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Die Erfindung betrifft eine Distanzplatte, ggf. eine Mehrzahl von Distanzplatten, zur Bildung einer von aus einzelnen Elektrodenplatten aufgebauten Batteriezelle und/oder einer Zusammenfassung von Batteriezellen, wobei die Distanzplatte im Querschnitt durch mehrere unter Einschluss eines Winkels von weniger als 180° zueinander verlaufende Flächenabschnitte profiliert ist.
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Eine derartige Distanzplatte ist bspw. aus der
DE 20 2004 020 604 U1 bekannt. Die Flächenabschnitte verlaufen bei dieser bekannten Distanzplatte rechteckig zueinander. Darüber hinaus ist es aus der Praxis bekannt, eine Distanzplatte dieser Art vorzusehen, bei welcher die Flächenabschnitte im Querschnitt trapezartige Profile miteinander bilden. Derartige Distanzplatten haben zwar einen gewissen Vorteil hinsichtlich des Transportvolumens. Andererseits kann mitunter, will man nicht zu starke Wandstärken vorsehen, nicht die geforderte Stabilität erreicht werden.
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Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik stellt sich der Erfindung die Aufgabe, eine Distanzplatte bzw. ggf. eine Mehrzahl von Distanzplatten, anzugeben, die bei günstigem Aufbau und günstiger Herstellbarkeit vorteilhaft gebildet ist.
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Eine mögliche Lösung dieser Aufgabe ist beim Gegenstand des Anspruches 1 angegeben, wobei darauf abgestellt ist, dass die Profilierung durch mehrere in Längsrichtung der Flächenabschnitte hintereinander ausgebildete, in einen Winkelinnenraum hineinragende Einbuchtungen, die bevorzugt jeweils mindestens zwei in dem Querschnitt nebeneinanderliegende Flächenabschnitte durchsetzt, unterbrochen ist. Diese quer zur Profilierungsrichtung verlaufenden Einbuchtungen erbringen einerseits eine gewünschte Stabilisierung der Flächenabschnitte zueinander. Auch bei trapezförmigen Querschnitten kann so, ohne dass eine übermäßig dicke Wandstärke erforderlich ist, die gewünschte Stabilität erreicht werden. Gleichwohl ist auch die angestrebte Stapelbarkeit ermöglicht. Denn auch die Einbuchtungen können so gestaltet sein, dass sie in Stapelrichtung ineinander passen. Zudem haben sie noch den Vorteil, dass ein Verrutschen der Distanzplatten in Richtung der Profilierung weitgehend gehindert ist. Die Verrutschungsbehinderung ist dabei nicht nur vorteilhaft im Hinblick auf einen Transport oder eine Lagerung der Distanzplatten, sondern auch beim Einsetzen der Distanzplatten, da so ohne Weiteres zwei (oder mehr) Distanzplatten höhenmäßig miteinander kombiniert werden können, wobei die eine sich auf der anderen (unteren) vermittels der Einbuchtungen abstützen kann.
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Wenn es auch bevorzugt ist, dass eine Einbuchtung jeweils mindestens zwei in dem Querschnitt nebeneinanderliegende Flächenabschnitte durchsetzt, so ist dies für den insofern gewünschten Stabilitätsgewinn nicht notwendig. Die Einbuchtungen können die Stabilität auch durch ledigliches Anliegen aneinander (im Winkelinnenraum des Profils) fördern.
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Die Distanzplatte kann abweichend von den bereits angesprochenen Querschnittsgestaltungen (trapezartige Profilierung, Rechteckprofilierung) auch bspw. eine dreiecksförmige Profilierung aufweisen. Es handelt sich hierbei bevorzugt um ein nicht durchgehend durch Flächenabschnitte gebildetes Dreieck, also bspw. um ein auf Seiten der Hypotenuse offenes Profil.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind nachstehend, auch in der Figurenbeschreibung, oftmals in ihrer bevorzugten Zuordnung zu dem vorstehend erläuterten Anspruchskonzept beschrieben, sie können aber auch in einer Zuordnung zu nur einem oder mehreren einzelnen Merkmalen dieses Anspruches oder unabhängig bzw. in einem anderen Gesamtkonzept von Bedeutung sein.
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So ist es bevorzugt, dass eine Einbuchtung durch einen im Querschnitt U-förmigen Wandungsverlauf gebildet ist. Die Einbuchtung weist also zwei Wandungsbereiche, welche die U-Schenkel bilden, auf und einen verbindenden Wandungsbereich, entsprechend dem U-Steg. Hierdurch lässt sich insbesondere fertigungstechnisch die Einbuchtung auch vorteilhaft bei einer Herstellung der Distanzplatte im Kunststoff-Extrusionsverfahren ausbilden. In die den Extruder verlassende, noch warme Distanzplatte kann durch quergerichtete Stempel oder dergleichen die gewünschte Einbuchtung leicht eingebracht werden. Abweichend davon kann auch bspw. ein im Querschnitt V-förmiger Wandungsverlauf gegeben sein.
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Eine Einbuchtung kann insbesondere auch entsprechend einer (von der Plattenebene aus gesehen) dreiecks- oder keilförmigen Fläche, in der Regel ohne tatsächliche Spitzenausbildung, geformt sein. Im Hinblick auf Querschnitte senkrecht zu einer Längsmittelachse einer solchen Gestaltung (die Längsmittelachse als die Hypotenuse senkrecht schneidende, durch die – gedachte – Spitze der Dreiecksausformung gehende Gerade) würden sich U-Verläufe mit unterschiedlich langen (zur Spitze der dreiecks- oder keilförmigen Fläche hin abnehmenden) U-Stegen ergeben.
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Besonders bevorzugt ist auch, dass die Profilierung trapezartig ist. Dies bedeutet, dass kein vollständig geschlossenes Trapez ausgebildet ist, sondern jedenfalls drei Flächenabschnitte, die im Querschnitt drei Seitenabschnitte eines Trapezes bilden, während der vierte Seitenabschnitt nicht ausgebildet ist. Weiter bevorzugt ist, dass eine Profilierung symmetrisch zu einer Längsmittellinie ist. Darüber hinaus ist die Profilierung auch bevorzugt symmetrisch zu einer Querschnittsebene der Distanzplatte.
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Eine weitere besondere Lehre der Erfindung, die auch insbesondere losgelöst von den vorstehend und nachstehend beschriebenen Merkmalen Bedeutung haben kann, betrifft die Maßnahme, dass die Wandung der Distanzplatte Bereiche unterschiedlicher Wandstärke aufweist. Hierdurch kann, im Hinblick auf einen dünnen Wandbereich, der Wärmedurchgang durch die Distanzplatte gefördert werden. Dadurch, dass nur bereichsweise eine dünnere Wandstärke vorgesehen ist, kann die Ausbildung so getroffen sein, dass die gewünschte Stabilität der Distanzplatte hiervon nicht beeinflusst ist. Dies insbesondere auch dann, wenn, wie weiter bevorzugt, ein Dünnwandbereich inselartig ausgebildet ist. Beispielsweise kreisförmig oder rechteckförmig. Darüber hinaus kann auch anstatt eines Dünnwandbereiches jeweils oder abwechselnd eine Durchgangsöffnung, etwa eine Bohrung, vorgesehen sein. Besonders bevorzugt ist, dass die Dünnwandbereiche auf ca. 10 bis 80% der Gesamtfläche der Distanzplatte ausgebildet sind, d. h. von der Gesamtfläche den genannten prozentualen Anteil einnehmen. In die angegebene prozentuale Bandbreite sind auch sämtliche Zwischenwerte, insbesondere in 1/10%-Schritten, und zwar eingeschränkt von der unteren und/oder oberen Grenze, einbezogen.
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Ein Dünnwandbereich ist insbesondere bevorzugt durch eine Einsenkung gebildet. Hierbei können die Dünnwandbereiche über die gesamte Distanzplatte von derselben Fläche ausgehend ausgebildet sein oder abwechselnd bzw. im bestimmten Rhythmus von den gegenüberliegenden Flächen aus. Insbesondere bei einer abwechselnden Ausbildung der Dünnseiten von den beiden Oberflächenseiten der Distanzplatte aus kann auch hierdurch die gewünschte Stabilität nochmals gefördert werden.
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Hinsichtlich der Profilierung ist auch bevorzugt, dass diese aus im Querschnitt abwechselnd weit vorragenden Ausformungen gebildet ist. Das abwechselnd weite Vorragen bezieht sich hierbei auf eine geometrische Mittelebene der so gebildeten Distanzplatte. Dies weiter bevorzugt jedoch bei Beibehaltung einer insgesamt symmetrischen Ausgestaltung (bezogen auf eine zur Plattenebene parallele Ebene). Die Ausgestaltung kann auch insofern unsymmetrisch sein, als die Randbereiche betroffen sind. Beispielsweise indem der eine Randbereich in einer Hochlage des Profils endet, der andere in einer Tieflage. Dies kann im Hinblick auf die Stapelbarkeit vorteilhaft sein. Auch die abwechselnd weit vorragenden Ausformungen sind bevorzugt jeweils im Querschnitt trapezartig geformt, in dem vorstehend angegebenen Sinne. Hierbei sind die Außenflächen einer kleineren Ausformung eng benachbart zu der genannten geometrischen Mittelebene des Profils angeordnet. Eng benachbart kann hierbei auch bedeuten, dass sie mit der Ebene zusammenfallen oder in einen Bereich bis zu 1/10 der Gesamtdicke der Profilplatte von dieser im Querschnitt entfernt sind. Auch bezüglich dieser genannten Bereichsangabe sind wiederum sämtliche Zwischenschritte, insbesondere in 1/100-Dicken-Schritten (1/100 der Gesamtdicke) der Profilplatte, in die Offenbarung mit eingeschlossen. Auch diese Merkmale der Profilierung mit unterschiedlich weit vorragenden Ausformungen haben insbesondere eigenständige Bedeutung, als auch beispielsweise ohne die Einbuchtungen.
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Weiter ist bevorzugt, dass eine Distanzplatte randseitig eine in Profilierungsrichtung ausgebildete Nut aufweist. Dies insbesondere auch dann, wenn die gegenüberliegende Randseite nicht als Nut, sondern als in die Nut passende Feder ausgebildet ist. Dies ermöglicht es bspw., mehrere Distanzplatten nebeneinander formschlussverbunden anzuordnen, was insbesondere bei der Zusammensetzung der eingangs genannten Batteriezellen vorteilhaft sein kann.
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Gegenstand der Erfindung ist im Weiteren auch eine Batteriezelle, mit einer Mehrzahl von Elektrodenplatten und/oder eine Zusammenfassung von Batteriezellen, unter Bildung einer Batterie, wobei im Hinblick auf eine horizontale Distanzierung der Elektrodenplatten zueinander oder der Elektrodenplatten zu einer Zellenwandung Distanzplatten vorgesehen sind, die im Querschnitt durch mehrere unter Einschluss eines Winkels von weniger als 180° zueinander verlaufende Flächenabschnitte profiliert sind.
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Bezüglich einer solchen Batteriezelle, oder einer Zusammenfassung von Batteriezellen, ist gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken vorgeschlagen, dass sich eine erste Distanzplatte auf einer unteren, zweiten Distanzplatte zufolge an der ersten Distanzplatte quer zu einer Erstreckungsrichtung der Profilierung ausgebildeten Einbuchtungen abstützt. Die erste Distanzplatte, bevorzugt beide Distanzplatten, weisen entsprechende Einbuchtungen auf. Hierdurch können die Distanzplatten in den Profilierungen ineinander gelegt werden und zugleich aber auch in Profilierungsrichtung anschlagsgehaltert sein. Dadurch, dass der Zwischenraum, der durch eine Distanzplatte ausgefüllt ist, ein Auseinanderrücken quer zur Profilierungsrichtung praktisch nicht ermöglicht, ist damit eine zuverlässige Halterung der Distanzplatten übereinander in der Batteriezelle bzw. der Zusammenfassung von Batteriezellen gegeben.
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Darüber hinaus können derartige Distanzplatten auch in Nebeneinanderanordnung randseitig formschlussverbunden sein. Im Einzelnen bieten sich hierzu verschiedene Möglichkeiten an. Bevorzugt ist jedoch, dass der Formschlussverbund zufolge Nut-/Federverbindung erreicht ist.
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Nachstehend ist die Erfindung des Weiteren anhand der beigefügten Zeichnung, die jedoch lediglich Ausführungsbeispiele betrifft, erläutert. Hierbei zeigt:
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1 einen Querschnitt durch eine Distanzplatte;
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2 eine perspektivische Darstellung der Distanzplatte gem. 1;
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3 einen Querschnitt durch den Gegenstand gemäß 1 bzw. 2, geschnitten entlang der Linie III-III in 2;
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4 einen Querschnitt durch den Gegenstand gemäß 1 bzw. 2, geschnitten entlang der Linie IV-IV in 2;
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5 eine schematische Darstellung einer Zuordnung zweier Distanzplatten gemäß 1 bzw. 2;
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6 eine alternative Zuordnung der Distanzplatten, in einer Darstellung gemäß 5;
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7 eine schematische Seitenansicht zweier in einer Batteriezelle übereinander angeordneter Distanzplatten; und
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8 eine schematische Anordnung als Ausschnitt aus einer Batteriezelle mit zwei seitlich formschlussverbundenen Distanzplatten.
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Dargestellt und beschrieben ist, zunächst mit Bezug zu den 1 und 2, eine Distanzplatte 1, wie sie zur Bildung einer Batteriezelle bspw. verwendet wird. Eine Mehrzahl von Batteriezellen bildet, zusammengefasst, eine Batterie.
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In der Querschnittsdarstellung gemäß 1 ist ersichtlich, dass die Distanzplatte 1 sich aus mehreren trapezartigen Profilabschnitten a, b zusammensetzt, die jeweils durch einen Verbindungsabschnitt c miteinander verbunden sind.
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Der Profilabschnitt a wie auch der Profilabschnitt b setzt sich im Einzelnen aus drei Flächenabschnitten 2, 3, 4 bzw. 5, 6, 7 zusammen, wobei die Flächenabschnitte 2, 3 bzw. 5, 6 wie auch die Flächenabschnitte 3, 4 und 6, 7 jeweils einen – gleichen – Winkel α bzw. β miteinander einschließen. Die Winkel α, β sind stumpfe Winkel. Beim Ausführungsbeispiel betragen sie ca. 115°.
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Die Distanzplatte 1 weist weiterhin eine geometrische Mittelebene E auf. Der Flächenabschnitt 3 bzw. 6 wie auch der Verbindungsabschnitt c verlaufen jeweils parallel zu der geometrischen Mittelebene E. Es handelt sich um eine zur Plattenebene (bspw. Auflagefläche) parallele Ebene.
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Die Flächenabschnitte 2, 3, 4 bilden im Querschnitt zusammen mit einer gedachten Verbindungslinie V eine Trapezform. Das gleiche trifft auf die Flächenabschnitte 5, 6, 7 und die gedachte Verbindungslinie V' zu.
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Beim Ausführungsbeispiel sind die Flächenabschnitte 2, 3 und 4 bzw. 5, 6 und 7 über die Länge des Profils (senkrecht zur Zeichenebene, in welcher Richtung sie eben eine Fläche ausbilden) durch Einbuchtungen 8, 9 unterbrochen. Die Einbuchtungen 8, 9 verlaufen quer zur Profilerstreckung. Sie sind so ausgebildet, dass sie jeweils in einen Winkelinnenraum, also den Raum in dem der Winkel α bzw. β gegeben ist, hineinragen.
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Die Einbuchtungen 8, 9 sind im Einzelnen, wie etwa 3 zu entnehmen ist, aus einem im Querschnitt U-förmig verlaufenden Wandungsabschnitt 10 der Distanzplatte gebildet.
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Wenn auch beim Ausführungsbeispiel nur zwischen den Flächenabschnitten 2, 3 bzw. 3, 4 bzw. 5, 6 bzw. 6, 7 jeweils zur selben Seite (Oberflächenseite) der Profilplatte 1 hin ausgebildete Einbuchtungen dargestellt sind, können diese doch auch zwischen den Flächenabschnitten 4 und dem Flächenabschnitt, in dem die Einsenkung 14 (siehe weiter unten) ausgebildet ist, ausgebildet sein bzw. zwischen letzterem Flächenabschnitt und dem Flächenabschnitt 5 usw.
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Über die Profillänge sind eine Vielzahl solcher Einbuchtungen 8, 9 ausgebildet. In Längsrichtung kann zwischen den Einbuchtungen 8, 9 ein Abstand A verwirklicht sein, der bspw. dem 1- bis 100-Fachen, oder gegebenenfalls auch mehr, des nachstehend noch weiter im Einzelnen erläuterten Höhenmaßes h entspricht. Hierbei sind in die Offenbarung auch sämtliche Zwischenwerte, insbesondere in 1/10-Schritten betreffend das Maß h, mit eingeschlossen.
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Das Maß h bezeichnet die Gesamtdicke einer Profilplatte, gemessen quer zur Haupterstreckungsrichtung der Profilplatte (siehe 1). Die Haupterstreckungsrichtung ist die im Einbauzustand der Flächenerstreckung einer Elektrodenplatte 19 entsprechende Richtung. Sie verläuft in der Ebene E.
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Wie weiter dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen ist, verlaufen die Einbuchtungen 8, 9 bezüglich des die U-Schenkel 11, 12 verbindenden U-Steges 13 schräg abfallend von dem Flächenabschnitt 2 zu dem Flächenabschnitt 3 bzw. von dem Flächenabschnitt 5 zu dem Flächenabschnitt 7 bzw. umgekehrt, und dies einander abwechselnd, von dem Flächenabschnitt 4 zu dem Flächenabschnitt 2 oder dem Flächenabschnitt 7 zu dem Flächenabschnitt 5.
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Die U-Stege 13 können aber auch horizontal, d. h. parallel zu der Längsmittelebene E verlaufend ausgebildet sein. Hierbei wären dann beide Einbuchtungen 8, 9 zueinander gleich ausgebildet.
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Weiter ist den 2 und 4 zu entnehmen, dass, beim Ausführungsbeispiel in dem Flächenabschnitt c, Einsenkungen 14, die zu Dünnwandbereichen führen, ausgebildet sind. Diese Dünnwandbereiche sind inselartig, nämlich beim Ausführungsbeispiel aus kreisrunden Einsenkungen 14 ausgebildet. Die Einsenkung 14 ist hierbei von der Profilaußenseite ausgebildet, d. h. von der Seite des Flächenabschnittes c, über den ein benachbarter Flächenabschnitt nicht mehr hinüberreicht. Desgleichen könnten Dünnwandbereiche auch an den Flächenabschnitten 2 bis 7 ausgebildet sein.
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Distanzplatten gemäß 1 bzw. 2 haben den Vorteil, in verschiedener Weise – im Einbauzustand – gegeneinander gerichtet angeordnet sein zu können. Nämlich, was hier nur schematisch dargestellt ist, gemäß 5 oder 6 beispielsweise. Hierbei ergeben sich unterschiedliche Gesamtdicken bzw. Höhenabmessungen h. Dies erleichtert es, mit denselben Distanzplatten unterschiedliche Abstände in einer Batteriezelle auszugleichen. Gleichwohl können derartige Distanzplatten 1 transportmäßig günstig raumsparend ineinandergeschachtelt sein.
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Von weiterer Bedeutung ist, wie 2 zu entnehmen, dass an einer äußersten Randkante einer Distanzplatte 1 eine nutartige Ausnehmung 15 ausgebildet ist, zusammenpassend mit einer federartigen Ausformung 16 an der gegenüberliegenden Randkante der Distanzplatte 1. So können mehrere Distanzplatten 1 ineinander gesteckt werden, um eine breitenmäßig größere Gesamtdistanzplatte 1 zu erreichen.
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Aufgrund der Einbuchtungen 8, 9 können Distanzplatten 1 auch höhenmäßig übereinander angeordnet werden, so, dass sie gegeneinander nicht verschieblich sind. So können mittels derselben vorgehaltenen Distanzplatten auch höhenmäßig unterschiedliche Bereiche ausgefüllt werden. Zugleich ist aber auch transportmäßig eine Verschiebesicherung gegeben.
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Mit Bezug zu den 5 und 6 sind verschiedene mögliche Anordnungen, gegeneinander gerichtet, zweier Profilplatten 1 dargestellt. Ersichtlich ist, dass durch dieselben Profilplatten 1 in der unterschiedlichen Zuordnung gemäß 5 oder 6 eine unterschiedliche Gesamttiefe des Profils T, T' in einfacher Weise erzielbar ist.
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Mit Bezug zu 7 ist in einer Querschnitt-Seitenansicht, mit nur angedeuteter Seitenwand 17, einem Boden 18 und einer Elektrodenplatte 19, dargestellt, wie zwei Distanzplatten 1 aufgrund der beschriebenen Einbuchtungen 8, 9 in Übereinanderlage gegeneinander gehaltert sind. Ein auf Grund der Versetzung sich ergebender Freiraum kann durch Verbiegung, ein Distanzstück (beispielsweise Teilstück einer Distanzplatte) oder eine weitere Distanzplatte ausgeglichen sein.
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In 8 ist wiederum unter nur schematischer und ausschnittsweiser Darstellung einer Batteriezelle oder einer Zusammenfassung von Batteriezellen (Batterie) dargestellt, wie zwei Distanzplatten 1 in Nebeneinanderanordnung Nut-/Feder-verbunden sind.
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Hierbei können auch die Maßnahmen gemäß 7 und 8 kombiniert vorgesehen sein.
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Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildung des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202004020604 U1 [0002]