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DE102009029019A1 - Preload concept for lithium-ion battery systems - Google Patents

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DE102009029019A1
DE102009029019A1 DE102009029019A DE102009029019A DE102009029019A1 DE 102009029019 A1 DE102009029019 A1 DE 102009029019A1 DE 102009029019 A DE102009029019 A DE 102009029019A DE 102009029019 A DE102009029019 A DE 102009029019A DE 102009029019 A1 DE102009029019 A1 DE 102009029019A1
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DE
Germany
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accumulator
belt
cell stack
cells
lithium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102009029019A
Other languages
German (de)
Inventor
Boris Gendlin
Michael Gless
Ralf Angerbauer
Conrad Bubeck
Stefan Baumann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Priority to PCT/EP2010/061583 priority patent/WO2011023530A1/en
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Abstract

Ein Gurt zum Verspannen eines Akkumulatorzellenstapels (2) aus prismatischen Akkumulatorzellen (4-14) in einem Akkumulator wird offenbart. Der Akkumulatorzellenstapel (2) weist eine Deckfläche mit den elektrischen Anschlüssen (16) der einzelnen Akkumulatorzellen (4-14) des Akkumulatorzellenstapels, eine der Deckfläche gegenüberliegende Grundfläche sowie eine durch die Umfänge der Deck- und Grundfläche begrenzte Mantelfläche auf. Erfindungsgemäß ist der Gurt (20, 22) zum straffen Umlegen um die Mantelfläche des Akkumulatorzellenstapels (2) vorgesehen.A belt for tensioning an accumulator cell stack (2) made of prismatic accumulator cells (4-14) in an accumulator is disclosed. The accumulator cell stack (2) has a top surface with the electrical connections (16) of the individual accumulator cells (4-14) of the accumulator cell stack, a base surface opposite the top surface and a jacket surface bounded by the circumference of the top and base surface. According to the invention, the belt (20, 22) is intended to be folded tightly around the outer surface of the accumulator cell stack (2).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Band zum Verspannen eines Akkumulatorzellenstapels aus prismatischen Akkumulatorzellen in einem Akkumulator und einen Akkumulator mit einem Akkumulatorzellenstapel aus prismatischen Akkumulatorzellen.The invention relates to a belt for clamping a battery cell stack of prismatic battery cells in an accumulator and an accumulator with a battery cell stack of prismatic battery cells.

Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen dehnen sich bei Betrieb und der sogenannten Formation aus. Laut D. P. Wilkinson, Effects of physical constraints an Li cyclability, Journal of power sources 36, 1991, Seite 517 bis 527 , wird die Morphologie des Lithium in einer Lithium-Ionen-Akkumulatorzelle schon nach wenigen Lade-Entlade-Zyklen porös, wenn zu wenig Druck (p < 0,1 MPa) auf die Lithium-Ionen-Akkumulatorzelle ausgeübt wird, so dass sie nach wenigen Lade-Entlade-Zyklen versagt. Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen benötigen optimalerweise einen Druck zwischen 0,6 MPa und 2 MPa, um gut zu funktionieren.Lithium-ion battery cells expand during operation and the so-called formation. According to DP Wilkinson, Effects of physical constraints on Li cyclability, Journal of power sources 36, 1991, pages 517 to 527 , the morphology of the lithium in a lithium-ion battery cell becomes porous after a few charge-discharge cycles, if too little pressure (p <0.1 MPa) is applied to the lithium-ion battery cell, so that after a few Charge-discharge cycles fail. Lithium-ion battery cells optimally need a pressure between 0.6 MPa and 2 MPa in order to function well.

Erste Untersuchungen haben gezeigt, dass auf heutige Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen ein hoher Druck ausgeübt werden muss, damit die Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen eine Lebensdauer von 15 Jahren erreichen. Dieser Druck liegt etwa zwischen 0,2 MPa und 0,8 MPa. Diese Untersuchungen laufen noch weiter.Initial research has shown that high pressure must be exerted on today's lithium-ion battery cells for the lithium-ion battery cells to have a lifespan of 15 years. This pressure is approximately between 0.2 MPa and 0.8 MPa. These investigations are still ongoing.

Unabhängig vom Ausgang der Untersuchungen ist jedoch ein Vorspannkonzept für Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen erforderlich, um die zuvor beschriebene Zielperformance zu erreichen.Regardless of the outcome of the investigations, however, a bias concept for lithium-ion battery cells is required to achieve the above-described target performance.

In 6 ist ein Stapel 28 aus sechs Lithium-Ionen Akkumulatorzellen 30 gezeigt, die mit einem herkömmlichen Vorspannkonzept verspannt sind. Jede einzelne Zelle 30 weist zwei Halter 32 auf, durch die die einzelnen Zellen 30 über eine Schraube 34 oder ähnliche Bauteile verspannt werden können. Der dadurch erreichbare Druck auf die einzelnen Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen 30 führt auch zu zufriedenstellenden Ergebnissen. Jedoch ist nicht nur der Platzbedarf durch die notwendigen Verbindungsmittel sehr hoch, der schlussendliche Akkumulator ist auch sehr unflexibel, da durch die Verbindungsmittel bestimmte geometrische Randbedingungen gegeben sind, so dass die Anzahl der zu verbindenden Akkumulatorzellen 30 nicht ohne weiteres erhöht oder erniedrigt werden kann. Auch sind die Verbindungsmittel in einem herkömmlichen Akkumulator wie die oben erwähnten Schrauben 34 vergleichsweise teuer.In 6 is a stack 28 from six lithium-ion battery cells 30 shown, which are braced with a conventional pretensioning concept. Every single cell 30 has two holders 32 on, through which the individual cells 30 over a screw 34 or similar components can be clamped. The resulting pressure on the individual lithium-ion battery cells 30 also leads to satisfactory results. However, not only the space required by the necessary connection means is very high, the final accumulator is also very inflexible, since certain geometric boundary conditions are given by the connecting means, so that the number of accumulator cells to be connected 30 can not be easily increased or decreased. Also, the connecting means in a conventional accumulator are like the above-mentioned screws 34 comparatively expensive.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verspannungskonzept zum Verspannen eines Akkumulatorzellenstapels aus prismatischen Akkumulatorzellen in einem Akkumulator anzugeben, mit denen die Akkumulatorzellen mit hohem Druck, flexibel und preisgünstig verspannt werden können.Object of the present invention is therefore to provide a bracing concept for bracing a battery cell stack of prismatic battery cells in an accumulator, with which the battery cells can be clamped with high pressure, flexible and inexpensive.

Die Erfindung gibt daher einen Gurt zum Verspannen eines Akkumulatorzellenstapels aus prismatischen Akkumulatorzellen in einem Akkumulator an. Der Akkumulatorzellenstapel weist eine Deckfläche mit den elektrischen Anschlüssen der einzelnen Akkumulatorzellen des Akkumulatorzellenstapels, eine der Deckfläche gegenüber liegende Grundfläche sowie eine durch die Umfänge der Deck- und Grundfläche begrenzte Mantelfläche auf. Erfindungsgemäß ist der Gurt zum straffen Umlegen um die Mantelfläche des Akkumulatorzellenstapels vorgesehen. Da ein Gurt viel weniger Platz braucht, als eine Schraube oder ähnliche Bauteile, kann durch das Verspannen eines Akkumulatorzellenstapels mit dem erfindungsgemäßen Gurt die Verspannung der Akkumulatorzellen auf minimalen Raum stattfinden. Dadurch kann die Energiedichte des Akkumulators erhöht werden, da nun mehr Platz für die einzelnen Akkumulatorzellen zur Verfügung steht. Auch ist ein Gurt als Meterware im Vergleich zu Stückware wie Schrauben oder ähnlichen Bauteilen günstiger. Ferner kann der Aufbau eines einzelnen Akkumulators sehr flexibel erfolgen, da die einzelnen Akkumulatorzellen des Stapels unabhängig vom Gehäuse verspannt werden können. Dies erlaubt es auch einzelne Akkumulatorzellen aus dem Stapel problemlos auszutauschen. Schließlich ist die Konstruktion eines Akkumulators völlig unabhängig vom Verbindungsmittel, da der Gurt theoretisch endlos lang vertrieben und erst vor Ort auf die benötigte Länge zurecht geschnitten werden kann, um so beliebig viele Akkumulatorzellen miteinander zu verbinden. Auch die Akkumulatorzellen selbst können so beliebig großen Toleranzen unterworfen werden, so dass auch größere und dickere Akkumulatorzellen, wie beispielsweise für Antriebsakkumulatoren eines Elektrofahrzeuges, verspannt werden können.The invention therefore provides a belt for clamping a battery cell stack of prismatic battery cells in an accumulator. The accumulator cell stack has a cover surface with the electrical connections of the individual accumulator cells of the accumulator cell stack, a base surface lying opposite the cover surface, and a lateral surface bounded by the peripheries of the cover and base surface. According to the invention, the belt is provided for tightening around the lateral surface of the accumulator cell stack. Since a belt needs much less space than a screw or similar components, the tensioning of the battery cells can take place in a minimal space by bracing a battery cell stack with the belt according to the invention. As a result, the energy density of the accumulator can be increased since more space is now available for the individual accumulator cells. Also, a belt is cheaper than by the meter compared to pieces such as screws or similar components. Furthermore, the construction of a single accumulator can be made very flexible, since the individual accumulator cells of the stack can be clamped independently of the housing. This also allows individual accumulator cells to be easily exchanged from the stack. Finally, the construction of a rechargeable battery is completely independent of the connecting means, since the belt can theoretically be displaced endlessly and can only be cut to the required length on site in order to connect any number of rechargeable battery cells with one another. The accumulator cells themselves can be subjected to arbitrarily large tolerances, so that even larger and thicker battery cells, such as for drive batteries of an electric vehicle, can be clamped.

Grundgedanke der Erfindung ist es demzufolge die einzelnen Akkumulatorzellen eines Akkumulators mit einem Gurt zu verschnüren, wie es in der Verpackungstechnik zum Versand verschiedener Materialien wie Rohre, Baustoffe oder Kabel erfolgt. Daher ist erfindungsgemäß unter einem straffen Umlegen des Gurtes um die Akkumulatorzellen ein Zusammenschnüren dieser mit dem Gurt zu verstehen, so dass der Gurt auf die zusammengeschnürten Akkumulatorzellen eine Druckkraft ausüben kann, die den gesamten Stapel aus Akkumulatorzellen mit dem gewünschten Druck, z. B. zwischen 0,2 MPa und 2 MPa, insbesondere 0,6 MPa und 0,8 MPa, zusammenpresst. Für diese Technik werden erfindungsgemäß bevorzugt Kunststoffbänder oder Stahlbänder verwendet, da diese Bänder sehr hohe Kräfte aufnehmen können. Diese Kräfte werden beispielsweise zum Verspannen von Zellen eines Lithium-Ionen-Akkumulators benötigt, um eine ausreichend hohe Lebensdauer des Akkumulators zu gewährleisten.The basic idea of the invention is therefore to tie the individual accumulator cells of a rechargeable battery with a belt, as is the case in packaging technology for the dispatch of various materials, such as pipes, building materials or cables. Therefore, according to the present invention, tightening the strap around the battery cells means tying it together with the strap, so that the strap can exert a compressive force on the tied battery cells that hold the entire stack of battery cells at the desired pressure, e.g. B. between 0.2 MPa and 2 MPa, in particular 0.6 MPa and 0.8 MPa, compressed. For this technique, plastic bands or steel bands are preferably used according to the invention, since these bands can absorb very high forces. These forces, for example for clamping cells of a lithium-ion battery needed to ensure a sufficiently long life of the battery.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

In einer besonderen Ausführung kann der Gurt ein Band sein. Dies ist besonders günstig, da ein Band flach ist und mit seiner breiten Seite so die Kraft über eine große Fläche gleichmäßig auf die Akkumulatorzellen übertragen kann.In a particular embodiment, the strap may be a strap. This is particularly advantageous because a band is flat and with its broad side so the power over a large area can be transmitted evenly to the battery cells.

In einer weiteren oder alternativen Ausführung kann das Material des Gurtes wenigstens teilweise aus Metall, insbesondere aus Stahl, bestehen, da Stahl sehr hohe Kräfte aufnehmen kann.In a further or alternative embodiment, the material of the belt may be at least partially made of metal, in particular of steel, since steel can absorb very high forces.

Die Erfindung gibt auch Akkumulator mit einem Akkumulatorzellenstapel aus prismatischen Akkumulatorzellen an. Der Akkumulatorzellenstapel weist eine Deckfläche mit den elektrischen Anschlüssen der einzelnen Akkumulatorzellen des Akkumulatorzellenstapels, eine der Deckfläche gegenüber liegende Grundfläche sowie eine durch die Umfänge der Deck- und Grundfläche begrenzte Mantelfläche auf. Um die Mantelfläche des Akkumulatorzellenstapels ist ein erfindungsgemäßer Gurt straff gelegt. Ein derartiger Akkumulator ist aufgrund seiner straff gespannten Akkumulatorzellen sehr langlebig.The invention also provides accumulator with a battery cell stack of prismatic battery cells. The accumulator cell stack has a cover surface with the electrical connections of the individual accumulator cells of the accumulator cell stack, a base surface lying opposite the cover surface, and a lateral surface bounded by the peripheries of the cover and base surface. To the lateral surface of the accumulator cell stack, an inventive belt is tightened. Such a rechargeable battery is very durable due to its taut battery cells.

Die Mantelfläche kann in einer besonderen Ausführung vier Seitenflächen aufweisen, von denen sich jeweils zwei Seitenflächen planparallel gegenüber liegen. An wenigstens zwei sich planparallel gegenüberliegenden Seitenflächen kann dann eine Platte angeordnet sein, um die der Gurt straff gelegt ist. Durch die Platten werden die durch den Gurt erzeugten Kräfte noch gleichmäßiger auf die Mantelfläche übertragen.The lateral surface may have four side surfaces in a particular embodiment, of which each two side surfaces are plane-parallel opposite. At least two plane-parallel opposite side surfaces can then be arranged a plate around which the belt is tightened. Through the plates, the forces generated by the belt are transferred evenly to the outer surface.

In einer weiteren Ausführung kann der Gurt an seinen Enden verbunden sein, so dass ein Auftrennen des Akkumulatorzellenstapels durch ein einfaches Auftrennen der Verbindung möglich ist.In a further embodiment, the belt may be connected at its ends, so that a separation of the battery cell stack is possible by a simple separation of the connection.

Die Verbindung kann eine Schweißverbindung, Schraubverbindung oder eine Klemmverbindung sein, da diese fertigungstechnisch einfach umsetzbar sind.The connection can be a welded connection, a screw connection or a clamping connection, since these are easy to implement in terms of manufacturing technology.

In einer Weiterbildung der Erfindung können die Platten den Gurt wenigstens an der Verbindungsstelle von der Mantelfläche des Akkumulatorstapels abheben.In a further development of the invention, the plates can lift the belt at least at the junction of the lateral surface of the accumulator stack.

In einer alternativen Ausführung der Erfindung kann der Gurt wenigstens an seinen Enden mit der Platte verbunden sein.In an alternative embodiment of the invention, the belt may be connected to the plate at least at its ends.

In einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann um die Mantelfläche des Akkumulatorzellenstapels wenigstens ein zweiter erfindungsgemäßer Gurt straff gelegt sein.In another development of the invention, at least one second belt according to the invention may be tightened around the lateral surface of the accumulator cell stack.

Die Akkumulatorzellen des Akkumulatorzellenstapels können Lithium-Ionenakkumulatorzellen sein.The accumulator cells of the accumulator cell stack may be lithium-ion accumulator cells.

Der Akkumulatorzellenstapel kann sechs Akkumulatorzellen aufweisen.The accumulator cell stack can have six accumulator cells.

Zeichnungendrawings

Nachfolgend werden nicht einschränkende Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:Hereinbelow, non-limiting embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings show:

1 einen Stapel aus nebeneinander gereihten Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen; 1 a stack of juxtaposed lithium-ion battery cells;

2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Akkumulators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 2 a perspective view of an accumulator according to the invention according to a first embodiment of the invention;

3 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Akkumulators gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 3 a schematic view of an accumulator according to the invention according to a second embodiment of the invention;

4 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Akkumulators gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 4 a plan view of an accumulator according to the invention according to a third embodiment of the invention;

5 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Akkumulators gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 5 a plan view of an accumulator according to the invention according to a fourth embodiment of the invention;

6 eine perspektivische Ansicht eines Akkumulators, gemäß dem Stand der Technik. 6 a perspective view of a battery, according to the prior art.

Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Figuren bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben.Hereinafter, with reference to the figures, preferred embodiments of the invention will be described in detail.

In 1 ist ein Stapel 2 aus sechs nebeneinander gereihten prismatischen Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen 4 bis 14 gezeigt. Der Stapel 2 ist Teil eines 12 V-Lithium-Ionen-Akkumulators für ein Fahrzeug. Jede der Akkumulatorzellen 4 bis 14 weist Anschlüsse 16 auf, die zum elektrischen Verschalten der einzelnen Akkumulatorzellen 4 bis 14 untereinander und mit der elektrischen Last vorhanden sind.In 1 is a stack 2 from six juxtaposed prismatic lithium-ion battery cells 4 to 14 shown. The stack 2 is part of a 12V lithium-ion battery for a vehicle. Each of the accumulator cells 4 to 14 has connections 16 on, for the electrical interconnection of the individual battery cells 4 to 14 between each other and with the electrical load are present.

Erfahrungsgemäß dehnen sich die einzelnen Akkumulatorzellen 4 bis 14 im Betrieb aus und werden porös, wenn der Ausdehnung nicht mit einem Druck 18 entgegengewirkt wird. Dieser Druck 18 sollte zwischen 0,2 MPa und 0,8 MPa groß sein. Um diesen Druck 18 auf den gezeigten Stapel 2 auszuüben, sind hohe Kräfte notwendig. Herkömmliche Vorspannkonzepte, die diesen Druck 18 aufbauen können sind jedoch unflexibel, teuer und klobig.Experience has shown that the individual accumulator cells expand 4 to 14 in operation and become porous if the expansion does not occur with a pressure 18 counteracted. This pressure 18 should be between 0.2 MPa and 0.8 MPa. To this pressure 18 on the pile shown 2 exercise, high forces are necessary. Conventional tempering concepts that this pressure 18 However, building up is inflexible, expensive and clunky.

In den 2 bis 5 ist der Stapel 2 aus 1 in Form eines Würfels schematisch angedeutet. Die Oberseite des Stapels 2 mit den elektrischen Anschlüssen 16 ist in dem Würfel durch ein ”X” angedeutet, das auch in der 1 eingezeichnet ist.In the 2 to 5 is the stack 2 out 1 indicated schematically in the form of a cube. The top of the pile 2 with the electrical connections 16 is indicated in the cube by an "X", which is also in the 1 is drawn.

Wie in den 2 und 3 kann der Druck erfindungsgemäß durch Verspannen des Stapels 2 mit einem oder mehreren Gurten wie einem Seil oder einem Band erreicht werden. In der 2 ist der Stapel 2 mit einem Band 20 verspannt. In der 3 ist der Stapel 2 mit zwei Bändern 20, 22 verspannt. Diese Technik ist die gleiche, die für den Versand von verschiedenen Materialien wie Rohren, Baustoffen oder Kabeln verwendet wird. Für diese Technik werden Kunststoffbänder beziehungsweise Stahlbänder verwendet. Stahlbänder können sehr hohe Kräfte aufnehmen, die für die Verspannung der Lithium-Ionen Zellen gebraucht wird. Beispielsweise kann ein Magnus-Stahlband mit einer Breite von 12 mm und einer Stärke von 0,58 mm Kräfte bis 7,78 kN ertragen.As in the 2 and 3 can the pressure according to the invention by bracing the stack 2 be reached with one or more straps such as a rope or a strap. In the 2 is the stack 2 with a band 20 braced. In the 3 is the stack 2 with two bands 20 . 22 braced. This technique is the same one used for shipping various materials such as pipes, building materials or cables. Plastic bands or steel bands are used for this technique. Steel bands can absorb very high forces, which is needed for the bracing of lithium-ion cells. For example, a Magnus steel strip 12 mm wide and 0.58 mm thick can withstand forces up to 7.78 kN.

Da die Batterie sehr schwer ist und viel Platz benötigt, muss die Energiedichte so weit wie möglich erhöht werden. Durch das Verspannen des Stapels 2 mit einem oder zwei Bändern 20, 22 kann die Verspannung der Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen 4 bis 14 auf minimalem Raum stattfinden. Dadurch kann die Energiedichte der Zellen erhöht werden. Die flachen und gespannten Bänder 20, 22, wie beispielsweise das oben erwähnte Magnus-Stahlband, brauchen viel weniger Platz als eine Schraube oder ähnliche Bauteile.Since the battery is very heavy and requires a lot of space, the energy density must be increased as much as possible. By bracing the stack 2 with one or two bands 20 . 22 Can the tension of lithium-ion battery cells 4 to 14 take place in a minimal space. This can increase the energy density of the cells. The flat and tense bands 20 . 22 , such as the aforementioned Magnus steel strip, require much less space than a screw or similar components.

Wie in den 4 und 5 gezeigt, werden die Bänder 20, 22 werden um den Stapel 2 aus prismatischen Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen 4 bis 14 gespannt.As in the 4 and 5 shown are the bands 20 . 22 be around the pile 2 from prismatic lithium-ion battery cells 4 to 14 curious; excited.

Für die Verbindung der Bänder 20, 22 kann entweder ein Klemmmechanismus, ein Schraubmechanismus oder, wie in 4 gezeigt, eine Schweißverbindung 23 verwendet werden. Ferner können an den Enden des Stapels 2, wie in den 4 und 5 gezeigt, Platten 24, 26 angeordnet werden, um eine gleichmäßige Druckverteilung zu gewährleisten. Die Bänder 20, 22 können dann, wie in 5 gezeigt, auch an einer der Platten 24, 26 befestigt werden.For the connection of the bands 20 . 22 can be either a clamping mechanism, a screw mechanism or, as in 4 shown a welded joint 23 be used. Further, at the ends of the stack 2 as in the 4 and 5 shown plates 24 . 26 be arranged to ensure a uniform pressure distribution. The bands 20 . 22 can then, as in 5 shown, also on one of the plates 24 . 26 be attached.

Durch das Verspannen der einzelnen Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen 4 bis 14 kann der Aufbau eines Akkumulators sehr flexibel gehalten werden. Des Weiteren können die Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen 4 bis 14 unabhängig von einem Gehäuse getauscht werden, da der Verspannmechanismus nicht mit dem Gehäuse zusammenhängt.By clamping the individual lithium-ion battery cells 4 to 14 The structure of an accumulator can be kept very flexible. Furthermore, the lithium-ion battery cells 4 to 14 be replaced independently of a housing, since the bracing mechanism is not related to the housing.

Das Einstellen einer Kraft kann durch diese Technik beim Verbinden der Bänder 20, 22 sehr flexibel erfolgen. Des Weiteren ist bei dieser Konstruktion eine große Toleranz der einzelnen Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen 4 bis 14 völlig unproblematisch, da die Bänder 20, 22 theoretisch endlos lang sein können. Das Verfahren kann deshalb sehr leicht auf größere und dickere Zellen, wie beispielsweise für die Antriebsakkumulatoren eines Elektrofahrzeuges angepasst werden. Durch die vergleichsweise breiten Bänder 20, 22 wird die Druckkraft 18 auf einer vergleichsweise großen Fläche aufgebracht.Adjusting a force can be achieved by this technique when connecting the bands 20 . 22 very flexible. Furthermore, in this construction, a large tolerance of the individual lithium-ion battery cells 4 to 14 completely unproblematic, since the tapes 20 . 22 theoretically can be endlessly long. The method can therefore be adapted very easily to larger and thicker cells, such as for example for the drive accumulators of an electric vehicle. Due to the comparatively wide bands 20 . 22 becomes the pressure force 18 Applied on a comparatively large area.

Erfindungsgemäß werden in einem Akkumulator die einzelnen Akkumulatorzellen mit einem Gurt, wie einem Band oder einem Seil auf kleinstem Raum verspannt, um eine ausreichend hohe Druckkraft auf die Akkumulatorzellen aufzubringen.According to the invention, the individual battery cells are clamped in an accumulator with a belt, such as a belt or a rope in the smallest space in order to apply a sufficiently high compressive force on the battery cells.

Neben der obigen Offenbarung wird hier ausdrücklich auf die Offenbarung der Figuren verwiesen.In addition to the above disclosure, reference is expressly made to the disclosure of the figures.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Laut D. P. Wilkinson, Effects of physical constraints an Li cyclability, Journal of power sources 36, 1991, Seite 517 bis 527 [0002] According to DP Wilkinson, Effects of physical constraints on Li cyclability, Journal of power sources 36, 1991, pages 517 to 527 [0002]

Claims (12)

Gurt zum Verspannen eines Akkumulatorzellenstapels (2) aus prismatischen Akkumulatorzellen (414) in einem Akkumulator, wobei der Akkumulatorzellenstapel (2) eine Deckfläche mit den elektrischen Anschlüssen (16) der einzelnen Akkumulatorzellen (414) des Akkumulatorzellenstapels, eine der Deckfläche gegenüber liegende Grundfläche sowie eine durch die Umfänge der Deck- und Grundfläche begrenzte Mantelfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gurt (20, 22) zum straffen Umlegen um die Mantelfläche des Akkumulatorzellenstapels (2) vorgesehen ist.Belt for clamping an accumulator cell stack ( 2 ) from prismatic accumulator cells ( 4 - 14 ) in an accumulator, the accumulator cell stack ( 2 ) a top surface with the electrical connections ( 16 ) of the individual battery cells ( 4 - 14 ) of the accumulator cell stack, a base surface opposite the top surface and a limited by the perimeters of the cover and base surface has lateral surface, characterized in that the belt ( 20 . 22 ) for tightening around the lateral surface of the accumulator cell stack ( 2 ) is provided. Gurt nach Anspruch 1, wobei der Gurt (20, 22) ein Band ist.Belt according to claim 1, wherein the belt ( 20 . 22 ) is a band. Gurt nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Material des Gurtes (20, 22) wenigstens teilweise aus Metall, insbesondere teilweise aus Stahl, besteht.Belt according to claim 1 or 2, wherein the material of the belt ( 20 . 22 ) consists at least partially of metal, in particular partially of steel. Akkumulator mit einem Akkumulatorzellenstapel (2) aus prismatischen Akkumulatorzellen (414), wobei der Akkumulatorzellenstapel (2) eine Deckfläche mit den elektrischen Anschlüssen (16) der einzelnen Akkumulatorzellen (414) des Akkumulatorzellenstapels (2), eine der Deckfläche gegenüber liegende Grundfläche sowie eine durch die Umfänge der Deck- und Grundfläche begrenzte Mantelfläche aufweist, wobei um die Mantelfläche des Akkumulatorzellenstapels (2) ein Gurt (20, 22) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 straff gelegt ist.Accumulator with an accumulator cell stack ( 2 ) from prismatic accumulator cells ( 4 - 14 ), the accumulator cell stack ( 2 ) a top surface with the electrical connections ( 16 ) of the individual battery cells ( 4 - 14 ) of the accumulator cell stack ( 2 ), one of the top surface opposite base surface and a limited by the perimeters of the cover and base surface has a lateral surface, wherein about the lateral surface of the battery cell stack ( 2 ) a belt ( 20 . 22 ) is taut according to one of claims 1 to 3. Akkumulator nach Anspruch 4, wobei die Mantelfläche vier Seitenflächen aufweist, von denen sich jeweils zwei Seitenflächen planparallel gegenüber liegen, und wobei an wenigstes zwei sich planparallel gegenüberliegenden Seitenflächen eine Platte (24, 26) angeordnet ist, um die der Gurt (20, 22) straff gelegt ist.Accumulator according to claim 4, wherein the lateral surface has four side surfaces, of which in each case two side surfaces are plane-parallel opposite, and wherein at least two two plane-parallel opposite side surfaces a plate ( 24 . 26 ) is arranged around the belt ( 20 . 22 ) is tight. Akkumulator nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Gurt (20, 22) an seinen Enden verbunden ist.Accumulator according to claim 4 or 5, wherein the belt ( 20 . 22 ) is connected at its ends. Akkumulator nach Anspruch 6, wobei die Verbindung eine Schweißverbindung (23), eine Schraubverbindung oder eine Klemmverbindung ist.Accumulator according to claim 6, wherein the connection is a welded connection ( 23 ), a screw connection or a clamp connection. Akkumulator nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Platten (24, 26) den Gurt (20, 22) wenigstens an der Verbindungsstelle von der Mantelfläche des Akkumulatorstapels (2) abheben.Accumulator according to claim 6 or 7, wherein the plates ( 24 . 26 ) the belt ( 20 . 22 ) at least at the junction of the lateral surface of the accumulator stack ( 2 ) take off. Akkumulator nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei der Gurt (20, 22) wenigstens an seinen Enden mit der Platte (24, 26) verbunden ist.Accumulator according to one of claims 4 to 7, wherein the belt ( 20 . 22 ) at least at its ends with the plate ( 24 . 26 ) connected is. Akkumulator nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei um die Mantelfläche des Akkumulatorzellenstapels (2) wenigstens ein zweiter Gurt (20, 22) nach einem der Ansprüche 1 oder 2 straff gelegt ist.Accumulator according to one of claims 4 to 9, wherein the outer surface of the accumulator cell stack ( 2 ) at least one second belt ( 20 . 22 ) is taut according to one of claims 1 or 2. Akkumulator nach einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei die Akkumulatorzellen (414) des Akkumulatorzellenstapels (2) Lithium-Ionenakkumulatorzellen sind.Accumulator according to one of Claims 4 to 10, the accumulator cells ( 4 - 14 ) of the accumulator cell stack ( 2 ) Are lithium-ion accumulator cells. Akkumulator nach einem der Ansprüche 4 bis 11, wobei der Akkumulatorzellenstapel (2) sechs Akkumulatorzellen aufweist.Accumulator according to one of claims 4 to 11, wherein the accumulator cell stack ( 2 ) has six battery cells.
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