oder am und/oder im Zellverbund verlegte Zuganker einsetzbar. Da eine aus der Verpressung resultierende Spannkraft jeweils über die Kunststoffrahmen und Hüllbleche geleitet ist, besteht die Gefahr von Setzerscheinungen im Zellverbund.In general, a bipolar flat cell, also called a single cell, is known. The flat cell has a housing, which is formed from two enveloping plates and an electrically insulating plastic frame. The cover plates are electrically separated from each other by the plastic frame. The cladding on the one hand as an electrical pole and on the other hand designed as a heat conduction. A heat arising during charging and discharging of the flat cell can be dissipated to the outside via the cladding sheets, which are accordingly thickened, wherein the heat can be supplied to a heat-conducting plate through which an air-conditioning coolant and / or a cooling liquid can flow. In the area of the heat conduction plate, the cladding plates are angled parallel to the heat conduction plate by 90 °. Inside the single cell, cathode and anode foils coated with electrochemically active materials are combined to form an electrode foil stack, wherein the cathode and anode foils are electrically separated from one another by means of a separator. A respective edge region of the electrode foil stack is connected, for example, by welding to the cladding sheet forming the electrical pole. A closure of the flat cell takes place by a hot pressing process, in which the plastic frame is partially melted and connects to the cladding sheets during cooling. To form a cell network with electrical series connection, the individual cells are stackable next to each other and by means of pressure plates, which simultaneously form a high-voltage terminal, in the axial direction, d. H. pressed perpendicular to the electrode foil stack. As clamping elements for pressing the cell composite z. B. this circumferential tension bands and / or on and / or moved in the cell composite tie rods used. Since a resulting from the compression clamping force is passed over the plastic frame and Hüllbleche each, there is a risk of subsidence in the cell assembly.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Zellverbund mit einer vorgebbaren Anzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen anzugeben.The invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved cell network with a predetermined number of parallel and / or serially interconnected single cells.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved by the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Ein Zellverbund umfasst eine vorgebbare Anzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen, wobei die jeweilige Einzelzelle ein Gehäuse aufweist, das aus zwei Hüllblechen und einem zwischen diesen angeordneten elektrisch isolierenden Rahmenelement gebildet ist und die nebeneinander angeordneten Einzelzellen anhand von Spannelementen in axialer Richtung miteinander verpresst sind, wobei die Hüllbleche die elektrischen Pole der jeweiligen Einzelle bilden. Erfindungsgemäß ist zumindest eines der beiden Hüllbleche schalenförmig ausgebildet und weist einen Schalenbereich sowie einen in einer zu der axialen Richtung senkrecht verlaufenden Ebene umlaufenden Flansch auf, wobei zwischen Hüllblechen benachbarter Einzelzellen wenigstens ein elektrisch leitendes Kontaktierungselement angeordnet ist.A cell network comprises a predeterminable number of individual cells connected in parallel and / or in series, wherein the respective individual cell has a housing which is formed from two cladding sheets and an electrically insulating frame element arranged between them and the individual cells arranged next to one another with the aid of clamping elements in the axial direction are pressed, the Hüllbleche form the electrical poles of each Einzelle. According to the invention, at least one of the two cladding sheets is dish-shaped and has a shell region and a flange extending in a plane perpendicular to the axial direction, wherein at least one electrically conductive contacting element is arranged between cladding sheets of adjacent individual cells.

Mittels des wenigstens einen Kontaktierungselementes ist die elektrische Kontaktierung zwischen benachbarten Einzelzellen sichergestellt, da ein durch den Schalenbereich des jeweiligen schalenförmigen Hüllbleches gebildeter Abstand zwischen Randbereichen benachbarter Einzelzellen mittels des Kontaktierungselementes überbrückbar ist.By means of the at least one contacting element, the electrical contact between adjacent individual cells is ensured since a distance formed by the shell region of the respective shell-shaped enveloping plate between edge regions of adjacent individual cells can be bridged by means of the contacting element.

Aus einer axialen Verpressung der Einzelzellen in dem Zellverbund mittels der oder des Spannelementes resultiert, dass die Hüllbleche benachbarter Einzelzellen aneinander anliegen, wobei eine Ausrichtung der Hüllbleche der benachbarten Einzelzellen im Zellverbund mittels der Kontaktierungselemente stabilisiert ist.An axial compression of the individual cells in the cell assembly by means of the clamping element or the result that the cladding sheets of adjacent individual cells abut each other, wherein an orientation of the cladding sheets of the adjacent individual cells is stabilized in the cell assembly by means of the contacting elements.

Zudem ist mittels der Anordnung der Kontaktierungselemente einer Gefahr von Setzerscheinungen innerhalb des Zellverbundes in vorteilhafter Weise entgegen gewirkt.In addition, by means of the arrangement of the contacting elements, a danger of settling phenomena within the cell network is advantageously counteracted.

Bevorzugt ist das elektrisch leitende Kontaktierungselement in einem den Schalenbereich seitlich umlaufenden Halterrahmen integriert, wobei der Halterahmen vorgesehen ist, die Einzelzelle, insbesondere das schalenförmige Hüllblech zu stabilisieren und sofern eine Wärmeleitplatte zur Abführung einer von den Einzelzellen erzeugten Verlustwärme an dem Zellverbund angeordnet ist, die jeweilige Einzelzelle in Bezug zu der Wärmeleitplatte zu positionieren und zu fixieren. Dabei kann das Kontaktierungselement in den Halterahmen eingepresst sein oder bei Herstellung des Halterahmens in einem Spritzgussverfahren als Einlegeteil in einer Spitzgussform umspritzt werden. Die elektrische Kontaktierung benachbarter Einzelzellen erfolgt dann durch den Halterahmen hindurch, wobei der Halterahmen aus einem Kunststoff gebildet ist.Preferably, the electrically conductive contacting element is integrated in a holder frame laterally encircling the shell region, wherein the holding frame is provided to stabilize the single cell, in particular the shell-shaped cladding and if a heat conduction is arranged to dissipate a heat loss generated by the individual cells to the cell assembly, the respective To position and fix the single cell in relation to the heat conduction plate. In this case, the contacting element may be pressed into the holding frame or encapsulated in an injection molding process as an insert in an injection mold in the production of the holding frame. The electrical contacting of adjacent individual cells is then carried out by the Holding frame through, wherein the holding frame is formed of a plastic.

Alternativ dazu ist das zumindest eine elektrisch leitende Kontaktierungselement an einem den Schalenbereich umlaufenden Flansch des schalenförmigen Hüllbleches angeordnet. Vorteilhaft hierbei ist, dass das Kontaktierungselement zur elektrischen Verhaltung direkt an dem schalenförmigen Hüllblech angeordnet ist und somit von vornherein in direktem Kontakt mit diesem Hüllblech steht.As an alternative thereto, the at least one electrically conductive contacting element is arranged on a flange of the shell-shaped enveloping sheet surrounding the shell region. The advantage here is that the contacting element is arranged for electrical behavior directly on the cup-shaped Hüllblech and thus is from the outset in direct contact with this Hüllblech.

Vorzugsweise weist das elektrisch leitende Kontaktierungselement wenigstens zur stoffschlüssigen Befestigung an einer dem Flansch zugewandten Seite zumindest abschnittsweise einen Vorsprung auf, wodurch eine form- und/oder stoffschlüssige Befestigung des Kontaktierungselementes an dem Flansch der schalenförmigen Hüllbleche erleichtert ist. Darüber hinaus dient der zumindest eine Vorsprung an dem Kontaktierungselement dazu, eine erforderliche Stromflussdichte und einen definierten Strompfad zwischen Kontaktierungselement und Hüllblech zu erreichen.Preferably, the electrically conductive contacting element at least for cohesive attachment to a side facing the flange at least in sections a projection, whereby a positive and / or cohesive attachment of the contacting is facilitated on the flange of the shell-shaped Hüllbleche. In addition, the at least one projection on the contacting element serves to achieve a required current density and a defined current path between the contacting element and the cladding sheet.

In einer möglichen Ausführungsform ist das elektrisch leitende Kontaktierungselement an dem Flansch des schalenförmigen Hüllbleches ausgebildet, so dass ein Schritt zur Befestigung eines separat ausgeführten Kontaktierungselementes nicht erforderlich. Vorteilhaft bei dieser Ausführungsform ist des Weiteren, dass sich das Kontaktierungselement nicht ungewollt von dem jeweiligen Hüllblech lösen kann und dadurch die elektrische Kontaktierung zwischen benachbarten Einzelzellen über die gesamte Lebensdauer der Einzelzellen und somit des Zellverbundes sichergestellt ist.In one possible embodiment, the electrically conductive contacting element is formed on the flange of the shell-shaped enveloping sheet, so that a step for fastening a separately executed contacting element is not required. Another advantage of this embodiment is that the contacting element can not unintentionally come loose from the respective cladding sheet, thereby ensuring electrical contact between adjacent individual cells over the entire service life of the individual cells and thus of the cell assembly.

Besonders bevorzugt ist das Kontaktierungselement hierzu als an dem Flansch abstehende zu biegende und/oder zu faltende Lasche ausgebildet, welche mittels Biegung und/oder Faltung umgeformt wird, um den Abstand zwischen den Randbereichen benachbarter Einzelzellen zu überbrücken und dadurch die elektrische Kontaktierung der Einzelzellen sicherzustellen.Particularly preferably, the contacting element is for this purpose designed as a flange to be bent and / or folded to the flap, which is deformed by means of bending and / or folding to bridge the distance between the edge regions of adjacent individual cells and thereby ensure the electrical contact of the individual cells.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Zellverbundes ist das elektrisch leitende Kontaktierungselement im Bereich des mindestens einen angeordneten Spannelementes angeordnet, wodurch das jeweilige Hüllblech oder der Halterahmen im Bereich einer am größten wirkenden Verpresskraft stabilisiert ist und somit in besonders vorteilhafter Weise einer Setzerscheinung im Zellverbund entgegen gewirkt ist.In a particularly preferred embodiment of the cell assembly, the electrically conductive contacting element is arranged in the region of the at least one arranged clamping element, whereby the respective cover plate or the holding frame is stabilized in the region of a maximum acting pressing force and thus counteracts a settling phenomenon in the cell assembly in a particularly advantageous manner ,

Vorzugsweise ist das elektrisch leitende Kontaktierungselement aus einem Metall gebildet und weist eine Hülsenform auf, so dass ein zu dem Zellverbund axial angeordneter Zuganker durch das Kontaktierungselement hindurchführbar ist und dadurch keine weiteren konzeptionsbedingten Änderungen hinsichtlich der axialen Verspannung des Zellverbundes vorgenommen werden müssen. Dazu ist das Kontaktierungselement mit seiner Längsachse parallel zur Längsachse des Zellverbundes angeordnet Insbesondere ist das elektrisch leitende Kontaktierungselement aus Aluminium und/oder Kupfer ausgebildet, da diese Metalle eine vergleichsweise hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen.Preferably, the electrically conductive contacting element is formed from a metal and has a sleeve shape, so that an axially arranged to the cell assembly tie rod can be passed through the contacting and thus no further design-related changes in the axial strain of the cell assembly must be made. For this purpose, the contacting element is arranged with its longitudinal axis parallel to the longitudinal axis of the cell assembly. In particular, the electrically conductive contacting element is made of aluminum and / or copper, since these metals have a comparatively high electrical conductivity.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kontaktierungselement mit einer nichtkorrodierenden Beschichtung, beispielsweise Nickel, Zinn, Silber und/oder Gold versehen, wodurch eine Korrosion und/oder eine Kontaktkorrosion des Kontaktierungselementes im Wesentlichen ausgeschlossen werden kann und ein Betrieb der Einzelzellen, d. h. ein Betrieb des Zellverbundes als Bestandteil einer Batterie sichergestellt ist.In a preferred embodiment, the contacting element is provided with a non-corrosive coating, for example nickel, tin, silver and / or gold, whereby corrosion and / or contact corrosion of the contacting element can essentially be precluded and operation of the individual cells, i. H. an operation of the cell network is ensured as part of a battery.

Vorzugsweise weisen das jeweilige Hüllblech und/oder der jeweilige Halterahmen im Bereich des elektrisch leitenden Kontaktierungselementes eine Aussparung oder ein Durchgangsloch auf, so dass ein Zuganker zur axialen Verpressung des Zellverbundes durch die Bestandteile des Zellverbundes hindurch führbar ist.Preferably, the respective cladding sheet and / or the respective holding frame in the region of the electrically conductive contacting element on a recess or a through hole, so that a tie rod for axial compression of the cell composite can be guided through the components of the cell assembly.

Der Zellverbund ist bevorzugt Bestandteil einer Batterie, insbesondere einer Fahrzeugbatterie für ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug. Dabei ist die Batterie eine Traktionsbatterie eines solchen Fahrzeuges.The cell assembly is preferably part of a battery, in particular a vehicle battery for an electric vehicle, a hybrid vehicle or a vehicle powered by fuel cells. The battery is a traction battery of such a vehicle.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 schematisch ein schalenförmiges Hüllblech einer Einzelzelle für eine Batterie in perspektivischer Ansicht, 1 schematically a shell-shaped cover plate of a single cell for a battery in perspective view,

2 schematisch in einer perspektivischen Ansicht eine Einzelle mit einem planaren und einem schalenförmigen Hüllblech in einer Explosionsdarstellung, 2 1 is a schematic perspective view of an individual with a planar and a shell-shaped cover plate in an exploded view;

3 schematisch in einer weiteren perspektivischen Ansicht die Einzelzelle in einer Explosionsdarstellung, 3 schematically in a further perspective view of the single cell in an exploded view,

4 schematisch eine Schnittdarstellung von vier nebeneinander angeordneten Einzelzellen, 4 schematically a sectional view of four juxtaposed individual cells,

5 schematisch in perspektivischer Ansicht ein schalenförmiges Hüllblech und ein Halterahmen mit Kontaktierungselementen in einer Explosionsdarstellung, 5 1 is a schematic perspective view of a shell-shaped covering sheet and a holding frame with contacting elements in an exploded view;

6 schematisch den Halterahmen mit Kontaktierungselementen bei Anordnung an dem schalenförmigen Hüllblech in perspektivischer Ansicht, 6 schematically the holding frame with contacting elements when arranged on the cup-shaped cover plate in a perspective view,

7 schematisch den an dem schalenförmigen Hüllblech angeordneten Halterahmen mit Kontaktierungselementen in perspektivischer Ansicht, 7 2 shows a schematic perspective view of the holding frame arranged on the shell-shaped covering sheet with contacting elements;

8 schematisch eine perspektivische Ansicht eines aus Einzelzellen gebildeten Zellverbundes in einer Explosionsdarstellung, 8th 1 is a perspective view of a cell assembly formed from individual cells in an exploded view;

9 schematisch den Zellverbund im zusammengesetzten Zustand in perspektivischer Ansicht, 9 schematically the cell composite in the assembled state in perspective view,

10 schematisch eine Schnittdarstellung des Zellverbundes, 10 schematically a sectional view of the cell composite,

11 schematisch in perspektivischer Ansicht ein schalenförmiges Hüllblech mit an diesem befestigbaren Kontaktierungselementen in einer Explosionsdarstellung, 11 1 is a schematic perspective view of a shell-shaped covering sheet with contacting elements which can be fastened thereto in an exploded view;

12 schematisch in perspektivischer Ansicht das schalenförmige Hüllblech mit befestigten Kontaktierungselementen, 12 schematically in a perspective view of the shell-shaped cover plate with attached contacting elements,

13 schematisch ein Kontaktierungselement in perspektivischer Ansicht, 13 schematically a contacting element in perspective view,

14 schematisch an einem schalenförmigen Hüllblech ausgebildeten Kontaktierungselementen vor einem Umformen in perspektivischer Ansicht, 14 schematically formed on a shell-shaped cladding contacting elements before forming in a perspective view,

15 schematisch die an dem schalenförmigen Hüllblech ausgebildeten Kontaktierungselemente nach dem Umformen in perspektivischer Ansicht und 15 schematically the formed on the cup-shaped cover plate contacting elements after forming in a perspective view and

16 schematisch einen vergrößerten Ausschnitt eines an dem Hüllblech ausgebildeten und umgeformten Kontaktierungselementes in perspektivischer Ansicht. 16 schematically an enlarged section of a formed and formed on the Hüllblech contacting element in a perspective view.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

1 zeigt ein schalenförmiges Hüllblech 1 einer Einzelzelle 2, welche in den 2 und 3 jeweils in einer perspektivischen Ansicht dargestellt ist, wobei in 4 eine Anzahl von Einzelzellen 2 im zusammengesetzten Zustand in einer Schnittdarstellung dargestellt ist. 1 shows a cup-shaped cover plate 1 a single cell 2 which in the 2 and 3 each shown in a perspective view, wherein in 4 a number of single cells 2 is shown in the assembled state in a sectional view.

Die Einzelzelle 2 weist das schalenförmige Hüllblech 1 und ein planares Hüllblech 3 auf, wobei zwischen den zwei Hüllblechen 1, 3 ein flächiges Rahmenelement 4 angeordnet ist, mittels welchen die beiden Hüllbleche 1, 3 elektrisch voneinander isoliert sind und mittels dessen die Hüllbleche 1, 3 aneinander befestigbar sind.The single cell 2 has the cup-shaped cover plate 1 and a planar cladding 3 on, being between the two cladding sheets 1 . 3 a flat frame element 4 is arranged, by means of which the two cladding sheets 1 . 3 are electrically insulated from each other and by means of which the cladding sheets 1 . 3 can be attached to each other.

Dabei liegt das Rahmenelement 4 ausschließlich an Randbereichen der Hüllbleche 1, 3 an, wobei der Randbereich des schalenförmigen Hüllbleches 1 als Flansch 1.1 ausgebildet ist.This is the frame element 4 exclusively on the edge areas of the cladding sheets 1 . 3 on, wherein the edge region of the shell-shaped cover plate 1 as a flange 1.1 is trained.

Das schalenförmige Hüllblech 1 weist einen Schalenbereich 1.2 und den diesen randseitig umlaufenden Flansch 1.1 auf, wobei der Flansch 1.1 parallel zur Längsachse des schalenförmigen Hüllbleches 1 und somit parallel zur Längsachse der Einzelzelle 2 ausgebildet ist.The cup-shaped cover plate 1 has a shell area 1.2 and the peripheral edge of this flange 1.1 on, with the flange 1.1 parallel to the longitudinal axis of the cup-shaped Hüllbleches 1 and thus parallel to the longitudinal axis of the single cell 2 is trained.

An einer langen Seite des schalenförmigen Hüllbleches 1 weist der Flansch 1.1 einen verlängerten Abschnitt 1.1.1 auf, welcher als Wärmeleitblech um 90° zu dem Flansch 1.1 abgewinkelt ist. Ist die Einzelzelle 2 Bestandteil einer Batterie, vorzugsweise einer Fahrzeugbatterie eines Elektrofahrzeuges, eines Hybridfahrzeuges oder eines mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeuges und es ist eine Wärmeleitplatte zur Temperierung der Einzelzellen 2 der Batterie vorgesehen, so ist der abgewinkelte Abschnitt 1.1.1 in Richtung der Wärmeleitplatte angeordnet, um eine im Betrieb der Einzelzelle 2 entstehende Verlustwärme verbessert an die Wärmeleitplatte abzuführen.On a long side of the bowl-shaped cover plate 1 indicates the flange 1.1 an extended section 1.1.1 on, which as a heat conduction plate by 90 ° to the flange 1.1 is angled. Is the single cell 2 Component of a battery, preferably a vehicle battery of an electric vehicle, a hybrid vehicle or a vehicle powered by fuel cells and it is a heat conduction plate for controlling the temperature of the individual cells 2 provided the battery, so is the angled section 1.1 .1 arranged in the direction of the heat conduction, to one in operation of the single cell 2 resulting heat loss improved to dissipate the heat conduction.

Eine Elektrodenfolienanordnung 5 bestehend aus beschichteten Anoden- und Kathodenfolien und zwischen diesen angeordneten Separatorfolien ist zwischen den Hüllblechen 1, 3 angeordnet. Dabei ist die Elektrodenfolienanordnung 5 entweder als Elektrodenfolienstapel oder als Elektrodenfoliewickel ausgeführt.An electrode foil arrangement 5 consisting of coated anode and cathode films and arranged between them Separatorfolien is between the Hüllblechen 1 . 3 arranged. In this case, the electrode foil arrangement 5 either as an electrode foil stack or as an electrode foil winding.

Die Elektrodenfolienanordnung 5 ist in einer Isolationsschale 6, welche mit dem flächigen Rahmenelement 4 abgedeckt ist, zwischen den beiden Hüllblechen 1, 3 angeordnet. Dabei weist die Isolationsschale 6 eine mit einer Form des Schalenbereiches 1.2 des schalenförmigen Hüllbleches 1 korrespondierende Form auf, wobei die Isolationsschale 6 im zusammengesetzten Zustand der Einzelzelle 2 in dem Schalenbereich 1.2 angeordnet ist. Sowohl das flächige Rahmenelement 4 als auch die Isolationsschale 6, welche aus einem Kunststoff gebildet sind, weisen sich gegenüberliegend rechteckförmige Materialausnehmungen 4.1, 6.1 auf.The electrode foil arrangement 5 is in an isolation bowl 6 , which with the flat frame element 4 is covered, between the two cladding sheets 1 . 3 arranged. In this case, the insulation shell 6 one with a shape of the shell area 1.2 the cup-shaped cover plate 1 corresponding shape, wherein the insulation shell 6 in the assembled state of the single cell 2 in the shell area 1.2 is arranged. Both the flat frame element 4 as well as the insulation shell 6 , which are formed from a plastic, have opposite rectangular recesses material 4.1 . 6.1 on.

Elektrodenfolien einer Polarität sind in zumindest einem Randbereich unbeschichtet und stehen in Bezug auf die Elektrodenfolienanordnung 5 als Stromableiterfahnen randseitig über. Die Stromableiterfahnen der Elektrodenfolien einer Polarität sind als ein Polkontakt 5.1, 5.2 miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verschweißt. Ein erster Polkontakt 5.1 der Elektrodenfolienanordnung 5 ist durch eine erste Materialausnehmung 4.1 des Rahmenelementes 4 hindurchgeführt, so dass der erste Polkontakt 5.1 mit dem planaren Hüllblech 3 in direktem Kontakt steht. Ein zweiter Polkontakt 5.2 ist durch eine zweite Materialsausnehmung 6.1 in der Isolationsschale 6 geführt, so dass der zweite Polkontakt 5.2 mit dem schalenförmigen Hüllblech 1 direkt kontaktiert ist. Die beiden Polkontakte 5.1, 5.2 sind mit den Hüllblechen 1, 3 der Einzelzelle 2 verbunden, wodurch die Hüllbleche 1, 3 als elektrische Pole der Einzelzelle 2 ausgebildet sind. Einen ersten elektrischen Pol bildet das planare Hüllblech 3 und einen zweiten elektrischen Pol der Einzelzelle 2 bildet das schalenförmige Hüllblech 1.Electrode foils of one polarity are uncoated in at least one edge area and are related to the electrode foil arrangement 5 when Electric discharge lugs at the edge over. The current collector tabs of the electrode foils of one polarity are as a pole contact 5.1 . 5.2 connected to each other, for example, welded together. A first pole contact 5.1 the electrode foil assembly 5 is through a first material recess 4.1 of the frame element 4 passed through, so that the first pole contact 5.1 with the planar cover plate 3 is in direct contact. A second pole contact 5.2 is through a second material recess 6.1 in the insulation shell 6 led, so that the second pole contact 5.2 with the cup-shaped cover plate 1 directly contacted. The two pole contacts 5.1 . 5.2 are with the cladding 1 . 3 the single cell 2 connected, causing the cladding 1 . 3 as electrical poles of the single cell 2 are formed. A first electrical pole forms the planar cladding 3 and a second electrical pole of the single cell 2 forms the cup-shaped cover plate 1 ,

In einem jeweiligen Eckbereich der Hüllbleche 1, 3 sowie des flächigen Rahmenelementes 4 sind Aussparungen 1.3, 3.1, 4.2 in Form von Durchgangslöchern eingebracht, wobei durch die Aussparungen 1.3, 3.1, 4.2 jeweils ein in den 8 bis 10 gezeigter Zuganker 7 zur axialen Verpressung eines mittels einer vorgebbaren Anzahl von Einzelzellen 2 gebildeten Zellverbundes 8 hindurchführbar ist. Der Zellverbund 8 ist in den 8 bis 10 näher dargestellt.In a respective corner region of the cladding 1 . 3 as well as the flat frame element 4 are recesses 1.3 . 3.1 . 4.2 introduced in the form of through holes, through the recesses 1.3 . 3.1 . 4.2 one in the 8th to 10 shown tie rod 7 for the axial compression of one by means of a predeterminable number of single cells 2 formed cell composite 8th can be passed. The cell network 8th is in the 8th to 10 shown in more detail.

Da die beiden Hüllbleche 1, 3 einer Einzelzelle 2 die elektrischen Pole bilden, sind die Einzelzellen 2 insbesondere zur seriellen elektrischen Verschaltung hintereinander anordbar, so dass ein schalenförmiges Hüllblech 1 einer Einzelzelle 2 an einem planaren Hüllblech 3 einer benachbarten Einzelzelle anliegt, wie in der 4 näher dargestellt ist.Because the two cladding 1 . 3 a single cell 2 The electric poles are the single cells 2 in particular for serial electrical interconnection one behind the other can be arranged, so that a cup-shaped cover plate 1 a single cell 2 on a planar cladding 3 an adjacent single cell, as in the 4 is shown in more detail.

Zum Verschließen der Einzelzelle 2 wird vorzugsweise ein Heißpressverfahren eingesetzt, wobei das flächige Rahmenelement 4 hierzu besonders bevorzugt in seinem Randbereich zumindest abschnittsweise einen thermoplastischen Kunststoff aufweist. Dem flächigen Rahmenelement 4 wird bei dem Heißpressverfahren Wärme zugeführt, so dass der thermoplastische Kunststoff aufschmilzt und sich beim Erkalten sowohl mit dem Randbereich des planaren Hüllbleches 3 als auch mit dem Flansch 1.1 des schalenförmigen Hüllbleches 1 stoffschlüssig verbindet, so dass die Hüllbleche 1, 3 aneinander befestigt sind und die Einzelzelle 2 verschlossen ist.For closing the single cell 2 a hot pressing method is preferably used, wherein the flat frame element 4 For this purpose, particularly preferably in its edge region has a thermoplastic at least in sections. The flat frame element 4 Heat is supplied in the hot pressing process, so that the thermoplastic melts and when cooling both with the edge region of the planar cladding 3 as well as with the flange 1.1 the cup-shaped cover plate 1 cohesively connects, so that the cladding sheets 1 . 3 attached to each other and the single cell 2 is closed.

Wie oben beschrieben, sind in der 3 drei unmittelbar nebeneinander angeordnete Einzelellen 2 und eine zu diesen beabstandete Einzelzelle 2 dargestellt.As described above, in the 3 three individual cells arranged next to each other 2 and a single cell spaced therefrom 2 shown.

Die Hüllbleche 1, 3 der jeweiligen Einzelzelle 2 bilden die elektrischen Pole, wobei die Einzelzellen 2 zur seriellen elektrischen Verschaltung so angeordnet sind, dass ein schalenförmiges Hüllblech 1 einer Einzelzelle 2 an einem planaren Hüllblech 3 einer benachbarten Einzelzelle 2 anliegt.The cover plates 1 . 3 the respective single cell 2 form the electric poles, with the single cells 2 for serial electrical interconnection are arranged so that a cup-shaped cover plate 1 a single cell 2 on a planar cladding 3 an adjacent single cell 2 is applied.

Eine Stapelung, d. h. eine Hintereinanderanordnung und eine Verpressung der Einzelzellen 2 zum Zweck der seriellen elektrischen Verschaltung ist so nicht möglich, da der Schalenbereich 1.2 einer Einzelzelle 2 an dem planaren Hüllblech 3 der benachbarten Einzelzelle 2 anliegt, wobei das planare Hüllblech 3 aufgrund fehlender Abstützung durch Ausbeulung des Schalenbereiches 1.2 der benachbarten Einzelzelle 2 in Richtung Zellinneres nachgibt. Dadurch ist es kaum möglich, eine elektrische Kontaktierung zwischen den Einzelzellen 2 mit schalenförmigem Hüllblech 1 und mit planarem Hüllblech 3 sicherzustellen.A stacking, ie a series arrangement and a compression of the individual cells 2 for the purpose of serial electrical interconnection is not possible because of the shell area 1.2 a single cell 2 on the planar cladding 3 the adjacent single cell 2 abuts, wherein the planar cladding 3 due to lack of support by buckling of the shell area 1.2 the adjacent single cell 2 in the direction of Zellinneres yields. As a result, it is hardly possible, an electrical contact between the individual cells 2 with cup-shaped cover plate 1 and with planar cladding 3 sure.

Um derartig ausgebildete Einzelzellen 2 elektrisch seriell miteinander zu verschalten und die elektrische Kontaktierung auf Dauer sicherstellen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, zwischen benachbarten Einzelzellen 2 elektrisch leitende Kontaktierungselemente 9 anzuordnen, wobei eine erste Ausführungsform zur Anordnung der Kontaktierungselemente 9 in der 5 dargestellt ist.To such trained individual cells 2 electrically connect to each other in series and to ensure the electrical contact in the long term, is provided according to the invention, between adjacent individual cells 2 electrically conductive contacting elements 9 to arrange, wherein a first embodiment for the arrangement of the contacting elements 9 in the 5 is shown.

Ein solches elektrisch leitendes Kontaktierungselement 9 ist aus Metall, beispielsweise Aluminium und/oder Kupfer gebildet und vorzugsweise mit einer nichtkorrodierenden Beschichtung, z. B. Zinn, Nickel, Silber und/oder Gold versehen.Such an electrically conductive contacting element 9 is made of metal, for example aluminum and / or copper and preferably with a non-corrosive coating, for. As tin, nickel, silver and / or gold provided.

Mittels der Beschichtung ist einer Korrosion einschließlich einer Kontaktkorrosion des jeweiligen Kontaktierungselementes 9 entgegen gewirkt.By means of the coating is a corrosion including a contact corrosion of the respective contacting element 9 counteracted.

Das elektrisch leitende Kontaktierungselement 9 ist hülsenförmig ausgebildet und wird mit seiner Längsachse quer zur Längsachse der Einzelzelle 2 und parallel zur Längsachse des Zellverbundes 8 angeordnet.The electrically conductive contacting element 9 is sleeve-shaped and is transverse to the longitudinal axis of the single cell with its longitudinal axis 2 and parallel to the longitudinal axis of the cell composite 8th arranged.

In der ersten Ausführungsform sind die separaten elektrisch leitenden Kontaktierungselemente 9 in einem aus Kunststoff gebildeten Halterahmen 10 angeordnet, welcher einer Fixierung und Positionierung der Einzelzelle 2 im Zellverbund 8 dient und mittels dessen die Einzelzelle 2 in Richtung der Wärmeleitplatte ausgerichtet wird.In the first embodiment, the separate electrically conductive contacting elements 9 in a holding frame formed of plastic 10 arranged, which a fixing and positioning of the single cell 2 in the cell network 8th serves and by means of which the single cell 2 is aligned in the direction of the heat conduction.

Der Halterahmen 10 ist rahmenförmig ausgebildet und umgreift den Schalenbereich 1.2 des schalenförmigen Hüllbleches 1 der Einzelzelle 2 im Formschluss. Dazu entspricht eine Innenkontur des Halterahmens 10 einer Außenkontur des Schalenbereiches 1.2, wobei der Halterahmen an dem den Schalenbereich 1.2 randseitig umlaufenden Flansch 1.1 anliegt. Bevorzugt weist der Halterahmen 10 eine Dicke auf, die einer Höhe des Schalenbereiches 1.2 entspricht, wobei weitere Abmessungen des Halterahmens 10 im Wesentlichen wenigstens den Abmessungen des schalenförmigen Hüllbleches 1 entsprechen.The support frame 10 is formed like a frame and surrounds the shell area 1.2 the cup-shaped cover plate 1 the single cell 2 in the form fit. This corresponds to an inner contour of the holding frame 10 an outer contour of the shell area 1.2 wherein the support frame on the the shell area 1.2 peripheral flange 1.1 is applied. Preferably, the holding frame 10 a thickness, that of a height of the shell area 1.2 corresponds, with further dimensions of the support frame 10 essentially at least the dimensions of the shell-shaped Hüllbleches 1 correspond.

Der Halterahmen 10 weist in seinen vier Eckbereichen, wie die Hüllbleche 1, 3 und das flächige Rahmenelement 4 Aussparungen in Form von Durchgangslöchern 10.1 auf, wobei jeweils ein Kontaktierungselement 9 in einem Durchgangsloch 10.1 angeordnet ist.The support frame 10 has in its four corners, as the cladding 1 . 3 and the flat frame element 4 Recesses in the form of through holes 10.1 on, wherein in each case a contacting element 9 in a through hole 10.1 is arranged.

Dazu werden die Kontaktierungselemente 9 in die Durchgangslöcher 10.1 des fertig hergestellten Halterahmens 10 eingepresst, wobei die Kontaktierungselemente 9 eine Länge aufweisen, welcher einer Dicke des Halterahmens 10 in den Eckbereichen entspricht.These are the contacting elements 9 in the through holes 10.1 the finished manufactured frame 10 press-fitted, wherein the contacting elements 9 have a length which corresponds to a thickness of the holding frame 10 in the corner areas.

Alternativ zum Einpressen der Kontaktierungselemente 9 können diese auch bei einer Herstellung des Halterahmens 10 mittels eines Spritzgussverfahrens als Einlegeteile in einer Spitzgussform angeordnet werden, wobei die Kontaktierungselemente 9 mittels des Kunststoffes umspritzt werden.Alternatively to pressing in the contacting elements 9 These can also in a production of the support frame 10 be arranged by means of an injection molding process as inserts in an injection mold, wherein the contacting elements 9 be encapsulated by means of the plastic.

Bevorzugt weisen die Kontaktierungselemente 9 außenseitig Hinterschneidungen, Rändelungen und/oder ähnliches auf, um eine formschlüssige Haltekraft der Kontaktierungselemente 9 in dem Material des Halterahmens 10 zu erhöhen.Preferably, the contacting elements 9 On the outside undercuts, knurls and / or the like on to a positive holding force of the contacting 9 in the material of the holding frame 10 to increase.

Alternativ oder zusätzlich wird ein klebendes Spritzgussmaterial zur stoffschlüssigen Fixierung der Kontaktierungselemente 9 in den Durchgangslöchern 10.1 des Halterahmens 10 verwendet.Alternatively or additionally, an adhesive injection-molding material for material-locking fixation of the contacting elements 9 in the through holes 10.1 of the holding frame 10 used.

In 6 ist das schalenförmige Hüllblech 1 beabstandet zu dem Halterahmen 10, in welchen die Kontaktierungselemente 9 integriert sind, dargestellt, wobei das schalenförmige Hüllblech 1 der Einzelzelle 2 mit an diesem angeordneten Halterahmen 10 in der 7 gezeigt ist.In 6 is the bowl-shaped cover plate 1 spaced from the support frame 10 in which the contacting elements 9 are integrated, shown, wherein the cup-shaped cover plate 1 the single cell 2 with arranged on this holding frame 10 in the 7 is shown.

8 zeigt einen aus zwanzig Einzelzellen 2 und dementsprechend zwanzig Halterahmen 10 gebildeten Zellverbund 8, wobei der Zellverbund 8 teilweise in Explosionsdarstellung gezeigt ist. 8th shows one out of twenty single cells 2 and accordingly twenty holding frames 10 formed cell network 8th , where the cell network 8th partially shown in exploded view.

An einer ersten Stirnseite des Zellverbundes 8 ist als abschließender Bestandteil des Zellverbundes 8 eine erste Druckplatte 11 angeordnet, welche in ihren vier Eckbereichen jeweils eine Aussparung 11.1 aufweist. In die Aussparungen 11.1 werden vier Zuganker 7 als Spannelemente eingeführt, an deren jeweiligen ersten Ende 7.1 ein in 10 näher dargestelltes Anschlagelement angeordnet oder ausgebildet ist. Das Anschlagelement ist als Verdickung in Form eines Senkschraubenkopfes an dem jeweiligen Zuganker 7 ausgebildet, so dass die Zuganker 7 bei Herstellung des Zellverbundes 8 zumindest in eine Richtung fixierbar sind.At a first end of the cell network 8th is as a final component of the cell network 8th a first pressure plate 11 arranged, which in each of its four corner regions a recess 11.1 having. In the recesses 11.1 become four tie rods 7 introduced as clamping elements, at their respective first end 7.1 a in 10 arranged closer stop element is arranged or formed. The stop element is designed as a thickening in the form of a countersunk screw head on the respective tie rod 7 designed so that the tie rods 7 during production of the cell composite 8th can be fixed at least in one direction.

Zwischen der ersten Druckplatte 11 und der ersten Einzelzelle 2 sind ein erstes Isolationselement 12 und eine erste Polplatte 13 als Hochvoltanschluss des Zellverbundes 8 angeordnet, wobei die Zuganker 7 durch das erste Isolationselement 12, die erste Polplatte 13 und die erste Druckplatte 11 geführt sind. Die Bestandteile des Zellverbundes 8 werden bei Herstellung desselben beispielsweise nacheinander auf den Zugankern 7 aufgereiht.Between the first printing plate 11 and the first single cell 2 are a first isolation element 12 and a first pole plate 13 as a high-voltage connection of the cell network 8th arranged, with the tie rods 7 through the first insulation element 12 , the first pole plate 13 and the first printing plate 11 are guided. The components of the cell network 8th are produced, for example, one after the other on the tie rods 7 lined up.

An einer zweiten Stirnseite des Zellverbundes 8 sind eine zweite Polplatte 14, ein zweites Isolationselement 15 und eine zweite Druckplatte 16 auf den Zugankern 7 angeordnet, wobei die zweite Druckplatte 16 als weiterer abschließender Bestandteil des Zellverbundes 8 angeordnet.At a second end of the cell network 8th are a second pole plate 14 , a second insulation element 15 and a second pressure plate 16 on the tie rods 7 arranged, wherein the second pressure plate 16 as a further final component of the cell network 8th arranged.

An den Polplatten 13, 14 sind Anschlusselemente 13.1, 14.1 zur Abnahme einer von dem Zellverbund 8 erzeugten elektrischen Spannung ausgebildet. Dabei weist ein Anschlusselement 13.1, 14.1 eine Polarität auf.At the pole plates 13 . 14 are connection elements 13.1 . 14.1 to decrease one of the cell composite 8th formed electrical voltage generated. In this case, a connection element 13.1 . 14.1 a polarity.

Ein zweites Ende der Zuganker 7.2 ist durch Aussparungen 14.2, 15.1, 16.1 in den Eckbereichen der zweiten Polplatte 14, des zweiten Isolationselementes 15 und der zweiten Druckplatte 16 geführt und weist ein Gewinde auf. Auf das jeweilige Gewinde wird eine Schraubenmutter 17 geschraubt und festgezogen, so dass der Zellverbund 8 mittels der Zuganker 7 axial verspannt ist.A second end of the tie rods 7.2 is through recesses 14.2 . 15.1 . 16.1 in the corner areas of the second pole plate 14 , the second insulation element 15 and the second pressure plate 16 guided and has a thread. On the respective thread is a nut 17 screwed and tightened so that the cell composite 8th by means of tie rods 7 axially braced.

Die Durchgangslöcher 10.1 in den Halterahmen 10 und die Aussparungen 1.3, 3.1, 4.2, 11.1, 12.1, 13.2, 14.2, 15.1, 16.1 in den Hüllblechen 1, 3, den dazwischen angeordneten Rahmenelementen 4, den Polplatten 13, 14, den Isolationselementen 12, 15 sowie den Druckplatten 11, 16 sind derart angeordnet, dass der Zellverbund 8 als kompakte Baueinheit vier axial verlaufende Durchgangslöcher zur Anordnung der Zuganker 7 aufweist.The through holes 10.1 in the frame 10 and the recesses 1.3 . 3.1 . 4.2 . 11.1 . 12.1 . 13.2 . 14.2 . 15.1 . 16.1 in the cladding 1 . 3 , the interposed frame elements 4 , the pole plates 13 . 14 , the insulation elements 12 . 15 as well as the printing plates 11 . 16 are arranged such that the cell composite 8th as a compact unit four axially extending through holes for the arrangement of the tie rods 7 having.

Dadurch, dass die elektrisch leitenden Kontaktierungselemente 9 in den Halterahmen 10 integriert sind und an jedem schalenförmigen Hüllblech 1 ein Halterahmen 10 angeordnet ist, ist eine elektrische Kontaktierung benachbarter Einzelzellen 2 möglich. Dabei sind die elektrisch leitenden Kontaktierungselemente 9 vorteilhaft im Bereich einer aus den Zugankern 7 resultierenden Verpresskraft angeordnet, so dass einer Gefahr von Setzerscheinungen innerhalb des Zellverbundes 8 entgegen gewirkt ist.Due to the fact that the electrically conductive contacting elements 9 in the frame 10 are integrated and on each cup-shaped cover plate 1 a support frame 10 is arranged, is an electrical contact of adjacent single cells 2 possible. In this case, the electrically conductive contacting elements 9 advantageous in the area of one of the tie rods 7 resulting pressing force arranged so that a risk of subsidence within the cell network 8th counteracted.

Die elektrisch leitenden Kontaktierungselemente 9 dienen also einerseits der elektrischen Kontaktierung derart ausgebildeter Einzelzellen 2 und einer Stabilisierung bei der axialen Verpressung des Zellverbundes 8 mittels der Zuganker 7, wobei alternativ oder zusätzlich zu den Zugankern 7 Spannbänder als Spannelemente an dem Zellverbund 8 anordbar sind.The electrically conductive contacting elements 9 On the one hand serve the electrical contact of such trained single cells 2 and a stabilization in the axial compression of the cell composite 8th by means of tie rods 7 wherein alternatively or in addition to the tie rods 7 Tensioning bands as tensioning elements on the cell assembly 8th can be arranged.

In 9 ist der Zellverbund 8 im zusammengesetzten Zustand in einer perspektivischen Ansicht dargestellt.In 9 is the cell network 8th shown in the assembled state in a perspective view.

10 zeigt einen Längsschnitt des Zellverbundes 8 im Bereich der elektrisch leitenden Kontaktierungselemente 9 und die durch diese geführten Zuganker 7. 10 shows a longitudinal section of the cell network 8th in the region of the electrically conductive contacting elements 9 and the tie rods guided by them 7 ,

Eine zweite Ausführungsform zur Anordnung der Kontaktierungselemente 9 zwischen zwei benachbarten Einzelzellen 2 ist in den 11 und 12 gezeigt. Im Detail zeigt die 11 ein schalenförmiges Hüllblech 1 mit vier in den Eckbereichen anordbaren Kontaktierungselementen 9 in einer Explosionsdarstellung, wobei das schalenförmige Hüllblech 1 mit an diesem befestigten Kontaktierungselementen 9 in 12 dargestellt ist.A second embodiment for the arrangement of the contacting elements 9 between two adjacent single cells 2 is in the 11 and 12 shown. In detail shows the 11 a cup-shaped cover plate 1 with four contacting elements which can be arranged in the corner regions 9 in an exploded view, wherein the cup-shaped cover plate 1 with attached to this contacting elements 9 in 12 is shown.

Bei der zweiten Ausführungsform ist vorgesehen, die separaten elektrisch leitenden Kontaktierungselemente 9 an dem Flansch 1.1 des schalenförmigen Hüllbleches 1 selbst anzuordnen. Dabei ist jeweils ein Kontaktierungselement 9 an einer in das schalenförmige Hüllblech 1 eingebrachten Aussparung 1.3 angeordnet, so dass ein Hohlraum des elektrisch leitenden Kontaktierungselementes 9 in Richtung der Aussparung 1.3 angeordnet ist.In the second embodiment is provided, the separate electrically conductive contacting elements 9 on the flange 1.1 the cup-shaped cover plate 1 to arrange yourself. In each case, a contacting element 9 at one in the cup-shaped cover plate 1 introduced recess 1.3 arranged so that a cavity of the electrically conductive contacting element 9 in the direction of the recess 1.3 is arranged.

Dabei ist das jeweilige Kontaktierungselement 9 form- und/oder stoffschlüssig an dem Flansch 1.1 des schalenförmigen Hüllbleches 1 befestigt, wobei sich hierzu insbesondere Widerstandspressschweißen, Buckelschweißen, Löten, Vercrimpen und/oder Bördelung eignen.In this case, the respective contacting element 9 positive and / or cohesive to the flange 1.1 the cup-shaped cover plate 1 attached, with this particular resistance pressure welding, projection welding, soldering, crimping and / or flanging are suitable.

Vorzugsweise werden die Kontaktierungselemente 9 mittels Buckelschweißens an dem Flansch 1.1 befestigt.Preferably, the contacting elements 9 by projection welding on the flange 1.1 attached.

An einer dem Flansch 1.1 zugewandten Seite des jeweiligen Kontaktierungselementes 9 sind in Längsrichtung randseitig abschnittsweise abstehende Vorsprünge 9.1 ausgebildet, wie in der 13 näher dargestellt ist. Dabei dienen die abschnittsweise abstehenden Vorsprünge 9.1 einer Einstellung einer erforderlichen Stromflussdichte sowie zur Erzeugung eines definierten Strompfades bei der mittels der Kontaktierungselemente 9 durchgeführten elektrischen Verschaltung benachbarter Einzelzellen 2. Die abschnittsweise abstehenden Vorsprünge 9.1 sind also an einer Schweißstelle des Kontaktierungselementes 9 zur Befestigung desselben an dem Flansch 1.1 des schalenförmigen Hüllbleches 1 ausgebildet.At one of the flange 1.1 facing side of the respective contacting element 9 are in the longitudinal direction at the edges partially protruding projections 9.1 trained, as in the 13 is shown in more detail. Here are the sections protruding projections 9.1 an adjustment of a required current density and for generating a defined current path in the means of the contacting elements 9 performed electrical interconnection of adjacent single cells 2 , The sections protruding projections 9.1 So are at a weld of Kontaktierungselementes 9 for fixing the same to the flange 1.1 the cup-shaped cover plate 1 educated.

In den 14 bis 16 ist eine dritte Ausführungsform der elektrisch leitenden Kontaktierungselemente 9 zur seriellen elektrischen Verschaltung benachbarter Einzelzellen 2 dargestellt. Dabei sind die Kontaktierungselemente 9 in der 14 vor einem Umformen gezeigt.In the 14 to 16 is a third embodiment of the electrically conductive contacting elements 9 for the serial electrical connection of adjacent single cells 2 shown. Here are the contacting elements 9 in the 14 shown before forming.

Die Kontaktierungselemente 9 sind als in einem Eckbereich des schalenförmigen Hüllbleches 1 ausgebildete Laschen 1.4 ausgeführt, wie in der 14 dargestellt ist.The contacting elements 9 are as in a corner region of the shell-shaped cladding 1 trained tabs 1.4 executed as in the 14 is shown.

Die Laschen 1.4 zur Bildung der Kontaktierungselemente 9 sind an sich gegenüberliegenden kurzen Seiten des schalenförmigen Hüllbleches 1 als Verlängerungen des Flansches 1.1 ausgebildet. Dabei sind die Laschen 1.4 über einen mittigen Abschnitt 1.4.1 mit dem Flansch 1.1 verbunden, so dass die Laschen 1.4 flügelförmig ausgebildet sind.The tabs 1.4 to form the contacting elements 9 are on opposite short sides of the shell-shaped Hüllbleches 1 as extensions of the flange 1.1 educated. Here are the tabs 1.4 over a central section 1.4.1 with the flange 1.1 connected so that the tabs 1.4 are formed wing-shaped.

Die Laschen 1.4 werden zur Bildung der Kontaktierungselemente 9 von ihrer Ausgangsstellung beidseitig des mittigen Abschnittes 1.4.1 um 90° in Richtung des Schalenbereiches 1.2 gebogen, so dass die Laschen 1.4 senkrecht zu dem abgewinkelten Abschnitt 1.1.1 des schalenförmigen Hüllbleches 1 gebogen, d. h. abgewinkelt sind.The tabs 1.4 become the formation of the contacting elements 9 from its initial position on both sides of the central section 1.4.1 90 ° in the direction of the shell area 1.2 bent so that the tabs 1.4 perpendicular to the angled section 1.1.1 the cup-shaped cover plate 1 bent, ie angled.

Anschließend daran werden die beiden Schenkel 1.4.2 der Lasche 1.4 um 90° umgebogen, so dass die jeweilige Aussparung 1.3 zwischen den Schenkeln 1.4.2 des angeordnet ist, was in der 15 näher dargestellt ist.After that, the two thighs 1.4.2 the tab 1.4 bent over 90 ° so that the respective recess 1.3 between the thighs 1.4.2 which is arranged in the 15 is shown in more detail.

Die den Zellverbund 8 axial verpressenden Zuganker 7 sind bei Bildung des Zellverbundes 8 mittels solcher Einzelzellen 2 abschnittsweise von den Schenkeln 1.4.2 der aus den Laschen 1.4 gebildeten Kontaktierungselemente 9 umgeben.The the cell network 8th axially compressing tie rods 7 are at formation of the cell network 8th by means of such single cells 2 sections of the thighs 1.4.2 the one out of the tabs 1.4 formed contacting elements 9 surround.

Besonders bevorzugt ist zumindest die Kante der aus den Laschen 1.4 gebildeten Kontaktierungselemente 9, welche bei axialer Verpressung des Zellverbundes 2 an dem planaren Hüllblech 3 der benachbarten Einzelzelle 2 anliegt, mit einer nicht korrodierenden Beschichtung versehen, um die elektrische Verschaltung der benachbarten Einzellen 2 auf Dauer sicherstellen zu können.Particularly preferred is at least the edge of the tabs 1.4 formed contacting elements 9 , which in axial compression of the cell composite 2 on the planar cladding 3 the adjacent single cell 2 applied, provided with a non-corrosive coating to the electrical interconnection of the adjacent Einzellen 2 to be able to secure in the long run.

Bei der Anordnung der elektrisch leitenden Kontaktierungselemente 9 an dem Flansch 1.1 des schalenförmigen Hüllbleches 1 gemäß der zweiten Ausführungsform und bei Ausbildung des Kontaktierungselementes 9 an dem Flansch 1.1 des schalenförmigen Hüllbleches 1 gemäß der dritten Ausführungsform sind die Polplatten 13, 14 des Zellverbundes 2 konzeptionsbedingt angepasst ausgebildet.In the arrangement of the electrically conductive contacting elements 9 on the flange 1.1 the cup-shaped cover plate 1 according to the second embodiment and in forming the contacting element 9 on the flange 1.1 the cup-shaped cover plate 1 According to the third embodiment, the pole plates 13 . 14 of the cell network 2 designed adapted due to the design.

An der ersten Polplatte 13 sind ebenfalls elektrisch leitende Kontaktierungselemente 9 angeordnet oder ausgebildet, wobei in die zweite Polplatte 14 beispielsweise Materialausnehmungen, d. h. zumindest Vertiefungen eingebracht sind, so dass die Kontaktierungselemente 9, welche über die an die zweite Polplatte 14 angrenzende Einzelzelle 2 hinausragen, zur Bildung einer kompakten Bauraum optimierten Baueinheit in den Materialausnehmungen angeordnet sind.At the first pole plate 13 are also electrically conductive contacting elements 9 arranged or formed, wherein in the second pole plate 14 For example, Materialausnehmungen, ie at least recesses are introduced so that the contacting elements 9 , which via the to the second pole plate 14 adjacent single cell 2 protrude, are arranged in the Materialausnehmungen to form a compact space optimized unit.

Ist die Einzelzelle 2 aus zwei schalenförmigen Hüllblechen 1 gebildet, ist die Lösung zur elektrischen Kontaktierung benachbarter Einzelzellen 2 mittels der Kontaktierungselemente 9 ebenfalls anwendbar, wobei die Kontaktierungselemente 9 zur Überwindung des Abstandes zwischen den schalenförmigen Hüllblechen 1 benachbarter Einzelzellen 2 länger ausgebildet sind.Is the single cell 2 from two shell-shaped cladding sheets 1 formed, is the solution for electrical contacting of adjacent single cells 2 by means of the contacting elements 9 also applicable, wherein the contacting elements 9 to overcome the distance between the shell-shaped Hüllblechen 1 adjacent single cells 2 are longer.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
schalenförmiges Hüllblechcup-shaped cover plate
1.11.1
Flanschflange
1.1.11.1.1
verlängerter Abschnittextended section
1.21.2
Schalenbereichshell area
1.31.3
Aussparungrecess
1.41.4
Lascheflap
1.4.11.4.1
mittiger Abschnittcentral section
1.4.21.4.2
Schenkelleg
22
Einzelzellesingle cell
33
planares Hüllblechplanar cover sheet
3.13.1
Aussparungrecess
44
Rahmenelementframe element
4.14.1
erste Materialausnehmungfirst material recess
4.24.2
Aussparungrecess
55
ElektrodenfolienanordnungElectrode foil arrangement
5.15.1
erster Polkontaktfirst pole contact
5.25.2
zweiter Polkontaktsecond pole contact
66
Isolationsschaleinsulation shell
6.16.1
zweite Materialausnehmungsecond material recess
77
Zugankertie rods
7.17.1
erstes Endefirst end
7.27.2
zweites Endesecond end
88th
Zellverbundcell assembly
99
Kontaktierungselementcontacting
9.19.1
Vorsprunghead Start
1010
Halterahmenholding frame
10.110.1
DurchgangslochThrough Hole
1111
erste Druckplattefirst printing plate
11.111.1
Aussparungrecess
1212
erstes Isolationselementfirst insulation element
12.112.1
Aussparungrecess
1313
erste Polplattefirst pole plate
13.113.1
Anschlusselementconnecting element
13.213.2
Aussparungrecess
1414
zweite Polplattesecond pole plate
14.114.1
Anschlusselementconnecting element
14.214.2
Aussparungrecess
1515
zweites Isolationselementsecond isolation element
15.115.1
Aussparungrecess
1616
zweite Druckplattesecond pressure plate
16.116.1
Aussparungrecess
1717
Schraubenmutternut

Claims (10)

Zellverbund (8) mit einer vorgebbaren Anzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen (2), wobei die jeweilige Einzelzelle (2) ein Gehäuse aufweist, das aus zwei Hüllblechen (1, 3) und einem zwischen diesen angeordneten elektrisch isolierenden Rahmenelement (4) gebildet ist und die nebeneinander angeordneten Einzelzellen (2) anhand von Spannelementen in einer axialen Richtung miteinander verpresst sind, wobei die Hüllbleche (1, 3) die elektrischen Pole der jeweiligen Einzelzelle (2) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der beiden Hüllbleche (1, 3) schalenförmig ausgebildet ist, welches einen Schalenbereich (1.2) und einen in einer zu der axialen Richtung senkrecht verlaufenden Ebene umlaufenden Flansch (1.1) aufweist, wobei zwischen Hüllblechen (1, 3) benachbarter Einzelzellen (2) wenigstens ein elektrisch leitendes Kontaktierungselement (9) angeordnet ist.Cell network ( 8th ) with a predeterminable number of parallel and / or series-connected individual cells ( 2 ), whereby the respective single cell ( 2 ) has a housing which consists of two cladding sheets ( 1 . 3 ) and an electrically insulating frame element ( 4 ) is formed and the juxtaposed individual cells ( 2 ) are pressed together by means of clamping elements in an axial direction, wherein the cladding sheets ( 1 . 3 ) the electrical poles of the respective single cell ( 2 ), characterized in that at least one of the two cladding sheets ( 1 . 3 ) is cup-shaped, which a shell area ( 1.2 ) and a circumferential in a plane perpendicular to the axial direction extending flange ( 1.1 ), wherein between cladding sheets ( 1 . 3 ) of adjacent single cells ( 2 ) at least one electrically conductive contacting element ( 9 ) is arranged. Zellverbund (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitende Kontaktierungselement (9) in einem den Schalenbereich (1.2) seitlich umlaufenden Halterrahmen (10) integriert ist.Cell network ( 8th ) according to claim 1, characterized in that the electrically conductive contacting element ( 9 ) in a bowl area ( 1.2 ) laterally encircling holder frame ( 10 ) is integrated. Zellverbund (8) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitende Kontaktierungselement (9) an dem den Schalenbereich (1.2) umlaufenden Flansch (1.1) des schalenförmigen Hüllbleches (1) angeordnet ist.Cell network ( 8th ) according to claim 1 or 2, characterized in that the electrically conductive contacting element ( 9 ) at which the shell area ( 1.2 ) circumferential flange ( 1.1 ) of the cup-shaped cover plate ( 1 ) is arranged. Zellverbund (8) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitende Kontaktierungselement wenigstens zur stoffschlüssigen Befestigung an einer dem Flansch zugewandten Seite zumindest abschnittsweise einen Vorsprung aufweist.Cell network ( 8th ) according to claim 3, characterized in that the electrically conductive contacting element, at least in sections, has a projection at least for the material-locking attachment to a side facing the flange. Zellverbund (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitende Kontaktierungselement (9) an dem Flansch (1.1) des schalenförmigen Hüllbleches (1) ausgebildet ist.Cell network ( 8th ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrically conductive contacting element ( 9 ) on the flange ( 1.1 ) of the cup-shaped cover plate ( 1 ) is trained. Zellverbund (8) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitende Kontaktierungselement (8) als eine an dem Flansch (1.1) abstehende zu biegende und/oder zu faltende Lasche (1.4) ausgebildet ist.Cell network ( 8th ) according to claim 5, characterized in that the electrically conductive contacting element ( 8th ) as one on the flange ( 1.1 ) protruding tab to be bent and / or folded ( 1.4 ) is trained. Zellverbund (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitende Kontaktierungselement (9) im Bereich des mindestens einen angeordneten Spannelementes angeordnet ist. Cell network ( 8th ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrically conductive contacting element ( 9 ) is arranged in the region of the at least one arranged clamping element. Zellverbund (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitende Kontaktierungselement (9) aus einem Metall gebildet ist und eine Hülsenform aufweist.Cell network ( 8th ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrically conductive contacting element ( 9 ) is formed of a metal and has a sleeve shape. Zellverbund (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitende Kontaktierungselement (9) mit einer nichtkorrodierenden Beschichtung versehen ist.Cell network ( 8th ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrically conductive contacting element ( 9 ) is provided with a non-corrosive coating. Zellverbund (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das jeweilige Hüllblech (1, 3) im Bereich des elektrisch leitenden Kontaktierungselementes (9) eine Aussparung (1.3, 3.1) aufweisen und/oder der jeweilige Halterahmen (10) im Bereich des elektrisch leitenden Kontaktierungselementes (9) zumindest ein Durchgangsloch (10.1) aufweisen aufweist.Cell network ( 8th ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least the respective cladding sheet ( 1 . 3 ) in the region of the electrically conductive contacting element ( 9 ) a recess ( 1.3 . 3.1 ) and / or the respective holding frame ( 10 ) in the region of the electrically conductive contacting element ( 9 ) at least one through hole ( 10.1 ).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3067859A1 (en) * 2017-06-15 2018-12-21 Zodiac Aero Electric ASSEMBLY OF A PLURALITY OF STACKED BATTERY CELLS

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