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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Befüllen einer elektrochemischen Zelle mit einem Elektrolyten.
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Die vorliegende Erfindung wird im Zusammenhang mit Lithium-Ionen-Batterien zur Versorgung von Kfz-Antrieben beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung aber auch unabhängig von der Chemie und der Bauart der elektrochemischen Zelle und der Batterie und auch unabhängig von der Art des versorgten Antriebs Verwendung finden kann.
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Die
WO 2009/117809 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Elektrolyt-Befüllen einer Batteriezelle mit einem Füllkopf, an den für einen Befüllvorgang der Zelle wahlweise Hochdruck, Vakuum oder Umgebungsdruck angelegt werden können, um eine Zelle zu entleeren und dann den Elektrolyten mit Druck von oben ins Innere der Zelle zu pumpen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Befüllen einer elektrochemischen Zelle mit einem Elektrolyten bereitzustellen.
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Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Befüllen einer elektrochemischen Zelle mit einem Elektrolyten, wobei die elektrochemische Zelle in ihrem Innern mindestens einen Elektrodenstapel und eine den/die Elektrodenstapel zumindest teilweise umschließende Hülle aufweist, enthält die Schritte des Erzeugens eines Unterdrucks im Innern der Zelle (Schritt S3); danach des Verbindens des Innern der Zelle mit einer Elektrolytzuführung (Schritt S5); sowie des abwechselnden Anlegens eines ersten Drucks und eines zweiten Drucks im Wesentlichen an eine gesamte Außenseite der Zelle, wobei der zweite Druck niedriger als der erste Druck ist (Schritte S6 und S7).
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Durch das Erzeugen eines Unterdrucks im Innern der Zelle wird zunächst die im Innern der Zelle und insbesondere in den Zwischenräumen des Elektrodenstapels vorhandene Luft entfernt, sodass beim anschließenden Einfüllen des Elektrolyten dieser alle Zwischenräume im Wesentlichen vollständigen ausfüllen kann.
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Um zu gewährleisten, dass der Elektrolyt in ausreichender Menge und in gleichmäßiger Verteilung zwischen den Elektrodenstapel strömt, wird der Elektrodenstapel abwechselnd zusammengedrückt und entspannt, indem an die Außenseite der Zelle abwechselnd ein höherer erster und ein niedrigerer zweiter Druck aufgebracht werden. Auf diese Weise entsteht eine Sogwirkung, mit welcher der Elektrolyt zwischen den Elektrodenstapel hineingesaugt wird.
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Da der erste und der zweite Druck an im Wesentlichen die gesamte Außenseite der Zelle angelegt werden, erfolgt eine an allen Stellen und in allen Richtungen möglichst gleichmäßige Druckbeaufschlagung der Zelle und damit des Elektrodenstapels darin. Auf diese Weise kann die Gefahr von Beschädigungen der Zelle, insbesondere ihrer Hülle und ihres Elektrodenstapels vermindert werden.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, den Elektrolyten ohne Druck in das Innere der elektrochemischen Zelle zu pumpen, da dieser aufgrund der Sogwirkung des Unterdrucks im Innern der Zelle und der Sogwirkung durch das abwechselnde Zusammendrücken und Entspannen der Zelle ins Innere der Zelle gesaugt wird. Dieses Verfahren ist für die Komponenten der elektrochemischen Zelle schonend und vermeidet insbesondere mechanische Beschädigungen der Hülle. Im Rahmend der Erfindung ist aber auch ein Befüllen der Zelle mit dem Elektrolyten unter Druck möglich.
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Unter einer „elektrochemischen Energiespeichervorrichtung” soll vorliegend jede Art von Energiespeicher verstanden werden, dem elektrische Energie entnommen werden kann, wobei im Innern des Energiespeichers eine elektrochemische Reaktion abläuft. Der Begriff umfasst Energiespeicher aller Art, insbesondere Primärbatterien und Sekundärbatterien. Die elektrochemische Energiespeichervorrichtung weist wenigstens eine elektrochemische Zelle, bevorzugt mehrere elektrochemische Zellen auf. Die mehreren elektrochemischen Zellen können zum Speichern einer größeren Ladungsmenge parallel geschaltet sein oder zur Erzielung einer gewünschten Betriebsspannung in Serie geschaltet sein oder eine Kombination aus Parallel- und Serienschaltung bilden.
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Unter einer „elektrochemischen Zelle” oder „elektrochemischen Energiespeicherzelle” ist vorliegend eine Vorrichtung zu verstehen, welche der Abgabe elektrischer Energie dient, wobei die Energie in chemischer Form gespeichert wird. Im Fall von wiederaufladbaren Sekundärbatterien ist die Zelle auch ausgebildet, um elektrische Energie aufzunehmen, in chemische Energie umzuwandeln und abzuspeichern. Die Gestalt (d. h. insbesondere die Größe und die Geometrie) einer elektrochemischen Zelle kann abhängig von dem verfügbaren Raum gewählt werden. Bevorzugt ist die elektrochemische Zelle im Wesentlichen prismatisch oder zylindrisch ausgebildet. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für elektrochemische Zellen in vorteilhafter Weise einsetzbar, die als Pouch-Zellen oder Coffebag-Zellen bezeichnet werden, ohne dass die elektrochemische Zelle der vorliegenden Erfindung auf diese Anwendung beschränkt sein soll.
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Vorzugsweise weist die im wesentlichen quaderförmige Pouch-Zelle an einem Ihrer vier Ränder, besonders bevorzugt an ihrem unteren Rand, zumindest eine Öffnung bzw. Befüllöffnung auf, durch welche der Elektrolyt zugeführt wird. Dabei ist unter dem unteren Rand der Pouch-Zelle der Rand zu verstehen, welcher in ihrer Gebrauchsposition im Verbund der Batterie nach unten in Richtung der Schwerkraft weist. Diese Öffnung wird nach dem Befüllen versiegelt.
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Der Begriff „Elektrodenstapel” soll eine Anordnung aus wenigstens zwei Elektroden und einem dazwischen angeordneten Elektrolyten bedeuten. Der Elektrolyt kann teilweise von einem Separator aufgenommen sein, wobei der Separator dann die Elektroden trennt. Bevorzugt weist der Elektrodenstapel mehrere Schichten von Elektroden und Separatoren auf, wobei die Elektroden gleicher Polarität jeweils vorzugsweise elektrisch miteinander verbunden, insbesondere parallel geschaltet sind. Die Elektroden sind zum Beispiel plattenförmig oder folienartig ausgebildet und sind bevorzugt im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet (prismatische Energiespeicherzellen). Der Elektrodenstapel kann auch gewickelt sein und eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt besitzen (zylindrische Energiespeicherzellen). Der Begriff „Elektrodenstapel” soll auch derartige Elektrodenwickel beinhalten. Der Elektrodenstapel kann Lithium oder ein anderes Alkalimetall auch in ionischer Form aufweisen.
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Der Begriff „Hülle” soll jede Art von Vorrichtung beinhalten, welche geeignet ist, den Austritt von Chemikalien aus dem Elektrodenstapel in die Umgebung zu verhindern und die Bestandteile des Elektrodenstapels vor schädigenden äußeren Einflüssen zu schützen. Die Hülle kann aus einem oder mehreren Formteilen und/oder folienartig ausgebildet sein. Weiter kann die Hülle einlagig oder mehrlagig ausgebildet sein. Außerdem ist die Hülle vorzugsweise zumindest teilweise aus einem elastischen Material gefertigt bzw. elastisch ausgebildet. Die Hülle ist vorzugsweise aus einem gasdichten und elektrisch isolierenden Werkstoff oder Schichtverbund gebildet. Die Hülle umschließt den Elektrodenstapel bevorzugt möglichst ohne Spalte und Luftpolster, um eine gute Wärmeleitung zwischen der Hülle und dem Innern der elektrochemischen Zelle zu ermöglichen.
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„Unterdruck” bezeichnet einen Druck niedriger als der Atmosphärendruck. Vorzugsweise bildet der Unterdruck ein Vakuum im Innern der elektrochemischen Zelle. Bevorzugt liegt der in Schritt S3 im Innern der elektrochemischen Zelle erzeugte Unterdruck in einem Bereich von etwa 1 bis 50 kPa, bevorzugter in einem Bereich von etwa 2 bis 30 kPa, noch bevorzugter in einem Bereich von etwa 4 bis 10 kPa.
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Der „erste Druck” und der „zweite Druck” sind zunächst ganz allgemein nur insoweit vorbestimmt, dass der zweite Druck niedriger als der erste Druck ist. Mit anderen Worten wird in den Schritten S6 und S7 die elektrochemische Zelle abwechselnd mit zwei unterschiedlichen Drücken beaufschlagt, um die oben beschriebene Sogwirkung für den Elektrolyten zu erzielen. Grundsätzlich können der erste und der zweite Druck beide größer als der Atmosphärendruck gewählt werden, der erste und der zweite Drucke beide niedriger als der Atmosphärendruck gewählt werden, der erste Druck größer und der zweite Druck niedriger als der Atmosphärendruck gewählt werden, oder einer des ersten und des zweiten Drucks im Wesentlichen gleich dem Atmosphärendruck gewählt werden.
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In den Schritten S6 und S7 sollen der erste und der zweite Druck „im Wesentlichen an eine gesamte Außenseite” der elektrochemischen Zelle angelegt werden. Hierunter soll eine möglichst großflächige Druckbeaufschlagung verstanden werden, um die elektrochemische Zelle möglichst aus allen Richtungen und möglichst an allen Stellen mit einem möglichst gleichen Druck zu beaufschlagen. Im Fall einer im Wesentlichen prismatischen Zelle werden vorzugsweise zumindest die Hauptflächen der Zelle im Wesentlichen ganzflächig mit den unterschiedlichen Drücken beaufschlagt, im Fall einer im Wesentlichen zylindrischen Zellenform wird vorzugsweise zumindest die Mantelfläche der Zelle im Wesentlichen ganzflächig mit den unterschiedlichen Drücken beaufschlagt.
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Vorzugsweise werden erste und der zweite Druck an der Außenseite der Zelle in den Schritten S6 und S7 durch ein die elektrochemische Zelle im Wesentlichen vollständig umgebendes Arbeitsfluid erzeugt. Ein „Arbeitsfluid” ist dabei ein gasförmiges oder flüssiges Medium.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Druck in den Schritten S6 und S7 mittels einer Volumen- und/oder Mengenänderung des Arbeitsfluides und/oder mittels einer Strömung des Arbeitsfluides erzeugt. Vorzugsweise werden die Volumen- und/oder Mengenänderungen bei einem gasförmigen Arbeitsfluid eingesetzt und wird die Strömung in einem flüssigen Arbeitsfluid angewendet.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das abwechselnde Anlegen des ersten und des zweiten Drucks in den Schritten S6 und S7 gepulst bzw. pulsierend durchgeführt. Vorzugsweise können dabei eine Pulsdauer des Anlegens des ersten Drucks und/oder eine Pulsdauer des Anlegens des zweiten Drucks während eines wiederholten Durchführens der Schritte S6 und S7 verändert werden.
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Eine Periode des ersten und des zweiten Drucks, d. h. im Wesentlichen eine Summe der Pulsdauer des ersten Drucks und der Pulsdauer des zweiten Drucks, liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 2 bis 20 Sekunden, bevorzugter im Bereich von etwa 3 bis 15 Sekunden, noch bevorzugter im Bereich von etwa 5 bis 10 Sekunden.
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Vorzugsweise entspricht der erste Druck in den Schritten S6 und S7 einem Umgebungsdruck der Zelle (d. h. üblicherweise Atmosphärendruck) oder einem Überdruck und entspricht der zweite Druck in den Schritten S6 und S7 einem Umgebungsdruck der Zelle oder einem Unterdruck. Vorteilhafterweise entspricht der erste Druck im Wesentlichen dem Umgebungsdruck der Zelle und entspricht der zweite Druck einem Unterdruck.
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Vorzugsweise können eine Größe des ersten Drucks und/oder eine Größe des zweiten Drucks während eines wiederholten Durchführens der Schritte S6 und S7 verändert werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Elektrolyt der elektrochemischen Zelle in den Schritten S5 bis S7 von unten her zugeführt. Bei dieser Vorgehensweise können in vorteilhafter Weise die Kapillareffekte beim Befüllen der Zelle mit dem Elektrolyten ausgenutzt werden.
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In anderen Ausführungsformen kann der Elektrolyt auch seitlich oder von oben in die elektrochemische Zelle gefüllt werden.
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Vorzugsweise ist die elektrochemische Zelle vor dem Befüllen so angeordnet, dass ihre Befüllöffnung nach oben und entgegen der Erdanziehung gerichtet ist. Das Befüllen entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt somit vorteilhaft mit Unterstützung der Schwerkraft, indem der Elektrolyt der Erdanziehung folgend nach unten fließt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das erfindungsgemäße Verfahren weiter einen Schritt S8 des Erfassens eines Befüllungsstandwerts der Zelle mit dem Elektrolyten auf und werden die Schritte S6 und S7 wiederholt durchgeführt, bis der in Schritt S8 erfasste Befüllungsstandwert einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet (Schritt S9). Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die elektrochemische Zelle nach Beendigung des Befüllvorganges mit dem Elektrolyten einen vorbestimmten Befüllungsstand aufweist.
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Vorzugsweise kann dabei eine Anzahl der Wiederholungen der Schritte S6 und S7 bis zum nächsten Erfassen des Befüllungsstandswerts in Abhängigkeit von dem in Schritt S7 erfassten Befüllungsstandwert gewählt werden (Schritt S11). So muss zum Beispiel zu Beginn des Befüllvorganges der Befüllungsstandwert nicht so häufig überprüft werden wie zum Ende des Befüllungsvorganges hin. Da auf diese Weise nicht nach jedem Druckwechselvorgang in den Schritten S6 und S7 ein Befüllungsstandwert der Zelle mit dem Elektrolyten erfasst wird, kann der Befüllungsvorgang der Zelle insgesamt verkürzt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren vor Schritt S3 ferner einen Schritt S1 des Versiegelns der elektrochemischen Zelle bis auf mindestens eine Öffnung zum Erzeugen des Unterdrucks in Schritt S3 und mindestens eine Öffnung zum Zuführen des Elektrolyten in Schritt S5 auf. Bei den beiden genannten Öffnungen kann es sich wahlweise um unterschiedliche Öffnungen oder um gleiche Öffnungen handeln. Vorzugsweise ist die Hülle nur mit einer einzigen Öffnung zum Durchführen des Befüllvorganges versehen.
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Unter dem Begriff „Versiegeln” wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine fluiddichte (d. h. flüssigkeits- und gasdichte) Verbindung eines Hüllenteils mit einer anderen Komponente (insbesondere z. B. einem weiteren Hüllenteil oder einem Stromableiter) verstanden. Vorzugsweise weist die Hülle an ihrer Verbindungsseite ein Material bzw. eine Materialschicht auf, welche(s) zumindest teilweise aufgeschmolzen und unter Druck gefügt werden kann (so genanntes Heißsiegeln).
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Befüllen einer elektrochemischen Zelle mit einem Elektrolyten, wobei die elektrochemische Zelle in ihrem Innern zumindest einen Elektrodenstapel und eine den/die Elektrodenstapel zumindest teilweise umschließende Hülle aufweist, weist die folgenden Komponenten auf: eine Halteeinrichtung zum Halten der elektrochemischen Zelle; eine Unterdruckeinrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks im Innern der durch die Halteeinrichtung gehaltenen Zelle; eine Zuführeinrichtung zum Zuführen eines Elektrolyten ins Innere der durch die Halteeinrichtung gehaltenen Zelle; und eine Druckeinrichtung zum Anlegen von wenigstens zwei unterschiedlichen Drücken an im Wesentlichen die gesamte Außenseite der durch die Halteeinrichtung gehaltenen Zelle.
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Vorzugsweise sind die Unterdruckeinrichtung und die Zuführeinrichtung in Form einer gemeinsamen Befülleinrichtung ausgebildet.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung zum gleichzeitigen Befüllen mehrerer elektrochemischer Zellen mit einem Elektrolyten ausgebildet. Durch diese Maßnahme kann der Fertigungsprozess einer Vielzahl von elektrochemischen Zellen beschleunigt werden.
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Bezüglich der Vorteile und der verwendeten Begriffe gelten die oben in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gemachten Ausführungen entsprechend. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in vorteilhafter Weise zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden.
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Das oben beschriebene Verfahren und die oben beschriebene Vorrichtung der Erfindung sind in vorteilhafter Weise bei der Herstellung von elektrochemischen Energiespeichervorrichtungen in Form von Litium-Ionen-Sekundärbatterien zur Versorgung von Kfz-Antrieben einsetzbar. Die Erfindung kann aber selbstverständlich auch in anderen Anwendungen eingesetzt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Darin zeigen:
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1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Vorrichtung zum Befüllen einer elektrochemischen Zelle gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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2 ein Flussdiagramm zum Erläutern des Verfahrensablaufes zum Befüllen einer elektrochemischen Zelle mit einem Elektrolyten gemäß der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt stark vereinfacht eine Vorrichtung zum Befüllen einer elektrochemischen Zelle 10 mit einem Elektrolyten. Im Innern 12 der Zelle 10 ist ein Elektrodenstapel angeordnet, der mit einem Elektrolyten gefüllt werden muss. Eine Hülle grenzt dieses Innere 12 der Zelle von der Zellenumgebung ab und definiert eine Außenseite 14 der Zelle 10.
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Die Zelle 10 weist zumindest eine Öffnung 16 auf, mit deren Hilfe der Befüllvorgang durchgeführt werden kann. Für den Befüllvorgang wird die Zelle 10 in einer geeigneten Halteeinrichtung 18 gehalten. Wie in 1 dargestellt, wird die Zelle 10 dabei vorzugsweise in Überkopfstellung gehalten, sodass der Elektrolyt mittels Kapillarwirkung von unten her ins Innere 12 der Zelle 10 strömen kann.
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Die Öffnung 16 der Zelle 10 wird mit einem Füllkopf 20 verbunden, der seinerseits mit einer Unterdruckquelle 22 und einem Elektrolytvorrat 24 verbunden ist. Über diesen Füllkopf 20 kann somit wahlweise im Innern 12 der Zelle 10 ein Unterdruck erzeugt werden, zum Beispiel ein Vakuum in der Größenordnung von etwa 5 kPa, oder das Innere 12 der Zelle 10 mit einer Elektrolytzuführung verbunden werden. Der Elektrolyt aus dem Elektrolytvorrat 24 kann dabei allein aufgrund der Kapillarwirkung und einer Sogwirkung ins Innere 12 der Zelle 10 gesaugt werden oder zusätzlich mit etwas Druck in die Zelle 10 gepumpt werden.
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Wie in 1 veranschaulicht, ist die Zelle 10 von einer Druckkammer 26 umgeben, welche die Außenseite 14 der Zelle 10 möglichst vollständig umschließt. Diese Druckkammer 26 ist mit einem Fluid 28, d. h. einem Gas oder einer Flüssigkeit gefüllt, welches von möglichst allen Seiten gleichmäßig an der Außenseite 14 der Zelle 10 anliegt und damit von allen Richtungen einen gleichen Druck auf die Zelle 10 und damit den Elektrodenstapel im Innern 12 der Zelle 10 ausübt.
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Die Druckkammer 26 ist mit einer ersten Druckquelle 30 und einer zweiten Druckquelle 32 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel erzeugt die erste Druckquelle 30 einen Fluiddruck im Innern der Druckkammer 26, der im Wesentlichen dem Umgebungsdruck bzw. Atmosphärendruck entspricht, und erzeugt die zweite Druckquelle 32 einen Fluiddruck im Innern der Druckkammer 26, der einem Unterdruck, d. h. einem Druck niedriger als der von der ersten Druckquelle 30 erzeugte Umgebungsdruck entspricht.
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Die beiden Druckquellen 30, 32 können wahlweise auch als gemeinsame Einrichtung ausgebildet sein. Auch ist es möglich, die erste Druckquelle 30 als Überdruckquelle und die zweite Druckquelle 32 als Umgebungsdruckquelle auszubilden.
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Für einen Befüllvorgang der Zelle 10 mit einem Elektrolyten kann die Druckkammer 26 abwechselnd mit der ersten und der zweiten Druckquelle 30, 32 betrieben werden.
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2 zeigt als Flussdiagramm einen beispielhaften Ablauf eines erfindungsgemäßen Befüllvorganges einer elektrochemischen Zelle mit einem Elektrolyten, der mit der oben beschriebenen Vorrichtung durchgeführt werden kann.
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In einem ersten Schritt S1 wird die elektrochemische Zelle 10 bis auf die Befüllöffnung 16 versiegelt. Dann wird diese versiegelte Zelle 10 in einer Kopfüberstellung in der Halteeinrichtung 18 aufgenommen und mit dem Füllkopf 20 verbunden (Schritt S2).
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In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist die Zelle 10 derart in der Halteeinrichtung 18 aufgenommen, dass die Befüllöffnung 16 entgegen der Erdanziehung nach oben gerichtet ist. Anschließend wird die derart angeordnete Zelle 10 ebenfalls mit dem Füllkopf 20 verbunden (Schritt S2).
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In einem Schritt S3 wird dann im Innern 12 der Zelle 10 mit Hilfe der an den Füllkopf 20 angeschlossenen Unterdruckquelle 22 ein Unterdruck bzw. Vakuum erzeugt, d. h. die Zelle 10 evakuiert, um die Gase aus der Zelle 10 zu entfernen. In einem (optionalen) Schritt S4 wird während oder nach der Durchführung der Evakuierung in Schritt S3 in der Druckkammer 26 in dem Fluid 28 mit Hilfe der ersten Druckquell 30 ein Umgebungsdruck erzeugt.
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Nun wird in einem Schritt S5 das Innere 12 der Zelle 10 über den Füllkopf 20 mit dem Elektrolytvorrat 24 verbunden, um der elektrochemischen Zelle 10 den Elektrolyten von unten her zuzuführen. Der Elektrolyt strömt aufgrund des Unterdrucks im Innern 12 der Zelle 10 und aufgrund der Kapillarwirkung durch die Öffnung 16 ins Innere 12 der Zelle 10 und zwischen den Elektrodenstapel.
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In der vorgenannten vorteilhaften Ausführungsform wird die Zelle 10 mit dem Elektrolyt von oben her mit Unterstützung durch die Erdanziehung befüllt.
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Um ein gleichmäßiges und vollständiges Befüllen der Zelle 10 mit dem Elektrolyten zu erreichen werden dann die Schritte S6 und S7 ausgeführt, wobei diese Schritte S6 und S7 wiederholt ausgeführt werden. In Schritt S6 wird zunächst die Außenseite 14 der Zelle 10 in der Druckkammer 26 mit Hilfe der ersten Druckquelle 30 mit dem Umgebungsdruck (erster Druck) beaufschlagt. Anschließend wird in Schritt S7 die Außenseite 14 der Zelle 10 in der Druckkammer 26 mit Hilfe der zweiten Druckquelle 32 mit einem Unterdruck (zweiter Druck) beaufschlagt. Durch das abwechselnde Zusammendrücken und Entspannen der Zelle 10 und des Elektrodenstapels kann der Elektrolyt aus dem Elektrolytvorrat 24 schneller und gleichmäßiger durch den Elektrodenstapel bewegt werden.
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Die Pulsdauern des ersten Drucks und des zweiten Drucks im Fluid 28 der Druckkammer 26 können im Laufe eines Befüllvorganges variiert werden. Zum Beispiel kann die gepulste Druckbeaufschlagung der Außenseite 14 der Zelle im Laufe des Befüllvorganges immer hochfrequenter erfolgen. Die Periode einer Pulsfolge eines ersten Drucks und eines zweiten Drucks liegt zum Beispiel im Bereich von etwa 2 bis 20 Sekunden und beträgt beispielsweise etwa 5 Sekunden.
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In einem nächsten Schritt S8 wird ein Befüllungsstandswert des Elektrolyten in der elektrochemischen Zelle 10 erfasst. In einem Schritt S9 wird dann der erfasste Befüllungsstandswert mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen.
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Falls der erfasste Befüllungsstandswert diesen vorgegeben Schwellenwert erreicht oder überschreitet (JA in Schritt S9), wird der Befüllvorgang für diese Zelle 10 abgeschlossen und in Schritt S10 die Außenseite 14 der Zelle 10 in der Druckkammer 26 wieder mit Umgebungsdruck beaufschlagt sowie das Innere 12 der Zelle 10 von dem Elektrolytvorrat 24 getrennt.
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Andernfalls (NEIN in Schritt S9) wird in Abhängigkeit von dem in Schritt S8 erfassten Befüllungsstandwert die Anzahl der Wiederholungen für die Schritte S6 und S7 festgesetzt und das Verfahren geht wieder zurück zu Schritt S6, um die abwechselnde Druckbeaufschlagung der Außenseite 14 der Zelle 10 fortzusetzen. Die Befüllung mit den Schritten S6 bis S8 wird solange fortgesetzt, bis der Befüllungsstandwert des Elektrolyten den vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet.
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Die Vorrichtung zum Befüllen der elektrochemischen Zelle 10 mit einem Elektrolyten ist dabei vorzugsweise so ausgestaltet, dass gleichzeitig mehrere Zellen nach dem in 2 dargestellten Verfahren mit dem Elektrolyten befüllt werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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