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Title:
ENERGY STORAGE SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/028189
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an energy storage system (1) comprising at least one storage cell (2), wherein the storage cell (2) is provided, at least in sections, with a covering (3), said covering (3) being made of plastic. The covering is provided with a material for increasing the thermal conductivity.

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Inventors:
KRITZER PETER (DE)
BOGGASCH MARK (DE)
WOLL DANIELA (DE)
KRAMER THOMAS (DE)
HEISLITZ TANJA (DE)
STRIEFLER ARMIN (DE)
HELLBACH BJOERN (DE)
LEICHNER TIM (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/070857
Publication Date:
February 18, 2021
Filing Date:
July 23, 2020
Export Citation:
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Assignee:
FREUDENBERG CARL KG (DE)
International Classes:
H01G2/08; H01G11/18; H01G11/78; H01M10/0587; H01M10/613; H01M10/643; H01M10/653; H01M10/0525
Domestic Patent References:
WO2019046871A12019-03-14
Foreign References:
DE102012222689A12014-06-12
EP2492991A12012-08-29
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Claims:
Patentansprüche

1. Energiespeichersystem (1 ), umfassend zumindest eine Speicherzelle (2), wobei die Speicherzelle (2) zumindest abschnittsweise mit einer Umhüllung (3) versehen ist, wobei die Umhüllung (3) aus Kunststoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (3) mit einem Material zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit versehen ist.

2. Energiespeichersystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (3) elastisch ausgebildet ist.

3. Energiespeichersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherzelle (2) eine Rundzelle ist.

4. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (3) den Mantel (4) der Speicherzelle (2) zumindest abschnittsweise umgibt.

5. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (3) elektrisch isolierend ausgebildet ist.

6. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (3) aus elastomerem Material ausgebildet ist.

7. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (3) schlauchförmig ausgebildet ist. 8. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (3) aus einer Bahnenware ausgebildet ist.

9. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (3) mit Vorspannung an dem Mantel (4) der Speicherzelle anliegt.

10. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Material zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit ein elektrisch isolierender, anorganischer Füllstoff ist.

11. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Material zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit ein endotherm wirksamer Füllstoff ist.

12. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (3) auf der der Speicherzelle (2) zugewandten Seite (5) konturiert ist.

13. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (3) außenseitig konturiert ist.

14. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (3) von der Speicherzelle (2) emittierte Wärme an eine Kühleinrichtung überträgt.

15. Energiespeichersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (3) flächig an der Kühleinrichtung anliegt.

Description:
Patentanmeldung

Energiespeichersystem

Die Erfindung betrifft ein Energiespeichersystem, umfassend zumindest eine Speicherzelle, wobei die Speicherzelle zumindest abschnittsweise mit einer Umhüllung versehen ist, wobei die Umhüllung aus Kunststoff besteht.

Energiespeichersysteme sind weit verbreitet und kommen insbesondere als wiederaufladbare Speicher für elektrische Energie in mobilen und stationären Systemen zum Einsatz. Dabei kommen Energiespeichersystems in Form von wiederaufladbaren Speichern in tragbaren elektronischen Geräten zum Einsatz, wie beispielsweise in Messgeräten, medizinischen Geräten, Werkzeugen oder Konsumartikeln. Ferner werden Energiespeichersysteme in Form von wiederaufladbaren Speichern zum Bereitstellen elektrischer Energien für elektrisch angetriebene Transportmittel eingesetzt. Elektrisch angetriebene Transportmittel können dabei Zweiräder, Vierräder, beispielsweise PKWs oder auch Nutzfahrzeuge wie Busse, Lastkraftwagen, Schienenfahrzeuge oder Gabelstapler sein. Darüber hinaus werden Energiespeichersysteme auch in Schiffen und Flugzeugen eingesetzt.

Es ist auch bekannt, Energiespeichersysteme in Form von wiederaufladbaren Speichern in stationären Anwendungen vorzusehen, beispielsweise als Backup- Systeme in Netzwerkanlagen und zur Speicherung elektrischer Energie aus erneuerbaren Energiequellen.

Ein häufig eingesetztes Energiespeichersystem ist dabei ein wiederaufladbarer Speicher in Form eines Lithium-Ionen-Akkumulators. Derartige Energiespeichersysteme weisen, wie andere wiederaufladbare Speicher auch, zumeist mehrere Speicherzellen auf, welche in einem Gehäuse angeordnet sind. Mehrere in einem Gehäuse angeordnete und elektrisch miteinander verbundene Speicherzellen bilden dabei ein Modul.

Weitere bekannte Energiespeichersysteme sind beispielsweise Lithium - Schwefel-Akkumulatoren, Feststoff- Akkumulatoren oder auch Metall-Luft- Akkumulatoren.

Energiespeichersysteme in Form von wiederaufladbaren Speichern weisen die maximale elektrische Kapazität in nur einem begrenzten Temperaturspektrum auf. Wird das optimale Temperaturspektrum über- oder unterschritten, fällt die elektrische Kapazität des Energiespeichersystems stark ab, zumindest ist die aber Funktionalität des Energiespeichersystems beeinträchtigt.

Insbesondere zu hohe Temperaturen können zu einer Schädigung des Energiespeichersystems führen. In diesem Zusammenhang ist insbesondere bei Lithium-Ionen-Zellen das sogenannte thermische Durchgehen bekannt (Thermal Runaway). Dabei werden in kurzer Zeit hohe thermische Energiemengen und gasförmige Abbauprodukte frei, was zu einem hohen Druck und hohen Temperaturen innerhalb der Speicherzellen führt. Problematisch ist dieser Effekt insbesondere bei Energiespeichersystemen mit hoher Energiedichte und dementsprechend vielen Speicherzellen auf engem Raum, wie sie beispielsweise bei Energiespeichersystemen zur Bereitstellung elektrischer Energie für elektrisch angetriebene Fahrzeuge erforderlich ist. Die Problematik des thermischen Durchgehens vergrößert sich dabei dementsprechend in Abhängigkeit der zunehmenden Energiemenge einzelner Speicherzellen und durch Erhöhung der Packungsdichte der in einem Gehäuse angeordneten Speicherzellen. Beim thermischen Durchgehen einer Speicherzelle können innerhalb des Energiespeichersystems lokal über eine Zeitdauer von etwa 30 Sekunden Temperaturen im Bereich von 600°C oder mehr entstehen. Durch geeignete Maßnahmen soll dabei der Energieübergang auf benachbarte Speicherzellen soweit reduziert werden, dass die Temperatur der benachbarten Speicherzellen nicht zu stark ansteigt. Bevorzugt soll die Temperatur der benachbarten Speicherzellen höchstens 100°C betragen. Dieser Wert ist allerdings stark abhängig von den für den Akkumulator verwendeten Chemikalien als auch vom Wärmeeintrag vom Zellgehäuse in den Zellwickel. Dementsprechend kann die Temperatur auch deutlich oberhalb oder unterhalb von 100°C liegen.

Zwar wird auch hierbei die betroffene Speicherzelle irreversibel beschädigt, es kann aber verhindert werden, dass die Beschädigung auf benachbarte Speicherzellen übergreift (Vermeidung einer Thermal Propagation).

Als Maßnahme ist es hierzu beispielsweise aus der WO 2019/046871 bekannt, zwischen den Speicherzellen eine Kühleinrichtung anzuordnen, wobei die Einrichtung flächig ausgebildet ist und sich abschnittsweise an den Mantel der Speicherzellen anschmiegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Energiespeichersystem bereitzustellen, welches eine verbesserte Betriebssicherheit aufweist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Das erfindungsgemäße Energiespeichersystem umfasst zumindest eine Speicherzelle, wobei die Speicherzelle zumindest abschnittsweise mit einer Umhüllung versehen ist, wobei die Umhüllung aus Kunststoff besteht, wobei die Umhüllung mit einem Material zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit versehen ist.

Die Umhüllung ist vorzugsweise elastisch.

Die Umhüllung nimmt die von den Speicherzellen emittierte Wärme auf und leitet diese an eine Kühleinrichtung, beispielsweise an einen mit einem Kühlmedium durchflossenen Kühler ab. Dadurch, dass die Umhüllung aus Kunststoff besteht, kann die Umhüllung in hoher Stückzahl kostengünstig hergestellt werden. Des Weiteren liegt die Umhüllung aufgrund der elastischen Ausgestaltung dicht an der Außenseite der Speicherzelle an, so dass ein direkter Kontakt zwischen Speicherzelle und Umhüllung besteht, was wiederum vorteilhaft für die Wärmeleitung ist.

Die meisten Kunststoffe weisen jedoch eine verhältnismäßig schlechte thermische Leitfähigkeit auf. Durch das in die Umhüllung eingebrachte Material zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit verbessert sich die thermische Leitfähigkeit der aus Kunststoff ausgebildeten Umhüllung signifikant. Dadurch ist insbesondere sichergestellt, dass in einer Speicherzelle entstehende Wärmespitzen sicher abgeleitet werden können. Vorzugsweise beträgt die thermische Leitfähigkeit der erfindungsgemäß ausgestalteten Umhüllung wenigstens 0,6 W/(m K).

Die Speicherzelle kann eine Rundzelle sein. Speicherzellen in Form von Lithium-Ionen-Akkumulatoren werden häufig als Rundzellen ausgeführt. Diese sind in hohen Stückzahlen und in guter Qualität herstellbar. Dabei sind insbesondere Rundzellen mit einem Durchmesser von 18 mm und einer Länge von 65 mm, beziehungsweise einer Länge von 70 mm und einem Durchmesser von 21 mm besonders häufig. Die Rundzelle mit kleinerem Durchmesser findet vorwiegend bei Anwendungen ihren Einsatz bei denen eine hohe Spannung bei gleichzeitig beschränkter Systemenergie erforderlich ist. Beispielsweise werden derartige Rundzellen in Elektrofahrzeugen und auch in Elektrowerkzeugen eingesetzt. Anwendungsgebiete der größeren Rundzellen sind beispielsweise Nutzfahrzeuge wie Gabelstapler. Es sind aber auch Bauformen von Rundzellen mit größeren, beziehungsweise kleineren Längen und Durchmessern bekannt.

Rundzellen weisen einen zylindrischen Mantel, einen Boden und auf der dem Boden gegenüberliegenden Seite einen Deckel auf. Boden und Mantel sind zumeist materialeinheitlich und einstückig ausgeführt. Der Deckel ist ein separates Bauteil und elektrisch zu dem Mantel, beziehungsweise dem Boden isoliert. Dementsprechend ist ein Pol zumeist dem Deckel und der andere Pol dem Mantel oder Boden zugeordnet. Bei der oben beschriebenen Ausgestaltung sind sowohl der Mantel als auch der Boden der Speicherzelle elektrisch leitfähig. Um ein unbeabsichtigtes Kurzschließen und Kriechströme innerhalb des Energiespeichersystems zu verhindern ist es daher bekannt, das Gehäuse der Speicherzellen außerhalb der Kontakte zu isolieren. Die Isolation besteht dabei zumeist aus einem isolierenden polymeren Material, welches beispielsweise als Schrumpfschlauch ausgebildet sein kann, welcher den Mantel der Speicherzelle umgibt. Dementsprechend kann auch die erfindungsgemäße Umhüllung derart ausgebildet sein, dass diese den Mantel der Speicherzelle zumindest abschnittsweise umgibt. Vorzugsweise ist die Umhüllung elektrisch isolierend ausgebildet.

Dadurch, dass die Umhüllung elastisch ausgebildet ist, kann sie leicht auf den zylindrischen Mantel der Rundzelle aufgeschoben werden und auch während des Betriebs auftretenden Dimensionsänderungen der Speicherzelle, beispielsweise beim Laden oder beim Entladen folgen und so verhindern, dass sich innerhalb der Speicherzelle ein unzulässig hoher Innendruck aufbaut. Prinzipiell ist es dabei denkbar, dass die Umhüllung aus einem textilen Flächengebilde, beispielsweise einem Vliesstoff ausgebildet ist. Derartige Flächengebilde sind komprimierbar und einfach zu montieren.

Die Umhüllung ist ferner temperaturbeständig ausgestaltet und ausgerüstet, einer Temperaturbelastung von 600°C über eine Zeitdauer von mindestens 30 Sekunden standzuhalten. Dabei soll die Umhüllung die Speicherzelle nach einer derartigen Temperaturbelastung so umgeben, dass ein unzulässig hoher Wärmeübergang auf benachbarte Speicherzellen verhindert wird.

Die Umhüllung kann aus elastomerem Material ausgebildet sein. Zwar weisen elastomere Werkstoffe häufig nur eine begrenzte thermische Leitfähigkeit auf. Durch die erfindungsgemäße Ausrüstung des Materials mit einem Material zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit ergibt sich aber eine ausreichend hohe thermische Leitfähigkeit, um die Wärmeentwicklung der Zellen im Normalbetrieb abführen zu können.

Gemäß einerweiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist in das elastomere Material ein endotherm wirksames Material eingebracht, welche beim Überschreiten einer Temperatur einmalig thermische Energie aufnimmt und dadurch thermische Spitzenlasten, welche beispielsweise beim thermischen Durchgehen entstehen, ableitet.

Vorteilhafte elastomere Werkstoffe sind beispielsweise silikonbasierte Elastomere oder Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM). Silikon-Elastomere sind sehr temperaturbeständig und weisen eine gewisse Beständigkeit gegenüber Beflammung auf. Bei der Verwendung von EPDM ist es bevorzugt, wenn das Material zusätzlich mit einem flammhemmenden Material ausgerüstet ist. Denkbar sind auch thermoplastische Elastomere. Die Umhüllung kann schlauchförmig ausgebildet sein. Eine derartig ausgebildete Umhüllung ist insbesondere im Zusammenhang mit Rundzellen vorteilhaft.

Alternativ kann die Umhüllung aus einer Bahnenware ausgebildet sein. Dies ermöglicht die Anpassung der Umhüllung an eine Vielzahl von Formen verschiedener Speicherzellen. Bei der Montage wird die bahnenförmige Umhüllung zumindest abschnittsweise um die Speicherzelle herum gelegt. Anschließend können die einander überlappenden Bereiche der Umhüllung stoffschlüssig miteinander verbunden werden.

Die Umhüllung kann außenseitig konturiert sein. Insbesondere ist es denkbar, dass die Umhüllungen außenseitig derart ausgestaltet sind, dass die Umhüllungen mehrerer benachbarter Speicherzellen in engem und großflächigem Kontakt zueinander gelangen. Dadurch ist ein Wärmetransport über eine Vielzahl von Speicherzellen hinweg gewährleistet. Durch die Konturierung kann sich je nach Ausbildung auch eine vergrößerte Oberfläche ergeben, so dass sich eine verbesserte Wärmeabfuhr in Richtung Umgebung ergibt.

Die Umhüllung kann außenseitig zumindest bereichsweise eben ausgebildet sein. In Bezug auf die Umhüllung für eine Rundzelle kann die Umhüllung beispielsweise entlang der Außenkontur D-förmig ausgebildet sein. Durch die bereichsweise Abflachung der Außenkontur der Umhüllung ergibt sich eine große Anlagefläche der Umhüllung an ein benachbartes Bauteil, was insbesondere vorteilhaft ist, wenn die Speicherzellen mit Umhüllung auf einem flächigen Kühlelement angeordnet werden sollen. Dabei kann die Umhüllung außen- und/oder innenseitig so konturiert sein, dass um den Umfang der Umhüllung eine gleichbleibende Dicke des Materials gegeben ist. Das Material zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit kann ein elektrisch isolierender, anorganischer Füllstoff sein. Derartige Werkstoffe sind beispielsweise in der Gruppe der keramischen Werkstoffe zu finden.

Eine Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit des elastomeren Materials der Umhüllung wird erreicht, wenn Füllstoffe wie beispielsweise AI2O3, Bornitrid oder Gemische dieser beiden eingesetzt werden. Mit Aluminiumoxid (AI2O3) als Füllstoff lassen sich beispielsweise Wärmeleitfähigkeiten im Bereich von 2 bis 3 W/(m K) realisieren. Die Schutzfunktion dieser Füllstoffe ist jedoch im Falle eines Störfalls (Thermal Runaway) begrenzt.

Besonders vorteilhaft sind Materialien, welche bei Erwärmung über 100°C einer endothermen Reaktion unterliegen, ausgelöst beispielsweise durch Umkristallisation oder die Freisetzung von Kristallwasser. Bei Überschreiten einer materialspezifischen Zersetzungstemperatur setzen derartige Verbindungen unter Aufnahme von Energie Wasser frei. Besonders bevorzugt ist hierbei Aluminiumhydroxid (AI(OH)3), weil sich mit diesem Füllstoff in Mischungen (Compounds) Wärmeleitfähigkeiten bis zu 1 W/(m K) realisieren lassen und dieser im Temperaturbereich zwischen 200°C und 250°C Kristallwasserfreisetzt. Diese endotherme Reaktion reduziert den Wärmeübergang zwischen benachbarten Speicherzellen im Schadensfall deutlich.

Vorteilhaft sind auch Materialien, welche bei Temperaturen über 100°C Gase, beispielsweise CO2, freisetzen. Die Freisetzung von Gas innerhalb der Umhüllung führt zu einem zusätzlichen einmaligen Wärmepolster und verlangsamt den Wärmeübergang zwischen den Speicherzellen. Derartige Materialien sind beispielsweise in der Gruppe der Carbonate zu finden, beispielsweise K2CO3, Na2C03 oder CaCCb. Denkbar sind auch Gemische dieser Materialien. Durch die hohe spezifische Wärmeaufnahme der sich zersetzenden Materialien kann die Umhüllung dünn und platzsparend ausgeführt werden. Dennoch weist die Umhüllung im Schadensfall eine gute thermische Isolierung in Richtung benachbarter Speicherzellen auf.

Vorteilhaft ist dabei insbesondere, dass die Umhüllung mit dem sich im Schadensfall zersetzenden Material unter normalen Betriebszuständen eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist, im Schadensfall aber eine hohe Energiemenge innerhalb der Umhüllung durch die endotherme Reaktion aufgenommen wird, ohne dass hohe Wärmemengen auf benachbarte Speicherzellen übertragen werden. Bei normalen Betriebsbedingungen erfolgt hingegen eine Ableitung der Wärme der innerhalb der Speicherzelle emittierten Wärme in Richtung einer Kühleinrichtung.

Das Material kann derart ausgebildet sein, dass es als latenter Wärmespeicher fungiert. Derartige latente Wärmespeichermaterialien sind beispielsweise Phasenwechselmaterialien, wobei das Material vorzugsweise so gewählt ist, dass die Temperatur des Phasenübergangs zwischen fest und flüssig bei mindestens 100°C liegt.

Das Material zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit kann in eine flächige Matrix eingebracht sein, wobei die Matrix in die Umhüllung eingebettet ist. Die Matrix kann beispielsweise aus einem thermisch beständigen Vliesstoff bestehen. Hierbei ist vorteilhaft, dass eine besonders homogene Verteilung des Materials über die Fläche der Umhüllung möglich ist, so dass große Mengen Material in die Umhüllung eingebracht werden können. Das Material kann dabei durch gängige Prozesse wie Rakeln oder Foulardierung in die Matrix eingebracht werden. Die Matrix kann alternativ oberflächennah oder entlang einer Oberfläche angeordnet sein. Die Umhüllung weist vorzugsweise eine Dicke von maximal 5 mm auf. Besonders bevorzugt ist die Dicke der Umhüllung kleiner als 1 ,5 mm.

Die Umhüllung kann auf der der Speicherzelle zugewandten Seite konturiert sein. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, Längsrippen in die Umhüllung zu integrieren. Diese können als an die Speicherzelle mündende Kanäle ausgeführt werden. Einerseits vereinfachen die Längsrippen die Montage der Umhüllung. Andererseits kann durch die Längskanäle sichergestellt werden, dass die freigesetzten Gase bei einer endothermen Reaktion des entsprechend ausgestalteten Materials gezielt aus dem Material der Umhüllung in Richtung der Längsrippen abgeführt werden, ohne dass sich unerwünscht hohe Drücke oder Spannungen im Material ausbilden.

Die Umhüllung kann auch so ausgestaltet sein, dass diese mehr als eine Speicherzelle aufnimmt und dabei die Speicherzellen elektrisch voneinander isoliert. Beispielsweise kann eine Umhüllung für zwei Speicherzellen in Form einer Acht ausgebildet sein.

Durch die auf der Innenseite der Umhüllung angebrachte Konturierung können sich in der Umhüllung Bereiche ausbilden, welche an den Speicherzellen anliegen und weitere Bereiche, welche von den Speicherzellen beabstandet sind. Dabei bilden sich Hohlräume, welche die thermische Isolierung der Umhüllung insbesondere im Störfall verbessern. Zudem ist es denkbar, dass die unmittelbar der Speicherzelle benachbarten Hohlräume als Kühlkanäle genutzt werden, durch welche ein gasförmiges oder flüssiges Kühlmedium geleitet wird.

Eine derartige Strukturierung ergibt sich beispielsweise, wenn die Einrichtung rippenförmig strukturiert ist. Eine derartige Ausgestaltung ergibt sich auch, wenn die Einrichtung innenseitig über den Umfang wellenförmig profiliert ist. Bei beiden Ausgestaltungen ist vorteilhaft, dass sich diese in einem Extrusionsprozess hersteilen lassen. Die Umhüllung kann Kanäle aufweisen, welche innerhalb der Umhüllung verlaufen. Vorzugsweise verlaufen die Kanäle längs der Umhüllung. Derartige Kanäle verbessern die Isolationswirkung der Umhüllung.

Einige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Energiespeichersystems werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen, jeweils schematisch:

Fig. 1 Speicherzellen mit einer schlauchförmigen Umhüllung, wobei die

Umhüllung den Mantel der Speicherzelle einmal vollständig und einmal teilweise bedeckt;

Fig. 2 eine Umhüllung mit einer innenseitigen Konturierung;

Fig. 3 verschiedene Varianten von Umhüllungen mit innenseitigen Konturierungen;

Fig. 4 innenseitig und außenseitig konturierte Umhüllungen; Fig. 5 innenseitig und/oder außenseitig konturierte, sternförmige Umhüllungen; Fig. 6 eine Umhüllung zur Aufnahme von zwei Speicherzellen;

Fig. 7 eine Umhüllung zur Aufnahme einer Vielzahl von Speicherzellen;

Fig. 8 Umhüllungen mit außenseitigen Längsrippen;

Fig. 9 eine Anordnung von Speicherzellen mit Umhüllung.

Die Figuren zeigen ein Energiespeichersystem 1, umfassend zumindest eine Speicherzelle 2. Bei den vorliegenden Ausgestaltungen ist die Speicherzelle 2 ein Akkumulator zur Speicherung elektrischer Energie. Vorzugsweise ist der Akkumulator ein Lithium-Ionen-Akkumulator. Ebenso kann der Akkumulator ein Lithium-Schwefel-Akkumulator, ein Feststoff-Akkumulator oder ein Metall-Luft- Akkumulator sein.

Bei den vorliegenden Ausgestaltungen ist die Speicherzelle 2 als Rundzelle ausgebildet und weist gemäß einer ersten Ausgestaltung einen Durchmesser von 18 mm und eine Länge von 65 mm auf und in einer zweiten Ausgestaltung eine Länge von 70 mm und einen Durchmesser von 21 mm. Die Speicherzellen 2 weisen ein Gehäuse mit einem Boden 6 und einen Mantel 4 auf und sind auf der dem Boden 6 gegenüberliegenden Seite durch einen Deckel 7 verschlossen. Deckel 7 und Mantel 4 beziehungsweise Boden 6 sind elektrisch gegeneinander isoliert. Die Kontaktierung der Speicherzelle 2 erfolgt über den Boden 6 und den Deckel 7.

Das Energiespeichersystem 1 umfasst ferner ein Gehäuse, in welchem eine Vielzahl von Speicherzellen 2 angeordnet ist. Dabei sind die Speicherzellen 2 aufrecht stehend nebeneinander angeordnet.

Speicherzelle 2 ist zumindest abschnittsweise mit einer Umhüllung 3 versehen. Die Umhüllung 3 ist elastisch ausgebildet und besteht aus Kunststoff, bei der vorliegenden Ausgestaltung besteht die Umhüllung 3 aus einem Silikon- Elastomer. Zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit ist das elastomere Material, das Silikon-Elastomer, mit einem Material zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit versehen. Das Material zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit ist ein elektrisch isolierender, anorganischer Füllstoff, vorliegend ein keramischer Werkstoff.

In diesem Zusammenhang sind vorteilhafte keramische Werkstoffe anorganische Hydroxide oder Oxid-Hydroxide, beispielsweise Mg(OH)2, AI(OH)3 oder AIOOH. Diese setzen bei höheren Temperaturen Wasserdampf frei. Besonders vorteilhaft ist Aluminiumhydroxid (AI(OH)3), da sich im ihm als Füllstoff Wärmeleitfähigkeiten von bis zu 1 W/(m K) in Compounds realisieren lassen und es im in einem Temperaturbereich von 200°C bis 250°C Kristallwasser freisetzt.

Das aus Silikon-Elastomer und aus keramischem Material gebildete Material zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit ausgebildete Umhüllung 3 ist elektrisch isolierend ausgebildet.

Bei den vorliegenden Ausgestaltungen ist die Umhüllung 3 schlauchförmig ausgebildet und im Extrusionsverfahren herstellbar. Gemäß einer vorteilhaften alternativen Ausgestaltung ist die Umhüllung 3 aus einer Bahnenware ausgebildet.

Die Umhüllung 3 hat eine Materialstärke von 1,2 mm.

Figur 1 zeigt eine erste Ausgestaltung des Energiespeichersystems 1. Figur 1 zeigt auf der linken Seite eine erste Speicherzelle 2, welche mit einer Umhüllung 3 versehen ist, welche den Mantel 4 der Speicherzelle 2 umgibt. Durch diese Ausgestaltung ist der Mantel 4 gegenüber der Umgebung, insbesondere gegenüber weiteren Speicherzellen elektrisch isoliert. Auf der rechten Seite ist eine weitere Speicherzelle 2 gezeigt, welche ebenfalls mit einer Umhüllung 3 versehen ist. Diese umgibt den Mantel 4 aber lediglich abschnittsweise.

Figur 2 zeigt eine Umhüllung 3, welche auf der der Speicherzelle 2 zugewandten Seite 5 konturiert ist. Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist die Konturierung in Form von Längsrippen ausgeführt. Diese bilden an die Speicherzelle 2 mündende Kanäle. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung bilden die Kanäle mehrere mit Kühlmedium durchström bare Räume. Figur 3 zeigt weitere Ausgestaltungen der Umhüllung 3, wie sie in Figur 2 gezeigt ist. Bei den vorliegenden Ausgestaltungen ist die Konturierung auf der Innenseite der Umhüllung 3 zackenförmig ausgebildet und ist in der Draufsicht betrachtet sternförmig.

Figur 4 zeigt eine Weiterbildung der in Figur 3 im unteren Abschnitt gezeigten Umhüllung 3. Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist die Umhüllung 3 außenseitig konturiert. Gemäß einer ersten Ausgestaltung ist die Umhüllung 3 dabei entlang der Außenkontur rechteckförmig ausgebildet. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Umhüllung 3 außenseitig sechseckförmig ausgebildet. Dies ermöglicht es, mehrere Umhüllungen 3 ohne Zwischenräume neben- und übereinander anzuordnen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Umhüllung 3 sowohl eine innenseitige Konturierung auf, wie sie beispielsweise in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist, als auch eine außenseitige Konturierung auf, wie sie beispielsweise in Figur 4 gezeigt ist.

Figur 5 zeigt Weiterbildungen der in Figur 4 gezeigten Umhüllung 3. Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist bei dem linken Ausführungsbeispiel die Umhüllung 3 außenseitig sternförmig konturiert. Gemäß der rechten Ausgestaltung ist die Umhüllung 3 außenseitig rund ausgebildet.

Figur 6 zeigt eine Umhüllung 3, welche ausgebildet ist, mehrere Speicherzellen 2 aufzunehmen. Dabei können mehrere Speicherzellen 2 nebeneinander in jeweils einen separaten Durchgang eingesteckt werden. Die Durchgänge sind jeweils innenseitig konturiert und in der Draufsicht betrachtet sternförmig.

Figur 7 zeigt eine Weiterbildung der Umhüllung 3, wie sie in Figur 6 gezeigt ist. Bei der vorliegenden Ausgestaltung kann eine Vielzahl von Speicherzellen 2 in einer einzigen Umhüllung 3 plaziert werden. Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist die Umhüllung 3 außenseitig sechseckig konturiert und ausgebildet, sieben Speicherzellen 2 in jeweils einen eigenen, innenseitig konturierten Durchgang aufzunehmen. Figur 8 zeigt eine Anordnung zweier Umhüllungen 3, welche jeweils eine

Speicherzelle 2 aufnehmen. Die Umhüllungen 3 sind außenseitig konturiert und weisen radial nach außen abstehende Längsrippen 9 auf.

Figur 9 zeigt eine Anordnung 8 von Speicherzellen 2, wobei mehrere Speicherzellen 2 koaxial zueinander angeordnet sind und von einer einzigen schlauchförmig ausgebildeten Umhüllung 3 umgeben sind. Bei dieser Ausgestaltung fungiert die Umhüllung 3 als Träger für eine Anzahl von Speicherzellen 2.