DE102013201457A1 - Energy storage device with i.e. lithium ion rechargeable battery for e.g. electric vehicle, has heat guide passage guiding medium at moderate temperature and in thermal contact with support element - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Energiespeicherelement sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines Energiespeicherelements gemäß den Hauptansprüchen.The present invention relates to an energy storage element and to a method for producing an energy storage element according to the main claims.
In der modernen Fahrzeugtechnologie tritt zunehmend eine Verlagerung von Antriebskonzepten auf der Basis von Verbrennungskraftmaschinen zu Antriebskonzepten auf der Basis von Elektromotoren in den Fokus. Hierzu ist es erforderlich, ausreichende Menge von elektrischer Energie bereitzustellen, um diese Elektromotoren betreiben zu können. Dies erfolgt in modernen Fahrzeugen unter Verwendung von leistungsstarken Energiespeichern wie Batterien oder Akkus, die sich durch die Entnahme bzw. Aufnahme von elektrischer Leistung oder Energie erhitzen können. Die insbesondere in modernen Fahrzeugen verwendeten Lithium-Ionenzellen als Energiespeicher weisen allerdings den Nachteil auf, dass ihre Langlebigkeit und Sicherheit ab einer Temperatur von ca. 40 °C drastisch abnimmt. Weiterhin können bei Temperaturen unterhalb etwa 0°C bis 10°C bei derartigen Speichern Performancenachteile durch z.B. eingeschränkte Leistungsaufnahme eintreten. Um die Energiespeicherfähigkeit von solchen modernen Energiespeichern zu erhalten, sollte eine Temperierung der Energiespeicher erfolgen. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass diese modernen Lithium-Ionenzellen oft in Form von sogenannten Pouch- bzw. Coffeebagzellen verpackt sind, die einem vakuumverpackten Kaffeebeutel ähneln und somit eine Kühlung dieser Zellen aufgrund deren nicht sehr stabiler Form problematisch werden kann. Diese Beutel ermöglichen eine sehr einfache Herstellung, sodass größere leistungsfähigere Energiespeicherelemente durch eine Bündelung dieser Beutel zu einer Batterie einfach und kostengünstig hergestellt werden können.In modern vehicle technology, a shift from drive concepts based on internal combustion engines to drive concepts based on electric motors is increasingly coming into focus. For this purpose, it is necessary to provide sufficient amount of electrical energy to operate these electric motors. This is done in modern vehicles using powerful energy storage devices such as batteries or rechargeable batteries, which can be heated by the removal or absorption of electrical power or energy. However, the lithium ion cells used as energy storage, especially in modern vehicles, have the disadvantage that their longevity and safety drastically decreases from a temperature of about 40 ° C. Furthermore, at temperatures below about 0 ° C to 10 ° C, such instances may have performance disadvantages due to e.g. Limited power consumption occur. In order to obtain the energy storage capability of such modern energy storage, a temperature control of the energy storage should take place. It should be noted, however, that these modern lithium-ion cells are often packed in the form of so-called pouch or Coffeebagzellen that resemble a vacuum-packed coffee bags and thus cooling of these cells can be problematic due to their not very stable form. These pouches allow for very easy manufacturing so that larger, more powerful energy storage elements can be made by bundling these pouches into a battery easily and inexpensively.
Akkus bzw. wiederaufladbare Batterien, insbesondere Lithium-lonenzellen, die verstärkt bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen, aber auch stationär eingesetzt werden können reagieren empfindlich auf erhöhte oder niedrige Temperaturen. Idealerweise sollten diese Zellen in einem engen, spezifizierten Temperaturbereich betrieben werden. Beim Laden bzw. Entladen entsteht durch den Innenwiderstand der Zellen und chemische Vorgänge Verlustwärme, die abgeführt werden sollte. Temperaturwechsel und Temperaturen außerhalb der Spezifikation führen zu eingeschränkter Funktion und geringerer Lebensdauer der Zellen. Über eine gute thermische Anbindung können Lithium-lonenzellen gekühlt und auch bei niedriger Außentemperatur temperiert werden.Batteries or rechargeable batteries, in particular lithium-ion cells, which can be used increasingly in hybrid and electric vehicles, but also stationary, are sensitive to elevated or low temperatures. Ideally, these cells should be operated in a narrow, specified temperature range. When charging or discharging caused by the internal resistance of the cells and chemical processes heat loss, which should be dissipated. Temperature changes and out-of-specification temperatures result in reduced function and cell lifespan. By means of a good thermal connection, lithium-ion cells can be cooled and tempered even at low outside temperatures.
Die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Energiespeicherelement sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Energiespeicherelements gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, an energy storage element and a method for producing an energy storage element according to the main claims is presented with the present invention. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ein Energiespeicherelement mit folgenden Merkmalen:
- – zumindest einer Energiespeicherzelle, die zumindest einen elektrischen Ableiterkontakt aufweist, der aus einer elektrisch isolierenden Hülle der Energiespeicherzelle herausragt;
- – zumindest einem zumindest teilweise thermisch leitfähigen Material umfassendes Halteelement, das derart angeordnet ist, dass ein Teil der Hülle zwischen dem zumindest einen Halteelement und dem zumindest einen elektrischen Ableiterkontakt angeordnet ist; und
- – einem Wärmeführungskanal zur Führung eines Temperierungsmediums, wobei der Wärmeführungskanal mit dem zumindest einen Halteelement thermisch kontaktiert ist.
- - At least one energy storage cell having at least one electrical Ableiterkontakt, which protrudes from an electrically insulating sheath of the energy storage cell;
- - At least one at least partially thermally conductive material comprehensive retaining element which is arranged such that a part of the shell between the at least one holding element and the at least one electrical Ableiterkontakt is arranged; and
- - A heat duct for guiding a Temperierungsmediums, wherein the heat duct is thermally contacted with the at least one holding element.
Ferner schafft der hier vorgestellte Ansatz ein Verfahren zur Herstellung eines Energiespeicherelements mit zumindest einer (Energiespeicherzelle, zumindest einem zumindest teilweise thermisch leitfähigen Material umfassendes Halteelement und einem Wärmeführungskanal zur Führung eines Temperierungsmediums, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- – Bereitstellen der Energiespeicherzelle, die zumindest einen elektrischen Ableiterkontakt aufweist, der aus einer elektrisch isolierenden Hülle der Energiespeicherzelle herausragt, des Halteelementes und des Wärmeführungskanals zur Führung des Temperierungsmediums;
- – Anordnen des Halteelementes derart, dass ein Teil der Hülle zwischen dem zumindest einen Halteelement und dem zumindest einen elektrischen Ableiterkontakt angeordnet ist; und
- – Thermisch leitfähiges Kontaktieren des Wärmeführungskanals mit dem zumindest einen Halteelement.
- - Providing the energy storage cell having at least one electrical Ableiterkontakt, which protrudes from an electrically insulating sheath of the energy storage cell, the holding element and the Wärmeführungskanals for guiding the Temperierungsmediums;
- Arranging the holding element such that a part of the casing is arranged between the at least one holding element and the at least one electrical arrester contact; and
- - Thermally conductive contacting the Wärmeführungskanals with the at least one holding element.
Unter einer Energiespeicherzelle kann ein Speicherelement für elektrische Energie, beispielsweise ein elektrochemisches Energiewandlerelement oder allgemein ein elektrisches (z. B. SuperCaps) und/oder elektrochemisches Speicherelement (z. B. unter Verwendung von faradayischen Elektroden-Prozesse) und/oder auch einer Hybridform davon (z. B. eine Elektrode kapazitiv, die andere faradayisch) verstanden werden. Dabei kann unter einem elektrochemischen Speicherelement ein Element verstanden werden, welches in der Lage ist, elektrische Energie in chemische Energie zu wandeln und/oder umgekehrt. Insbesondere kann unter einer solchen Energiespeicherzelle eine Batterie oder ein Akku, insbesondere ein Lithium-Ionen-Akku verstanden werden. Ein elektrischer Speicher kann so verstanden werden, dass hier physikalische Speichereffekte zugrunde liegen. Unter einem elektrischen Ableiterkontakt kann ein elektrischer Leiter verstanden werden, mittels welchem elektrische Energie oder Leistung in die Energiespeicherzelle hinein oder aus der Energiespeicherzelle heraus übertragen werden kann. Dabei kann der elektrische Ableiterkontakt die Form eines flachen Bandes aufweisen, also auch beispielsweise auf zwei gegenüberliegenden Seiten eine deutlich größere Fläche (Hauptoberfläche) aufweisen, als an zwei schmalen Seitenkanten. Unter einem Halteelement kann ein Element verstanden werden, welches eine mechanische Fixierung der Energiespeicherzelle in dem Energiespeicherelement, einem Rahmen des Energiespeicherelements oder einem Gehäuse des Energiespeicherelements ermöglicht. Dabei kann das Halteelement zumindest teilweise aus thermisch leitfähigem Material wie einem Metall, einem kohlenstoffbasierten Material wie Grafit oder dergleichen bestehen, um eine besonders gute Wärmeleitfähigkeit aufzuweisen. Beispielsweise kann das thermisch leitfähige Material einen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten aufweisen, der innerhalb eines Toleranzbereichs von beispielsweise 10 Prozent einem Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten von einem Metall entspricht. Unter einer Hülle kann ein Beutel oder ein Gehäuse der Energiespeicherzelle verstanden werden, die ein Austreten von Komponenten der Energiespeicherzelle aus der Energiespeicherzelle heraus verhindert (und/oder auch ein Eindringen von Gasen und Flüssigkeiten von außen verhindert) und/oder eine elektrische Isolierung zwischen dem Ableiterkontakt und dem Halteelement sichergestellt. Die Hülle kann dabei das Innere der Energiespeicherzelle fluiddicht einschließen, sodass lediglich ein Ableiterkontakt oder mehrere Ableiterkontakte aus der Energiespeicherzelle herausragen. Unter einem Wärmeführungskanal kann ein Rohr, beispielsweise mit rundem oder eckigem Querschnitt verstanden werden, in welchem ein Temperierungsmedium wie beispielsweise ein Kühl- oder Kältemittel fließen kann. Dabei kann der Wärmeführungskanal beispielsweise über ein Halteprofil, welches eine der Außenabmessung des Wärmeführungskanals entsprechende Form aufweist, gehalten oder fixiert werden und über dieses Halteprofil, welches beispielsweise ein Teil des Halteelements sein kann, thermisch mit dem Halteelement über die Hülle mit dem Ableiter kontaktiert sein. An energy storage cell may be an electrical energy storage element, for example an electrochemical energy conversion element or in general an electrical (eg SuperCaps) and / or electrochemical storage element (eg using Faraday electrode processes) and / or also a hybrid form thereof (eg one electrode capacitive, the other Faraday). In this case, an electrochemical storage element can be understood as an element which is capable of converting electrical energy into chemical energy and / or vice versa. In particular, such an energy storage cell can be understood as meaning a battery or a rechargeable battery, in particular a lithium-ion rechargeable battery. An electrical memory can be understood to be based on physical memory effects. An electrical arrester contact can be understood to be an electrical conductor by means of which electrical energy or power can be transmitted into or out of the energy storage cell into the energy storage cell. In this case, the electrical Ableiterkontakt have the shape of a flat band, ie, for example, on two opposite sides have a significantly larger area (main surface), as at two narrow side edges. A holding element can be understood to be an element which enables mechanical fixing of the energy storage cell in the energy storage element, a frame of the energy storage element or a housing of the energy storage element. In this case, the holding element may at least partially made of thermally conductive material such as a metal, a carbon-based material such as graphite or the like, to have a particularly good thermal conductivity. For example, the thermally conductive material may have a coefficient of thermal conductivity that corresponds within a tolerance range of, for example, 10 percent to a coefficient of thermal conductivity of a metal. Under a shell, a bag or a housing of the energy storage cell can be understood, which prevents leakage of components of the energy storage cell out of the energy storage cell out (and / or prevents ingress of gases and liquids from the outside) and / or electrical insulation between the Ableiterkontakt and the retaining element ensured. The shell may include the interior of the energy storage cell fluid-tight, so that only one Ableiterkontakt or more Ableiterkontakte protrude from the energy storage cell. A heat-carrying duct can be understood as meaning a pipe, for example with a round or angular cross-section, in which a temperature-control medium such as, for example, a coolant or refrigerant can flow. In this case, the heat duct, for example, via a holding profile, which has a shape corresponding to the outer dimension of the heat duct, held or fixed and this holding profile, which may be, for example, a part of the holding member, thermally contacted with the holding member via the shell with the arrester.
Der hier vorgestellte Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass eine möglichst effiziente Kühlung eines Energiespeicherelementes bzw. einer Energiespeicherzelle dann erfolgen kann, wenn insbesondere diejenigen Partien des Energiespeicherelements bzw. der Energiespeicherzelle besonders gekühlt werden, welche die im Betrieb höchsten Temperaturen aufweisen können. Dies sind insbesondere aufgrund des schmaleren Querschnitts (und insbesondere des direkten und guten thermischen Kontaktes zu den Wärmequellen innerhalb der Zelle) die stromdurchflossenen Ableiter, mittels denen das Energiespeicherelement beziehungsweise die Energiespeicherzelle elektrisch kontaktiert wird. Über diese Ableiter wird elektrische Energie oder Leistung in das Energiespeicherelement hineingeführt oder aus dem Energiespeicherelement hinausgeführt. Wird nun über das Halteelement, welches einerseits eine mechanische Fixierung der Energiespeicherzelle in dem Energiespeicherelemente beziehungsweise in einem Gehäuse des Energiespeicherelements schafft, zugleich auch die Möglichkeit geschaffen, Wärme von dem Ableiter über das Halteelement zum Wärmeführungskanal zu führen, kann besonders vorteilhaft durch eine effiziente Mehrfachnutzung von benötigten Bauelementen für unterschiedliche Funktionen einerseits eine Kostenreduktion für die Herstellung eines solchen Energiespeicherelements erreicht werden, als auch der zur Verfügung stehende Bauraum effizient genutzt werden.The approach presented here is based on the knowledge that cooling of an energy storage element or an energy storage cell as efficiently as possible can be effected in particular if those parts of the energy storage element or the energy storage cell are particularly cooled, which may have the highest temperatures during operation. These are due to the narrower cross-section (and in particular the direct and good thermal contact with the heat sources within the cell), the current-carrying arrester, by means of which the energy storage element or the energy storage cell is electrically contacted. Electrical energy or power is led into the energy storage element via these arresters or led out of the energy storage element. If the possibility of transferring heat from the arrester via the holding element to the heat conducting channel via the holding element, which on the one hand creates a mechanical fixation of the energy storage cell in the energy storage element or in a housing of the energy storage element, can be achieved particularly advantageously by an efficient multiple use of required components for different functions on the one hand, a cost reduction for the production of such energy storage element can be achieved, as well as the available space can be used efficiently.
Gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Halteelement eine Hauptoberfläche aufweisen, die innerhalb eines Toleranzbereichs parallel zu einer Hauptoberfläche des Ableiterkontakts ausgerichtet ist. Unter einem Toleranzbereich kann beispielsweise ein Winkelbereich verstanden werden, der eine Abweichung von fünf oder zehn Grad zwischen einer Erstreckungsrichtung einer Hauptoberflächenebene des Halteelements und einer Erstreckungsrichtung der Hauptoberflächenebene des Ableiterkontakts verstanden werden. Unter einer Hauptoberfläche des Halteelements kann eine Oberfläche des Halteelements verstanden werden, die sich in eine größtmögliche Erstreckungsrichtung des Halteelements erstreckt. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer Anordnung mit einer möglichst großen Wärmeübertragungsfähigkeit zwischen dem Ableiterkontakt (über die Hülle bzw. den Teilbereich der Hülle) und dem Halteelement.According to a particularly favorable embodiment of the present invention, the holding element may have a main surface, which is aligned within a tolerance range parallel to a main surface of the Ableiterkontakts. A tolerance range may, for example, be understood to mean an angular range which is understood to be a deviation of five or ten degrees between an extension direction of a main surface plane of the holding element and an extension direction of the main surface plane of the arrester contact. A main surface of the retaining element can be understood as meaning a surface of the retaining element which extends in the greatest possible direction of extent of the retaining element. Such an embodiment of the present invention offers the advantage of an arrangement with the greatest possible heat transfer capability between the arrester contact (via the shell or the partial region of the shell) and the retaining element.
Besonders vorteilhaft ist weiterhin eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Energiespeicherzelle zumindest einen weiteren elektrischen Ableiterkontakt aufweist, wobei das Halteelement derart angeordnet ist, dass ein weiterer Teil der Hülle zwischen dem Halteelement und dem weiteren Ableiterkontakt angeordnet ist, insbesondere wobei der Ableiterkontakt und der weitere Ableiterkontakt in einer Ebene liegen, die im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung des Halteelementes angeordnet ist.Also particularly advantageous is an embodiment of the present invention, wherein the energy storage cell has at least one further electrical Ableiterkontakt, wherein the holding element is arranged such that a further part of the shell between the holding element and the further Ableiterkontakt is arranged, in particular wherein the Ableiterkontakt and the other Ableiterkontakt lie in a plane which is arranged substantially parallel to a main extension direction of the holding element.
Insbesondere können sich die Ebene und die Haupterstreckungsrichtung des Halteelementes nicht schneiden. Der weitere Ableiterkontakt kann dabei im Betrieb des Energiespeicherelements als zweiter elektrischer Anschluss verwendet werden, der eine Polarität aufweist, die sich von der Polarität des (ersten) elektrischen Ableiterkontakts unterscheidet. Unter einer im Wesentlichen parallelen Erstreckung kann eine Abweichung von maximal 5 oder 10 Grad der Ausrichtungen der im Wesentlichen parallel ausgerichteten Elemente verstanden werden. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch ein einziges Halteelement Wärme von mehreren Ableiterkontakten abgeführt werden kann, was sich wiederum durch die Mehrfachnutzung des Halteelements in Bezug auf einen hierfür sehr geringen Bauraum und eine kostengünstige Herstellung vorteilhaft auszeichnet.In particular, the plane and the main extension direction of the holding element can not intersect. The further arrester contact can be used during operation of the energy storage element as a second electrical connection, which has a polarity which differs from the polarity of the (first) electrical Ableiterkontakts. A substantially parallel extent may be understood to mean a deviation of at most 5 or 10 degrees of the orientations of the elements aligned substantially parallel. Such an embodiment of the present invention has the advantage that heat can be dissipated by a single holding element of several Ableiterkontakten, which in turn is characterized by the multiple use of the holding element in relation to a very small space and cost-effective production.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Halteelement eine Halteschiene aufweisen, die mittels einer Klammer und/oder eines Zwischenprofilelementes mit dem Wärmeführungskanal thermisch kontaktiert ist, insbesondere wobei die Klammer in eine Nut, Ausnehmung oder Öffnung der Halteschiene Eingriff nimmt. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der beispielsweise die Klammer zumindest teilweise aus einem thermisch leitfähigen Material wie beispielsweise einem Metall ist, bietet den Vorteil einer sehr einfachen und somit kostengünstig in Herstellungsmöglichkeit für ein solches Energiespeicherelement.According to a further embodiment of the present invention, the retaining element may comprise a retaining rail, which is thermally contacted by means of a clip and / or an intermediate profile element with the heat guide channel, in particular wherein the clip engages in a groove, recess or opening of the retaining rail. Such an embodiment of the present invention, in which, for example, the clip is at least partially made of a thermally conductive material such as a metal, offers the advantage of a very simple and thus cost-effective in production possibility for such an energy storage element.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Klammer ausgebildet ist, um die Halteschiene an die Hülle zu pressen. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer besonders sicheren und somit möglichst großflächigen Kontaktierung zwischen der Halteschiene und der Hülle, um eine möglichst große Wärmeübertragungsfähigkeit zwischen der Hülle und dem Halteelement sicherzustellen.Particularly advantageous is an embodiment of the present invention, wherein the clip is formed to press the retaining rail to the shell. Such an embodiment of the present invention offers the advantage of a particularly secure and thus as large as possible contact between the support rail and the shell to ensure the greatest possible heat transfer capacity between the shell and the support member.
Besonders einfach herzustellen ist ein Energiespeicherelement, bei dem das Halteelement eine zumindest eine Öffnung aufweist, durch welche der Wärmeführungskanal geführt ist, wobei im Bereich der Öffnung der Wärmeführungskanal mit dem Halteelement thermisch kontaktiert ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine sehr geringe Anzahl von Komponenten für die Herstellung eines solchen Energiespeicherelements erforderlich ist, sodass sich hierdurch die Herstellungskosten für ein derartiges Energiespeicherelement niedrig halten lassen.Particularly simple to produce is an energy storage element, wherein the holding element has at least one opening through which the heat duct is guided, wherein in the region of the opening of the heat duct is thermally contacted with the holding element. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that a very small number of components is required for the production of such an energy storage element, so that the manufacturing costs for such an energy storage element can be kept low.
Um eine besonders gute Übertragung von Wärme zwischen dem Halteelement und dem Wärmeführungskanal sicherzustellen, kann das Halteelement im Bereich der Öffnung einen Bördelrand aufweisen, um mit einer Hauptfläche des Bördelrands einen thermischen Kontakt zwischen dem Wärmeführungskanal und dem Halteelement zu bilden. Unter einem Bördelrand kann ein umgebogener Abschnitt des Halteelements im Bereich der Öffnung verstanden werden, sodass der Bördelrand eine möglichst große Anlagefläche zwischen dem Halteelement und dem Wärmeführungskanal ermöglicht.In order to ensure a particularly good transfer of heat between the holding element and the heat conducting channel, the holding element may have a beaded edge in the region of the opening in order to form a thermal contact between the heat conducting channel and the holding element with a main surface of the flanged edge. A flanged edge can be understood as meaning a bent section of the retaining element in the region of the opening, so that the flanged edge enables the largest possible contact surface between the retaining element and the heat guide channel.
Besonders sicher kann die Energiespeicherzelle gehalten oder fixiert werden, wenn nicht nur auf einer Seite der Energiespeicherzelle ein Halteelement an die Hülle der Energiespeicherzelle gepresst wird, sondern wenn auch von einer dem Halteelement gegenüberliegenden Seite ein weiteres Halteelement auf die Energiespeicherzelle bzw. die Hülle der Energiespeicherzelle gedrückt wird. Somit kann gemäß einer besonders günstige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zumindest ein weiteres Halteelement auf einer dem Halteelement gegenüberliegenden Seite der Energiespeicherzelle vorgesehen ist, wobei das weitere Halteelement derart angeordnet ist, dass ein weiterer Teil der Hülle zwischen dem weiteren Halteelement und dem zumindest einen elektrischen Ableiterkontakt angeordnet ist. Auf diese Weise kann nicht nur eine mechanische Fixierung der Energiespeicherzelle verbessert werden, es kann vielmehr auch noch eine weitere Verbesserung der Abfuhrmöglichkeit von Wärme aus dem Ableiterkontakt über das weitere Halteelement sichergestellt werden.Particularly safe, the energy storage cell can be held or fixed when not only on one side of the energy storage cell, a holding element is pressed against the shell of the energy storage cell, but pressed from a side opposite the holding element another holding element on the energy storage cell or the shell of the energy storage cell becomes. Thus, according to a particularly advantageous embodiment of the present invention, at least one further holding element is provided on a side opposite the holding element side of the energy storage cell, wherein the further holding element is arranged such that a further part of the shell disposed between the further holding element and the at least one electrical arrester contact is. In this way, not only a mechanical fixation of the energy storage cell can be improved, but it can also be ensured even further improvement of the Abfuhrmöglichkeit of heat from the Ableiterkontakt on the other holding element.
Besonders stabil und kostengünstig kann das Energiespeicherelement dadurch ausgebildet werden, wenn das Halteelement zumindest teilweise ein Kunststoffmaterial aufweist, insbesondere wobei das Kunststoffmaterial an einer Außenseite des Halteelementes eine Nut und/oder einen Vorsprung zur Befestigung des Haltelementes an einem Gehäuse des Energiespeicherelements aufweist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine Verstärkung des (zumindest teilweise metallischen) Halteelements durch ein kostengünstiges, leichtes Kunststoffmaterial ermöglicht wird, wobei zugleich durch eine besondere Form des Kunststoffmaterials eine Möglichkeit zur Fixierung der Energiespeicherzelle weiter verbessert werden kann.Particularly stable and cost-effective, the energy storage element can be formed when the holding member at least partially comprises a plastic material, in particular wherein the plastic material on an outer side of the holding element has a groove and / or a projection for fastening the holding element to a housing of the energy storage element. Such an embodiment of the present invention has the advantage that a reinforcement of the (at least partially metallic) retaining element is made possible by a low-cost, lightweight plastic material, wherein at the same time a possibility for fixing the energy storage cell can be further improved by a special shape of the plastic material.
Um eine besonders sichere elektrische Isolierung zwischen dem Ableiterkontakt und dem Halteelement zu gewährleisten, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Oberfläche des Halteelements mit einem elektrisch isolierenden Lack oder einer elektrisch isolierenden Schicht überzogen sein. Die elektrisch isolierende Schicht kann dabei pulverbasiert sein, d. h., als pulver ausgetragen und dann temperiert werden, um eine feste Schicht zu erhalten. Allgemein kann die elektrisch isolierende Schicht unter einem beliebigen Verfahren als Isolationsschicht hergestellt werden und/oder beliebige elektrisch isolierende Materialien verwenden, wie beispielsweise Keramik, Glas oder dergleichen. In order to ensure a particularly secure electrical insulation between the Ableiterkontakt and the holding element, according to a further embodiment of the present invention a surface of the holding element may be coated with an electrically insulating lacquer or an electrically insulating layer. The electrically insulating layer may be powder-based, ie, discharged as a powder and then tempered to obtain a solid layer. In general, the electrically insulating layer can be manufactured as an insulating layer by any method and / or use any electrically insulating materials, such as ceramic, glass or the like.
Um eine möglichst große Anzahl von (beispielsweise gleichartigen und/oder parallel angeordneten) Energiespeicherzellen thermisch verbinden zu können, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Wärmeführungskanal innerhalb eines Toleranzbereichs rechtwinklig zu einer Hauptoberfläche des Haltelementes ausgerichtet sein. Unter einer innerhalb eines Toleranzbereichs rechtwinkligen Anordnung kann eine Anordnung verstanden werden, bei der der Winkel zwischen den beiden betroffenen Komponenten von einem rechten Winkel um beispielsweise bis zu 10 Grad abweicht.In order to be able to thermally connect the largest possible number of (for example, identical and / or parallel) energy storage cells, according to a further embodiment of the present invention, the heat conducting channel can be aligned within a tolerance range perpendicular to a main surface of the holding element. An arrangement which is rectangular within a tolerance range can be understood to mean an arrangement in which the angle between the two components concerned deviates from a right angle by, for example, up to 10 degrees.
Besonders sicher und zuverlässig kann die Wärmeübertragungsfähigkeit zwischen dem Halteelemente und dem Wärmeführungskanal dann hergestellt werden, wenn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Schritt des thermisch leitfähigen Kontaktierens unter Verwendung einer stoffschlüssigen Verbindung (wie einem Verschweißen von Komponenten), Wärmeleitpaste oder eines Klebematerials, insbesondere eines thermisch leitenden Klebematerials erfolgt. The heat transfer capability between the holding element and the heat conducting channel can be produced particularly reliably and reliably if, according to an embodiment of the present invention, the step of thermally conductive contacting using a material connection (such as welding of components), thermal paste or an adhesive material, in particular one thermally conductive adhesive material takes place.
Auch kann gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schritt des thermischen Kontaktierens ein Vergrößern des Innendurchmessers des Wärmeführungskanals erfolgen. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch das Vergrößern des Innendurchmessers die mechanische und somit thermische Kontaktierung zwischen dem Wärmeführungskanal und dem Halteelement optimiert wird, sodass ein Wärmewiderstand zwischen dem Halteelement und dem Wärmeführungskanal möglichst niedrig wird.Also, according to another embodiment of the present invention, in the step of thermally contacting, an increase in the inner diameter of the heat pipe is made. Such an embodiment of the present invention has the advantage that by increasing the inner diameter, the mechanical and thus thermal contact between the heat duct and the support member is optimized so that a thermal resistance between the support member and the heat duct is as low as possible.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similarly acting, wherein a repeated description of these elements is omitted.
Vorgeschlagen wird hier nun also eine Kühlung der Ableiterkontakte oder zumindest eines Ableiterkontaktes
Weiterhin ist aus der
Um ein Kühlrohr
Eine weitere Möglichkeit besteht in der Anwendung eines Umformschritts, bei dem das Rohr
Abweichend von den hier vorgestellten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, die problemlos auch miteinander kombiniert werden können, kann der hier vorgestellte Ansatz bei allen Pouch- bzw. Coffee-Bag-Zellen und geometrisch ähnlichen Bauformen für Energiespeicherelemente
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Furthermore, method steps according to the invention can be repeated as well as carried out in a sequence other than that described.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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