Energiespeicherzelle, Energiespeicher sowie

Verfahren zum Herstellen einer Energiespeicherzelle

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiespeicherzelle. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung einen Energiespeicher. Des Weiteren stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Energiespeicherzelle bereit.

Bekannte Energiespeicherzellen sind in der Regel als Kunststoff-Kapseln realisiert und weisen im Inneren der Kunststoff-Kapsel ein Phasenwechselmaterial auf, das derart eingestellt ist, dass es bei Wärmezufuhr in die flüssige Phase übergeht (endotherme Reaktion) und bei Abkühlung wieder kristallisiert und somit Wärme an seine Umgebung abgibt (exotherme Reaktion). Die gattungsgemäßen Energiespeicherzellen werden vor allem in Energiespeichern eingesetzt, die im Wesentlichen wie folgt aufgebaut sind und nach folgendem Prinzip funktionieren: in einem mit einer Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser oder Öl, befüllten Tank ist eine Vielzahl von gattungsgemäßen Energiespeicherzellen angeordnet. Zu einem Zeitpunkt, an dem Energieüberschuss vorhanden ist, zum Beispiel tagsüber bei Sonneneinstrahlung, wird die überschüssige Energie dazu verwendet, die in dem Tank sich befindende Flüssigkeit zu erwärmen. Dabei gibt die Flüssigkeit Wärme an die Energiespeicherzellen ab, sodass das Phasenwechselmaterial unter endothermer Reaktion in die flüssige Phase übergeht. Kühlt die in dem Tank sich befindende Flüssigkeit bis zu einer Phasenwechselmaterial-spezifischen Phasenübergangstemperatur ab, zum Beispiel Nachts, kristallisiert sich das Phasenwechselmaterial unter exothermer Reaktion, wobei Wärme an die Flüssigkeit abgegeben beziehungsweise übertragen wird. Die Energiespeicherzellen müssen zum einen eine ausreichende Dichtigkeit gegenüber einem Außendruck von 3 bis 4 bar, welcher in dem Flüssigkeitstank herrscht, besitzen. Ein weiterer Dichtigkeitsaspekt hegt allerdings auch gegenüber dem innerhalb der Energiespeicherzelle angeordneten Phasenwechselmaterial vor. Diese muss daher auch Chemikalien- beziehungsweise salzbeständig sein. Im Allgemeinen besteht ein Bestreben, die Energiespeicherzellen mit einer möglichst großen Oberfläche zu versehen, die dann zum Wärmeaustausch mit der diese umgebenden Flüssigkeit zur Verfügung steht. Daher wurden die Energiespeicherzellen bisher kugelförmig oder eiförmig hergestellt. Daran hat sich allerdings die chaotische, nicht kontrollierbare Anordnung der Energiespeicherzellen in dem Tank als nachteilig erwiesen. Ferner sind die bekannten Energiespeicherzellen zu träge, d. h. die Phasenübergänge des Phasenwechselmaterials infolge von Temperaturänderungen sind zu reaktionsträge.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem bekannten Stand der Technik zu verbessern, insbesondere eine Energiespeicherzelle sowie einen Energiespeicher zu schaffen, die/der reaktionsschneller ist und kostengünstig herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1, 13 beziehungsweise 14 gelöst.

Danach ist eine Energiespeicherzelle, insbesondere ein Akkumulator, bereitgestellt. Die Energiespeicherzelle kann dazu eingerichtet sein beziehungsweise derart beispielsweise in einem Energiespeicher angeordnet sein, dass die Energiespeicherzelle von einer Flüssigkeit, wie Wasser, Öl oder dergleichen, umgeben und/oder umströmt ist. Die Energiespeicherzelle kann beispielsweise nach folgenden Prinzip funktionieren: bis zu einer gewissen Flüssigkeitstemperatur nimmt die Energiespeicherzelle Wärme, d. h. Energie, von der die Energiespeicherzelle umgebenden und/oder umströmenden Flüssigkeit auf. Die Energiespeicherzelle ist dabei dazu ausgelegt, die aufgenommene Wärme beziehungsweise Energie zu speichern. Bei Bedarf kann die Energiespeicherzelle die gespeicherte Energie wieder abgeben. Dies kann beispielsweise ohne jegliche Steuer- und/oder Regeleinrichtung beziehungsweise externe Zugriffe auf die Energiespeicherzelle erfolgen, sondern vorzugsweise ausschließlich durch eine Temperatursensibilität bezüglich der die Energiespeicherzelle umgebenden und/oder umströmenden Flüssigkeit. Beispielsweise handelt es sich bei dem Energiespeicher um einen Wassertank, wie einen Boiler, der im Freien angeordnet ist und in dem sich die Energiespeicherzelle befindet. Tagsüber kann das in dem Wassertank angeordnete Wasser durch Sonnenstrahlung erwärmt werden und dabei die Energiespeicherzelle erwärmen, welche die aufgenommene Wärme in Form von Energie speichert. Kühlt das in dem Wassertank befindliche Wasser ab, zum Beispiel Nachts, kann die Energiespeicherzelle die Wärme wieder abgeben, um so das Wasser aufzuwärmen. Das Aufnehmen und Abgeben von Energie kann reversibel erfolgen bzw. beliebig oft wiederholt werden. Die Energiespeicherzelle ist wiederaufladbar und/ oder als Akkumulator ausgebildet. Die Energiespeicherzelle umfasst eine geschlossene Kapsel. Die Kapsel kann eine abgeschlossene Kapselwandung aufweisen, die in ihrem Inneren einen Hohlraum, vorzugweise einen Speicherraum, begrenzt, wobei insbesondere die Kapselwandung dazu dient, den Hohlraum von seiner Umgebung zu trennen und/oder abzuschirmen. Die Kapsel ist im Allgemeinen nicht auf eine bestimmte Form und/oder Geometrie beschränkt. Die Kapsel kann dabei derart fluiddicht bezüglich der Umgebung gestaltet sein, dass keine Flüssigkeit aus der Umgebung in das Kapselinnere eintreten und/oder keine innerhalb der Kapsel angeordnete Materialien, wie Phasenwechselmaterialien, in die Umgebung austreten können.

In der Kapsel ist Phasenwechselmaterial angeordnet. Phasenwechselmaterialien sind im Allgemeinen Materialien, die einen Großteil der ihnen zugeführten thermischen Energie in Form von latenter Wärme speichern können. Als latente Wärme ist die bei einem Phasenübergang erster Ordnung aufgenommene oder abgegebene Enthalpie zu verstehen. Dies bedeutet, dass Phasenwechselmaterialien einen hohen Anteil von Wärme- und/oder Kälteenergie speichern können und als Wärme je nach Bedarf phasenverschoben wieder abgeben. Phasenwechselmaterialien besitzen den Vorteil, in einem kleinen Temperaturbereich rund um den Phasenwechsel, zum Beispiel von fest zu flüssig, oder umgekehrt, gasförmig zu fest, oder umgekehrt, beziehungsweise von gasförmig zu flüssig, sehr große Wärmemengen speichern zu können. Phasenwechselmaterialien, beziehungsweise deren Energiespeicherkapazitäten, basieren auf der Ausnutzung der Phasenumwandlungsenthalpie, zum Beispiel beim Phasenübergang fest-flüssig (Erstarren-Schmelzen), oder umgekehrt. Phasenwechselmaterialien können beispielsweise Salze, zum Beispiel Glaubersalz, Natriumacetat, oder anorganische Verbindungen, zum Beispiel Paraffine, Fettsäuren, oder dergleichen, umfassen. Weitere beispielhafte Phasenwechselmaterialien sind Wasser oder auch metallische Phasenwechselmaterialien, wie eine Aluminium- Silicium-Legierung. Im Allgemeinen kann das Phasenwechselmaterial derart gewählt beziehungsweise eingestellt sein, dass es bei Wärmezufuhr eine endotherme Reaktion und bei Wärmeabfuhr eine exotherme Reaktion durchführt. Als endotherme Reaktion wird im Allgemeinen eine Reaktion verstanden, bei der Energie, zum Beispiel in Form von Wärme, aus der Umgebung aufgenommen wird. Die exotherme Reaktion bezeichnet das Gegenteil, bei welcher Energie, zum Beispiel in Form von Wärme, an die Umgebung, nämlich die Flüssigkeit, abgegeben wird. Das Aufnehmen und Abgeben von Energie und/oder der Phasenwechsel kann reversibel erfolgen bzw. beliebig oft wiederholt werden.

Erfindungsgemäß ist die Kapsel aus Metall hergestellt beziehungsweise gefertigt. Als Metalle kommen beispielsweise Aluminium, Messing, Stahl oder Kupfer sowie Legierungen davon zum Einsatz. Metalle sind kostengünstig und einfach zu verarbeiten. Bei den erfindungsgemäßen Metall-Kapseln hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass Metalle eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen. Dadurch konnte eine reaktionsschnelle Energiespeicherzelle geschaffen werden. Aufgrund der erhöhten Wärmeleitfähigkeit von Metall, insbesondere gegenüber dem bisher verwendeten Material Kunststoff, reagierte das Phasenwechselmaterial deutlich schneller, insbesondere sensibler, auf Temperaturänderungen der die Kapsel umgebenden und/oder umströmenden Flüssigkeit. Dadurch, dass die Wärmeleitfähigkeit von Metallen in der Regel um den Faktor 10 bis 1000 höher ist als die Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen kann das Phasenwechselmaterial um diesen Faktor schneller auf Temperaturänderungen der Flüssigkeit reagieren. Dadurch ist die Energiespeicherzelle deutlich effektiver als bekannte Energiespeicherzellen aus Kunststoff. Überraschenderweise hat sich durch den Einsatz von Metall als Kapselmaterial gezeigt, dass die Energiespeicherzellen auch erheblich langlebiger sind. Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere im Langzeitverhalten Metalle weniger permeabel für das innerhalb der Kapsel angeordnete Phasenwechselmaterial sind, sodass dieses nicht nach außen in seine Umgebung, insbesondere in die die Kapsel umgebende und/oder umströmende Flüssigkeit, diffundieren kann.

In einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Kapsel durch Umformen, insbesondere Kaltumformen, gefertigt. Bei Umformen wird die Kapsel aus einem Metallrohling unter gezielter plastischer, formgebender Deformation generiert und in die gewünschte Form gebracht. Es hat sich gezeigt, dass durch das Umformen auf einfache und kostengünstige Weise eine erfindungsgemäße Energiespeicherzellenkapsel hergestellt werden kann. Dabei hat sich die Kaltumformung als besonders vorteilhaft erwiesen, bei welcher die Reaktionstemperatur während des Prozesses unterhalb, vorzugsweise deutlich unterhalb, der jeweiligen Rekristallisationstemperatur des verwendeten Metalls liegt. Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung wird die Kapsel ohne thermische Fügeverfahren, wie Schweißen oder Löten, gefertigt und/oder ohne thermische Fügeverfahren abgeschlossen. Dadurch, dass die Kapsel durch reine mechanische, plastische formgebende Deformation eines Metallrohres herstellbar ist, vorzugsweise ohne, dass thermische Fügeverfahren erforderlich sind, ist ein besonders einfach zu realisierendes und kostengünstiges Herstellungsverfahren beziehungsweise eine besonders einfach herzustellende und kostengünstige Energiespeicherzelle geschaffen.

Gemäß einer beispielhaften weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle ist die Kapsel aus einem Metallrohling, wie einem Metallband oder einer Metallplatte, durch Tiefziehen gefertigt. Beim Tiefziehen handelt es sich um ein Zugdruckumformverfahren des Metallrohlings, der beispielsweise in Form einer Platte, einer Bahn oder einer Tafel vorliegt, in einen einseitig offenen Hohlkörper. Insbesondere erfolgt das Tiefziehen mittels eines Formwerkzeugs, wie eines Ziehrings, eines Stempels oder eines Halters. Das Fertigen der Kapsel kann beispielsweise mittels mehrerer, nacheinander ablaufender Tiefziehschritte vorzugsweise mit unterschiedlichen Formwerkzeugen geschehen. Des Weiteren kann das Tiefziehen an zusätzliche vorzugsweise mechanische Umformschritte, insbesondere Kaltumformschritte, geknüpft sein, um die gewünschte Form der Kapsel zu generieren. Beispielsweise wird die Kapsel in einem zweistufigen Tiefziehprozess hergestellt und anschließend weiter kaltumgeformt, um die Endform der Kapsel zu bilden und diese zu verschließen.

Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung begrenzt die Kapsel in ihrem Inneren einen Speicherraum, vorzugsweise einen Energiespeicherraum. Beispielsweise ist der Speicherraum zu wenigstens 1 % und vorzugsweise zu maximal 100 % mit Phasenwechselmaterial belegt, vorzugsweise zu wenigstens 10 % und höchstens 99 %, vorzugsweise zu wenigstens 20 % und höchstens 98 %, vorzugsweise zu wenigstens 25 % und höchstens 95 %, vorzugsweise zu wenigstens 30 % und höchstens 90 %. Beispielsweise kann in Abhängigkeit des eingesetzten Phasenwechselmaterials eine Menge des Phasenwechselmaterials bezüglich des vorhandenen Speicherraums gewählt werden. Es kann vorgesehen sein, dass die Menge des Phasenwechselmaterials derart auf den zur Verfügung stehenden Speicherraum abgestimmt ist, dass die in Folge der phasenwechselmaterialspezifischen und temperaturabhängigen Phasenübergänge des Phasenwechselmaterials einhergehenden Ausdehnungen und Komprimierungen des von dem Phasenmaterial benötigten Volumens stattfinden können.

In einer beispielhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle ist die Kapsel fluiddicht abgeschlossen. Zum einen kann die Kapsel derart fluiddicht abgeschlossen sein, dass aus der Umgebung in das Kapselinnere keine Medien, wie beispielsweise die Flüssigkeit, die die Kapsel umgibt, eintreten können und zum anderen derart fluiddicht ausgestaltet sein, dass das innerhalb des Kapselinneren befindliche Phasenwechselmaterial nicht aus dem Inneren in die Umgebung austreten kann. Das fluiddichte Abschließen der Kapsel kann beispielsweise durch ein Umform verfahren, vorzugsweise Kaltumformverfahren, ermöglicht werden. Vorzugsweise erfolgt das fluiddichte Abschließen der Kapsel ohne zusätzliche thermische Fügeverfahren, vorzugsweise ohne Schweißen, Löten oder dergleichen.

In einer weiteren beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Kapsel derart fluiddicht abgeschlossen, dass die Dichtigkeit der Kapsel bei in Folge von Phasenübergängen des Phasenwechselmaterials einhergehenden Druckschwankungen im Inneren der Kapsel, vorzugsweise in dem Speicherraum, aufrechterhalten bleibt. Beispielsweise erfolgt das fluiddichte Abschließen der Kapsel derart, dass in dem Kapselinneren, vorzugsweise in dem Speicherraum, neben dem zuvor eingefüllten Phasenwechselmaterial außerdem Luft vorhanden ist, welche bei den Phasenübergängen des Phasenwechselmaterials komprimiert beziehungsweise expandiert. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Kapsel jedoch derart fluiddicht gestaltet, dass selbst bei der Komprimierung der in dem Speicherraum angeordneten Luft, die Dichtigkeit der Kapsel aufrechterhalten beziehungsweise die Kapsel zerstörungsfrei erhalten bleibt.

Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle besitzt die Kapsel im Wesentlich eine vorzugsweise langgezogene Flaschenform, insbesondere dessen Längserstreckung zu wenigstens 50 %, wenigstens 60 % oder wenigstens 70 %, größer bemessen ist als dessen Breitenerstreckung quer zur Längserstreckung. Die Kapsel kann einen im Wesentlichen zylinderförmigen Bodenabschnitt, einen vorzugsweise kontinuierlich an dem Bodenabschnitt anschließenden, im Wesentlichen zylinderförmigen Speicherabschnitt, insbesondere der den Speicherraum im Wesentlichen begrenzt, und einen sich ausgehend von dem Speicherabschnitt im Querschnitt verjüngenden, vorzugsweise kegelstumpfförmigen, Halsabschnitt aufweisen. Es wurde herausgefunden, dass sich eine derartige geometrische Form der Energiespeicherzelle beziehungsweise der Kapsel leicht hersteilen lässt und sich außerdem durch eine große, zum Wärmeaustausch mit der Flüssigkeit zur Verfügung stehende Oberfläche ergibt, sodass ein großes Maß an Energie, insbesondere Wärme, in das in dem Speicherraum angeordnete Phasenwechselmaterial eingeleitet beziehungsweise daraus ausgeleitet werden kann.

In einer beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle ist die Kapsel durch mechanische Krafteinwirkung von außen fluiddicht abgeschlossen, vorzugsweise ohne zusätzliche thermische Fügeverfahren, vorzugsweise ohne Schweißen, Löten oder dergleichen. Es kann vorgesehen sein, dass das fluiddichte Abschließen der Kapsel ohne Temperatureinwirkung von außen erfolgt, das heißt ohne zusätzliche Erwärmung oder Abkühlung gegenüber einer Umgebungstemperatur. Beispielsweise wird die Kapsel durch Zusammendrücken und/oder Drehen und/oder Falten, insbesondere Umfalten, wenigstens eines Teiles des Halsabschnitts fluiddicht abgeschlossen. Es kann vorgesehen sein, dass das aus dem Metallrohling umgeformte, vorzugsweise kaltumgeformte, Kapsel-Halbfabrikat an dem Halsabschnitt beispielsweise mittels einer Falt-, Klemm- und/oder Verdreheinrichtung derart zusammengedrückt wird, dass die Kapsel derart abgeschlossen wird, beispielsweise mittels einer Falt-, Klemm- und/oder Verdreheinrichtung derart zusammengedrückt wird, dass die Kapsel fluiddicht abgeschlossen ist. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, insbesondere um die Dichtigkeit der Kapsel zu erhöhen, dass der zusammengedrückte Teil des Halsabschnitts verdreht, insbesondere tordiert, wird.

In einer beispielhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Kapsel, vorzugsweise an dem Halsabschnitt, in einem Zwischenfertigungszustand als Rohling, vorzugsweise nach dem Tiefziehen, zu einer Stirnseite nach außen hin offen gestaltet, um ein Befüllen der Kapsel mit Phasenwechselmaterial zu ermöglichen. Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung ist in die Öffnung vor dem Abschließen der Kapsel eine vorzugsweise Chemikalien- und/oder salzbeständige Dichtung, wie ein Dichtungspfropfen, eingelegt und/oder ein vorzugsweise Chemikalien- und/oder salzbeständiger Lack, wie ein Dichtungs- und/oder Schutzlack, aufgetragen. Die Dichtung kann derart angeordnet und/ oder derart gestaltet sein, dass die Dichtung bei äußerer Krafteinwirkung zum Abschließen der Kapsel, insbesondere beim Zusammendrücken und/oder Verdrehen, vorzugsweise Tordieren, der Kapsel, insbesondere des Halsabschnitts, komprimiert wird. Beispielsweise kann die Dichtung aus einem Elastomer, beispielsweise Gummi, hergestellt sein. Des Weiteren kann ein vorzugsweise chemikalien- und/oder salzbeständiger Lack, insbesondere ein Dichtungslack und/oder ein Schutzlack, von außen auf die Kapsel im Bereich des zusammengedrückten Halsabschnitts aufgetragen werden. Insbesondere bewirkt der Lack eine Versiegelung der Kapsel im Bereich des Halsabschnitts, vorzugsweise im Bereich dessen zusammengedrückter Öffnung. Als Lack kann beispielsweise ein UV- aushärtender Acryllack eingesetzt werden, der chemikalien- und/oder salzbeständig beständig ist. Es sei klar, dass weitere Lacke anwendbar sind, welche für den Einsatz der vorliegenden Erfindung geeignet sind.

Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle ist die Kapsel, vorzugsweise an dem Halsabschnitt, zusätzlich durch ein Induktionsschweiß-, Diffusionsschweiß-, Laserschweiß- oder Kaltschweißverfahren oder durch Löten abgeschlossen. Es wurde herausgefunden, dass sich dadurch die Dichtigkeit der Kapsel erhöhen lässt. Insbesondere in Einsatzgebieten der Energiespeicherzelle, bei denen hohe Außendrücke und/oder Innendrücke auf die Kapsel einwirken, hat sich das zusätzliche Verschweißen wenigstens eines Teils des Halsabschnitts, vorzugsweise im Bereich der Öffnung, über die das Phasenmaterial in die Kapsel befüllt wurde, als vorteilhaft, insbesondere in Hinblick auf die Langlebigkeit erwiesen. Bei den verwendeten Schweißverfahren zum Abschließen der Kapsel ist sicherzustellen, dass die beim Schweißen auftretende Wärme oder auch sonstige fertigungsbedingte Einflüsse das Phasenwechselmaterial nicht derart beeinflussen, dass ein Phasenübergang hervorgerufen wird. Des Weiteren kann das zusätzliche Schweißfertigungsverfahren zum Abschließen der Kapsel dann vorteilhaft sein, wenn ein Phasenwechselmaterial gewählt ist, dass zumindest in einem Aggregatszustand besonders flüchtig und/ oder besonders materialzersetzend ist.

In einer weiteren beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle weist die Kapsel an ihrem Außenumfang eine vorzugsweise umlaufende Kerbe auf. Beispielsweise ist die Kerbe am Außenumfang des zylindrischen Bodenabschnitts der Kapsel vorgesehen. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Bodenabschnitt im Wesentlichen aus Vollmaterial hergestellt ist. Des Weiteren kann an einer bodenabschnittseitigen Stirnfläche der Kapsel eine Vertiefung eingebracht sein. Beispielsweise ist die Vertiefung wie ein Sackloch geformt und/oder besitzt einen kreisrunden Querschnitt. Die Vertiefung kann sich in Längserstreckungsrichtung der Kapsel bis zu einer Stirnwand der Kapsel erstrecken, die sich vorzugsweise im Bereich des Übergangs von Bodenabschnitt und Speicherabschnitt befindet und auf welcher das Phasenwechselmaterial aufliegt. In einer beispielhaften Weiterbildung ist der Innendurchmesser der Vertiefung auf einen Außendurchmesser des abgeschlossenen, vorzugsweise zusammengedrückten und/oder verdrehten, insbesondere tordierten, Halsabschnitts abgestimmt. Sowohl die Kerbe als auch die Vertiefung vereinfachen die Herstellung und/oder Handhabung oder/oder den Transport der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle. Die Kerbe kann beispielsweise als Kneifrille dienen, um die Energiespeicherzelle während dessen Herstellung oder beim Transport zu greifen beispielsweise handzuhaben. Durch das Vorsehen der bodenabschnittseitigen Vertiefung sowie durch das Aufeinanderabstimmen der entsprechenden Abmessungen von Vertiefung und Halsabschnitt ist es möglich, je zwei erfindungsgemäße Energiespeicherzellen aneinander zu montieren, insbesondere aufeinander aufzustecken. Dabei hat sich außerdem die langgezogene Flaschenform der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle als vorteilhaft erwiesen, da selbst bei einer aufeinander aufgesteckten Energiespeicherzellen-Paar-Anordnung eine ausreichend große Oberfläche geboten ist, die für einen Wärme-/Energieaustausch zwischen der Umgebung und dem Kapselinneren, insbesondere dem Phasenwechselmaterial, bereitgestellt ist.

Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung besitzt die Kapsel eine im Wesentlichen konstante Wandstärke im Bereich von 0,125 mm bis vorzugsweise 0,500 mm. Beispielsweise kann der Bodenabschnitt aus Vollmaterial gefertigt sein und/oder die vorzugsweise umlaufende Kerbe und/oder die bodenabschnittseitige Vertiefung aufweisen. Die Materialstärke kann beispielsweise in Abhängigkeit des verwendeten Metalls für die Kapsel gewählt werden. Für den Fall, dass als Material Messing gewählt wird, kann eine Materialstärke im Bereich von 0,15 bis 0,35 mm liegen. Bei Stahl liegen beispielhafte Wandstärken im Bereich von 0,13 mm bis 0,3 mm. Bei der Verwendung von Aluminiumlegierungen, wie beispielsweise AlSi1MgCuMn, liegen beispielhafte Wandstärken im Bereich von 0,2 mm bis 0,5 mm. Beispielhafte Speichervolumen der Energiespeicherzelle, das heißt Volumen des von der Kapsel begrenzten Speicherraums, liegen im Bereich von 1 ml bis 50 ml, vorzugsweise im Bereich von 2 ml bis 40 ml, vorzugsweise im Bereich von 3 ml bis 30 ml oder 20 ml. Dabei können beispielhafte Durchmesser der im Wesentlichen im Querschnitt runden Kapsel im Bereich von 5 mm bis 50 mm, vorzugsweise im Bereich von 7 mm bis 40 mm, vorzugsweise im Bereich von 10 mm bis 30 mm oder 25 mm liegen.

Gemäß einer beispielhaften weiteren Ausführung der Energiespeicherzelle kann das Phasenwechselmaterial derart gewählt und/oder eingestellt sein, dass es bei Wärmezufuhr eine endotherme Reaktion und bei Wärmeabfuhr eine exotherme Reaktion durchführt. Die endotherme und die exotherme Reaktion können reversibel ausführbar sein. Der Vorteil der Energiespeicherzelle ist, dass diese nicht nur einmal sondern wiederholt eingesetzt werden kann, d. h. nach Abgeben der aufgenommenen und gespeicherten Energie erneut Energie aufnehmen und speichern kann.

Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung kann das Phasenwechselmaterial wenigstens zwei Phasen einnehmen. Ferner kann das Phasenwechselmaterial dazu eingerichtet sein, bei einem Phasenwechsel von der ersten in die zweite Phase Energie aufzunehmen und bei einem umgekehrten Phasenwechsel von der zweiten in die erste Phase Energie abzugeben, und/oder sich reversibel zwischen den wenigstens zwei Phasen umzuwandeln.

In einer weiteren beispielhaften Ausführung ist die erfindungsgemäße Energiespeicherzelle dazu eingerichtet, Energie von einer die Energiespeicherzelle umgebenden und/oder umströmenden Flüssigkeit aufzunehmen sowie zu speichern und in einem vorbestimmten Betriebspunkt, insbesondere bei einer vorbestimmten Temperatur der Flüssigkeit, die gespeicherte Energie insbesondere an die Flüssigkeit abzugeben. Beispielsweise kann es sich bei der Flüssigkeit um Wasser, Öl oder dergleichen handeln.

Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung der Erfindung ist die Kapsel aus einem korrosions- und/oder salz- und/oder chemikalienbeständigen Metall gefertigt, insbesondere aus einem Edelmetall oder einem Edelstahl, beispielsweise einem Chromnickelstahl. Es wurde herausgefunden, dass zum einen eine Beständigkeit gegenüber dem innerhalb der Kapsel angeordneten Phasenwechselmaterial als auch eine Beständigkeit gegenüber der die Kapsel umgebenden und/oder umströmenden Flüssigkeit gefordert sein kann. Die angegebenen Materialien haben sich diesbezüglich als geeignet erwiesen.

Des Weiteren kann gemäß einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung die Kapsel mittels einer Schraubverschluss- oder Schnappverschlusseinrichtung fluiddicht abgeschlossen sein. Beispielsweise kann die Energiespeicherzelle einen Deckel besitzen, der fluiddicht mit der Kapsel verbunden ist, insbesondere derart die Kapsel abschließt, dass das Phasenwechselmaterial gegenüber der Umgebung fluiddicht abgeschottet ist. Die Befestigung des Deckels an der Kapsel kann beispielsweise über eine der oben genannten Verbindungstechniken erfolgen, wie beispielsweise stoffschlüssig mittels Schweißen oder Löten, form- und/oder kraftschlüssig mittels eines Schraubverschlusses, eines Schnappverschlusses, oder dergleichen. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist ein Energiespeicher, insbesondere ein Akkumulator-System, bereitgestellt. Der Energiespeicher kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, bei Energieüberschuss die überschüssige Energie aufzunehmen und zu speichern, und diese bei Bedarf wieder abzugeben. Der Energiespeicher ist wiederaufladbar und/oder als Akkumulator ausgebildet.

Der Energiespeicher umfasst einen fluiddicht abgeschlossenen und wenigstens teilweise mit einer Flüssigkeit, wie Wasser, Öl oder dergleichen, befüllten Tank. Die Flüssigkeit dient dabei im Wesentlichen als Energieträger beziehungsweise Energieempfänger, von dem beziehungsweise zu dem Energie abgegeben beziehungsweise übergeben wird.

Erfindungsgemäß ist in dem Tank wenigstens eine Energiespeicherzelle, vorzugsweise eine Vielzahl, insbesondere mehrere hunderte oder tausende Energiespeicherzellen, angeordnet, die gemäß einem der zuvor beschriebenen Aspekte oder beispielhaften Ausführungen ausgestaltet sind.

Erfindungsgemäß ist die Kapsel aus Metall hergestellt beziehungsweise gefertigt. Als Metalle kommen beispielsweise Aluminium, Messing, Stahl oder Kupfer sowie Legierungen davon zum Einsatz. Metalle sind kostengünstig und einfach zu verarbeiten. Bei den erfindungsgemäßen Metall-Kapseln hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass Metalle eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen. Dadurch kann eine reaktionsschnelle Energiespeicherzelle geschaffen werden. Aufgrund der erhöhten Wärmeleitfähigkeit von Metall, insbesondere gegenüber dem bisher verwendeten Material Kunststoff, reagierte das Phasenwechselmaterial deutlich schneller, insbesondere sensibler, auf Temperaturänderungen der die Kapsel umgebenden und/oder umströmenden Flüssigkeit. Dadurch, dass die Wärmeleitfähigkeit von Metallen in der Regel um den Faktor 10 bis 1000 höher ist als die Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen kann das Phasenwechselmaterial um diesen Faktor schneller auf Temperaturänderungen der Flüssigkeit reagieren. Dadurch ist der Energiespeicher deutlich effektiver als bekannte Energiespeicher. Überraschenderweise hat sich durch den Einsatz von Metall als Energiespeicherzellenmaterial gezeigt, dass die Energiespeicher auch erheblich langlebiger sind. Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere im Langzeitverhalten Metalle weniger permeabel für das innerhalb der Kapsel angeordnete Phasenwechselmaterial sind, sodass dieses nicht nach außen in seine Umgebung, insbesondere in die die Kapsel umgebende und/oder umströmende und innerhalb des Tanks angeordnete Flüssigkeit, diffundieren kann.

Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung liegt in dem Tank ein Druck von über einem Bar insbesondere von über 2 bar, 3 bar oder 4 bar, vor. Der Druck kann beispielsweise ein Flüssigkeitsdruck, wie ein Wasserdruck, sein, der durch die im Tank vorliegende Fluidsäule entstehen kann. Ferner kann der Druck aufgrund der Gewichtskraft der Vielzahl aufeinander liegender Energiespeicherzellen entstehen und auf eine oder mehrere der Vielzahl von Energiespeicherzellen wirken. Insbesondere nimmt der gewichtskraftabhängige Druck auf die Energiespeicherzellen in Gravitationsrichtung zu.

Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Energiespeichers kann die Energiespeicherzelle dazu eingerichtet sein, Energie von der die Energiespeicherzelle umgebenden und/oder umströmenden Flüssigkeit aufzunehmen sowie zu speichern und in einem vorbestimmten Betriebspunkt, insbesondere bei einer vorbestimmten Temperatur der Flüssigkeit, die gespeicherte Energie insbesondere an die Flüssigkeit abzugeben.

In einer weiteren beispielhaften Ausführung des Energiespeichers kann die Flüssigkeit einen Energieträger zum Abgeben von Energie an die Energiespeicherzelle und/oder einen Energieempfänger zum Empfangen von Energie von der Energiespeicherzelle bilden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit dem vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist ein Verfahren zum Herstellen einer Energiespeicherzelle bereitgestellt. Die Energiespeicherzelle kann dazu eingerichtet sein beziehungsweise derart beispielsweise in einem Energiespeicher angeordnet sein, dass die Energiespeicherzelle von einer Flüssigkeit, wie Wasser, Öl oder dergleichen, umgeben und/oder umströmt ist. Die Energiespeicherzelle kann beispielsweise nach folgenden Prinzip funktionieren: bis zu einer gewissen Flüssigkeitstemperatur nimmt die Energiespeicherzelle Wärme, d. h. Energie, von der die Energiespeicherzelle umgebenden und/oder umströmenden Flüssigkeit auf. Die Energiespeicherzelle ist dabei dazu ausgelegt, die aufgenommene Wärme beziehungsweise Energie zu speichern. Bei Bedarf kann die Energiespeicherzelle die gespeicherte Energie wieder abgeben. Dies kann beispielsweise ohne jegliche Steuer- und/oder Regeleinrichtung beziehungsweise externe Zugriffe auf die Energiespeicherzelle erfolgen, sondern vorzugsweise ausschließlich durch eine Temperatursensibilität bezüglich der die Energiespeicherzelle umgebenden und/oder umströmenden Flüssigkeit. Beispielsweise handelt es sich bei dem Energiespeicher um einen Wassertank, wie einen Boiler, der im Freien angeordnet ist und in dem sich die Energiespeicherzelle befindet. Tagsüber kann das in dem Wassertank angeordnete Wasser durch Sonnenstrahlung erwärmt werden und dabei die Energiespeicherzelle erwärmen, welche die aufgenommene Wärme in Form von Energie speichert. Kühlt das in dem Wassertank befindliche Wasser ab, zum Beispiel Nachts, kann die Energiespeicherzelle die Wärme wieder abgeben, um so das Wasser aufzuwärmen.

Erfindungsgemäß wird Phasenwechselmaterial in eine Kapsel eingebracht und die Kapsel abgeschlossen. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Kapsel aus Metall gefertigt. Als Metalle kommen beispielsweise Aluminium, Messing, Stahl oder Kupfer sowie Legierungen davon zum Einsatz, insbesondere korrosions- und/oder salz- und/oder chemikalienbeständigen Metalle, wie Edelmetall oder Edelstahl, beispielsweise Chromnickelstahl. Metalle sind kostengünstig und einfach zu verarbeiten. Bei den erfindungsgemäßen Metall-Kapseln hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass Metalle eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen. Dadurch konnte eine reaktionsschnelle Energiespeicherzelle geschaffen werden. Aufgrund der erhöhten Wärmeleitfähigkeit von Metall, insbesondere gegenüber dem bisher verwendeten Material Kunststoff, reagierte das Phasenwechselmaterial deutlich schneller, insbesondere sensibler, auf Temperaturänderungen der die Kapsel umgebenden und/oder umströmenden Flüssigkeit. Dadurch, dass die Wärmeleitfähigkeit von Metallen in der Regel um den Faktor 10 bis 1000 höher ist als die Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen kann das Phasenwechselmaterial um diesen Faktor schneller auf Temperaturänderungen der Flüssigkeit reagieren. Dadurch ist die Energiespeicherzelle deutlich effektiver als bekannte Energiespeicherzellen aus Kunststoff. Überraschenderweise hat sich durch den Einsatz von Metall als Kapselmaterial gezeigt, dass die Energiespeicherzellen auch erheblich langlebiger sind. Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere im Langzeitverhalten Metalle weniger permeabel für das innerhalb der Kapsel angeordnete Phasenwechselmaterial sind, sodass dieses nicht nach außen in seine Umgebung, insbesondere in die die Kapsel umgebende und/oder umströmende Flüssigkeit, diffundieren kann. Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Kapsel aus einem Metallband vordefinierter Stärke umgeformt. Über die vordefinierte Stärke des Metallbands lässt sich die resultierende Wandstärke der Kapsel beeinflussen. Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung wird das Metallband durch Tiefziehen in einen zylinderförmigen Rohling umgeformt. Dabei kann das Tiefziehen in wenigstens zwei Tiefziehschritte unterteilt sein. Die Metallwand wird dabei derart durch Tiefziehen umgeformt, dass der Rohling zu einer Stirnseite hin offen gestaltet ist. Des Weiteren kann der Rohling an der offenen Stirnseite aufgetulpt, das heißt in seinem Querschnitt vergrößert, vorzugsweise kontinuierlich oder sprunghaft, abgeschnitten, eingezogen und anschließend auf eine vorbestimmte Länge zur Bildung eines im Wesentlichen flaschenförmigen Halbfabrikats gedreht werden. Das Halbfabrikat besitzt beispielsweise im Wesentlichen bereits annährend die Endform der Energiespeicherzelle beziehungsweise der Kapsel. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Kapsel über die offene Stirnseite mit Phasenwechselmaterial befüllt wird, wobei je nach Phasenwechselmaterial mehrere Befüllvorgänge vorgesehen sein können. Ferner kann die Kapsel durch mechanische Krafteinwirkung von außen abgeschlossen werden und gegebenenfalls versiegelt und/oder abgedichtet werden, beispielsweise mittels einer Dichtung, wie eines Dichtungspfropfens, und/oder eines Lacks, beispielsweise eines Dichtungslacks und/oder eines Schutzlacks, wie eines UV- aushärt enden Acryllacks.

Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung ist das Verfahren derart ausgebildet, dass es die Energiespeicherzelle gemäß einem der zuvor beschriebenen Aspekte und beispielhaften Ausführungen realisiert.

Bevorzugte Ausführungen sind in den Unteransprüchen gegeben.

Im Folgenden werden weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung mittels Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand der beiliegenden beispielhaften Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:

Figur 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle;

Figur 2 eine schematische Ansicht eines Rohlings zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle; Figur 3 eine Schnittansicht eines Rohlings nach Figur 2 nach einem Verarbeitungsschritt;

Figur 4 eine Schnittansicht des Rohlings gemäß der Figuren 2 und 3 nach einem weiteren Bearbeitungsschritt

Figur 5 eine Schnittansicht des Rohlings gemäß den Figuren 2 bis 4 nach einem weiteren Bearbeitungsschritt;

Figur 6 eine Schnittansicht des Rohlings gemäß den Figuren 2 bis 5 nach einem weiteren Bearbeitungsstand;

Figur 7 eine Schnittansicht des Rohlings gemäß den Figuren 2 bis 6 nach einem weiteren Bearbeitungsschritt;

Figur 8 eine Schnittansicht eines Halbfabrikats einer erfindungsgemäßen

Energiespeicherzelle;

Figur 9a eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle gemäß der Linie IX- IX aus Figur 1;

Figur 9b eine Schnittansicht eines nach Figur 8 ausgebildeten Halbfabrikats in einer schematisch dargestellten Bearbeitungsstation;

Figur 9c eine Schnittansicht des Halbfabrikats in der Bearbeitungsstation nach

Figur 9b nach einem Bearbeitungsschritt;

Figur 10 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung;

Fig. 11 eine Perspektivansicht einer weiteren beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle; Fig. 12 eine Perspektivansicht einer weiteren beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle;

Fig. 13 eine Perspektivansicht einer weiteren beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle;

Fig. 14 eine Perspektivansicht einer weiteren beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle;

Fig. 15 eine Perspektivansicht einer weiteren beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle;

Fig. 16 eine Perspektivansicht einer weiteren beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle;

Fig. 17 eine Perspektivansicht einer weiteren beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle; und

Fig. 18 eine Perspektivansicht einer weiteren beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle.

In der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungen ist die erfindungsgemäße Energiespeicherzelle im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 versehen.

Anhand der Figuren 2 bis 9a wird unter Bezugnahme auf die dargestellten

Fertigungsstadien der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle 1 auch das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen der Energiespeicherzelle 1 beschrieben, die in Figur 1 in einer Seitenansicht und in Figur 9a in einer Schnittansicht gemäß der Linie IX-IX nach Figur 1 abgebildet ist. Erfindungsgemäß umfasst die

Energiespeicherzelle 1 eine aus Metall gefertigte Kapsel 3, in der

Phasenwechselmaterial 5 (Figur 9) angeordnet ist. Die Kapsel 3 umfasst im Wesentlichen die folgenden Abschnitte beziehungsweise Bestandteile: einen im Wesentlichen zylinderförmigen Bodenabschnitt 7; einen an dem Bodenabschnitt 7 anschließenden, im Wesentlichen zylinderförmigen Speicherabschnitt 9; sowie einen an den Speicherabschnitt 9 anschließenden Halsabschnitt 11, der ebenfalls im Wesentlich einen runden Querschnitt besitzt und dessen Querschnittsabmessung beginnend beim Speicherabschnitt 9 abschnittweise kontinuierlich abnimmt, das heißt sich weg vom Speicherabschnitt 9 hin verjüngt. Am Übergang zwischen Speicherabschnitt 9 und Halsabschnitt 11 ist ein im Wesentlichen Kegelstumpfförmiger Übergang 13 gebildet. In Figur 1 bereits zu erkennen, dass die Kapsel 3 im Bereich des Halsabschnitts 11 zusammengedrückt und/oder verdreht, vorzugsweise ausschließlich unter äußerer mechanischer Krafteinwirkung fluiddicht abgeschlossen ist. Angedeutet sind in Figur 1 mehrere Faltbereiche 15 im Halsabschnitt 11, auf die noch näher in Bezug auf Figuren 9b, 9c eingegangen wird. Die Figuren 11 bis 18 zeigen weitere beispielhafte Ausführungen erfindungsgemäßer Energiespeicherzellen 1.

Figur 2 zeigt einen beispielhaften Metallrohling 17, aus dem die erfindungsgemäße Energiespeicherzelle 1 durch Umformen, insbesondere Kaltumformen, vorzugsweise Tiefziehen, gefertigt ist. Bei dem Metallrohling 17 kann es sich um ein Metallband (Figur 1) oder auch einer Metallplatte oder Ähnliches handeln.

In Figur 3 ist die Metall-Kapsel in einem Zwischenfertigungsstadium dargestellt. In einem ersten Tiefziehschritt wurde aus dem Metallrohling 17 gemäß Figur 2 ein im Wesentlichen zylinderförmiger, zu einer Stirnseite 19 hin offener Kapsel-Rohling 3‘ gefertigt. Der Kapsel-Rohling 3‘ umfasst einen der offenen Stirnseiten 19 gegenüberliegenden Boden 21, dessen Außenseite leicht gekrümmt, vorzugsweise konkav, ausgebildet ist. Der Boden 21 mündet in eine umlaufende Kapselwandung 23, dessen Wandstärke von dem Boden 21 hin zur offenen Stirnseite 19 hin im Wesentlichen kontinuierliche abnimmt. Die Rest- Wandstärke des Bodens 21 kann mittels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens beliebig eingestellt werden, je nach Anforderung an die Wandstärke der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle 1. In Figur 3 ist zu erkennen, dass der Kapsel-Rohling 3‘ im Wesentlichen hohl ausgebildet ist, das heißt die umlaufende Kapselwandung 23 umgibt einen Hohlraum

25.

In Figur 4 ist ein Kapselrohling 3” gezeigt, der durch einen weiteren Umformschritt, insbesondere Kaltumformschritt, vorzugsweise Tiefziehschritt, des Kapsel-Rohlings 3‘ nach Figur 3 gebildet ist. Der Kapsel-Rohling 3” unterscheidet sich von dem Kapsel- Rohling 3‘ im Wesentlichen durch die Axialabmessung, also dessen Abmessung in Erstreckungsrichtung des Kapsel-Rohlings 3”. Ferner ist an der zur Umgebung hin offenen Stirnseite 19 zu erkennen, dass die umlaufende Stirnwand 27, welche die Kapselwandung 23 in Längserstreckungsrichtung begrenzt, ungleichmäßig, das heißt nicht eben, geformt ist.

Figur 5 zeigt die in einen Kapsel-Rohling 3’” nach einem weiteren Bearbeitungsschritt des Kapsel-Rohlings 3” gemäß Figur 4. Der Kapsel-Rohling 3’” unterscheidet sich dabei von dem Kapsel-Rohling 3” nach Figur 4 im Wesentlichen dadurch, dass der Kapsel- Rohling 3’” an dem offen Ende 19 aufgetulpt ist, um ein tulpenförmiges Ende 29 zu bilden. Dabei kommen beispielsweise Kaltumformverfahren wie Taumeln oder Rollen, zum Einsatz. Zwischen dem tulpenförmigen Ende 29 und dem im Querschnitt kleineren Kanalwandungsbereich 23 des Metallkapsel-Rohlings 3’” ist ein im Wesentlichen umlaufender Knick 31 vorgesehen, dessen Längserstreckung klein bemessen ist, vorzugsweise nur wenige Millimeter beträgt, insbesondere kleiner als 10 mm ist.

Ein in Figur 6 dargestellter Metallkapsel-Rohling 3 ^IV ist dadurch hergestellt, dass der in Figur 5 dargestellte Kapsel-Rohling 3’” im Bereich des tulpenförmigen Endes 29 zur Stirnseite 19 hin plan abgeschnitten wurde, um eine ebene, glatte Ring-Stirnwand- Struktur 27 zu erzeugen.

In Figur 7 ist ein weiteres Fertigungsstadium der Metallkapsel 3 dargestellt und mit der Bezugsziffer 3 ^V gekennzeichnet. Das Metall-Kapsel-Halbfabrikat 3 ^V unterscheidet sich von dem Kapsel-Rohling 3 ^IV zum einen dadurch, dass die Bodenfläche 2T im Vergleich zu der gekrümmten Oberfläche 21 gemäß den Figuren 3 bis 6 begradet wurde und als im Wesentlichen ebene Bodenfläche 2T gestaltet ist. Ferner ist im Wesentlichen der tulpenförmige Endabschnitt 29 des Metall-Kapsel-Rohlings 3 ^IV nach innen eingezogen und in die Länge gezogen, um den Halsabschnitt 3 umzuformen, wobei am Übergang zwischen Halsabschnitt 11 und Speicherabschnitt 9 ein im Wesentlichen kegelstumpfförmiger Übergang 13 gebildet ist. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Metall-Kapsel-Halbfabrikat 3 ^V beispielsweise durch Drehen abgelängt und/oder auf eine vorbestimmte Axiallänge, das heißt Längserstreckung, gebracht wurde. Gemäß dem Metall-Kapsel-Halbfabrikat 3 ^V in Figur 8 ist zu erkennen, dass keine weiteren Bearbeitungsschritte im Vergleich zu dem Metall-Kapsel-Halbfabrikat 3 ^V nach Figur 7 mehr vorgenommen wurden. Dafür wurde der Hohlraum 25 über die an der Stirnseite 10 bereitgestellte Öffnung mit dem Phasenwechselmaterial 5 befüllt, welches beispielsweise in flüssiger oder festkörperartiger Form vorliegen kann. Zu beispielhaften Ausführungen und den Eigenschaften der erfindungsgemäßen verwendeten Phasenwechselmaterialien 5 wird auf obiger Beschreibung verwiesen, um Wiederholungen zu vermeiden. Es ist zu erkennen, dass der Hohlraum 25 beispielhaft zwischen 40 % bis 60 % mit dem Phasenwechselmaterial 5 belegt ist, wobei die Füllmenge in Abhängigkeit des zu wählenden Phasenwechselmaterials 5 eingestellt wird und zwischen 1 % bis 100 % des durch den Speicherraum 25' festgelegten Volumens beträgt.

In Figur 9a ist schließlich die erfindungsgemäße Energiespeicherzelle 1 in Schnittansicht gemäß der Linie IX-IX in Figur 1 gezeigt, wobei das Metall-Kapsel- Halbfabrikat 3 ^V nach Figur 8 im Bereich des Halsabschnitts 11 unter mechanischer Krafteinwirkung von außen zusammengedrückt und/oder verdreht wurde. Dabei ist der Halsabschnitt 11 derart stark zusammengedrückt und/oder verdreht, dass die Kapsel 3 fluiddicht bezüglich der Umgebung abgeschlossen ist. Dies bedeutet, dass das innerhalb der Kapsel 3 angeordnete und den Speicherraum 25' belegende Phasenwechselmaterial 5 nicht nach außen gelangen kann, und die Energiespeicherzelle 1 umgebende und/oder umströmende Flüssigkeit (nicht dargestellt) nicht in das Innere der Kapsel 3 gelangen kann.

In Bezug auf die Figuren 9b bis 9c wird eine beispielhafte Bearbeitungsstation, wie eine Falt-, Klemm- und/oder Verdrehstation 33 gezeigt, mittels der die Kapsel 3, insbesondere das Metall-Kapsel-Halbfabrikat 3 ^V , zur Bildung der finalen Metallkapsel 3 zusammengedrückt und/oder verdreht, insbesondere tordiert, wird. Die Falt- und/oder Verdrehstation 33 ist, wie auch das mit Phasenwechselmaterial 5 befüllte Metall-Kapsel-Halbfabrikat 3 ^V , in Schnittansicht schematisch dargestellt. Die Falt- und/oder Verdrehstation 33 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich einer Längsachse A ausgebildet. Während der Bearbeitung des Kapsel-Halbfabrikats 3 ^V in der Falt- und/oder Verdrehstation 33 ist eine Längsachse der Kapsel, bezüglich welcher diese rotationsymmetrisch ausgebildet ist, koaxial zu der Längsachse A der Falt- und/oder Verdrehstation 33 orientiert. Gehalten wird das Metall-Kapsel-Halbfabrikat 3 ^V durch beispielsweise umlaufende Haltebacken 35. Die Haltebacken 35 bilden einen beispielsweise umlaufenden Linienkontakt (Figur 9b) oder einen Flächenkontakt im Wesentlichen im Bereich des Übergangs 13 zwischen Speicherabschnitt 9 und Halsabschnitt 11‘. Die Klemmbacken 35 sind im Wesentlichen aus Vollmaterial hergestellt und lassen sich in ihrer Positionierung hinsichtlich des Abstandes zur Längsachse A verlagern, um unterschiedliche Abmessungen von Metall-Kapsel- Halbfabrikaten 3 ^V bearbeiten zu können. Unmittelbar über den Haltebacken 35 in Axialrichtung A betrachtet weist die Falt- und/ oder Verdrehstation 33 eine Falt-, Klemm- und/oder Verdreheinheit 37 auf. Diese ist im Wesentlichen aus Vollmaterial hergestellt und im Wesentlichen senkrecht zur Axialrichtung A hin und her bewegbar beziehungsweise um die Längsachse A um wenigstens 10°, vorzugsweise um wenigstens 20°, vorzugsweise um wenigstens 30° oder vorzugsweise um wenigstens 45°, insbesondere um maximal 360 °, 270°, 180 oder um maximal 135°, verdrehbar. Es ist zu erkennen, dass die Falt- und/oder Verdreheinheit 37 wenigstens zwei zusammenwirkende, diametral bezüglich der Längsachse A gegenüberliegende Klemmbacken 39, 41 besitzt, wobei wenigstens eine der wenigstens zwei Klemmbacken 39, 41 bewegbar gelagert ist, um den Halsabschnitt 11‘ zu verklemmen, insbesondere zu falten, und/oder zu verdrehen. Die Klemmbacken 39, 41 greifen derart an den Halsabschnitt 11‘ an, beziehungsweise das Metall-Kapsel- Halbfabrikat Halbfabrikat ist derart in der Falt- und/oder Verdrehstation 33 aufgenommen, dass jeweils eine im Wesentlichen sich in Axialrichtung A erstreckenden Klemmfläche 40, 42 der Klemmbacken 39, 41 unmittelbar unterhalb der Stirnseite 19 des Metall-Kapsel-Halbfabrikats 3 ^V den Halsabschnitt 11‘ zusammendrückt und/oder verdreht. An die jeweiligen Klemmflächen 40, 42 schließt eine jeweilige Formgebungsfläche 43, 45 an, die dem Halsabschnitt 11‘ ebenfalls zugewandt ist, jedoch in einem Winkel bezüglich der Axialrichtung A orientiert ist, sodass sich nach dem Zusammendrücken des Halsabschnitts 11‘ mittels der Klemmbacken 39, 41 eine sich zumindest abschnittsweise kontinuierlich verjüngende Querschnittsabmessung im Halsabschnitt 11 (siehe Figur 9c) ergibt. Bezugnehmend auf Figur 9c ist die Metall-Kapsel 3 zu sehen, welche mittels der Falt- und/oder Verdrehstation 33 fluiddicht abgeschlossen ist. Wie bereits in Bezug auf Figur 1 angesprochen, entstehen Faltbereiche 15 am Halssabschnitt 11 und sind derart ineinandergreifend und/oder aneinandergepresst, dass die Kapsel 3 an der Stirnseite 19 fluiddicht abgeschlossen ist.

Um die Abdichtung der Metall-Kapsel 3 zu verbessern, können weitere Maßnahmen vorgenommen werden. Beispielsweise können vor dem Zusammendrücken und/oder Verdrehen des Halsabschnitts 11 in die an der Stirnseite 19 gebildete Öffnung eine Chemikalien- und/oder salzbeständige Dichtung, wie ein Dichtungspfropfen, von oben in den Halsabschnitt 11 eingelegt werden. Bei äußerer Krafteinwirkung in Folge des Aufeinanderzufahrens der Klemmbacken 39, 41 wird die Dichtung komprimiert, vorzugsweise derart komprimiert, dass sie zwischen den Faltbereichen 15 resultierende Zwischenräume belegt und ausfüllt, um die Fluiddichtigkeit der Kapsel 3 zu erhöhen. Des Weitem kann ein vorzugsweise Chemikalien- und/oder salzbeständiger Lack, beispielsweise ein UV-aushärtender Acryllack, von außen auf die Kapsel 3 beispielsweise im Bereich des zusammengedrückten Halsabschnitts 11‘ auf diesen aufgetragen werden, der eine Art Versiegelung bewirkt, um die Fluiddichtigkeit der Kapsel 3 zu erhöhen. In einer beispielhaften Ausführung kann zusätzlich zu den rein mechanischen Fertigungsschritten zur Herstellung der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle 1 noch ein Induktionsschweiß-, Diffusionsschweiß- oder Kaltschweißverfahrensschritt angewendet werden, um den zusammengedrückten und/oder verdrehten Teil des Halsabschnitts 11' durch wenigstens abschnittsweises thermisches Fügen zu verschließen, insbesondere zu versiegeln.

Die erfindungsgemäße Energiespeicherzelle 1 (Figur 10) kann mit einer vorzugsweise umlaufenden Kerbe 47 versehen sein, die beispielsweise am Außenumfang des Bodenabschnitts 7 eingebracht ist. Die Kerbe 47, die beispielsweise als Kneifrille bezeichnet werden kann, kann einen Absatz 49 umfassen, der als Prohlrücksprung vom Außenumfang des Bodenabschnitts 7 realisiert ist und welcher in eine bezüglich der Längsachse A angewinkelte Fase 51 übergeht, die wiederum in den Außenumfang des Bodenabschnitts 7 mündet. Die Kerbe 47 kann dazu verwendet werden, die Energiespeicherzelle 1 während der Herstellung beziehungsweise während des Transports oder während irgendeiner anderen Art der Handhabung, zum Beispiel bei der Anordnung in einem erfindungsgemäßen Energiespeicher (nicht dargestellt), zu vereinfachen. Des Weiteren kann an einer bodenabschnittsseitigen Stirnfläche 21‘ eine Vertiefung in den Bodenabschnitt 7 eingebracht sein, die beispielsweise eine Sacklockform besitzt und koaxial zu der Längsachse A orientiert ist. Die Vertiefung 53 erstreckt sich in Axialrichtung A im Wesentlichen konstant unter Ausbildung einer Bodenwand 55, welche zum einen einen Grund 57 der Vertiefung 53 und zum anderen einen Grund 59 des Speicherraums 25' bildet, wobei das Phasenwechselmaterial 5 auf dem Grund 59 aufliegt und diesen vorzugsweise vollständig belegt. Insbesondere im Hinblick auf die Anordnung der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle 1 in einem erfindungsgemäßen Energiespeicher hat sich die Vertiefung 53 als vorteilhaft erwiesen. Beispielsweise kann ein Außendurchmesser des zusammengedrückten und/oder verdrehten Halsabschnitts 11' auf einen Innendurchmesser der Vertiefung 53 abgestimmt sein, sodass je zwei benachbarte Energiespeicherzellen 1 aufeinander montiert, insbesondere aufeinander aufgesteckt, werden können. Dadurch lässt sich eine gezielte, vordefinierte Anordnung beziehungsweise Orientierung der Energiespeicherzellen 1 zueinander in dem Energiespeicher realisieren. Aufgrund der Anbringung der Vertiefung 53 im Wesentlichen unterhalb des Phasenwechselmaterials 5 und aufgrund der langgezogenen Flaschenform der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle 1 ist auch in der aufeinander aufgesteckten Anordnung zweier Energiespeicherzellen 1 sichergestellt, dass eine ausreichend große Oberfläche der Energiespeicherzelle 1 zur Verfügung steht, welche für einen Wärmeübergang beziehungsweise Wärmeübertrag zwischen Umgebung und Speicherraum 25' beziehungsweise Phasenwechselmaterial 5 zur Verfügung steht.

In den Figuren 11 bis 18 sind weitere beispielhafte Ausführungen erfindungsgemäße Energiespeicherzellen 1 abgebildet. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Folgenden im Wesentlichen auf die sich in Bezug auf die vorhergehenden Ausführungen ergebenden Unterschiede eingegangen.

Die Energiespeicherzellen 1 gemäß der Figuren 11 bis 14 unterscheiden sich von der Energiespeicherzelle 1 beispielsweise gemäß Figur 1 zum einen dadurch, dass die Kapsel 3 im Wesentlichen vollzylindrisch ausgebildet ist, sodass kein Halsabschnitt 11 gebildet ist. Des Weiteren unterscheidet sich die Energiespeicherzelle 1 gemäß der Figuren 11 bis 14 über die Art und Weise der fluiddichten Abschließung der Kapsel 3. ein scheiben- oder im Wesentlichen zylinderförmiger Deckel ist über einen Verbindungsmechanismus derart mit der Kapsel 3 verbunden, dass der Hohlraum 25 fluiddicht abgeschlossen ist. Der Verbindungsmechanismus kann beispielsweise stoffschlüssig durch eine Schweiß- oder Lötnaht, form- und/oder kraftschlüssig durch einen Schraubverschluss oder Schnappverschluss. Zusätzlich kann eine Dichtung im Verbindungsbereich eingesetzt werden, wie beispielsweise eine Elastomer-Dichtung, beispielweise aus Gummi. In Figur 11 ist der Deckel 61 leicht konisch geformt, während der Deckel 61 in Figur 14 im Wesentlichen ein Vollzylinder ist. In den Figuren 11 und 14 ragt der Deckel 61 größtenteils aus der Kapsel 3 vor. Im Unterschied dazu ist der Deckel 61 gemäß Figur 13 derart in der Kapsel 3 aufgenommen, dass der Deckel 61 im Wesentlichen bündig mit einer Stirnseite 63 der Kapsel 3 abschließt. In Figur 12 ist der Deckel 61 axial in die Kapsel 3 bzw. in den Hohlraum 25 hinein gesetzt, insbesondere eingeschraubt, sodass sich am axialen Ende der Kapsel 3 im Bereich der Stirnseite 63 ein Ringvorsprung 65 ergibt. Der Ringvorsprung 65 hat sich vor allem bei der Anordnung mehrerer insbesondere gleichgeformter Energiespeicherzellen 1 in einem Energiespeicher als vorteilhaft erwiesen.

Die Energiespeicherzellen 1 aus den Figuren 17 und 18 sind dabei im Wesentlichen ähnlich zu den Energiespeicherzellen 1 der Figuren 11 bis 14 geformt, wobei die Kapsel 3 durch einen Deckel 61 fluiddicht abgeschlossen ist. Bei der Ausführung gemäß Figur 17 umfasst die Kapsel 3 an einem axialen Ende ein Außengewinde 69 das mit einem nicht dargestellten Innengewinde des Deckels 61 zusammenwirkt, um den Deckel 61 auf die Kapsel 3 auf zu schrauben und damit den Hohlraum 25 abzuschließen. An dem gegenüberliegenden axial Ende der Kapsel 3 weist dieser einen sich konkav verjüngenden Boden 67 auf, der die wirksame Oberfläche der Energiespeicherzelle 1 vergrößern soll. Die Energie Speicherzelle 1 der Figur 18 ist grundsätzlich ähnlich zu der Energiespeicherzelle 1 der Figur 17 aufgebaut, unterscheidet sich jedoch im Hinblick auf die Verbindung mit dem Deckel 1. Die medikamentenkapselartig geformte Kapsel 3 ist auch an einem dem Boden 67 gegenüberliegenden Axialende 71 verjüngend geformt und begrenzt eine Öffnung 73, in die der Deckel eingesetzt ist, und zwar derart, dass dieser im Wesenlichen bündig mit dem Axialende 71 abschließt.

Die äußere Form der Energiespeicherzelle 1 aus Figur 15 ähnelt im Wesentlichen einer Kunststofftüte mit Druckverschluss. Dies kann bei Spielweise dadurch realisiert werden, dass die im Wesentlichen vollzylindrisch Kapsel 3 an einem Axialende 71 mittels der Falt- und/oder Verdrehstation 33 oder eine nicht dargestellte Pressstation unter Ausübung einer äußeren mechanischen Krafteinwirkung zusammengedrückt wird. Dabei deformiert sich ein stirnseitiger Kapselabschnitt zur Bildung einer Abschlusslasche 75, die im Wesentlichen quer zur Längserstreckung der Kapsel 3 orientiert ist und in Querrichtung über die Außendimensionierung der Kapsel 3 insbesondere im Bereich des Bodenabschnitts 7 hervor steht.

Die Energiespeicherzelle 1 bzw. die Kapsel 3 der Figur 16 besitzt eine im Wesentlichen polygonale Außenkontur, welche sich unter Ausbildung eines sternförmigen Verschlussbereichs 77 bis zu einem stirnseitigen Ende 79 fortsetzt. Der Verschlussbereich 77 verjüngt sich zunehmend in Richtung des stirnseitigen Endes 79. Ferner weist der Verschlussbereich 77 mehrere sich sternartig in Bezug auf eine Mittel- /Längsachse (Axialrichtung A) der Kapsel 3 orientierte und radial von dieser nach außen erstreckende Lappen 81 auf, wobei jeweils 2 benachbarte Lappen 81 einen im Wesentlichen V-förmigen Freiraum 83 zwischen sich definieren.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein. Bezugszeichenliste

Energiespeicherzelle

3 Kapsel

3 ^I , 3 ^II , 3 ^III , 3 ^IV Kapsel-Rohling

3 ^V Kapsel-Halbfabrikat

5 Phasenwechselmaterial 7 Bodenabschnitt

9 Speicherabschnitt

11 Halsabschnitt

13 Übergang

15 Faltbereich

17 Metallband

19 Stirnseite

21 Bodenfläche

23 Kapselwandung

25 Hohlraum

27 Stirnwand

29 tulpenförmiges Ende

31 Knick

33 Falt- und/oder Verdrehstation 35 Haltebacke

37 Falt- und/oder Verdreheinheit

39, 41 Klemmbacke

40, 42 Klemmfläche

43, 45 Formgebungsfläche 47 Kerbe

49 Absatz

51 Fase

53 Vertiefung

55 Bodenwand

57, 59 Grund

61 Deckel

63 Stirnseite

65 Ringvorsprung

67 Boden

69 Außengewinde

71 Axialende

73 Öffnung

75 Abschlusslasche

77 Verschlussbereich

79 stirnseitiges Ende

81 Lappen

83 Freiraum

A Axialrichtung