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WO2014161719A1 - Wiederaufladbare batterie - Google Patents

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Publication number
WO2014161719A1
WO2014161719A1 PCT/EP2014/055463 EP2014055463W WO2014161719A1 WO 2014161719 A1 WO2014161719 A1 WO 2014161719A1 EP 2014055463 W EP2014055463 W EP 2014055463W WO 2014161719 A1 WO2014161719 A1 WO 2014161719A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
frame
transverse belt
frame element
transverse
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2014/055463
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English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Kores
Harald Stuetz
Oliver UREM
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AVL List GmbH
Original Assignee
AVL List GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AVL List GmbH filed Critical AVL List GmbH
Priority to KR1020157025792A priority Critical patent/KR20150138198A/ko
Priority to EP14711958.0A priority patent/EP2981995A1/de
Publication of WO2014161719A1 publication Critical patent/WO2014161719A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a rechargeable battery having at least one, preferably with a plurality of battery cells, which are arranged in frame elements, wherein the frame elements comprise a base body made of foamed material, and the frame elements each comprise a first transverse belt, a second transverse belt opposite the first transverse belt and two Having opposite longitudinal straps.
  • Rechargeable batteries so-called accumulators are found in all areas of technology. In the automotive industry, such accumulators are used for alternative drive systems, with high demands being placed on performance, reliability and maintenance of the battery cells used in this area. In particular, the size and weight of such batteries are a major factor in their efficiency in automotive operation.
  • the rechargeable batteries used in this case usually consist of a large number of battery cells, which are combined in cell stacks, in so-called modules, and connected to one another.
  • Such cells are sensitive to mechanical stress and vibrations, in particular when so-called pouch cells are used, so that in the prior art such cells are fixed in usually rigid cell frames and these frames are lined up in cell stacks.
  • changes in thickness occur during a charge / discharge cycle that must be balanced within the cell stack. Likewise, if necessary, manufacturing tolerances must be compensated.
  • the arrangement of battery cells in a cell frame can be found, for example, in WO 2011/057815 A1 or DE 10 2010 051 010 AI. These solutions can only be used to a limited extent for so-called Poch cells because they can only insufficiently counteract mechanical loads that can occur in motor vehicles or the changes in thickness during operation.
  • US 2007/259258 A1 describes a battery cell which is arranged in a foamed frame element. A similar arrangement can also be found in JP 2001/273887 A. These arrangements are especially for pouch cells only partially or not applicable. It is therefore an object of the invention to provide a rechargeable battery of the type mentioned above, which eliminates the disadvantages of the prior art and has an improved mechanical load capacity, and is simple, space-saving and inexpensive to manufacture.
  • first transverse belt of a first frame member is arranged on a second transverse belt of an adjacent second frame member substantially form-fitting manner.
  • the main body of the respective frame elements is made of a foam and may optionally have additional, also made of a different material internals such as fasteners, cooling channels and the like. Due to their material, these frame elements are particularly suitable for absorbing mechanical loads, while at the same time they act in an electrically insulating manner between the individual battery cells. Another advantage is the cost-effective production and their low weight.
  • the frame elements in each case have a first transverse belt, a second transverse belt opposite the first transverse belt, and two longitudinal belts opposite one another, wherein the first transverse belt of a first frame element can be arranged substantially in a form-fitting manner on a second transverse belt of an adjacent second frame element.
  • the cross sections of the transverse straps are selected such that, when the frame elements are arranged side by side, the transverse straps rest against each other in a space-saving manner.
  • the battery cells are inserted, wherein the two electrical contacts of the respective battery cell are arranged either on a transverse belt together, or abut the contacts on opposite cross straps.
  • the first transverse belt has a substantially trapezoidal cross section and the second transverse belt has a substantially triangular cross section, while the two longitudinal belts preferably have a rectangular or square cross section.
  • the frame may also have only triangular or exclusively trapezoidal transverse straps.
  • a single transverse belt has a triangular section as well as a substantially trapezoidal cross section.
  • first transverse belt of the first Frame member is disposed in direct proximity to the second transverse belt of the second frame member, wherein the two transverse straps are at least partially separated from each other by the usually planar electrical contact of a battery cell.
  • first transverse belt with a trapezoidal cross section abuts against at least a first surface of an electrode contact of the battery cell
  • second transverse belt with a triangular cross section of the second frame element is arranged on the surface of a second electrode contact of a second battery cell.
  • the frame element has an insulating layer. It can be designed as a thermal and / or electrical insulation layer, and optionally self-adhesive on one or both sides.
  • the insulating layer is particularly preferably formed as an insulating film, which was miteing foamed in a further variant of the invention during the manufacture of the frame element and, for example, has recesses on the edge as anchoring structure, whereby the layer is embedded in the foam form-fitting manner. Suitable materials are here z. As ceramic composites, polyamide, polyimide, polyethylene or fiber reinforced plastics.
  • At least one degassing opening is provided between two adjacent frame elements.
  • This degassing opening is formed for example as a recess between the individual frame elements and allows the escape of excess pressure from the battery cell when, for example, the outer skin is cracked. This prevents damage to adjacent intact battery cells and / or frame elements, and the outflowing gas can preferably be discharged in a directional manner.
  • those frame elements have proven to be made of an elastic or non-elastic foam, wherein the foam is selected from a group consisting of polyurethane foams, silicone foams, integral foams, epoxy foams and RIM ( Reaction Injection Molding) contains foams.
  • the foam material is mixed with self-extinguishing and / or fire-retardant additives.
  • the invention is furthermore achieved by a method for producing a frame element, in particular for a rechargeable battery according to the invention, in that the frame element is shaped-foamed.
  • the usually liquid, reactive starting materials are introduced into a foaming mold and optionally reacted under pressure and / or temperature.
  • discontinuous processes such as the RSG (reaction foam casting) and the RIM (Reaction Injection Molding) method are used.
  • Figure 1 is a schematic representation of the battery according to the invention in a perspective view.
  • FIG. 2 shows a battery cell in a frame element in a view from the front.
  • FIG. 3 shows an alternative battery cell in a frame element in a view from the front
  • FIG. 4 shows the battery according to the invention from FIG. 3 in a sectional view
  • Fig. 5 shows the battery of FIGS. 1 and 2 in a schematic side view
  • Fig. 6 is a schematic side view of frames having only triangular or trapezoidal transverse straps each;
  • Fig. 7 is a schematic side view of frames having both a triangular and a trapezoidal cross section on the same cross belt.
  • 1 shows a battery 100 according to the invention in the form of a cell stack, wherein the individual battery cells 110 are arranged with their electrode contacts 111 in frame elements 120.
  • the cell stack of the battery 100 according to the invention is arranged between two end plates 130 which, in a manner known per se, fix the individual battery cells 110 with their associated frame elements 120 in their position relative to one another.
  • the frame element 120 is in this case made of foam, which is inexpensively manufactured in a mold, which allows easy production of the different cross sections of the cross straps 121, 122 and longitudinal straps 123.
  • the frame member 120 may be made in one piece with a base body made of foamed material, or the individual transverse straps 121, 122 and longitudinal straps 123 are manufactured individually and then assembled and connected to the frame member 120.
  • a battery cell 110 is shown in a front view, with its two electrode contacts 111 being arranged on a first transverse belt 121 of the frame element 120.
  • fasteners 124 are foamed, which serve the arrangement of the individual battery cells 110 to a cell stack of the battery 100 and are made for example of metal or plastic.
  • the transverse belt 122 also has threaded inserts 125 in its end regions, which likewise serve to arrange individual battery cells 110 relative to one another.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of the battery cell, in which the first contact 11a is arranged in the region of the first transverse belt 121, while the second electrode contact 111b bears against the second transverse belt 122 of the frame element 120.
  • a cooling channel 126 is arranged for the passage of a cooling medium.
  • an insulating layer 140 is arranged, which is particularly preferably formed as a film or thin plate and the thermal and / or electrical insulation of two adjacent battery cells 110, 110 'to each other.
  • the insulating layer 140 is shown by a dotted line ( Figures 2 and 3) and has recesses 141 at the edges to form a positive connection with the cured foam.
  • the first transverse belt 121, 121 'of the frame member 120, 120' has a trapezoidal cross section while being second transverse belt 122, 122 'has a triangular cross-section.
  • the FIG. 4 to remove the cooling channels 126 in the transverse straps 121, 121 ', 122, 122'.
  • the two longitudinal straps 123, 123 'each have a substantially rectangular cross-section in these embodiments of the invention.
  • a first battery cell 110 is arranged between two adjacent frame elements 120, 120 'in such a way that their electrode contacts 111 a, 111 b are interposed between the first trapezoidal transverse belt 121' of the first frame element 120 and the second transverse belt 122 'of the adjacent frame element 120'. is arranged. Due to the special shape of the transverse straps 121, 121 ', 122, 122' and their arrangement to each other, the electrode contacts li la, li la ', 111b, 111b' of two adjacent battery cells 110, 110 'are bent to each other, so that their Kontak- tion essential is relieved.
  • first transverse strap 121 has either a triangular or trapezoidal cross section (FIG. 6) or the first transverse strap 121 has sections with a trapezoidal and a triangular cross section (FIGS ).
  • the cross section of the second transverse belt 122 is substantially square or rectangular and does not protrude beyond the longitudinal straps 123.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine wiederaufladbare Batterie (100) mit zumindest einer, vorzugsweise mit einer Vielzahl von Batteriezellen (110, 110'), die in Rahmenelementen (120, 120') angeordnet sind, wobei die Rahmenelemente (120, 120') einen Grundkörper aus geschäumtem Material aufweisen, und die Rahmenelemente (120, 120') jeweils einen ersten Quergurt (121, 121'), einen dem ersten Quergurt (121, 121') gegenüberliegenden zweiten Quergurt ( 122, 122') sowie zwei einander gegenüberliegende Längsgurte (123, 123') aufweisen, wobei der erste Quergurt (121) eines ersten Rahmenelementes (120) an einem zweiten Quergurt (122') eines benachbarten zweiten Rahmenelementes (120') im Wesentlichen formschlüssig anordenbar ist, sowie ein Verfahren hierzu.

Description

Wiederaufladbare Batterie
Die Erfindung betrifft eine wiederaufladbare Batterie mit zumindest einer, vorzugsweise mit einer Vielzahl von Batteriezellen, die in Rahmenelementen angeordnet sind, wobei die Rahmenelemente einen Grundkörper aus geschäumtem Material aufweisen, und die Rahmenelemente jeweils einen ersten Quergurt, einen dem ersten Quergurt gegenüberliegenden zweiten Quergurt sowie zwei einander gegenüberliegende Längsgurte aufweisen.
Aufladbare Batterien, sogenannte Akkumulatoren sind in allen Bereichen der Technik anzutreffen. In der Automobilindustrie werden derartige Akkumulatoren für alternative Antriebssysteme eingesetzt, wobei in diesem Bereich hohe Anforderungen an Leistung, Betriebssicherheit und Wartung der eingesetzten Batteriezellen gestellt werden. Insbesondere sind auch Größe und Gewicht derartiger Batterien ein wesentlicher Faktor für deren Effizienz im Betrieb in Kraftfahrzeugen. Die hierbei zum Einsatz kommenden wiederaufladbaren Batterien bestehen üblicherweise aus einer Vielzahl von Batteriezellen, die in Zellstapel, in sogenannten Modulen zusammengefasst und miteinander verschaltet sind. Derartige Zellen sind empfindlich hinsichtlich mechanischer Beanspruchung und Vibrationen, insbesondere wenn sogenannte Pouchzellen verwendet werden, sodass im Stand der Technik derartige Zellen in üblicherweise steifen Zellrahmen fixiert und diese Rahmen zu Zellstapel aneinandergereiht sind . Des Weiteren kommt es innerhalb dieser Zellen aufgrund der ablaufenden elektrochemischen Reaktionen zu Dickenänderungen während eines Lade-/Entladezyklus, der innerhalb des Zellstapels ausgeglichen werden muss. Ebenso müssen gegebenenfalls Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden.
Die Anordnung von Batteriezellen in einem Zellrahmen können beispielsweise der WO 2011/057815 AI oder der DE 10 2010 051 010 AI entnommen werden. Diese Lösungen sind für sogenannte Pochzellen nur bedingt einsetzbar, weil sie mechanischen Belastungen, wie sie in Kraftfahrzeugen auftreten können, bzw. den Dickenänderungen während des Betriebs nur unzureichend entgegenwirken können.
In der US 2007/259258 AI wird eine Batteriezelle beschrieben, die in einem geschäumten Rahmenelement angeordnet ist. Eine ähnliche Anordnung kann auch der JP 2001/273887 A entnommen werden. Auch diese Anordnungen sind insbesondere für Pouchzellen nur bedingt oder gar nicht einsetzbar. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine wiederaufladbare Batterie der eingangs erwähnten Art zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile des Stands der Technik beseitigt und eine verbesserte mechanische Belastungsfähigkeit aufweist, sowie einfach, platzsparend und kostengünstig herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der erste Quergurt eines ersten Rahmenelementes an einem zweiten Quergurt eines benachbarten zweiten Rahmenelementes im Wesentlichen formschlüssig anordenbar ist.
Hierbei ist der Grundkörper der jeweiligen Rahmenelemente aus einem Schaumstoff gefertigt und kann gegebenenfalls zusätzliche, auch aus einem anderen Material gefertigte Einbauten wie Befestigungselemente, Kühlkanäle und dergleichen aufweisen. Diese Rahmenelemente sind aufgrund ihres Materials besonders geeignet, mechanische Belastungen aufzunehmen, während sie gleichzeitig elektrisch isolierend zwischen den einzelnen Batteriezellen wirken. Ein weiterer Vorteil liegt in der kostengünstigen Fertigung sowie in deren geringem Gewicht.
Erfindungsgemäß weisen die Rahmenelemente jeweils einen ersten Quergurt, einen dem ersten Quergurt gegenüberliegenden zweiten Quergurt sowie zwei einander gegenüberliegende Längsgurte auf, wobei der erste Quergurt eines ersten Rahmenelementes an einem zweiten Quergurt eines benachbarten zweiten Rahmenelementes im Wesentlichen formschlüssig anordenbar ist. Hierbei sind die Querschnitte der Quergurte derart gewählt, dass bei Aneinanderordnen der Rahmenelemente die Quergurte platzsparend aneinander anliegen. In diese Rahmenelemente werden die Batteriezellen eingelegt, wobei die beiden elektrischen Kontakte der jeweiligen Batteriezelle entweder an einem Quergurt gemeinsam angeordnet sind, oder aber die Kontakte an einander gegenüberliegenden Quergurten anliegen.
In einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung weist der erste Quergurt einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt und der zweite Quergurt einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt auf, während die beiden Längsgurte vorzugsweise einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt besitzen.
In einer speziellen Ausführungsform kann der Rahmen auch nur ausschließlich dreieckige oder ausschließlich trapezförmige Quergurte aufweisen. Ebenso ist eine Variante vorgesehen, bei der ein einzelner Quergurt abschnittsweise über einen dreieckigen als auch über einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt verfügt.
Besonders bevorzugt ist hierbei vorgesehen, dass zwei benachbarte Rahmenelemente derart zueinander angeordnet sind, dass der erste Quergurt des ersten Rahmenelementes in direkter Nachbarschaft zu dem zweiten Quergurt des zweiten Rahmenelementes angeordnet ist, wobei die beiden Quergurte durch den üblicherweise flächigen elektrischen Kontakt einer Batteriezelle zumindest teilweise voneinander getrennt sind . Somit liegt der erste Quergurt mit einem trapezförmigen Querschnitt an zumindest einer ersten Oberfläche eines Elektrodenkontakts der Batteriezelle an, während an der Oberfläche eines zweiten Elektrodenkontakts einer zweiten Batteriezelle der zweite Quergurt mit dreieckigem Querschnitt des zweiten Rahmenelementes angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine besonders platzsparende Anordnung der Rahmenelemente und der darin angeordneten Batteriezellen erzielt, während gleichzeitig die Elektrodenkontakte sicher zwischen den Quergurten der benachbarten Rahmenelemente fixiert sind . Auf diese Weise wird auch die Verbindung der Elektrodenkontakte zweier benachbarter Batteriezellen erleichtert.
Um eine sichere elektrische Trennung zweier benachbarter Batteriezellen zu gewährleisten, ist in einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass das Rahmenelement eine Isolationsschicht aufweist. Sie kann als thermische und/oder elektrische Isolationsschicht ausgeführt sein, und optional einseitig oder beidseitig selbstklebend sein. Die Isolationsschicht ist besonders bevorzugt als Isolationsfolie ausgebildet, die in einer weiteren Variante der Erfindung während der Herstellung des Rahmenelementes miteingeschäumt wurde und beispielsweise Aussparungen am Rand als Verankerungsstruktur aufweist, wodurch die Schicht im Schaum formschlüssig einbettet wird . Geeignete Materialien sind hier z. B. Keramik-Verbundwerkstoffe, Polyamid, Polyimid, Polyethylen oder faserverstärkte Kunststoffe.
Um die Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Batterie zu erhöhen, ist in einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass zwischen zwei benachbarten Rahmenelementen zumindest eine Entgasungsöffnung vorgesehen ist. Diese Entgasungsöffnung ist beispielsweise als Aussparung zwischen den einzelnen Rahmenelementen ausgebildet und erlaubt das Entweichen eines Überdrucks aus der Batteriezelle, wenn zum Beispiel deren Außenhaut gerissen ist. Damit wird die Beschädigung benachbarter intakter Batteriezellen und/oder Rahmenelemente verhindert, und das ausströmende Gas kann vorzugsweise gerichtet abgeführt werden.
Als besonders geeignet für den Einsatz in der erfindungsgemäßen Batterie haben sich jene Rahmenelemente erwiesen, die aus einem elastischen oder auch nichtelastischen Schaumstoff gefertigt sind, wobei der Schaumstoff aus einer Gruppe gewählt ist, die Polyurethanschäume, Silikonschäume, Integralschäume, Epoxy- schäume und RIM-(Reaction Injection Moulding-)Schäume enthält. Um die Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Batterie weiter zu erhöhen, ist in einer weiteren Ausführung der Erfindung das Schaummaterial mit selbstlöschenden und/oder brandhemmenden Additiven versetzt.
Die Erfindung wird des Weiteren durch ein Verfahren zur Herstellung eines Rahmenelementes, insbesondere für eine erfindungsgemäße wiederaufladbare Batterie dadurch gelöst, dass das Rahmenelement formgeschäumt wird . Hierzu werden in eine Schäumform die üblicherweise flüssigen, reaktionsfähigen Ausgangsstoffe eingebracht und gegebenenfalls unter Druck und/oder Temperatur zur Reaktion gebracht. Hierbei kommen auch diskontinuierliche Verfahren wie das RSG- (Reaktionsschaumguss)- und das RIM-(Reaction Injection Moulding)-Verfahren zum Einsatz.
Besonders bevorzugt ist beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass während der Herstellung des Rahmenelementes weitere Funktionselemente, insbesondere Kabelkanäle, Kühlleitungen, Isolationselemente oder Metallteile wie beispielsweise Befestigungsklammern in die Form eingelegt und mitgeschäumt werden.
Im Folgenden wird anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels mit zugehörigen Figuren die Erfindung näher erläutert. Darin zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Batterie in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 2 eine Batteriezelle in einem Rahmenelement in einer Ansicht von vorne;
Fig. 3 eine alternative Batteriezelle in einem Rahmenelement in einer Ansicht von vorne;
Fig. 4 die erfindungsgemäße Batterie aus Fig. 3 in einer Schnittansicht;
Fig. 5 die erfindungsgemäße Batterie aus Figs. 1 und Fig. 2 in einer schematischen Seitenansicht;
Fig. 6 eine schematische Seitenansicht von Rahmen, die nur jeweils dreieckige oder trapezförmige Quergurte aufweisen; und
Fig. 7 eine schematische Seitenansicht von Rahmen, die sowohl einen dreieckigen als auch einen trapezförmigen Querschnitt am selben Quergurt aufweisen. Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Batterie 100 in Form eines Zellstapels, wobei die einzelnen Batteriezellen 110 mit ihren Elektrodenkontakten 111 in Rahmenelementen 120 angeordnet sind. Der Zellstapel der erfindungsgemäßen Batterie 100 ist zwischen zwei Endplatten 130 angeordnet, die auf an sich bekannte Weise die einzelnen Batteriezellen 110 mit ihren zugehörigen Rahmenelementen 120 in ihrer Position zueinander fixieren. Das Rahmenelement 120 ist hierbei aus Schaumstoff gefertigt, das kostengünstigerweise in einer Form hergestellt wird, was eine einfache Herstellung der unterschiedlichen Querschnitte der Quergurte 121, 122 bzw. Längsgurte 123 erlaubt.
Hierbei kann das Rahmenelement 120 einstückig mit einem Grundkörper aus geschäumtem Material gefertigt sein, oder aber die einzelnen Quergurte 121, 122 und Längsgurte 123 einzeln gefertigt und anschließend zum Rahmenelement 120 zusammengesetzt und verbunden werden.
In der Fig . 2 ist eine Batteriezelle 110 in einer Ansicht von vorne dargestellt, wobei ihre beiden Elektrodenkontakte 111 an einem ersten Quergurt 121 des Rahmenelementes 120 angeordnet sind.
Des Weiteren sind in dem Grundkörper der Längsgurte 123 Befestigungselemente 124 eingeschäumt, die der Anordnung der einzelnen Batteriezellen 110 zu einem Zellstapel der Batterie 100 dienen und beispielsweise aus Metall oder Kunststoff gefertigt sind. Der Quergurt 122 weist zudem in seinen Endbereichen Gewindeeinsätze 125 auf, die ebenfalls der Anordnung einzelner Batteriezellen 110 zueinander dienen.
In der Fig. 3 ist eine alternative Ausführung der Batteriezelle gezeigt, bei welcher der erste Kontakt l i la im Bereich des ersten Quergurtes 121 angeordnet ist, während der zweite Elektrodenkontakt 111b am zweiten Quergurt 122 des Rahmenelements 120 anliegt. Hierbei ist in dem Grundkörper des Rahmenelements 120 ein Kühlkanal 126 für die Durchleitung eines Kühlmediums angeordnet.
An der Oberfläche der Batteriezelle 110 ist eine Isolationsschicht 140 angeordnet, die besonders bevorzugt als Folie oder dünne Platte ausgebildet ist und der thermischen und/oder elektrischen Isolierung zweier benachbarter Batteriezellen 110, 110' zueinander dient. Die Isolationsschicht 140 ist mittels einer punktierten Linie dargestellt (Fig . 2 und Fig . 3) und zeigt an den Rändern Aussparungen 141, um eine formschlüssige Verbindung mit dem ausgehärteten Schaum herzustellen.
Wie in den Fig . 4 und Fig. 5 gezeigt, weist der erste Quergurt 121, 121' des Rahmenelements 120, 120' einen trapezförmigen Querschnitt auf, während sein zweiter Quergurt 122, 122' einen dreiecksförmigen Querschnitt aufweist. Zudem sind der Fig . 4 die Kühlkanäle 126 in den Quergurten 121, 121', 122, 122' zu entnehmen. Die beiden Längsgurte 123, 123' weisen in diesen Ausführungen der Erfindung jeweils einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf.
Wie insbesondere der Fig . 5 entnommen werden kann, ist eine erste Batteriezelle 110 derart zwischen zwei benachbarten Rahmenelementen 120, 120' angeordnet, dass ihre Elektrodenkontakte l i la, 111b zwischen dem ersten trapezförmigen Quergurt 121' des ersten Rahmenelements 120 und dem zweiten Quergurt 122' des benachbarten Rahmenelements 120' angeordnet ist. Durch die spezielle Ausformung der Quergurten 121, 121', 122, 122' und deren Anordnung zueinander werden jeweils die Elektrodenkontakte l i la, l i la', 111b, 111b' zweier benachbarter Batteriezellen 110, 110' zueinander gebogen, sodass deren Kontak- tierung wesentlich erleichtert wird. Da die Längsgurte 123, 123' der einzelnen Rahmenelemente 120, 120' eine geringere Breite als die zugehörigen Quergurte 121, 121', 122, 122' aufweisen, entsteht zwischen den Längsgurten 123, 123' eine spaltartige Längsöffnung, die als Entgasungsöffnung 150 fungiert.
In den Fig . 6 und Fig. 7 sind weitere Varianten des Rahmenelements 120 dargestellt, wobei der jeweilige erste Quergurt 121 entweder einen dreiecksförmigen oder trapezförmigen Querschnitt aufweist (Fig. 6) oder aber der erste Quergurt 121 abschnittsweise über einen trapezförmigen sowie einen dreiecksförmigen Querschnitt verfügt (Fig . 7). In beiden Fällen ist der Querschnitt des zweiten Quergurts 122 im Wesentlichen quadratisch oder rechteckig und überragt die Längsgurte 123 nicht.
Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiels beschränkt ist, insbesondere können im Rahmenelement noch weitere Funktionselemente, insbesondere Kühlleitungen, Kabelkanäle, sowie unterschiedlichste Öffnungen vorgesehen sein .

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Wiederaufladbare Batterie (100) mit zumindest einer, vorzugsweise mit einer Vielzahl von Batteriezellen (110, 110'), die in Rahmenelementen (120, 120') angeordnet sind, wobei die Rahmenelemente (120, 120') einen Grundkörper aus geschäumtem Material aufweisen, und die Rahmenelemente (120, 120') jeweils einen ersten Quergurt (121, 121'), einen dem ersten Quergurt (121, 121') gegenüberliegenden zweiten Quergurt (122, 122') sowie zwei einander gegenüberliegende Längsgurte (123, 123') aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Quergurt (121) eines ersten Rahmenelementes (120) an einem zweiten Quergurt (122') eines benachbarten zweiten Rahmenelementes (120') im Wesentlichen formschlüssig anordenbar ist.
2. Batterie (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Quergurt (121, 121') einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt und der zweite Quergurt (122, 122') einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweist, während die beiden Längsgurte (123, 123') vorzugsweise einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt besitzen.
3. Batterie (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte Rahmenelemente (120, 120') derart zueinander angeordnet sind, dass der erste Quergurt (121) des ersten Rahmenelementes (120) in direkter Nachbarschaft zu dem zweiten Quergurt (122') des zweiten Rahmenelementes (120') angeordnet ist, wobei die beiden Quergurte (121, 122') durch einen flächigen elektrischen Kontakt (111, l i la, l i la', 111b, 111b') einer Batteriezelle (110 ,110') zumindest teilweise voneinander getrennt sind .
4. Batterie (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenelement (120, 120') eine Isolationsschicht (140) zur elektrischen und/oder thermischen Trennung zweier benachbarter Batteriezellen (110, 110') aufweist.
5. Batterie (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (140) eine Verankerungsstruktur (141) zur verbesserten Einbettung im geschäumten Material des Rahmenelementes (120) aufweist.
6. Batterie (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten Rahmenelementen (120, 120') zumindest eine Entgasungsöffnung (150) vorgesehen ist. Batterie (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenelement (120, 120') aus einem elastischen oder nicht-elastischen Schaumstoff gefertigt ist, der aus der Gruppe gewählt ist, die Polyurethanschäume, Silikonschäume, Integralschäume, Epoxyschäume und RIM-(Reaction Injection oulding)-Schäume enthält, und vorzugsweise mit selbstlöschenden und/oder brandhemmenden Additiven versetzt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Rahmenelementes (120, 120'), insbesondere für eine Batterie (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper des Rahmenelements (120, 120') formgeschäumt wird .
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass während der Herstellung des Rahmenelementes (120, 120') weitere Funktionselemente, insbesondere Kabelkanäle, Kühlleitungen (126), Isolationselemente (140) oder Metallteile wie Befestigungsklammern (124) in die Form eingelegt und mitgeschäumt werden.
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