DE102010051010A1 - Electrical energy storing device for use as electrical energy storage i.e. battery, for partially electrically-driven vehicle, has heat-conducting element staying in thermal-contact with parts of cell stack and thermally connected with pipe - Google Patents

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Abstract

The device has prismatic battery individual cells (1) i.e. pouch-cells, stacked to a cell stack, where each cell has an electrode stack. The individual cells comprise a non-conducting packaging foil with an outwardly-aligned sealed seam, where the foil encloses the electrode stack. A temperature control element has a pipe (8), and a heat-conducting element (6) is arranged in an area of a part of the sealed seam. The heat-conducting element stays in thermal-contact with parts of the electrode stack by the foil, and thermally connected with the pipe.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie mit einer Vielzahl von prismatischen Batterieeinzelzellen nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung einer derartigen Vorrichtung.The invention relates to a device for storing electrical energy with a plurality of prismatic battery individual cells according to the closer defined in the preamble of claim 1. The invention also relates to the use of such a device.

Hochvoltbatterien, beispielsweise in Form von Lithium-Ionen-Batterien, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Derartige Batterien werden häufig in elektrisch oder zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge eingesetzt, um Antriebsenergie zu speichern beziehungsweise beim Abbremsen zurückgewonnene Energie zwischenzuspeichern.High-voltage batteries, for example in the form of lithium-ion batteries, are known from the general state of the art. Such batteries are often used in electrically or at least partially electrically powered vehicles to store drive energy or buffer energy recovered during deceleration.

Aus der WO 99/05746 A1 sind Flachzellen auf Lithium-Ionen-Basis bekannt, welche aus einem Elektrodenstapel bestehen, der zur Abdichtung zwischen Verpackungsfolie eingeschweißt ist. Solche Batterieeinzelzellen werden auch als sogenannte Pouch-Zellen oder Coffeebag-Zellen bezeichnet. Wie bei Flachzellen üblich wird eine Hochvoltbatterie aus derartigen Batterieeinzelzellen dann so aufgebaut, dass diese senkrecht zur größeren Seitenfläche der prismatischen Flachzelle gestapelt und unter Kompression miteinander verspannt werden. Systembedingte Dickenänderungen der Flachzellen beim Laden/Entladen, dem so genannten Zyklisieren, werden entweder in einem ersten Lösungsansatz durch komprimierbare Feststoffschichten zwischen den einzelnen Flachzellen oder in einem zweiten Lösungsansatz am Ende des Zellenstapels durch eine komprimierbare Matte oder einen federnden Mechanismus ausgeglichen. Dabei ist es erforderlich, dass der Zellenstapel immer unter Kompression steht.From the WO 99/05746 A1 are known lithium-ion-based flat cells, which consist of an electrode stack, which is welded to seal between packaging film. Such battery single cells are also referred to as so-called pouch cells or Coffeebag cells. As is usual in the case of flat cells, a high-voltage battery of such individual battery cells is then constructed in such a way that they are stacked perpendicular to the larger side surface of the prismatic flat cell and clamped together under compression. System-induced changes in the thickness of the flat cells during charging / discharging, the so-called cyclization, are compensated for either in a first approach by compressible solid layers between the individual flat cells or in a second approach at the end of the cell stack by a compressible mat or a resilient mechanism. It is necessary that the cell stack is always under compression.

Hochvoltbatterien, insbesondere in einem Aufbau als Lithium-Ionen-Batterie, müssen dabei während großer Zeitabschnitte Ihres Betriebs gekühlt werden. In speziellen Situationen kann es außerdem sinnvoll sein die Batterie zu erwärmen. Hochvoltbatterien verfügen daher im Allgemeinen über Temperierungseinrichtungen, welche entsprechend ihren primären Verwendungszweck zumeist als Kühleinrichtungen bezeichnet werden. Die Kühleinrichtungen verfügen dabei häufig über Kühlrohre oder andere Kühlleitungen für ein meist flüssiges Kühlmittel. Aufgrund der Tatsache, dass sich die Batterieeinzelzellen beim Zyklisieren bewegen können – man spricht hierbei auch vom Atmen – müssen die Kühlrohre mit Verschiebungsmöglichkeit längs des Stapels der Flachzellen ausgebildet sein. Sie werden daher entweder mit Dehnmöglichkeiten z. B. mit Faltenbalgen versehen, wie es in der US 2008/0299446 A1 beschrieben ist, oder zum Beispiel mechanisch gleitend und federnd mit dem Zellenstapel verbunden, wie es die oben genannte WO 99/05746 A1 zeigt.High-voltage batteries, especially in a design as a lithium-ion battery, must be cooled during long periods of your operation. In special situations, it may also be useful to warm the battery. High-voltage batteries therefore generally have tempering devices, which are usually referred to as cooling devices according to their primary purpose. The cooling devices often have cooling tubes or other cooling lines for a mostly liquid coolant. Due to the fact that the battery individual cells can move during cyclization - this is also referred to as breathing - the cooling tubes with the possibility of displacement must be formed along the stack of the flat cells. They are therefore either with expansion options z. B. provided with bellows, as in the US 2008/0299446 A1 is mechanically slidably and resiliently connected to the cell stack, for example as described above WO 99/05746 A1 shows.

Zur Kühlung des Zellenstapels können die Batterieeinzelzellen beispielsweise durch Direktanströmung mit einem elektrisch nichtleitenden Fluid gekühlt werden. Eine derartige Kühlung zeigt die WO 2007/078147 A1 . Außerdem kann die Kühlung durch umströmte Module realisiert werde, wie in den Schriften JP 2001-60465 und JP 2001-60466 ausgeführt. Auch entsprechend gekühlte Modulgehäuse mit Kühlrippen, wie in der US 2009/0173559 A1 , oder Kühlrohren, wie in der US 2009/0068547 A1 sind bekannt. Ferner beschreibt der Stand der Technik die Kühlung durch eine wässrige Lösung mit Hilfe von Kühlblechen, die zwischen den Zellen angeordnet sind. Beispielhaft wird hierzu auf die Schriften WO 2009/052927 A1 , DE 10 2007 052 375 A1 , JP 2007-062474 , KR 2007/000030 , US 5,756,227 , DE 10 2008 016 936 A1 , WO 2009/052927 A1 , DE 10 2007 052375 A1 und US 2003/0165734 A1 hingewiesen.For cooling the cell stack, the battery individual cells can be cooled, for example, by direct flow with an electrically non-conductive fluid. Such cooling shows the WO 2007/078147 A1 , In addition, the cooling can be realized by flow around modules, as in the writings JP 2001-60465 and JP 2001-60466 executed. Also suitably cooled module housing with cooling fins, as in the US 2009/0173559 A1 , or cooling tubes, as in the US 2009/0068547 A1 are known. Furthermore, the prior art describes the cooling by an aqueous solution by means of cooling plates, which are arranged between the cells. This is exemplified in the writings WO 2009/052927 A1 . DE 10 2007 052 375 A1 . JP 2007-062474 . KR 2007/000030 . US 5,756,227 . DE 10 2008 016 936 A1 . WO 2009/052927 A1 . DE 10 2007 052375 A1 and US 2003/0165734 A1 pointed.

Eine weitere bekannte Möglichkeit zur Kühlung besteht in der thermischen Ankopplung einer Seite eines prismatischen Zellenstapels an einem durchströmten Kühlrohr, ohne die Verwendung zusätzlicher Kühlbleche. Dies ist in der EP 2 068 390 beschreiben. Auch die Kühlung der Hochvoltbatterie durch direkte oder indirekte Kühlung der Stromableiter der Batterieeinzelzellen ist durch zahlreiche Schriften beschreiben. Einige hiervon sind JP 2002-056904 , JP 2003-163036 , DE 100 03 740 , WO 2008/010381 A1 , WO 99/05749 A1 , JP 2008-282545 , US 2008/0248379 A1 und JP 2008-243783 . In der US 4,830,936 ist ferner die Wärmeableitung aus einem Batteriemodul bestehend aus einem Stapel von Batterieeinzelzellen mittels einer den ganzen Zellenstapel umschließenden homogenen Vergussmasse beschreiben.Another known possibility for cooling consists in the thermal coupling of one side of a prismatic cell stack to a cooling tube through which flows without the use of additional cooling plates. This is in the EP 2 068 390 describe. The cooling of the high-voltage battery by direct or indirect cooling of the current collector of the battery individual cells is described by numerous documents. Some of these are JP 2002-056904 . JP 2003-163036 . DE 100 03 740 . WO 2008/010381 A1 . WO 99/05749 A1 . JP 2008-282545 . US 2008/0248379 A1 and JP 2008-243783 , In the US 4,830,936 Furthermore, the heat dissipation from a battery module consisting of a stack of individual battery cells by means of a whole cell stack enclosing homogeneous potting compound describe.

Ebenfalls bekannt ist die Verwendung von sogenannten Heatpipes (Wärmerohren) zur Kühlung von elektrischen Speichern. So beschreibt z. B. die JP 93-26264 die Verwendung einer solchen Heatpipe mit zusätzlichem Inertgas-Reservoir in Verbindung mit einer zentralen internen Kühlplatte und einem externen Wärmetauscher. Die JP 20-94264 beschreibt die Verwendung einer Heatpipe als integraler Bestandteil einer positiven Elektrode einer Batteriezelle eines elektrochemischen Blei-Säure Akkumulators. Die JP 60-107274 beschreibt die Verwendung einer Heatpipe in der Weise, dass die sich gegenüberstehenden Flächen von prismatischen Flachzellen in der Mitte eines Zellenpacks in Kontakt mit der flachen Heatpipe stehen. Die JP 70-45310 zeigt die gleiche Anordnung der Heatpipe in Kontakt mit den sich gegenüberstehenden Flächen von mindestens zwei benachbarten prismatischen Flachzellen. Der Spalt zwischen den Flachzellen ist hierbei zusätzlich mit einer Vergussmasse gefüllt. Auch in JP 11-204151 sind flache Heatpipes in dem Zwischenraum von benachbartern prismatischen Flachzellen vorgesehen. Das mit dem Volumenkörper einer Zelle verbundene und aus dem Zellenpack herausragende Ende der Heatpipe ist abgewinkelt und über ein wärmespeicherndes Material, z. B. Paraffin, mit einem Wärmetauscher verbunden.Also known is the use of so-called heat pipes (heat pipes) for cooling of electrical storage. So describes z. B. the JP 93-26264 the use of such a heat pipe with additional inert gas reservoir in conjunction with a central internal cooling plate and an external heat exchanger. The JP 20-94264 describes the use of a heat pipe as an integral part of a positive electrode of a battery cell of a lead-acid electrochemical battery. The JP 60-107274 describes the use of a heat pipe in such a way that the opposing surfaces of prismatic flat cells in the middle of a cell pack are in contact with the flat heat pipe. The JP 70-45310 shows the same arrangement of the heat pipe in contact with the opposing surfaces of at least two adjacent prismatic flat cells. The gap between the flat cells is additionally filled with a potting compound. Also in JP 11-204151 Flat heat pipes are provided in the space of adjacent prismatic flat cells. That with the volume of a cell connected and protruding from the cell pack end of the heat pipe is angled and a heat-storing material, eg. As paraffin, connected to a heat exchanger.

Letztlich beschreibt die EP 1 274 137 zylindrische Batterieeinzelzellen mit wellenförmigen flachen Kühlblechen, die zwischen den Batterieeinzelzellen angeordnet sind und die mit Heatpipes verbunden sind, die in den Zwickeln zwischen jeweils drei Batterieeinzelzellen angeordnet sind und die Wärme in Richtung der Längsachse der Batterieeinzelzellen aus dem Verbund der Batterieeinzelzellen herausleiten.Ultimately, that describes EP 1 274 137 single cell cylindrical cells having wave-shaped shallow cooling plates disposed between the battery cells and connected to heat pipes arranged in the gaps between each three battery cells and conducting the heat toward the longitudinal axis of the battery cells from the composite of the battery cells.

Die vorbekannten Lösungsansätze nach dem Stand der Technik haben dabei, insbesondere im Hinblick auf Pouch-Zellen, die folgenden Nachteile: Die beschriebene ständige Verspannung der Batterieeinzelzellen unter Kompression führt sowohl bei der Verwendung elastischer Zwischenschichten zwischen den Batterieeinzelzellen als auch bei der Verwendung eines Spannmechanismus am Ende des Zellenstapels zu einer Dauer-Druckbelastung der Batterieeinzelzellen und damit zu der Gefahr, dass über die Lebensdauer des Zellenstapels durch Setzvorgänge in der Verpackungsfolie oder dem Elektrodenstapel in den Batterieeinzelzellen unzulässige Verformungen stattfinden.The prior art approaches of the prior art have the following disadvantages, in particular with regard to pouch cells: The described constant tensioning of the battery individual cells under compression leads both to the use of elastic intermediate layers between the battery individual cells and to the use of a clamping mechanism at the end the cell stack to a continuous pressure load of the battery cells and thus to the risk that take place over the life of the cell stack by setting operations in the packaging film or the electrode stack in the battery cells undue deformations.

Bei Luftkühlung der Batteriemodule sind großvolumige Strömungskanäle erforderlich und eine gleichmäßige Kühlung der Batterieeinzelzellen kann wegen der nicht laminaren und instationären Strömungsverhältnisse an den Batterieeinzelzellen typischerweise nicht ausreichend gewährleistet werden.With air cooling of the battery modules large-volume flow channels are required and uniform cooling of the individual battery cells can not be guaranteed due to the non-laminar and unsteady flow conditions on the battery individual cells are not sufficient.

Bei der Kühlung mit einem nicht elektrisch leitenden flüssigen Medium auf organischer Basis ist im Vergleich zur Kühlung mit einem Fluid auf wässriger Basis wegen der geringeren spezifischen Wärmekapazität nur eine sehr viel geringere Wärmeabfuhr bei gleichem Volumenstrom möglich. Auch kann im Schadensfall eine Brandgefahr von dem organischen Kühlmittel ausgehen.When cooling with a non-electrically conductive organic-based liquid medium, only a much smaller heat removal at the same volume flow is possible in comparison to cooling with an aqueous-based fluid because of the lower specific heat capacity. In the event of damage, a fire hazard may also emanate from the organic coolant.

Bei der Kühlung mit einem wässrigen Fluid ist der Wärmefluss von den Batterieeinzelzellen zu dem Kühlmittel aufwändig, da dieses mit den Batterieeinzelzellen einerseits thermisch gut verbunden, aber andererseits von den elektrischen Komponenten der Batterieeinzelzellen elektrisch isoliert sein muss. Auch ist es wegen der Volumenänderungen der Batterieeinzelzellen beim Zyklisieren konstruktiv schwierig, eine zuverlässige thermische Kontaktierung zur Kühlung sicherzustellen.In the case of cooling with an aqueous fluid, the heat flow from the individual battery cells to the coolant is laborious since, on the one hand, it must be thermally well connected to the battery individual cells, but, on the other hand, must be electrically insulated from the electrical components of the battery individual cells. Also, it is structurally difficult to ensure a reliable thermal contact for cooling because of the volume changes of the battery cells during cyclization.

Die thermische Ankopplung an den großen Seitenflächen der Batterieeinzelzellen mit Hilfe der beschriebenen Kühlbleche oder flächigen Heatpipes zwischen den Batterieeinzelzellen umgeht zwar diese Schwierigkeit, erhöht aber das Gewicht und den notwendigen Bauraum für den Stapel der Batterieeinzelzellen. Insbesondere wird die Länge des Stapels durch die zusätzlichen Kühlelemente vergrößert.Although the thermal coupling on the large side surfaces of the battery cells by means of the described cooling plates or flat heat pipes between the battery cells bypasses this difficulty, but increases the weight and the necessary space for the stack of battery cells. In particular, the length of the stack is increased by the additional cooling elements.

Die alternative thermische Ankopplung der Kühlung an die ebenfalls Wärme leitenden Stromfahnen der Batterieeinzelzellen erfordert wiederum zusätzliche Maßnahmen zur elektrischen Isolierung, die z. B. in Form von elektrisch isolierenden Wärmeleitfolien, welche auch dem Wärmefluss einen unerwünschten Widerstand entgegensetzen.The alternative thermal coupling of the cooling to the likewise heat-conducting current lugs of the battery individual cells in turn requires additional measures for electrical insulation, the z. B. in the form of electrically insulating Wärmeleitfolien, which also oppose the heat flow undesirable resistance.

Die Verwendung einer Vergussmasse, in der das ganze Batteriemodul, bestehend aus einem Stapel von Batterieeinzelzellen, eingebettet ist, führt bei den Volumenänderungen der Batterieeinzelzellen im Betrieb zu mechanischen Spannungen. Zudem führt dieses Verfahren zu einer unerwünschten Gewichtserhöhung und die vergossenen Batterieeinzelzellen sind anschließend nicht mehr mechanisch einzeln zugänglich.The use of a potting compound in which the entire battery module, consisting of a stack of individual battery cells, is embedded leads to mechanical stresses in the volume changes of the individual battery cells during operation. In addition, this method leads to an undesirable increase in weight and the molded individual battery cells are then no longer mechanically accessible individually.

Dadurch können z. B. im Schadensfalls keine einzelnen Batterieeinzelzellen ausgetauscht werden. Die Unterhalt-/Reparaturkosten erhöhen sich unnötig.As a result, z. B. in case of damage no individual battery cells are replaced. The maintenance / repair costs increase unnecessarily.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie mit einer Vielzahl von prismatischen Einzelzellen zu schaffen, welche die oben genannten Nachteile vermeidet und einen effizienten, bauraumoptimierten Aufbau ermöglicht.The object of the present invention is now to provide a device for storing electrical energy with a plurality of prismatic single cells, which avoids the disadvantages mentioned above and enables an efficient, space-optimized design.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen abhängigen Vorrichtungsansprüchen und werden anhand der Verwendung gemäß Anspruch 13 deutlich.According to the invention this object is achieved by the features mentioned in the characterizing part of claim 1. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the remaining dependent device claims and will become apparent from the use according to claim 13.

Der erfindungsgemäße Aufbau sieht es nun also vor, dass eine Vielzahl von prismatischen Batterieeinzellen, welche als Pouch-Zellen ausgeführt sind, in der Vorrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie zusammengefasst sind. Der Zellenstapel der Batterieeinzelzellen ist dabei mit mindestens einem Teilelement einer Temperierungseinrichtung zusammengefasst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht außerdem vor, dass im Bereich eines Teils der Siegelnaht von zumindest einigen der Pouch-Zellen ein Wärmeleitelement angebracht ist. Durch die Verpackungsfolie der Pouch-Zellen hindurch steht dieses Wärmeleitelement erfindungsgemäß zumindest mit Teilen des Elektrodenstapels in thermischem Kontakt. Außerdem ist das Wärmeleitelement erfindungsgemäß mit dem mindestens einen Teilelement der Temperierungseinrichtung thermisch verbunden.The structure according to the invention therefore now provides that a plurality of prismatic battery cells, which are designed as pouch cells, are combined in the device for storing electrical energy. The cell stack of the battery individual cells is combined with at least one subelement of a tempering device. The device according to the invention also provides that in the region of a part of the sealed seam of at least some of the pouch cells, a heat-conducting element is attached. Through the packaging film of the pouch cells, this heat-conducting element is in thermal contact with at least parts of the electrode stack. In addition, the heat-conducting element according to the invention with the at least one Subelement of the temperature control thermally connected.

Die Wärme, die im Elektrodenstapel der Batterieeinzelzelle entsteht, wird innerhalb der Batterieeinzelzelle vorwiegend entlang der Elektrodenfolien zu den äußeren Bereichen der Zelle geleitet und kann so gemäß der Erfindung vorteilhaft an der Schmalseite der Batterieeinzelzelle, durch die Verpackungsfolie hindurch, in das Wärmeleitelement abgeleitet werden. Die erfindungsgemäße Anordnung im Bereich der Siegelnaht entlang der Kante der Batterieeinzelzelle hat den Vorteil, dass der Bauraum an der Siegelnaht genutzt werden kann, ohne durch die Wärmeleitelemente notwendigerweise die Länge des Zellenstapels vergrößern zu müssen.The heat generated in the electrode stack of the single battery cell is conducted within the battery single cell mainly along the electrode foils to the outer regions of the cell and can be derived according to the invention advantageously on the narrow side of the single cell battery, through the packaging film into the heat conducting element. The arrangement according to the invention in the region of the sealing seam along the edge of the single battery cell has the advantage that the installation space at the sealing seam can be used without necessarily having to enlarge the length of the cell stack by the heat-conducting elements.

Gemäß einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Wärmeleitelement über eine thermisch leitende Vergussmasse mit der jeweiligen Batterieeinzelzelle verbunden. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht also vor, dass das Wärmeleitelement im Bereich zumindest eines Teils der Siegelnaht über die thermisch leitende Vergussmasse mit der Stirnseite der Batterieeinzelzelle verbunden ist. Gleichzeitig kann das Wärmeleitelement dabei mit beispielsweise dem entsprechenden Teilbereich der Siegelnaht verklebt sein. Die Anbindung über die thermisch leitende Vergussmasse gewährleistet eine sehr gute thermische Anbindung des Wärmeleitelements an der Batterieeinzelzelle. Dies gewährleistet auch eine gute thermische Anbindung dann, wenn hohe Toleranzen in der Geometrie der Batterieeinzelzelle auftreten, was bei der Herstellung von Pouch-Zellen in den Bereich, in dem das Wärmeleitelement an dieser angeordnet ist, häufig nicht zu vermeiden ist.According to a particularly favorable and advantageous development of the device according to the invention, the heat conducting element is connected via a thermally conductive potting compound with the respective battery single cell. The embodiment of the invention thus provides that the heat-conducting element is connected in the region of at least part of the sealed seam via the thermally conductive potting compound with the end face of the single battery cell. At the same time, the heat-conducting element can be glued to, for example, the corresponding portion of the sealed seam. The connection via the thermally conductive potting compound ensures a very good thermal connection of the heat-conducting element to the single battery cell. This also ensures a good thermal connection when high tolerances occur in the geometry of the single battery cell, which is often unavoidable in the production of pouch cells in the region in which the heat conducting element is arranged on this.

In einer weiteren besonders günstigen und vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es ferner vorgesehen, dass das Wärmeleitelement in dem Bereich in der Siegelnaht angebracht ist, in dem Stromanschlussfahnen der Batterieeinzelzelle verlaufen. Die erfindungsgemäße Anordnung in dem Bereich der Siegelnaht, in dem die Stromanschlussfahnen verlaufen, ermöglicht es dabei, in diesem Bereich der Siegelnaht den dort vorhandenen Platz auszunutzen, da die Siegelnaht in dem Bereich, in dem die Stromanschlussfahnen durch sie verlaufen, typischerweise eine größere geometrische Ausdehnung hat, als in den anderen Bereichen um den Elektrodenstapel. Außerdem ermöglicht die Anbindung in diesem Bereich durch die Verpackungsfolie hindurch auch eine thermische Ankopplung des Wärmeleitelements an die Stromanschlussfahnen, welche ebenfalls einen Teil der in der Batterieeinzelzelle entstehenden Wärme ableiten, sodass die durch die Verpackungsfolie hindurch vorliegende Anschlussfläche für den thermischen Kontakt zwischen dem Innenleben der Batterieeinzelzelle und dem Wärmeleitelement weiter vergrößert wird.In a further particularly favorable and advantageous embodiment of the device according to the invention, it is further provided that the heat-conducting element is mounted in the region in the sealed seam in which current connection lugs of the single battery cell run. The arrangement according to the invention in the region of the sealing seam in which the current connection lugs run makes it possible to utilize the space available in this region of the sealing seam, since the sealing seam in the region in which the current connection lugs run through it typically has a greater geometric extent has, as in the other areas around the electrode stack. In addition, the connection in this area through the packaging film also allows a thermal coupling of the heat-conducting element to the power connection lugs, which also divert a portion of the heat generated in the battery single cell, so that the present through the packaging film connection surface for the thermal contact between the inner cell of the battery cell and the heat conducting element is further increased.

In einer weiteren sehr vorteilhaften Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es außerdem vorgesehen, dass das Teilelement der Temperierungseinrichtung als wenigstens ein von einem Kühlmedium durchströmtes Rohr ausgebildet ist, welches in Stapelrichtung des Zellenstapels verläuft, wobei die Anbindung an das Wärmeleitelement so ausgestaltet ist, dass in Stapelrichtung eine Relativbewegung zwischen dem Teilelement und dem Wärmeleitelement ohne Verlust der thermischen Anbindung möglich ist. Das Teilelement der Temperierungseinrichtung ist erfindungsgemäß in dieser vorteilhaften Weiterbildung also als wenigstens ein vom Kühlmedium durchströmtes Rohr ausgebildet. Es kann dabei entweder zentral über dem Stapel angeordnet sein, oder falls in diesem Bereich, welcher typischerweise zwischen den Stromanschlussfahnen der Batterieeinzelzellen liegt, Elektroniken vorgesehen sind, kann das Teilelement auch in Form von zwei Rohren, welche dann bevorzugt an den beiden Außenkanten dieser Seite des Zellenstapels verlaufen, ausgebildet sein. Der Aufbau ist dabei so ausgestaltet, dass die Anbindung der einzelnen Wärmeleitelemente jeder der mit einem solche Wärmeleitelement versehenen Batterieeinzelzelle gleitend gestaltet ist, beispielsweise durch einen über Federelemente im Kontakt gehaltenen gleitenden Schuh aus gut wärmeleitendem Material auf dem jeweiligen vom Kühlmedium durchströmten Rohr. Dieser Aufbau erlaubt sehr einfach und effizient die Kühlung der Batterieeinzelzellen unabhängig von ihrer beziehungsweise von Ladung und Entladung und/oder thermischer Ausdehnung eingenommenen Position beziehungsweise der sich ändernden Länge des Zellenstapels.In a further very advantageous variant of the device according to the invention, it is additionally provided that the subelement of the tempering device is designed as at least one tube through which a cooling medium flows, which runs in the stacking direction of the cell stack, wherein the connection to the heat conducting element is designed such that in the stacking direction a relative movement between the sub-element and the heat-conducting element is possible without loss of the thermal connection. The sub-element of the temperature-control device is formed according to the invention in this advantageous development as at least one tube through which the cooling medium flows. It can either be arranged centrally above the stack, or if in this area, which is typically between the power connection lugs of the battery cells, electronics are provided, the sub-element can also be in the form of two tubes, which then preferably at the two outer edges of this side of the Cell stack run, be formed. The structure is designed so that the connection of the individual heat-conducting elements of each provided with such a heat conducting element battery single cell is designed to be slippery, for example, by a spring element in contact held sliding shoe of good heat conducting material on the respective flowed through by the cooling medium pipe. This construction very simply and efficiently permits the cooling of the individual battery cells, regardless of their position or of the charge and discharge and / or thermal expansion assumed, or the changing length of the cell stack.

In einer günstigen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es ferner vorgesehen sein, dass der Zellenstapel von einer Wanne umgeben ist, die in Stapelrichtung innen größer als der Zellenstapel ist, wobei das in Stapelrichtung freie Volumen ein elastisch verformbares Material aufweist, welches keine nennenswerte Kompression des Zellenstapels verursacht. Da es infolge von Fertigungstoleranzen der Batterieeinzelzellen und Volumenänderungen der Batterieeinzelzellen durch Alterung und Ladungsänderung zu unterschiedlichen Längen des Zellenstapels kommen kann, ist ein Teil der Wanne an einem oder beiden Enden des Zellenstapels nicht mit Zellen gefüllt, sondern mit einem elastischen, Volumen füllenden Material, das aber keinen nennenswerten Druck auf den Zellenstapel ausübt.In a favorable development of the device according to the invention, it can further be provided that the cell stack is surrounded by a tub, which is larger in the stacking direction inside than the cell stack, wherein the free volume in the stacking direction has an elastically deformable material, which no significant compression of the cell stack caused. Since, due to manufacturing tolerances of the battery cells and volume changes of the battery cells by aging and charge change can lead to different lengths of the cell stack, a part of the tub is filled at one or both ends of the cell stack not with cells, but with an elastic, volume-filling material, the but does not exert any significant pressure on the cell stack.

Die Wanne ermöglicht so einen guten Schutz für den Zellenstapel. In einer entsprechend vorteilhaften Weiterbildung hiervon ist es außerdem vorgesehen, dass das elastisch verformbare Material sich bei stoßartiger Belastung verhärtet. Um eine Bewegung des ganzen Zellenstapels im Falle einer größeren stoßartigen Belastung der Wanne zu verhindern, besteht das volumenfüllende elastisch verformbare Material aus einem aktiven Dämmstoff, welcher bei stoßartigen Belastungen eine sehr hohe Steifigkeit annimmt. Ein solches Material könnte zum Beispiel auf Basis der von Dow Corning® angebotenen Active Protection System Matten ausgebildet sein.The tub thus provides good protection for the cell stack. In a correspondingly advantageous development thereof, it is also provided that the elastically deformable material Hardened at impact load. In order to prevent movement of the whole cell stack in the event of a larger impact load on the tub, the volume-filling elastically deformable material consists of an active insulating material, which assumes a very high rigidity at impact loads. Such a material could, for example, be formed on the basis of Dow Corning® Active Protection System mats.

Die Wärmeleitung und Stabilität der Verbindung des Wärmeleitelements mit der Batterieeinzelzelle kann durch zusätzliche Maßnahmen unterstützt werden. So können in einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zumindest Teile der Siegelnaht mit einem Rahmen versehen sein, welcher mit der Siegelnaht, dem Wärmeleitelement und oder anderen Bereichen der Batterieeinzelzelle durch eine formschlüssige Verbindung, eine kraftschlüssige Verbindung und/oder eine Klebeverbindung verbunden ist. In dieser Variante der Vorrichtung ist also ein Rahmen z. B. aus Kunststoff vorgesehen, der fest mit der Batterieeinzelzelle und/oder dem Wärmeleitelement durch Kleben und gut wärmeleitenden Verguss verbunden ist und für eine ausreichende Wärmeleitung und Steifigkeit der Zelle im Betrieb sorgt.The heat conduction and stability of the connection of the heat conducting element with the single battery cell can be supported by additional measures. Thus, in an advantageous embodiment of the device according to the invention, at least parts of the sealed seam can be provided with a frame which is connected to the sealed seam, the heat-conducting element and / or other regions of the single-cell battery by a positive connection, a frictional connection and / or an adhesive connection. In this variant of the device so a frame z. B. made of plastic, which is firmly connected to the battery single cell and / or the heat conducting element by gluing and good heat conducting potting and ensures adequate heat conduction and rigidity of the cell during operation.

In einer weiteren günstigen Ausgestaltung der Vorrichtung sind die Rahmen mit Abstandshaltern versehen sind, die den Kontakt mit der Wanne herstellen. Damit enthält der oben beschriebene Rahmen angebrachte oder integrierte Abstandshalter, die mit der Wanne gleitend verbunden sind. Durch Nachbearbeitung der Abstandshalter können gegebenenfalls unzulässige Fertigungstoleranzen der Batterieeinzelzellen oder der Wanne so ausgeglichen werden, dass ein sicherer elektrischer und wärmetechnischer Kontakt der Batterieeinzelzellen gewährleistet ist und ein leichtgängiges Gleiten der Batterieeinzelzellen in der Wanne in Stapelrichtung möglich ist.In a further advantageous embodiment of the device, the frames are provided with spacers that make contact with the tub. Thus, the frame described above includes attached or integrated spacers which are slidably connected to the tub. By post-processing of the spacers impermissible manufacturing tolerances of the individual battery cells or the tub may be compensated so that a secure electrical and thermal contact of the battery cells is guaranteed and a smooth sliding of the battery cells in the tub in the stacking direction is possible.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung ist es alternativ oder zusätzlich vorgesehen, dass die Rahmen mit einer gleitfähigen Gussmasse versehen sind, die den Kontakt mit der Wanne herstellt. Dabei wird also der oben beschriebene Zellenrahmen mit oder ohne Abstandshalter in einer Gussform an den Schmalseiten der Batterieeinzelzelle nach außen hin mit einer elastischen und gleitfähigen Gussmasse gefüllt, so dass Geometrieabweichungen aus den Toleranzen der Batterieeinzelzellen weitgehend ausgeglichen werden können und die Batterieeinzelzellen in die Zellenwanne gleitend eingebracht werden können.In an advantageous development of the device, it is alternatively or additionally provided that the frame are provided with a lubricious casting material, which makes contact with the tub. In this case, therefore, the above-described cell frame with or without spacers is filled in a mold on the narrow sides of the battery cell to the outside with an elastic and lubricious casting compound, so that geometry deviations from the tolerances of the battery cells can be largely compensated and introduced the battery cells in the cell tray slidably can be.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie ist also entsprechend kompakt aufzubauen und erlaubt, insbesondere in der Ausgestaltung mit der Wanne, einen sehr robusten Aufbau, welcher gegenüber Bewegungen und eventuellen Beschädigungen sehr resistent ist. Dieser Aufbau ist insbesondere geeignet, um die Vorrichtung als Traktionsbatterie in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug einzusetzen. Bei einem solchen Fahrzeug, welches als rein elektrisches Fahrzeug oder als Hybridfahrzeug ausgebildet sein kann, spielt der kompakte Aufbau zusammen mit der zuverlässigen Funktionalität eine entscheidende Rolle, da so eine entsprechend hohe Speicherdichte erzielt werden kann, und mit dem zur Verfügung stehenden Bauvolumen und dem zugelassenen Gewicht die maximal mögliche Menge an elektrischer Energie gespeichert werden kann.The device according to the invention for storing electrical energy is therefore correspondingly compact and allows, in particular in the embodiment with the tub, a very robust structure, which is very resistant to movement and possible damage. This structure is particularly suitable for using the device as a traction battery in an at least partially electrically driven vehicle. In such a vehicle, which may be designed as a purely electric vehicle or as a hybrid vehicle, the compact design together with the reliable functionality plays a crucial role, since so a correspondingly high storage density can be achieved, and with the available construction volume and the approved Weight the maximum possible amount of electrical energy can be stored.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den restlichen abhängigen Ansprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert wird.Further advantageous embodiments of the device according to the invention will become apparent from the remaining dependent claims and will be apparent from the embodiment, which will be explained in more detail with reference to the figures.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine Batterieeinzelzelle in Form einer Pouch-Zelle; 1 a single battery cell in the form of a pouch cell;

2 eine Anbindung der Batterieeinzelzelle an ein Teilelement einer Temperierungseinrichtung; 2 a connection of the single battery cell to a subelement of a temperature control device;

3 eine Ausgestaltung der Batterieeinzelzelle mit einem Rahmen; und 3 an embodiment of the single battery cell with a frame; and

4 eine beispielhafte Ausgestaltung der Vorrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie. 4 an exemplary embodiment of the device for storing electrical energy.

In der Darstellung der 1 ist eine Batterieeinzelzelle 1 in Form einer sogenannten Pouch-Zelle zu erkennen. Die Batterieeinzelzelle 1 weist zwei Stromanschlussfahnen 2 auf, die mit einem Elektrodenstapel aus metallischen Elektrodenfolien, Separatorfolien und Elektrolyt verbunden sind, welcher sich im Inneren der Batterieeinzelzelle 1 befindet, und welcher in der Darstellung der 1 nicht zu erkennen ist. Dieser Elektrodenstapel liegt dabei in dem voluminös dargestellten Bereich der Batterieeinzelzelle 1, welcher mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnet ist. Entsprechend dem Aufbau der Batterieeinzelzelle 1 als Pouch-Zelle ist die Batterieeinzelzelle 1 von einer Verpackungsfolie umgeben, welche den Volumenbereich 3, welcher den Elektrodenstapel enthält, umschließt. Typischerweise werden dabei zwei Verpackungsfolien auf jeder Seite des Elektrodenstapels positioniert und über eine seitlich neben dem Volumenbereich 3 liegende Siegelnaht 4 miteinander verbunden, wobei die Stromanschlussfahnen 2 durch den Bereich der Siegelnaht 4 verlaufen. Es bilden sich in den Bereichen neben der Siegelnaht 4 dementsprechend Stirnseiten 5 der Elektrodenfolien aus, welche unter der Verpackungsfolie neben der Siegelnaht 4 zu liegen kommen.In the presentation of the 1 is a single battery cell 1 to recognize in the form of a so-called pouch cell. The single battery cell 1 has two power connection lugs 2 which are connected to an electrode stack of metallic electrode foils, Separatorfolien and electrolyte, which is located inside the battery cell 1 is located, and which in the representation of 1 can not be seen. This electrode stack lies in the voluminous area of the single battery cell 1 , which by the reference numeral 3 is designated. According to the construction of the single battery cell 1 as a pouch cell is the single battery cell 1 surrounded by a packaging film, which is the volume range 3 , which contains the electrode stack encloses. Typically, two packaging films are positioned on each side of the electrode stack and laterally adjacent to the volume region 3 lying sealed seam 4 interconnected, with the power connection lugs 2 through the area of the sealed seam 4 run. They form in the areas next to the sealed seam 4 accordingly end faces 5 of the electrode films, which under the packaging film next to the sealed seam 4 to come to rest.

In der Darstellung der 2 ist nun die Anbindung einer solchen Batterieeinzelzelle 1 an ein Wärmeleitelement 6 zu erkennen. Das Wärmeleitelement 6 ist dabei mit einer der Stirnseiten 5 des Volumenbereichs 3 über eine wärmeleitende Vergussmasse 7 verbunden. Außerdem kann das Wärmeleitelement 6, welches im Bereich der Siegelnaht 4 angeordnet ist, mit derselben verklebt sein. Auch hier wird eine entsprechende wärmeleitende Anbindung realisiert. Über die Vergussmasse 7, welche aufgrund der typischerweise auftretenden hohen Fertigungstoleranzen bei Pouch-Zellen in diesem Bereich zweckdienlich ist, erfolgt nun eine Ableitung von Abwärme aus dem im Volumenbereich 3 angeordneten Elektrodenstapel zu dem Wärmeleitelement 6. Außerdem kann über die Stromanschlussfahnen 2 abgeleitete Wärme durch das Material der Verpackungsfolie im Bereich der Siegelnaht ebenfalls zu dem Wärmeleitelement 6 gelangen. Das Wärmeleitelement ist in thermischem Kontakt mit einem Rohr 8 als Teilelement einer Temperierungseinrichtung. Dieses Rohr 8 kann typischerweise von einem flüssigen Kühlmittel durchströmt werden, um überschüssige Wärme aus dem Bereich der Batterieeinzelzelle 1 abzuführen. Für bestimmte Betriebssituationen, beispielsweise die Inbetriebnahme der Batterieeinzelzelle 1 bei niedrigen Umgebungstemperaturen, kann über das Rohr 8 auch eine Erwärmung erfolgen, indem die Temperatur des Kühlmediums höher gewählt wird, als die Temperatur im Bereich des Wärmeleitelements 6 und der Batterieeinzelzelle 1.In the presentation of the 2 is now the connection of such a single battery cells 1 to a heat conducting element 6 to recognize. The heat-conducting element 6 is with one of the end faces 5 of the volume range 3 over a thermally conductive potting compound 7 connected. In addition, the heat-conducting element 6 , which is in the area of the sealed seam 4 is arranged to be glued to the same. Again, a corresponding thermally conductive connection is realized. About the potting compound 7 , which is expedient due to the typically occurring high manufacturing tolerances in Pouch cells in this area, now takes place a dissipation of waste heat from the volume range 3 arranged electrode stack to the heat conducting element 6 , Moreover, via the power connection lugs 2 derived heat through the material of the packaging film in the region of the sealed seam also to the heat-conducting element 6 reach. The heat-conducting element is in thermal contact with a pipe 8th as a subelement of a tempering device. This pipe 8th A liquid coolant can typically be passed through to remove excess heat from the area of the battery cell 1 dissipate. For certain operating situations, for example the commissioning of the single battery cell 1 at low ambient temperatures, can through the pipe 8th also a heating by the temperature of the cooling medium is selected to be higher than the temperature in the region of the heat conducting element 6 and the battery single cell 1 ,

Die Anbindung des Wärmeleitelements 6 an das Rohr 8 erfolgt über einen wärmeleitenden Schuh beziehungsweise Block 9a, welcher über einen federnden Klammermechanismus und zwei elastische Spannzangen 9b so gegen das Rohr 8 verspannt wird, dass ein guter wärmeleitender Kontakt zustande kommt. Gleichzeitig ist trotz der großflächigen Berührung zwischen dem Block 9a und dem Rohr 8 eine Gleitbewegung entlang des Rohrs möglich. Diese Beweglichkeit entlang des Rohrs 8 ist vorteilhaft, da die Batterieeinzelzellen 1 später zu einem Zellenstapel gestapelt werden, welcher aufgrund von Toleranzen und Ausdehnungen der Elektrodenstapel Längenänderungen erfährt. Um Verspannungen zu vermeiden, sollte daher der Block 9a zur thermischen Anbindung des Wärmeleitelements 6 an dem Rohr 8 eine Gleitbewegung in Stapelrichtung der Batterieeinzelzellen 1 zulassen.The connection of the heat-conducting element 6 to the pipe 8th takes place via a thermally conductive shoe or block 9a , which has a resilient clamping mechanism and two elastic collets 9b so against the pipe 8th is strained that a good heat-conducting contact is made. At the same time, despite the large-area contact between the block 9a and the tube 8th a sliding movement along the tube possible. This mobility along the pipe 8th is advantageous because the battery cells 1 later stacked into a cell stack which undergoes changes in length due to tolerances and expansions of the electrode stacks. To avoid tension, therefore, the block should 9a for thermal connection of the heat-conducting element 6 on the pipe 8th a sliding movement in the stacking direction of the battery cells 1 allow.

Neben dem in 2 beschriebenen Aufbau ist es außerdem denkbar, die Batterieeinzelzelle 1 über einen Rahmen 10 aus Kunststoff entsprechend zu verstärken, um so einen mechanisch stabileren Aufbau realisieren zu können. Dafür enthält der Rahmen 10 eine Nut 11, in welche die Siegelnaht 4 der Batterieeinzelzelle 1 eingelegt und beispielsweise mit dem Rahmen 10 verklebt wird. In seinem Außenbereich sieht der Rahmen 10 dann Abstandshalter 12, 13, 14 vor, welche beim Einbau des Rahmens 10 mit der Batterieeinzelzelle 1 in eine später noch näher erläuterte Wanne 20 dazu dienen können, einen Randabstand zwischen den Batterieeinzelzellen 1 beziehungsweise dem Rahmen 10 und den Wandungen der Wanne 20 sicherzustellen. Die Abstandshalter 12, 13, 14 weisen Kontaktflächen 12a, 13a, 14a auf, welche in einen mechanisch gleitenden Kontakt mit der Wanne 20 kommen können, sodass auf einer vergleichsweise kleinen Berührungsfläche ein Gleiten des Rahmens 10 bei der schon beschriebenen Längenänderung des Zellenstapels auftreten kann, ohne dass es hierdurch zu Verspannungen kommt. Der aufgrund der Toleranzen der Batterieeinzelzelle 1 ungleichmäßige Spalt zwischen den Rahmen 10 und dem Volumenkörper 3 der Batterieeinzelzelle 1 kann, wie in der Darstellung der 3 erkennbar, durch eine entsprechende Vergussmasse 15 aufgefüllt werden, um eine hohe mechanische Stabilität der Batterieeinzelzelle 1 in dem Rahmen 10 zu gewährleisten. Der Rahmen 10 weist außerdem auf der dem Darsteller abgewandten Seite eine weitere Nut auf, in welcher das Wärmeleitelement 6 im beschriebenen Kontakt mit der einen Stirnseite 5 des Volumenkörpers 3 der Batterieeinzelzelle 1 steht, analog der Darstellung in 2. Prinzipiell wäre es auch möglich, die anderen Stirnseiten des Volumenkörpers 3 mit weiteren Wärmeleitelementen zu umgeben, ohne den Umfang der hier vorliegenden Erfindung zu verlassen.In addition to the in 2 described structure, it is also conceivable, the single cell battery 1 over a frame 10 to reinforce plastic accordingly, so as to realize a mechanically stable structure. The frame contains this 10 a groove 11 into which the sealed seam 4 the battery single cell 1 inserted and, for example, with the frame 10 is glued. In its exterior, the frame looks 10 then spacers 12 . 13 . 14 before, which when installing the frame 10 with the battery single cell 1 in a later explained in more detail tub 20 can serve a margin between the battery cells 1 or the frame 10 and the walls of the tub 20 sure. The spacers 12 . 13 . 14 have contact surfaces 12a . 13a . 14a which is in a mechanically sliding contact with the tub 20 can come so that on a comparatively small contact surface sliding of the frame 10 can occur in the already described change in length of the cell stack, without causing any tension. The due to the tolerances of the single battery cell 1 uneven gap between the frames 10 and the solid 3 the battery single cell 1 can, as in the representation of 3 recognizable by an appropriate potting compound 15 be filled to a high mechanical stability of the single cell battery 1 in the frame 10 to ensure. The frame 10 also has on the side facing away from the actor another groove in which the heat conducting element 6 in the described contact with one end face 5 of the solid 3 the battery single cell 1 stands, analogous to the representation in 2 , In principle, it would also be possible, the other faces of the solid 3 To surround with other heat conducting elements, without departing from the scope of the present invention.

Der obere Rand 16 des Rahmens 10 enthält außerdem eine Öffnung 17, durch welche der Wärmeleitblock 9a und die elastischen Spannzangen 9b, welche mit dem Wärmeleitelement 6 verbunden sind, hindurchragen. Die im Bereich der Batterieeinzelzelle 1 entstehende Wärme kann so durch den Bereich des Rahmens 10 hindurchgeführt und auf das Kühlmedium in dem hier nicht dargestellten Rohr 8 abgeleitet werden.The upper edge 16 of the frame 10 also contains an opening 17 through which the heat conducting block 9a and the elastic collets 9b , which with the heat-conducting element 6 are connected, protrude through. The one in the area of the single battery cell 1 resulting heat can thus pass through the area of the frame 10 passed and on the cooling medium in the pipe, not shown here 8th be derived.

In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel enthält der Rahmen 10 jeder einzelnen Batterieeinzelzelle 1 außerdem eine eigene Zellelektronik 18, welche in einer entsprechenden Ausnehmung des Rahmens 10 angeordnet ist. Diese kann über einen Stecker 19 beispielsweise an ein Bus-System angeschlossen werden, um zusammen mit den anderen Batterieeinzelzellen 1 des Zellenstapels mit einem Batteriemanagementsystem verbunden zu werden.In the embodiment shown here, the frame contains 10 every single battery cell 1 also own cell electronics 18 , which in a corresponding recess of the frame 10 is arranged. This can be done via a plug 19 For example, be connected to a bus system to work with the other battery cells 1 the cell stack to be connected to a battery management system.

In der Darstellung der 4 ist nun der gesamte Aufbau der Vorrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie in einem geöffneten Zustand von oben zu erkennen. Die Batterieeinzelzellen 1, welche hier mit dem Bezugszeichen 1a bis 1l bezeichnet sind, sind dabei analog dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 aufgebaut. Die Anordnung der Batterieeinzelzellen 1 erfolgt dabei in der bereits erwähnten Wanne 20, die an den Längsseiten außerdem mit einer elektrisch isolierenden und elastischen Schutzschicht beziehungsweise Schutzfolie 21 ausgekleidet ist. Diese Schutzfolie 21 erlaubt einerseits die elastische Anbindung und gestattet andererseits ein Gleiten in Längsrichtung des Zellenstapels. Zu beiden Seiten des Zellenstapels aus den Batterieeinzelzellen 1a bis 1l befinden sich im freien Volumen Matten 22a, 22b, welche als elastisch verformbares Material dieses freie Volumen füllen. Die Matten 22a, 22b sind dabei so ausgebildet, dass diese keine nennenswerte Kompression des Zellenstapels verursachen, auch dann nicht, wenn sich dieser aufgrund eines Aufblähens und Zusammenziehens beim Laden beziehungsweise Entladen in Stapellängsrichtung entsprechend ausdehnt beziehungsweise zusammenzieht. Das elastische verformbare Material in Form der Matten 22a, 22b stellt lediglich sicher, dass die gesamte Wanne 20 entsprechend ausgefüllt ist und keine Bewegung des Zellenstapels gegenüber der Wanne 20 durch ein Verschieben des gesamten Zellenstapels auftritt. Dies ist sinnvoll, da der Zellenstapel zum Ausgleich seiner Längenänderung prinzipiell verschieblich sowohl in der Wanne 20 als auch an dem Rohr 8 angebunden ist. Aufgrund dieser Flexibilität sind auch die Stromanschlussfahnen 2 über flexible Stromableiter 23a, 23b kontaktiert. Über entsprechende Halterungen 24a, 24b werden die beiden Pole dann zu einem äußeren Terminal 25a, 25b der Vorrichtung geführt, an dem die Leistung zum Laden beziehungsweise Entladen der Batterie abgegriffen werden kann.In the presentation of the 4 Now, the entire structure of the device for storing electrical energy in an open state can be seen from above. The battery cells 1 , which here by the reference numeral 1a to 1l are designated, are analogous to the embodiment according to 3 built up. The arrangement of the individual battery cells 1 takes place in the already mentioned tub 20 , on the long sides also with an electrically insulating and elastic protective layer or protective film 21 is lined. This protective film 21 on the one hand allows the elastic connection and on the other hand allows a sliding in the longitudinal direction of the cell stack. On both sides of the cell stack from the battery cells 1a to 1l are in free volume mats 22a . 22b which fill this free volume as an elastically deformable material. The mats 22a . 22b are designed so that they do not cause significant compression of the cell stack, even if this expands or contracts due to inflation and contraction when loading or unloading in the stacking direction. The elastic deformable material in the form of mats 22a . 22b just make sure the whole tub 20 is filled appropriately and no movement of the cell stack against the tub 20 by moving the entire cell stack occurs. This is useful because the cell stack to compensate for its change in length in principle displaceable both in the tub 20 as well as on the pipe 8th is connected. Because of this flexibility are also the power connection flags 2 via flexible current conductors 23a . 23b contacted. About appropriate brackets 24a . 24b then the two poles become an outer terminal 25a . 25b led to the device at which the power can be tapped for charging or discharging the battery.

Mit der Leitung 26 ist ein mehradriges Bussystem-Kabel dargestellt, welches die bereits im Rahmen der 3 erläuterten Stecker 19 untereinander und mit einem nicht dargestellten externen Batteriemanagementsystem verbindet.With the line 26 is a multi-core bus system cable shown, which already in the context of 3 explained plug 19 interconnects with each other and with an external battery management system, not shown.

Der Aufbau mit den Batterieeinzelzellen 1 in ihren Rahmen 10 und der Wanne 20 kann dabei so ausgeführt sein, dass sowohl die Rahmen 10 als auch die Wanne 20 sich in einer Richtung, beispielsweise nach, unten also auf die der Öffnung der Wanne 20 abgewandten Seite hin verjüngt. Dadurch ist die Montage besonders einfach, da ein selbstzentrierender Effekt durch eine solche leicht konische Geometrie auftritt.The construction with the battery single cells 1 in their frame 10 and the tub 20 can be designed so that both the frame 10 as well as the tub 20 in one direction, for example, down to the opening of the tub 20 tapered away from the side. As a result, the assembly is particularly simple, since a self-centering effect occurs by such a slightly conical geometry.

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Claims (13)

Vorrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie mit einer Vielzahl von prismatischen Batterieeinzelzellen (1), welche zu einem Zellenstapel gestapelt sind, wobei jede der Batterieeinzelzellen (1) einem Elektrodenstapel enthält, und wobei jede der Batterieeinzelzellen (1) eine den Elektrodenstapel umschließende nicht leitende Verpackungsfolie, mit mindestens einer nach außen gerichteten Siegelnaht (4), aufweist, und mit mindestens einem Teilelement (8) einer Temperierungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich zumindest eines Teils der Siegelnaht (4) von zumindest einigen der Batterieeinzelzellen (1) ein Wärmeleitelement (6) angebracht ist, welches durch die Verpackungsfolie hindurch zumindest mit Teilen des Elektrodenstapels in thermischem Kontakt steht und außerdem mit dem mindestens einen Teilelement (8) der Temperierungseinrichtung thermisch verbunden ist.Apparatus for storing electrical energy with a plurality of prismatic battery cells ( 1 ) which are stacked into a cell stack, each of the battery cells ( 1 ) contains an electrode stack, and wherein each of the battery individual cells ( 1 ) a non-conductive packaging film enclosing the electrode stack, with at least one outwardly directed sealing seam ( 4 ), and with at least one subelement ( 8th ) of a tempering device, characterized in that in the region of at least part of the sealed seam ( 4 ) of at least some of the battery cells ( 1 ) a heat conducting element ( 6 ) which is in thermal contact with at least parts of the electrode stack through the packaging film and also with the at least one subelement ( 8th ) is thermally connected to the temperature control device. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement (6) über eine thermisch leitende Vergussmasse mit der jeweiligen Batterieeinzelzelle (1) verbunden ist.Device according to claim 1, characterized in that the heat-conducting element ( 6 ) via a thermally conductive potting compound with the respective battery single cell ( 1 ) connected is. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement (6) in dem Bereich der Siegelnaht (4) angeordnet ist, in dem Stromanschlussfahnen (2) der Batterieeinzelzelle (1) verlaufen.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the heat-conducting element ( 6 ) in the region of the sealed seam ( 4 ) is arranged in the power connection lugs ( 2 ) of the single battery cell ( 1 ). Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilelement (8) der Temperierungseinrichtung als wenigstens ein von einem Kühlmedium durchströmtes Rohr ausgebildet ist, welches in Stapelrichtung des Zellenstapels verläuft, wobei die Anbindung an das Wärmeleitelement (6) so ausgestaltet ist, dass in Stapelrichtung eine Relativbewegung zwischen dem Teilelement (8) und dem Wärmeleitelement (6) ohne Verlust der thermischen Anbindung möglich ist.Device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the subelement ( 8th ) of the tempering device is designed as at least one tube through which a cooling medium flows, which tube runs in the stacking direction of the cell stack, the connection to the heat conducting element ( 6 ) is configured so that in the stacking direction, a relative movement between the sub-element ( 8th ) and the heat conducting element ( 6 ) is possible without loss of thermal connection. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellenstapel von einer Wanne (20) umgeben ist, die in Stapelrichtung innen größer als der Zellenstapel ist, wobei das in Stapelrichtung freie Volumen ein elastisch verformbares Material (22a, 22b) aufweist, welches keine nennenswerte Kompression des Zellenstapels verursacht.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cell stack of a tub ( 20 ), which is larger in the stacking direction inside than the cell stack, wherein the stack-free volume an elastically deformable material ( 22a . 22b ), which does not cause appreciable compression of the cell stack. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass elastisch verformbare Material (22a, 22b) sich bei stoßartiger Belastung verhärtet.Apparatus according to claim 5, characterized in that elastically deformable material ( 22a . 22b ) hardens with impact load. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teile der Siegelnaht (4) mit einem Rahmen (10) versehen sind, welcher mit der Siegelnaht (4), dem Wärmeleitelement (6) und oder anderen Bereichen der Batterieeinzelzelle (1) durch eine formschlüssige Verbindung, eine kraftschlüssige Verbindung und/oder eine Klebeverbindung verbunden ist.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least parts of the sealed seam ( 4 ) with a frame ( 10 ) provided with the sealing seam ( 4 ), the heat conducting element ( 6 ) and other areas of the single battery cell ( 1 ) is connected by a positive connection, a frictional connection and / or an adhesive connection. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen (10) Bereiche vorgesehen sind, in denen elektrische und elektronische Komponenten (18) aufnehmbar sind.Apparatus according to claim 7, characterized in that in the frame ( 10 ) Areas are provided in which electrical and electronic components ( 18 ) are receivable. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanne (20) und die Batterieeinzelzellen (1) bzw. die mit ihnen gegebenenfalls verbundenen Rahmen (10) zu einer Seite hin eine leicht konische Geometrie aufweisen.Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that the trough ( 20 ) and the battery cells ( 1 ) or the framework (if any) associated with them ( 10 ) have a slightly conical geometry to one side. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmen (10) mit Abstandshaltern (12, 13, 14) versehen sind, die den Kontakt mit der Wanne (20) herstellen.Device according to claim 7, 8 or 9, characterized in that the frames ( 10 ) with spacers ( 12 . 13 . 14 ), which make contact with the tub ( 20 ) produce. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmen (10) mit einer gleitfähigen Gussmasse versehen sind, die den Kontakt mit der Wanne (20) herstellt.Device according to one of claims 7 to 10, characterized in that the frames ( 10 ) are provided with a lubricious casting compound which makes contact with the tub ( 20 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanne (20) mit einer elektrisch isolierenden und elastischen Schutzschicht (21) versehen ist.Device according to one of claims 5 to 11, characterized in that the trough ( 20 ) with an electrically insulating and elastic protective layer ( 21 ) is provided. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, als elektrischer Energiespeicher für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug.Use of the device according to one of claims 1 to 12, as an electrical energy store for an at least partially electrically driven vehicle.
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