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Title:
CELL COMPOSITE COMPRISING A PLURALITY OF ENERGY STORAGE CELLS AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/089399
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a cell composite (2) comprising a plurality of energy storage cells (4), each having two, in particular planar terminal connections (6, 8), wherein a terminal connection (6, 8) of an energy storage cell (4) is conductively connected to a terminal connection (6, 8) of an adjacent energy storage cell. In order to improve the production of such a cell composite (2) and the cell composite (2) itself, according to the invention the conductively connected terminal connections (6, 8) are connected to each other by welding by means of a separate cell connector (10) in a mounting position of the cell connector (10), wherein the cell connector (10) has a tongue (12) corresponding to the terminal connection (6, 8) in each case, and the terminal connections (6, 8) and the tongues (12) each have a plurality of corresponding slots (14, 16), and the slots (14) of the terminal connections (6, 8) extend substantially perpendicular from a free end of the respective terminal connections (6, 8) in the direction of a connection region of the respective terminal connections (6, 8) with the rest of the energy storage cell (4), and wherein the slots (16) of the tongues (12) extend substantially perpendicular from a free end of the respective tongues (12) in the direction of a connection region of the respective tongues (12) with the rest of the cell connector (10). The invention furthermore relates to a method for producing a cell composite (2).

Inventors:
ROSENKRANZ STEFFEN (DE)
BLÖMEKE BASTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/080369
Publication Date:
May 14, 2021
Filing Date:
October 29, 2020
Export Citation:
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Assignee:
HELLA GMBH & CO KGAA (DE)
International Classes:
H01M50/503; H01M50/204; H01M50/516; H01M50/522; H01M50/552; H01M50/557; H01M50/566
Foreign References:
DE102011120470A12013-06-13
DE102014209273A12015-11-19
DE102013212348A12014-12-31
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Claims:
Patentansprüche

1. Zellverbund (2), umfassend eine Mehrzahl von Energiespeicherzellen (4) mit jeweils zwei, insbesondere plattenartigen, Polanschlüssen (6, 8), wobei je weils ein Polanschluss (6, 8) einer Energiespeicherzelle (4) mit jeweils einem Polanschluss (6, 8) einer benachbarten Energiespeicherzelle (4) ström lei tend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die stromleitend verbundenen Polanschlüsse (6, 8) mittels eines sepa raten Zellverbinders (10) in einer Montagelage des Zellverbinders (10) mitei nander mittels Schweißung verbunden sind, wobei der Zellverbinder (10) zu dem jeweiligen Polanschluss (6, 8) jeweils eine korrespondierende Zunge (12) aufweist, und wobei die Polanschlüsse (6, 8) und die Zungen (12) je weils eine Mehrzahl von zueinander korrespondierenden Schlitzen (14, 16) aufweisen, und wobei die Schlitze (14) der Polanschlüsse (6, 8) im Wesentli chen senkrecht von einem freien Ende des jeweiligen Polanschlusses (6, 8) in Richtung eines Verbindungsbereichs des jeweiligen Polanschlusses (6, 8) mit dem Rest der Energiespeicherzelle (4) verlaufen, und wobei die Schlitze (16) der Zungen (12) im Wesentlichen senkrecht von einem freien Ende der jeweiligen Zunge (12) in Richtung eines Verbindungsbereichs der jeweiligen Zunge (12) mit dem Rest des Zellverbinders (10) verlaufen.

2. Zellverbund (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (14, 16) der Polanschlüsse (6, 8) und der Zungen (12) der art dimensioniert und zueinander positioniert sind, dass die zueinander kor respondierenden Polanschlüsse (6, 8) und Zungen (12) jeweils zwischen den Schlitzen (14, 16) miteinander punktförmig verschweißbar sind. 3. Zellverbund (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polanschlüsse (6, 8) und/oder die Zungen (12) federnd ausgebildet sind, wobei die Polanschlüsse (6, 8) und die jeweils korrespondierenden Zungen (12) in der Montagelage des Zellverbinders (10) gegeneinander vor gespannt sind.

4. Zellverbund (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zungen (12) des Zellverbinders (10) derart ausgebildet sind, dass die Zungen (12) in der Montagelage des Zellverbinders (10) an den jeweils korrespondierenden Polanschlüssen (6, 8) keilförmig anliegen.

5. Zellverbund (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Polanschlüsse (6, 8) und/oder die Zungen zusätzlich zu den jeweili gen Schlitzen (14) mindestens eine Einkerbung (18) aufweisen, wobei die Einkerbung (18) im Wesentlichen parallel zu den jeweiligen Schlitzen (14) verläuft und derart ausgebildet ist, dass die Biegesteifigkeit des jeweiligen Polanschlusses (6, 8) und/oder der jeweiligen Zunge reduziert ist.

6. Zellverbund (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellverbinder (10) auf dessen den Energiespeicherzellen (4) abge wandten Seite einen Wärmeübertragungsabschnitt (20) zur Wärmeübertra gung von den Zungen (12) des Zellverbinders (10) auf einen separaten Kühl körper (22) aufweist.

7. Zellverbund (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellverbinder (10) einen zumindest teilweise elastischen Kern (24) aufweist, wobei die Zungen (12), bevorzugt lösbar, an dem Kern (24) befes tigt sind.

8. Zellverbund (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zungen (12) des Zellverbinders (10) aus Kupfer ausgebildet sind.

9. Zellverbund (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Polanschlüsse (6, 8) der jeweiligen Energiespeicherzelle (4) aus verschiedenen Materialien hergestellt sind, wobei sich die Materialien zumindest hinsichtlich von deren Schmelzpunkten voneinander unterschei den.

10. Zellverbund (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Energiespeicherzelle (4) einen Polanschluss (8) aus Kupfer und einen Polanschluss (6) aus Aluminium aufweist.

11. Verfahren zur Herstellung eines Zellverbundes (2) nach einem der Ansprü che 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Polanschlüsse (6, 8) mit den jeweils korrespondierenden Zungen (12) des Zellverbinders (10) mittels Schweißen, bevorzugt Laserschweißen, verbunden werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die zueinander korrespondierenden Polanschlüsse (6, 8) und Zungen (12) jeweils miteinander durch eine Mehrzahl von Punktschweißungen ver schweißt werden. 13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Polanschlüsse (6, 8) und die jeweils korrespondierenden Zungen (12) bei der Überführung des Zellverbinders (10) in dessen Montagelage derart zueinander positioniert werden, dass mittels dieser Positionierung der Anteil des jeweiligen Materials bei zueinander korrespondierenden und ma terialverschiedenen Polanschlüssen (6) und Zungen (12) bei deren Verbin dung einstellbar ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schweißvorrichtung zur Herstellung der Schweißverbindung mit tels einer Steuerung derart angesteuert wird, dass mittels der Schweißvor richtung der Anteil des jeweiligen Materials bei zueinander korrespondieren den und materialverschiedenen Polanschlüssen (6) und Zungen (12) bei de ren Verbindung einstellbar ist.

Description:
Zellverbund, umfassend eine Mehrzahl von Energiespeicherzellen und Verfahren zu dessen Herstellung

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Zellverbund, umfassend eine Mehr zahl von Energiespeicherzellen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Ver fahren zur Herstellung eines Zellverbundes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Derartige Zellverbünde sind aus dem Stand der Technik in zahlreichen Ausführungs varianten bereits bekannt. Beispielsweise sind sogenannte Pouch-Zellen bekannt, die auch als Pouch-Bag-Zellen oder Coffee-Bag-Zellen bezeichnet werden. Pouch-Zellen sind beutel- oder taschenförmig ausgebildet und weisen gegenüber anderen Baufor men lediglich eine geringe Dicke und ein geringes Gewicht auf.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines derarti gen Zellverbundes sowie den Zellverbund selbst zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch einen Zellverbund mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ge löst, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die stromleitend verbundenen Polan schlüsse mittels eines separaten Zellverbinders in einer Montagelage des Zellverbin ders miteinander mittels Schweißung verbunden sind, wobei der Zellverbinder zu dem jeweiligen Polanschluss jeweils eine korrespondierende Zunge aufweist, und wobei die Polanschlüsse und die Zungen jeweils eine Mehrzahl von zueinander korrespon dierenden Schlitzen aufweisen, und wobei die Schlitze der Polanschlüsse im Wesent lichen senkrecht von einem freien Ende des jeweiligen Polanschlusses in Richtung ei nes Verbindungsbereichs des jeweiligen Polanschlusses mit dem Rest der Energie speicherzelle verlaufen, und wobei die Schlitze der Zungen im Wesentlichen senk- recht von einem freien Ende der jeweiligen Zunge in Richtung eines Verbindungsbe reichs der jeweiligen Zunge mit dem Rest des Zellverbinders verlaufen. Die ström lei tenden Verbindungen sind mittels der Schweißverbindungen stoffschlüssig oder auch diffus ausgebildet. Ferner wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Polanschlüsse mit den jeweils korrespondierenden Zungen des Zellverbinders mittels Schweißen, bevor zugt Laserschweißen, verbunden werden. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass die Herstellung eines derartigen Zellverbundes sowie der Zellverbund selbst verbessert ist. Aufgrund der Verbindung der zu verbindendenden Polanschlüsse mittels eines separaten Zell verbinders ist es beispielsweise möglich, die Verbindungen derart auszubilden, dass die Verbindungen zerstörungsfrei überprüfbar sind. Entsprechend ist zum einen si chergestellt, dass die Verbindungen ordnungsgemäß ausgeführt und damit funktions sicher sind. Zum anderen ist dadurch, im Gegensatz zu einer nicht zerstörungsfreien Prüfung, eine 100%-Prüfung der Verbindungen ermöglicht. Die zueinander korrespon dierenden Schlitzungen der Polanschlüsse der Energiespeicherzellen und der Zungen des Zellverbinders ermöglichen darüber hinaus eine schonende Herstellung der Schweißverbindungen und eine im Wesentlichen freie Schrumpfung der Schmelze, so dass eine akute Rissbildung oder Hart-Versprödung beim Schweißen wirksam verhin dert ist.

Grundsätzlich sind die Schweißverbindungen der Polanschlüsse der Energiespeicher zellen mit den korrespondierenden Zungen des Zellverbinders in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemä ßen Zellverbundes sieht vor, dass die Schlitze der Polanschlüsse und der Zungen der art dimensioniert und zueinander positioniert sind, dass die zueinander korrespondie renden Polanschlüsse und Zungen jeweils zwischen den Schlitzen miteinander punkt förmig verschweißbar sind. Hierdurch ist es möglich, die Schweißverbindungen bei- spielsweise mit einer lediglich geringen Laserenergie und damit einem geringen Wär meeintrag in die Verbindung der temperatursensiblen Batteriezellen herzustellen. Das Punktschweißen hat darüber hinaus den Vorteil, dass das Risiko einer Rissbildung wesentlich reduziert ist.

Entsprechend sieht eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfah rens vor, dass die zueinander korrespondierenden Polanschlüsse und Zungen jeweils miteinander durch eine Mehrzahl von Punktschweißungen verschweißt werden.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Zellverbundes sieht vor, dass die Polanschlüsse und/oder die Zungen federnd ausgebildet sind, wobei die Polanschlüsse und die jeweils korrespondierenden Zungen in der Montagelage des Zellverbinders gegeneinander vorgespannt sind. Auf diese Weise ist eine für die Her stellung einer ordnungsgemäßen Schweißverbindung erforderliche Anlage der beiden Fügepartner, nämlich der Polanschlüsse auf der einen Seite und der Zungen auf der anderen Seite, sichergestellt. Eine entsprechend aufwendige Fixierung der Fügepart ner mittels einer Schweißvorrichtung oder dergleichen ist nicht erforderlich. Die fe dernd ausgebildeten Polanschlüsse und/oder Zungen dienen ferner auch als ein Tole ranzausgleich, um unvermeidbare Bauteiltoleranzen auf konstruktiv einfache Weise ausgleichen zu können.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Zellverbundes sieht vor, dass die Zungen des Zellverbinders derart ausgebildet sind, dass die Zungen in der Montagelage des Zellverbinders an den jeweils korrespondierenden Polanschlüs sen keilförmig anliegen. Hierdurch ist eine ordnungsgemäße Positionierung und Fixie rung der beiden Fügepartner, nämlich der Polanschlüsse und der dazu korrespondie renden Zungen, relativ zueinander weiter verbessert. Aufgrund der Keilgeometrie po sitionieren sich die Zungen des Zellverbinders bei der Überführung des Zellverbinders in dessen Montagelage selbsttätig zu den jeweils korrespondierenden Polanschlüs sen. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Zellverbundes sieht vor, dass die Polanschlüsse und/oder die Zungen zusätzlich zu den jeweiligen Schlit zen mindestens eine Einkerbung aufweisen, wobei die Einkerbung im Wesentlichen parallel zu den jeweiligen Schlitzen verläuft und derart ausgebildet ist, dass die Biege steifigkeit des jeweiligen Polanschlusses und/oder der jeweiligen Zunge reduziert ist. Auf diese Weise ist die Biegesteifigkeit der Polanschlüsse und/oder der Zungen in ge wünschter Weise reduziert, so dass die Überführung des Zellverbinders in dessen Montagelage beispielsweise mit weniger Kraftaufwand ermöglicht ist. Bevorzugt sind die Einkerbungen jeweils gleichzeitig als ein Schlitz der Polanschlüsse und/oder der Zungen ausgebildet. Sofern Einkerbungen lediglich auf der Seite der Polanschlüsse oder der Seite der Zungen ausgebildet sind, ist es vorteilhaft, die Schlitze der dazu korrespondierenden Zungen oder Polanschlüsse derart auszubilden, dass die Anzahl der mittels der Schlitze und Einkerbungen gebildeten Zacken auf der einen Seite mit der Anzahl der mittels der Schlitze gebildeten Zacken auf der anderen Seite überein stimmt und zueinander korrespondierende Zacken der Polanschlüsse und der Zungen in der Montagelage des Zellverbinders im Wesentlichen deckungsgleich aneinander anliegen.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Zellverbundes sieht vor, dass der Zellverbinder auf dessen den Energiespeicherzellen abgewandten Seite einen Wärmeübertragungsabschnitt zur Wärmeübertragung von den Zungen des Zellverbinders auf einen separaten Kühlkörper aufweist. Hierdurch ist die Funktio nalität des Zellverbinders erhöht, so dass die Anzahl der Bauteile des erfindungsge mäßen Zellverbundes in gewünschter Weise reduziert ist. Aufgrund der Ausbildung des Zellverbinders als separates Bauteil ist es möglich, den Zellverbinder auf kon struktiv einfache Weise auf dessen Funktion als ein Wärmeübertragungselement zur Wärmeübertragung von den korrespondierenden Energiespeicherzellen auf den Kühl körper anzupassen. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Zellverbundes sieht vor, dass der Zellverbinder einen zumindest teilweise elastischen Kern aufweist, wo bei die Zungen, bevorzugt lösbar, an dem Kern befestigt sind. Auf diese Weise ist ein zusätzlicher Toleranzausgleich zwischen den einzelnen Bauteilen des erfindungsge mäßen Zellverbundes ermöglicht. Beispielsweise ist es damit möglich, die Wärme übertragungsverbindung zwischen dem vorgenannten Wärmeübertragungsabschnitt des Zellverbinders auf den separaten Kühlkörper zu verbessern. So ist es möglich, dass aufgrund des zumindest teilweise elastischen Kerns des Zellverbinders die Dicke einer erforderlichen elektrischen Isolierschicht zwischen dem Zellverbinder auf der ei nen Seite und dem Kühlkörper auf der anderen Seite lediglich gering ausgebildet wer den kann.

Grundsätzlich ist der Zellverbinder nach Art, Funktionsweise, Material, Dimensionie rung, Anordnung und Anzahl in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Dies gilt ins besondere auch für die Zungen des Zellverbinders. Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Zellverbundes sieht vor, dass die Zungen des Zellverbinders aus Kupfer ausgebildet sind. Kupfer ist ein hervorragender elektrischer und thermi scher Leiter.

Auch die Energiespeicherzellen des erfindungsgemäßen Zellverbundes sind nach Art, Funktionsweise, Material, Dimensionierung, Anordnung und Anzahl in weiten geeigne ten Grenzen frei wählbar. Dies gilt insbesondere auch für die zwei Polanschlüsse der einzelnen Energiespeicherzelle. Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemä ßen Zellverbundes sieht vor, dass die zwei Polanschlüsse der jeweiligen Energiespei cherzelle aus verschiedenen Materialien hergestellt sind, wobei sich die Materialien zumindest hinsichtlich von deren Schmelzpunkten voneinander unterscheiden. Die Materialverschiedenheit der zwei Polanschlüsse bringt Vorteile in der Funktion des Zellverbundes. Entsprechend ist es sinnvoll, die zwei Polanschlüsse der jeweiligen Energiespeicherzelle des Zellverbundes materialverschieden zu gestalten. Die zuei nander korrespondierenden Schlitzungen der Polanschlüsse der Energiespeicherzel- len und der Zungen des Zellverbinders ermöglichen insbesondere bei der oben ge nannten Materialverschiedenheit eine schonende Herstellung der Schweißverbindun gen und eine im Wesentlichen freie Schrumpfung der Schmelze, so dass eine akute Rissbildung oder Hart-Versprödung beim Schweißen wirksam verhindert ist.

Beispielsweise sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungs form des erfindungsgemäßen Zellverbundes vor, dass jede Energiespeicherzelle ei nen Kupfer-Polanschluss aus Kupfer und einen Aluminium-Polanschluss aus Alumi nium aufweist. Kupfer und Aluminium sind gute elektrische und thermische Leiter. Ins besondere in Verbindung mit den vorgenannten Zungen des Zellverbinders aus Kup fer ergibt sich dabei der weitere Vorteil, dass die Schweißverbindungen der Kupfer- Polanschlüsse mit den Zungen aus Kupfer völlig unproblematisch sind. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Polanschlüsse und der Zungen, nämlich der zuei nander korrespondierend ausgebildeten Schlitze der miteinander zu verbindenden Po lanschlüsse und Zungen sind die Schweißverbindungen zwischen den Aluminium-Po- lanschlüssen und den Zungen aus Kupfer, wie in dem vorhergehenden Absatz bereits allgemein ausgeführt, darüber hinaus auch wesentlich verbessert.

Im Folgenden bezeichnet ein Kupfer-Polanschluss ein Polanschluss aus Kupfer oder weitgehend aus Kupfer. Darüber hinaus bezeichnet ein Aluminium-Polanschluss ein Polanschluss aus Aluminium oder weitgehend aus Aluminium.

Zur weiteren Verbesserung der Schweißverbindung von materialverschiedenen Polan schlüssen und Zungen sieht eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass die Polanschlüsse und die jeweils korrespondierenden Zungen bei der Überführung des Zellverbinders in dessen Montagelage derart zueinander po sitioniert werden, dass mittels dieser Positionierung der Anteil des jeweiligen Materials bei zueinander korrespondierenden und materialverschiedenen Polanschlüssen und Zungen bei deren Verbindung einstellbar ist. Hierdurch ist es möglich, den Anteil des jeweiligen Materials, also beispielsweise des Aluminiums eines Aluminium-Polan- schlusses auf der einen Seite und des Kupfers einer diesem Aluminium-Polanschluss zugeordneten Zunge aus Kupfer auf der anderen Seite, zur Herstellung einer ord nungsgemäßen und damit funktionssicheren Schweißverbindung zwischen diesem Polanschluss und der zu diesem Polanschluss korrespondierenden Zunge in ge wünschter Weise einzustellen.

Alternativ oder zusätzlich dazu sieht eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfin dungsgemäßen Verfahrens vor, dass eine Schweißvorrichtung zur Herstellung der Schweißverbindung mittels einer Steuerung derart angesteuert wird, dass mittels der Schweißvorrichtung der Anteil des jeweiligen Materials bei zueinander korrespondie renden und materialverschiedenen Polanschlüssen und Zungen bei deren Verbindung einstellbar ist. Auf diese Weise ist es ebenfalls möglich, den Anteil des jeweiligen Ma terials, also beispielsweise des Aluminiums eines Aluminium-Polanschlusses auf der einen Seite und des Kupfers einer diesem Aluminium-Polanschluss zugeordneten Zunge aus Kupfer auf der anderen Seite, zur Herstellung einer ordnungsgemäßen und damit funktionssicheren Schweißverbindung zwischen diesem Polanschluss und der zu diesem Polanschluss korrespondierenden Zunge in gewünschter Weise einzustel len. Die Schweißvorrichtung und das damit durchgeführte Schweißverfahren sind je nach den Erfordernissen des Einzelfalls in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Beispielsweise kann die Schweißvorrichtung für das Laserschweißen, Lichtbogen schweißen, Plasmaschweißen oder Wderstandsschweißen geeignet ausgebildet sein. Entsprechend unterschiedlich kann der Aufbau der Schweißvorrichtung gestaltet sein.

Anhand der beigefügten, grob schematischen Zeichnung wird die Erfindung nachfol gend näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zellverbundes in einer perspektivischen Darstellung, mit dem Zellverbinder in einer Demontage lage,

Fig. 2 eine Energiespeicherzelle des Zellverbundes aus Fig. 1 in einer Frontalan sicht, Fig. 3 das Ausführungsbeispiel in einerweiteren perspektivischen Darstellung, mit dem Zellverbinder in dessen Montagelage,

Fig. 4 eine vergrößerte Detailansicht des Zellverbundes in teilweiser Darstellung, Fig. 5a eine erste Variante des Zellverbundes und

Fig. 5b eine zweite Variante des Zellverbundes, bei der der Zellverbinder einen zu mindest teilweise elastischen Kern aufweist.

In den Fig. 1 bis 5b ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zellverbun des exemplarisch dargestellt. Der Zellverbund 2 umfasst eine Mehrzahl von als Pouch-Zellen ausgebildeten Energiespeicherzellen 4 mit jeweils zwei plattenartigen Polanschlüssen 6, 8, wobei jeweils ein Polanschluss 6, 8 einer Energiespeicherzelle 4 mit jeweils einem Polanschluss 6, 8 einer benachbarten Energiespeicherzelle 4 strom leitend verbunden ist. Der Polanschluss 6 ist dabei als ein Aluminium-Polanschluss aus Aluminium ausgebildet und der Polanschluss 8 ist dabei als ein Kupfer-Polan- schluss aus Kupfer ausgebildet. Die ström leitend verbundenen Polanschlüsse 6, 8 sind mittels eines separaten Zellverbinders 10 in einer in den Fig. 3, 4, 5a und 5b dar gestellten Montagelage des Zellverbinders 10 miteinander mittels Schweißung, näm lich Laserschweißung, verbunden, wobei der Zellverbinder 10 zu dem jeweiligen Po lanschluss 6, 8 jeweils eine korrespondierende Zunge 12 aufweist, und wobei die Po lanschlüsse 6, 8 und die Zungen 12 jeweils eine Mehrzahl von zueinander korrespon dierenden Schlitzen 14, 16 aufweisen, und wobei die Schlitze 14 der Polanschlüsse 6, 8 im Wesentlichen senkrecht von einem freien Ende des jeweiligen Polanschlusses 6, 8 in Richtung eines Verbindungsbereichs des jeweiligen Polanschlusses 6, 8 mit dem Rest der Energiespeicherzelle 4 verlaufen, und wobei die Schlitze 16 der Zungen 12 im Wesentlichen senkrecht von einem freien Ende der jeweiligen Zunge 12 in Rich tung eines Verbindungsbereichs der jeweiligen Zunge 12 mit dem Rest des Zellverbin ders 10 verlaufen. Die Schlitze 14, 16 der Polanschlüsse 6, 8 und der Zungen 12 sind derart dimensio niert und zueinander positioniert, dass die zueinander korrespondierenden Polan schlüsse 6, 8 und Zungen 12 jeweils zwischen den Schlitzen 14, 16 miteinander punktförmig verschweißbar sind. Siehe hierzu auch die Fig. 2, aus der die Polan schlüsse 6, 8 einer der Energiespeicherzellen 4 deutlicher ersichtlich sind. Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, weist jeder der Polanschlüsse 6, 8 der Energiespeicherzelle 4 insgesamt sechs Schlitze 14 auf. Die einzelnen Energiespeicherzellen 4 sind hinsicht lich der für die Erfindung relevanten Aspekte zueinander identisch ausgebildet. Der einzelne Zellverbinder 10 mit den Zungen 12 und den Schlitzen 16 ist in der Fig. 4 teil weise und vergrößert dargestellt. Wie daraus auch ersichtlich ist, umfasst der einzelne Zellverbinder 10 eine Mehrzahl von Zungen 12, die jeweils einem der Polanschlüsse 6, 8 einer der Energiespeicherzellen 4 zugeordnet sind. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, weist der Zellverbund 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel insgesamt vier derartige Zellverbinder 10 auf. Die einzelnen Zellverbinder 10 sind zueinander iden tisch aufgebaut. Denkbar ist jedoch auch, dass ein einziger Zellverbinder 10 lediglich zur Verbindung von einem Polanschluss 6, 8 einer der Energiespeicherzellen 4 mit ei nem Polanschluss 6, 8 einer anderen Energiespeicherzelle 4 des Zellverbundes 2 ausgebildet ist.

Wie aus der Fig. 2 ferner hervorgeht, weisen die Polanschlüsse 6, 8 zusätzlich zu den jeweiligen Schlitzen 14 jeweils zwei Einkerbungen 18 auf, wobei die Einkerbungen 18 im Wesentlichen parallel zu den jeweiligen Schlitzen 14 verlaufen und derart ausgebil det sind, dass die Biegesteifigkeit des jeweiligen Polanschlusses 6, 8 reduziert ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wirken die Einkerbungen 18 jeweils zusätzlich als Schlitze 14. Entsprechend sind auch die Zungen 12 an den einzelnen Zellverbin dern 10 ausgebildet, so dass die zueinander korrespondierenden Polanschlüsse 6, 8 und Zungen 12 zwischen den Schlitzen 14, 16 und 18, 16 miteinander punktförmig verschweißbar sind.

Der einzelne Zellverbinder 10 weist auf dessen den Energiespeicherzellen 4 abge wandten Seite jeweils einen Wärmeübertragungsabschnitt 20 zur Wärmeübertragung von den Zungen 12 des Zellverbinders 10 auf einen separaten Kühlkörper 22 auf. Der Kühlkörper 22 ist lediglich in den Fig. 5a und 5b dargestellt.

Der Zellverbinder 10 ist in dessen Montagelage in den Fig. 5a und 5b näher darge stellt. Wie daraus ersichtlich ist, weist der teilweise dargestellte Zellverbinder 10 ge mäß der in der Fig. 5a gezeigten Variante fünf Kerne 24 auf, an denen die Zungen 12 des Zellverbinders 10 lösbar befestigt sind. Die zwei miteinander zu verbindenden Po lanschlüssen 6, 8 zugeordneten Zungen 12 sind dabei an einem Grundkörper 26 an geordnet, wobei der Grundkörper 26 und die Zungen 12 als ein einziges Bauteil aus Kupfer ausgebildet sind. In der in der Fig. 5b gezeigten Variante weist der Zellverbin der 10 ebenfalls fünf Kerne 24 auf, an denen die Zungen 12 des Zellverbinders 10 ebenfalls lösbar befestigt sind. Die zwei miteinander zu verbindenden Polanschlüssen 6, 8 zugeordneten Zungen 12 sind dabei wiederum an einem Grundkörper 26 ange ordnet, wobei der Grundkörper 26 und die Zungen 12 als ein einziges Bauteil aus Kupfer ausgebildet sind. Das den Grundkörper 26 und die Zungen 12 umfassende einzige Bauteil ist mittels einer Rastverbindung an dem jeweils korrespondierenden Kern 24 befestigt. Hierfür weist der Kern 24 insgesamt vier Rasthaken 28 und der Grundkörper 26 insgesamt vier dazu korrespondierende Rastöffnungen 30 auf. Siehe hierzu auch die Fig. 4 Im Unterschied zu der Variante gemäß der Fig. 5a weist die Va riante gemäß der Fig. 5b einen zumindest teilweise elastischen Kern 24 auf. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dies dadurch realisiert, dass auf einem ersten Teil 27 des Kerns 24 eine elastische Schicht 32 angeordnet ist.

Im Nachfolgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Fierstellung eines Zell verbundes sowie die Funktion des erfindungsgemäßen Zellverbinders gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel anhand der Fig. 1 bis 5b näher erläutert.

Zunächst sind die einzelnen Energiespeicherzellen 4 des Zellverbundes 2 wie in der Fig. 1 dargestellt nebeneinander angeordnet. Die Zellverbinder 10, von denen in der Fig. 1 lediglich ein einziger dargestellt ist, befinden sich in einer Demontagelage. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, erstrecken sich die Polanschlüsse 6, 8 der einzelnen Ener giespeicherzellen 4 senkrecht nach oben. Zwecks ström leitender Verbindung benach barter Polanschlüsse 6, 8 der Energiespeicherzellen 4 zur Bildung des Zellverbundes 2 werden die insgesamt vier Zellverbinder 10 mit deren Zungen 12 in der Bildebene von Fig. 1 von oben auf die Polanschlüsse 6, 8 der Energiespeicherzellen 4 aufge schoben, so dass die Zungen 12 mit den jeweils korrespondierenden Polanschlüssen 6, 8 in Eingriff gelangen. Siehe hierzu die Fig. 3, 4, 5a und 5b in der Zusammenschau.

Wie aus den Fig. 5a und 5b hervorgeht, sind die Zungen 12 des einzelnen Zellverbin ders 10 derart ausgebildet, dass die Zungen 12 in der Montagelage des Zellverbinders 10 an den jeweils korrespondierenden Polanschlüssen 6, 8 der Energiespeicherzellen 4 keilförmig anliegen. Ferner sind die Polanschlüsse 6, 8 und die Zungen 12 federnd ausgebildet, wobei die Polanschlüsse 6, 8 und die jeweils korrespondierenden Zungen 12 in der dargestellten Montagelage des einzelnen Zellverbinders 10 gegeneinander vorgespannt sind. Anschließend werden die zueinander korrespondierenden Polan schlüsse 6, 8 der Energiespeicherzellen 4 und Zungen 12 der Zellverbinder 10, die miteinander ström leitend verbunden werden sollen, an den aneinander anliegenden freien Enden der Polanschlüsse 6, 8 und der Zungen 12 mittels Laserschweißen mitei nander verschweißt. Die freien Enden werden mittels Punktschweißung zwischen den zueinander korrespondierenden Schlitzen 14 und Einkerbungen 18 der Polanschlüsse 6, 8 auf der einen Seite und der Schlitze 16 der Zungen 12 auf der anderen Seite ver schweißt. Siehe hierzu auch die Fig. 2, aus der die einzelnen Schlitze 14 und Einker bungen 18 der Polanschlüsse 6, 8 der einzelnen Energiespeicherzelle 4 in einer Fron talansicht erkennbar sind in Verbindung mit der Fig. 4. Jedem der sich zwischen den Schlitzen 14 und Einkerbungen 18 ergebenden Zacken der Polanschlüsse 6, 8 ist in der Montagelage der einzelnen Zellverbinder 10 ein an einer der Zungen 12 des je weiligen Zellverbinders 10 durch die Schlitze 16 gebildeter Zacken zugeordnet, des sen freies Ende mit dem freien Ende des vorgenannten Zackens der Polanschlüsse 6, 8 verschweißt wird. Die zueinander korrespondierenden Schlitzungen 14, 18, 16 der Polanschlüsse 6, 8 der Energiespeicherzellen 4 und der Zungen 12 der Zellverbinder 10 ermöglichen darüber hinaus eine schonende Herstellung der Schweißverbindun gen und eine im Wesentlichen freie Schrumpfung der Schmelze. Es kann sich eine vorteilhafte Kugelform der Schweißung ausbilden.

Die Polanschlüsse 6, 8 und die jeweils korrespondierenden Zungen 12 sind bei der Überführung des einzelnen Zellverbinders 10 in dessen Montagelage vor dem Schweißen derart zueinander positioniert worden, dass mittels dieser Positionierung der Anteil des jeweiligen Materials bei den zueinander korrespondierenden und mate rialverschiedenen Polanschlüssen 6 und Zungen 12 bei deren Schweißverbindung eingestellt werden kann. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dies der Fall für die Laserschweißung der Aluminium-Polanschlüsse 6 mit den korrespondierenden Zungen 12 der Zellverbinder 10, die aus Kupfer ausgebildet sind. Alternativ oder zu sätzlich dazu kann eine nicht dargestellte Schweißvorrichtung zur Herstellung der La serschweißverbindung mittels einer nicht dargestellten Steuerung derart angesteuert werden, dass mittels der Schweißvorrichtung ebenfalls der Anteil des jeweiligen Mate rials bei den zueinander korrespondierenden und materialverschiedenen Polanschlüs sen 6 und Zungen 12 bei deren Schweißverbindung eingestellt werden kann. Durch die beiden vorgenannten Maßnahmen ist es möglich, die Bildung von spröden Alumi- nium-Kupfer-Phasen bei der Herstellung der Schweißverbindung auf ein Minimum zu reduzieren.

Anschließend wird der separate Kühlkörper 22 mit dem Rest des Zellverbundes 2 ver bunden, so dass der Kühlkörper 22 in Wärmeübertragungsverbindung mit dem Grund körper 26 gelangt, an dem der Wärmeübertragungsabschnitt 20 des einzelnen Zellver binders 10 angeordnet ist. Zwecks elektrischer Isolierung ist zwischen dem Wärme übertragungsabschnitt 20 und dem Kühlkörper 22 eine als Wärmeleitpaste ausgebil dete Isolierschicht 34 angeordnet. Um die Isolierschicht 34 möglichst dünn ausgestal ten zu können und gleichzeitig eine ordnungsgemäße und funktionssichere Wärme übertragung von dem einzelnen Zellverbinder 10 auf den Kühlkörper 22 zu gewähr leisten, ist bei der Variante gemäß der Fig. 5b die elastische Schicht 32 vorgesehen. Mittels der elastischen Schicht 32 ist ein Toleranzausgleich ermöglicht, so dass die Di cke der Isolierschicht 34 minimal ausgebildet sein kann. Die Wärmeübertragung von der einzelnen Energiespeicherzelle 4, über deren Polanschlüsse 6, 8 und den korres pondierenden Zellverbinder 10 mit dessen Zungen 12 auf den Kühlkörper 22 ist damit optimiert.

Die Erfindung ist nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel begrenzt. Beispiels weise ist die Erfindung auch bei anderen Ausführungsformen von Zellverbunden vor teilhaft einsetzbar. Entsprechend ist die Anwendung der Erfindung auch nicht auf die erläuterten Pouch-Zellen beschränkt. Auch die in dem Ausführungsbeispiel genannten Materialien sind rein exemplarisch zu verstehen. Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf Laserschweißen festgelegt.

Bezugszeichenliste

2 Zellverbund

4 Energiespeicherzelle des Zellverbundes 2

6 Aluminium-Polanschluss der Energiespeicherzelle 4

8 Kupfer-Polanschluss der Energiespeicherzelle 4

10 Zellverbinder

12 Zunge des Zellverbinders

14 Schlitze des Polanschlusses 6, 8

16 Schlitze der Zunge 12

18 Einkerbungen des Polanschlusses 6, 8

20 Wärmeübertragungsabschnitt des Zellverbinders 10

22 Kühlkörper

24 Kern des Zellverbinders 10

26 Grundkörper des Zellverbinders 10, an dem die Zungen 12 angeordnet sind

27 Erster Teil des Kerns 24

28 Rasthaken des Kerns 24

30 Rastöffnungen des Grundkörpers 26

32 Elastische Schicht des Kerns 24

34 Elektrische Isolierschicht