DE102011105424A1 - Verfahren zur Behandlung und/oder Reparatur einer elektrochemischen Zelle und Batterie mit einer Anzahl dieser elektrochemischen Zellen - Google Patents

Verfahren zur Behandlung und/oder Reparatur einer elektrochemischen Zelle und Batterie mit einer Anzahl dieser elektrochemischen Zellen Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren zur Behandlung und/oder Reparatur elektrochemischer Zellen für eine Batterie weist die Schritte auf: (S1) Erfassen von Parameterdaten (DPar.) einer individuellen zu untersuchenden elektrochemischen Zelle zur Bestimmung mindestens eines nachfolgenden Behandlungsschrittes (S5) für die individuelle elektrochemische Zelle, (S2) Übermitteln der Parameterdaten (DPar.) an eine Steuereinheit, (S3) Zuweisen der elektrochemischen Zelle zu den Parameterdaten (DPar.), vorzugsweise Abspeichern der Parameterdaten (DPar.) zu der elektrochemischen Zelle, (S4) Bestimmen mittels der Steuereinheit, ob für die den Parameterdaten zugewiesene elektrochemische Zelle eine vorbestimmte Beziehung der Parameterdaten (DPar.) in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte (WPar., WPar.1, WPar.2, WPar.3, WPar.4, WPar.5) vorliegt, und Durchführen eines ersten vorbestimmten Behandlungsschrittes der elektrochemischen Zelle, wenn ein Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten (DPar.) in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte (WPar., WPar.1, WPar.2, WPar.3, WPar.4, WPar.5) bestimmt worden ist, und vorzugsweise Durchführen eines zweiten vorbestimmten Behandlungsschrittes der elektrochemischen Zelle, wenn ein Nicht-Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten (DPar.) in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte (WPar., WPar.1, WPar.2, WPar.3, WPar.4, WPar.5) bestimmt worden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung und/oder Reparatur einer elektrochemischen Zelle und eine Batterie mit einer Anzahl nach diesem Verfahren behandelten elektrochemischen Zellen.
  • Elektrochemische Energiespeicher, im Folgenden auch als elektrochemische oder galvanische Zellen bezeichnet, werden häufig in der Form stapelbarer Einheiten hergestellt, aus denen durch Zusammenfassung einer Mehrzahl solcher Zellen Batterien für verschiedene Anwendungen, insbesondere für einen Einsatz in elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen hergestellt werden können. Die Erfindung wird in Bezug auf den Einsatz in einem Kraftfahrzeug beschreiben, wobei allerdings darauf hinzuweisen ist, dass ein derartiges Verfahren und eine Batterie mit entsprechend ausgestalteten elektrochemischen Zellen auch unabhängig von Kraftfahrzeugen z. B. in einem stationären Einsatz, insbesondere für eine unterbrechungsfreie Energieversorgung oder einen stationären Energiespeicher betrieben werden können.
  • Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Behandlung und/oder Reparatur einer elektrochemische Zelle, entsprechende elektrochemische Zellen und Batterien mit einer Anzahl elektrochemischer Zellen bekannt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Behandlung und/oder Reparatur einer elektrochemischen Zelle und eine Batterie mit einer Anzahl entsprechend behandelter bzw. reparierter elektrochemischer Zellen bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Behandlung und/oder Reparatur einer elektrochemischen Zelle nach Anspruch 1, eine Batterie nach Anspruch 5 und durch ein Wartungsverfahren für Batterien nach Anspruch 6 gelöst. Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Bei einem Verfahren zur Behandlung und/oder Reparatur elektrochemischer Zellen für eine Batterie, insbesondere für eine zur Anwendung in Kraftfahrzeugen ausgestaltete Batterie, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Behandlungs- und/oder Reparaturverfahren folgende Schritte aufweist: ein Erfassen von Parameterdaten einer individuellen zu untersuchenden elektrochemischen Zelle zur Bestimmung mindestens eines nachfolgenden Behandlungsschrittes für die individuelle elektrochemische Zelle, ein Übermitteln der Parameterdaten an eine Steuereinheit, ein Zuweisen der elektrochemischen Zelle zu den Parameterdaten, vorzugsweise Abspeichern der Parameterdaten zu der elektrochemischen Zelle, ein Bestimmen mittels der Steuereinheit, ob für die den Parameterdaten zugewiesene elektrochemische Zelle eine vorbestimmte Beziehung der Parameterdaten in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte vorliegt, und ein Durchführen eines ersten vorbestimmten Behandlungsschrittes der elektrochemischen Zelle, wenn ein Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte bestimmt worden ist, und vorzugsweise ein Durchführen eines zweiten vorbestimmten Behandlungsschrittes der elektrochemischen Zelle, wenn ein Nicht-Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte bestimmt worden ist. Ein Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass für die individuelle Zelle nach einer ersten Behandlung gezielt nachfolgende Behandlungsschritte bestimmt werden, wodurch deren Güte und die Ausbeute beim Herstellungsverfahren erhöht werden können.
  • Bei einer Herstellung einer elektrochemischen Zelle wird zuerst eine Elektrodenbaugruppe mit Elektroden und Separator angefertigt und diese Elektrodenbaugruppe in eine Umhüllung eingebracht, wobei gegebenenfalls der Elektrolyt danach zugegeben werden kann, falls der Separator ohne Elektrolyt verarbeitet worden ist. Anschließend können ein Anladen der elektrochemischen Zelle auf vorzugsweise 47 Prozent ihrer Nennkapazität bzw. 3,65 V Zellspannung und Bearbeitungsschritte wie z. B. Härten, Walzen, Ausstreichen, Abziehen, Abrakeln, Ruhelagern, Temperieren, Formieren oder Entgasen erfolgen. Anschließend kann z. B. die Erfassung von Parameterdaten zur Bestimmung weiterer Behandlungsschritte zur Erhöhung der Güte bzw. der Ausbeute erfolgen, so dass gegebenenfalls eine weitere Behandlung wie z. B. Härten, Walzen, Ausstreichen, Abziehen, Abrakeln, Ruhelagern, Temperieren, Formieren oder Entgasen erfolgen kann.
  • Unter einer elektrochemischen Zelle soll in diesem Zusammenhang ein elektrochemischer Energiespeicher verstanden werden, also eine Einrichtung, die Energie in chemischer Form speichern, in elektrischer Form an einen Verbraucher abgeben und vorzugsweise auch in elektrischer Form aus einer Ladeeinrichtung aufnehmen kann. Wichtige Beispiele für solche elektrochemischen Energiespeicher sind galvanische Zellen oder Brennstoffzellen. Die elektrochemische Zelle weist wenigstens eine erste und eine zweite Einrichtung zur Speicherung elektrisch unterschiedlicher Ladungen, sowie ein Mittel zur Herstellung einer elektrischen Wirkverbindung dieser beider genannten Einrichtungen auf, wobei Ladungsträger zwischen diesen beiden Einrichtungen verschoben werden können. Unter dem Mittel zur Herstellung einer elektrischen Wirkverbindung ist z. B. ein Elektrolyt zu verstehen, welcher als Ionenleiter wirkt.
  • Unter Parameterdaten soll in diesem Zusammenhang nicht nur eine Mehrzahl an Parameterdaten, sondern gegebenenfalls auch ein einzelnes Parameterdatum verstanden werden. Dementsprechend soll in diesem Zusammenhang unter vorbestimmten Parameterwerten nicht nur eine Anzahl an vorbestimmten Parameterwerten, sondern gegebenenfalls auch ein einzelner vorbestimmter Parameterwert verstanden werden.
  • Bei dem Behandlungs- und/oder Reparaturverfahren elektrochemischer Zellen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Schritt des Erfassens von Parameterdaten ein Erfassen einer Änderung des Innenwiderstandes der elektrochemischen Zelle nach Anlegen eines Druckes, insbesondere auf Seitenflächen der vorzugsweise flach ausgestalteten elektrochemischen Zelle aufweist. Die Änderung des Innenwiderstandes der elektrochemischen Zelle nach Anlegen eines Druckes auf Seitenflächen der elektrochemischen Zelle hat sich als ein bevorzugter Parameter für die Beurteilung der Güte einer elektrochemischen Zelle bzw. für die Bestimmung nachfolgender Behandlungsschritte dieser elektrochemischen Zelle erwiesen. Wenn an die zu untersuchende elektrochemische Zelle von außen mechanisch ein Druck angelegt wird, kann sich diese elektrochemische Zelle in Abhängigkeit ihrer Steifheit vorformen, wodurch sich eine Änderung des Innenwiderstandes der elektrochemischen Zelle nach Anlegen eines äußeren Druckes ergibt, die einer vorbestimmten Beziehung zu dem Zustand der elektrochemischen Zeile steht. Die elektrochemischen Zellen, die relativ hart sind und deren Innenwiderstand sich nach Anlegen eines Druckes auf die Seitenflächen wenig verändert, gasen nach dem Verschließen nicht mehr aus. Über die Änderung des Innenwiderstand in Bezug auf die Druckänderung kann somit eine besonders einfache und zuverlässige Zuordnung der elektrochemische Zelle zu verschiedenen Arten der Güte und damit zu entsprechenden nachfolgenden Behandlungsschritten zur Erhöhung der Güte erfolgen. Dadurch kann die Güte z. B. mit der folgenden Beziehung ausgedrückt werden, bei der dRi die Änderung des Innenwiderstandes und dF die Änderung der angelegten Kraft bedeutet:
    Figure 00040001
  • Unter einer flachen elektrochemischen Zelle soll in diesem Zusammenhang eine elektrochemische Zelle verstanden werden, deren äußere Form durch zwei im wesentlichen parallele Flächen charakterisiert ist, deren senkrechter Abstand voneinander kürzer ist als die parallel zu diesen Flächen gemessene mittlere Länge der Zelle. Zwischen diesen Flächen sind, häufig umhüllt von einer Verpackung oder einem Zellgehäuse, die elektrochemisch aktiven Bestandteile der Zelle angeordnet. Solche Zellen sind häufig von einer mehrschichtigen Folienverpackung umgeben, die an den Rändern der Zellenverpackung eine Siegelnaht aufweist, die durch ein dauerhaftes Verbinden oder Schließen der Folienverpackung im Bereich der Siegelnaht gebildet ist. Derartige Zellen werden häufig auch als Pouch-Zellen oder als Coffeebag-Zellen bezeichnet.
  • Weiterhin kann der Schritt des Erfassens von Parameterdaten aufweisen: ein Erfassen eines Innenwiderstandes der elektrochemischen Zelle, ein Erfassen eines Innendruckes der elektrochemischen Zelle, ein Erfassen einer Ruhespannung der elektrochemischen Zelle, ein Erfassen einer Kapazität der elektrochemischen Zelle oder ein Erfassen innerer Strukturen der elektrochemischen Zelle mittels Röntgenverfahren.
  • Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren auch bei der Formatierung der elektrochemischen Zellen in Kombination mit einem GITT-Verfahren (galvanostatic Intermittent Titration Technique), das an die Formatierung angepasst ist, verwendet werden.
  • Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Schritt des Bestimmens mittels der Steuereinheit mindestens einer der folgenden Bestimmungsschritte aufweist: ein Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte erste Parameterwerte aufweisen und/oder ein Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte zweite Parameterwerte nicht aufweisen.
  • Bevorzugt weist der Schritt des Bestimmens mittels der Steuereinheit mindestens einen der folgenden Bestimmungsschritte auf: ein Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte dritte Parameterwerte überschreiten und/oder ein Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte vierte Parameterwerte unterschreiten.
  • Außerdem kann der Schritt des Bestimmens mittels der Steuereinheit den Schritt aufweisen: ein Bestimmen, ob die Parameterdaten sich innerhalb mindestens eines vorbestimmten Parameterwertebereiches um einen vorbestimmten fünften Parameterwert befinden.
  • Bevorzugt weist das Behandlungs- und/oder Reparaturverfahren mindestens einen der nachfolgenden Behandlungsschritte aufweist: ein Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Anladens, vorzugsweise eines langsamen Anladens mit einem Anladestrom im Bereich von 100 bis 850 mA über einen Zeitdauer von 15 bis 60 s, der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte, ein Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Härtens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte, ein Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Ruhelagerns der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte, ein Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Formierens der elektrochemischen Zeile in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte, ein Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Walzens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte, ein Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Ausstreichens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte, ein Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Abstreichens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte ein Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Abrakelns der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte oder ein Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Ausgasens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass wenn z. B. mit dem Bestimmungsschritt festgestellt worden ist, dass die elektrochemische Zelle besonderes welch ist nachfolgende Schritte zur Härtung durchgeführt werden können, wohingegen wenn z. B. mit dem Bestimmungsschritt festgestellt worden ist, dass die elektrochemische Zelle eine ausreichende Härte besitzt, nachfolgende Bearbeitungsschritte eingespart werden können.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Behandlungs- und/oder Reparaturverfahrens liegt darin, dass wenn aufgrund vorbestimmter Messwerte bei z. B. Röntgenmessungen oder Innenwiderstandsänderungsmessungen festgestellt wird, dass Elektrodenteile, Abschnitte, Ränder oder dergleichen einzeln oder in Kombination angelöst sind, kein Härten, sondern ein langsames Anladens mit einem Anladestrom im Bereich von 100 bis 850 mA über einen Zeitdauer von 15 bis 60 s, vorzugsweise wiederholt, durchgeführt werden kann, wodurch die angelösten Bereiche wieder verfestigt bzw. angehaftet werden.
  • Nach einem zweiten Gesichtspunkt wird bei einer Batterie die Aufgabe dadurch gelöst, dass deren elektrochemischen Zellen nach einem der oben genanten Herstellungsverfahren behandelt bzw. repariert worden sind. Bevorzugt sind die Batterien für einen Temperaturbereich von –60°C bis +120°C und besonderes bevorzugt für einen Temperaturbereich von –40°C bis +100°C ausgelegt. Darüber hinaus weisen diese Batterien bevorzugt eine Ladekapazität größer als 25 Ah und besonderes bevorzugt eine Ladekapazität von 500 Ah bis 1200 Ah auf. Weiterhin sind diese Batterien bevorzugt für Entladeströme von 25 A bis 1200 A und besonderes bevorzugt für Entladeströme von 100 A bis 400 A ausgelegt.
  • Ein weiter Vorteil dieser Erfindung liegt darin, dass ein Wartungsverfahren für Batterien, z. B. bei den Inspektionsintervallen von Kraftfahrzeugen, ermöglicht wird, bei dem angelöste Elektrodenteile, Abschnitte, Ränder oder dergleichen wieder verfestigt bzw. angehaftet werden können, so dass die Lebensdauer und die Leistung der Batterien erhöht werden kann.
  • Im Folgenden wird Gesichtspunkte der Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und mit Hilfe von Figuren näher beschrieben. Dabei zeigt
  • 1 ein Ablaufdiagramm für ein Behandlungs- und/oder Reparaturverfahren elektrochemischer Zellen nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 2 ein Ablaufdiagramm für ein Behandlungs- und/oder Reparaturverfahren elektrochemischer Zellen nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,
  • 3 ein Ablaufdiagramm für ein Behandlungs- und/oder Reparaturverfahren elektrochemischer Zellen nach einem dritten Ausführungsbeispiel,
  • 4 ein Ablaufdiagramm für ein Behandlungs- und/oder Reparaturverfahren elektrochemischer Zellen nach einem vierten Ausführungsbeispiel,
  • 5 ein Ablaufdiagramm für ein Behandlungs- und/oder Reparaturverfahren elektrochemischer Zellen nach einem fünften Ausführungsbeispiel,
  • 6 ein Ablaufdiagramm für ein Behandlungs- und/oder Reparaturverfahren elektrochemischer Zellen nach einem sechsten Ausführungsbeispiel,
  • 7 eine Darstellung bevorzugter Schritte bei einer Erfassung von Parameterdaten und
  • 8 eine Darstellung bevorzugter Schritte bei einer nachfolgenden Behandlung für die individuelle elektrochemische Zelle.
  • 1 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Behandlungs- und/oder Reparaturverfahren einer elektrochemischen Zelle nach einem ersten Ausführungsbeispiel. In einem Schritt S1 werden Parameterdaten DPar. einer zu untersuchenden elektrochemischen Zelle erfasst. In einem Schritt S2 werden die Parameterdaten DPar. einer Steuereinheit übermittelt und in einem Schritt S3 werden diese Parameterdaten DPar der elektrochemischen Zelle zugewiesen.
  • Mittels der Steuereinheit wird bestimmt, ob diese Parameterdaten DPar. eine vorbestimmte Beziehung in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte WPar. aufweisen. Falls die Parameterdaten DPar. die vorbestimmte Beziehung in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte WPar. aufweisen, wird für diese elektrochemische Zelle ein erster vorbestimmter nachfolgender Behandlungsschritt S5, insbesondere ein Weiterbehandlungsschritt für eine den Anforderungen entsprechende Zelle bestimmt. Anderenfalls, wenn die Parameterdaten DPar. die vorbestimmte Beziehung in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte DPar. nicht aufweisen, kann für diese elektrochemische Zelle wahlweise ein zweiter vorbestimmter nachfolgender Behandlungsschritt S5', insbesondere ein zusätzlicher Reparaturschritt für eine nicht den Anforderungen entsprechende Zelle bestimmt werden. Z. B. kann der Schritt S1 ein Erfassen aufweisen, ob in der Zelle abgelöste Bereiche vorliegen. Wenn erfasst wird, dass keine abgelösten Bereiche vorliegen, wird die Zelle üblichen Vorladeverfahren und Endbearbeitungsverfahren unterworfen. Wenn hingegen erfasst wird, dass die Zelle nicht den Anforderungen entspricht, dass z. B. in der Zelle abgelöste Bereiche vorliegen, kann eine Zelle selegiert mit z. B. 0,15 bis 0,3 C angelnden werden, um z. B die abgelösten Bereiche zu reparieren. Es ist auch möglich, selegierte Anladungen mit 0,03 C durchzuführen. Bei Herstellungsverfahren können Vorladeverfahren, Formationsverfahren (insbesondere CC/CV-Verfahren, Pulsverfahren, Wellenverfahren oder CV-Verfahren) und Endbearbeitungsverfahren folgen, wenn erfasst wird, dass die Zelle den Anforderungen entspricht. Wenn erfasst wird, dass eine Zelle, die z. B. eine Ladekapazität von mehr als 40 Ah aufweisen soll, den Anforderungen nicht entspricht, können Behandlungsschritte über einen Zeitraum von 1 min bis 5 min, vorzugsweise 3 min durchgeführt werden. Wenn nach zwei Reparaturschritten erfasst wird, dass die Zelle den Qualitätsanforderungen für Elektrofahrzeuge nicht entspricht, kann diese Zelle für die Verwendung in Elektrofahrzeugen aussortiert werden. Bei Herstellungsverfahren können diese Reparaturschritte insbesondere für großformatige Zellen mit hohen Ladekapazitäten bei der Endbearbeitung (Finishing) wichtig werden.
  • Es hat sich gezeigt, dass z. B. bei einer LIPF-Zelle oder einer C/LIFP-Zelle mit PP/PE-Separator (Polypropylen/Polyethylen-Separator), die z. B. eine Ladekapazität von 20 Ah aufweisen soll, bei einer Anladung von 0,15 C nach 45 s Verbesserungen auftraten.
  • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Behandlungs- und/oder Reparaturverfahren elektrochemischer Zellen nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, deren Schritte S1 bis S3 denen des ersten Ausführungsbeispieles entsprechen, auf das zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen wird.
  • Mittels der Steuereinheit wird bestimmt, ob diese Parameterdaten DPar. vorbestimmte erste Parameterwerte WPar.1 aufweisen. Falls die Parameterdaten DPar. die vorbestimmten ersten Parameterwerte WPar.1 aufweisen, wird für diese elektrochemische Zelle ein erster vorbestimmter nachfolgender Behandlungsschritt S5 bestimmt. Anderenfalls, wenn die Parameterdaten DPar. die vorbestimmten ersten Parameterwerte WPar.1 nicht aufweisen, kann für diese elektrochemische Zelle ein zweiter vorbestimmter nachfolgender Behandlungsschritt S5' bestimmt werden.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Behandlungs- und/oder Reparaturverfahren elektrochemischer Zellen nach einem dritten Ausführungsbeispiel, deren Schritte S1 bis S3 denen des ersten Ausführungsbeispieles entsprechen, auf das zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen wird.
  • Mittels der Steuereinheit wird bestimmt, ob diese Parameterdaten DPar. vorbestimmte zweite Parameterwerte WPar.2 nicht aufweisen. Falls die Parameterdaten DPar. die vorbestimmten zweiten Parameterwerte WPar.2 nicht aufweisen, wird für diese elektrochemische Zelle ein erster vorbestimmter nachfolgender Behandlungsschritt S5 bestimmt. Anderenfalls, wenn die Parameterdaten DPar. die vorbestimmten zweiten Parameterwerte WPar.2 aufweisen, kann für diese elektrochemische Zelle ein zweiter vorbestimmter nachfolgender Behandlungsschritt S5' bestimmt werden.
  • 4 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Behandlungs- und/oder Reparaturverfahren elektrochemischer Zellen nach einem vierten Ausführungsbeispiel, deren Schritte S1 bis S3 denen des ersten Ausführungsbeispieles entsprechen, auf das zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen wird.
  • Mittels der Steuereinheit wird bestimmt, ob diese Parameterdaten DPar. vorbestimmte dritte Parameterwerte WPar.3 überschreiten. Falls die Parameterdaten DPar. die vorbestimmten dritten Parameterwerte WPar.3 überschreiten, wird für diese elektrochemische Zelle ein erster vorbestimmter nachfolgender Behandlungsschritt S5 bestimmt. Anderenfalls, wenn die Parameterdaten DPar. die vorbestimmten dritten Parameterwerte WPar.3 nicht überschreiten, kann für diese elektrochemische Zelle ein zweiter vorbestimmter nachfolgender Behandlungsschritt S5' bestimmt werden.
  • 5 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Behandlungs- und/oder Reparaturverfahren elektrochemischer Zellen nach einem fünften Ausführungsbeispiel, deren Schritte S1 bis 83 dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen, auf das zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen wird.
  • Mittels der Steuereinheit wird bestimmt, ob diese Parameterdaten DPar. vorbestimmte vierte Parameterwerte WPar.4 nicht überschreiten. Falls die Parameterdaten DPar. die vorbestimmten vierten Parameterwerte WPar.4 unterschreiten, wird für diese elektrochemische Zelle ein erster vorbestimmter nachfolgender Behandlungsschritt S5 bestimmt. Anderenfalls, wenn die Parameterdaten DPar. die vorbestimmten vierten Parameterwerte WPar.4 nicht unterschreiten, kann für diese elektrochemische Zelle ein zweiter vorbestimmter nachfolgender Behandlungsschritt S5' bestimmt werden.
  • 6 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Behandlungs- und/oder Reparaturverfahren elektrochemischer Zellen nach einem sechsten Ausführungsbeispiel, deren Schritte S1 bis S3 denen des ersten Ausführungsbeispieles entsprechen, auf das zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen wird.
  • Mittels der Steuereinheit wird bestimmt, ob diese Parameterdaten DPar. sich innerhalb eines vorbestimmten Parameterbereiches um einen vorbestimmten fünften Parameterwert WPar.5 befinden. Falls die Parameterdaten DPar. sich innerhalb des vorbestimmten Parameterbereiches um den vorbestimmten fünften Parameterwert WPar.5 befinden, wird für diese elektrochemische Zelle ein erster vorbestimmter nachfolgender Behandlungsschritt S5 bestimmt. Anderenfalls, wenn die Parameterdaten DPar. sich nicht innerhalb des vorbestimmten Parameterbereiches um den vorbestimmten fünften Parameterwert WPar.5 befinden, kann für diese elektrochemische Zelle ein zweiter vorbestimmter nachfolgender Behandlungsschritt S5' bestimmt werden.
  • 7 zeigt eine Darstellung bevorzugter Schritte bei der Erfassung von Parameterdaten. Wie in der 7 gezeigt ist, kann der Schritt des Erfassens von Parameterdaten einen Schritt S1a des Erfassens einer Änderung des Innenwiderstandes der elektrochemischen Zelle nach Anlegen eines Druckes, insbesondere auf Seitenflächen der vorzugsweise flach ausgestalteten elektrochemischen Zelle und/oder einen Schritt S1b des Erfassens eines Innenwiderstandes der elektrochemischen Zelle und/oder einen Schritt S1c des Erfassens eines Innendruckes der elektrochemischen Zelle und/oder einen Schritt S1d des Erfassens einer Ruhespannung der elektrochemischen Zelle und/oder einen Schritt S1e des Erfassens einer Kapazität der elektrochemischen Zelle und/oder einen Schritt S1f des Erfassens innerer Strukturen der elektrochemischen Zeile mittels eines Röntgenverfahrens aufweisen.
  • 8 zeigt eine Darstellung bevorzugter Schritte bei der gegebenenfalls bestimmten nachfolgenden Behandlung für die individuelle elektrochemische Zelle. Wie in der 8 gezeigt ist, kann das nachfolgende Behandlungsverfahren für die elektrochemische Zelle einen Schritt S5a des Auswählens und Durchführens mindestens eines vorbestimmten Anladens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e und/oder einen Schritt S5b des Auswählens und Durchführens mindestens eines vorbestimmten Härtens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e und/oder einen Schritt S5c des Auswählens und Durchführens mindestens eines vorbestimmten Ruhelagerns der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e und/oder einen Schritt S5d des Auswählens und Durchführens mindestens eines vorbestimmten Formierens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e und/oder einen Schritt S5e des Auswählens und Durchführens mindestens eines vorbestimmten Walzens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e und/oder einen Schritt S5f des Auswählens und Durchführens mindestens eines vorbestimmten Ausstreichens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e und/oder einen Schritt S5g des Auswählens und Durchführens mindestens eines vorbestimmten Ausgasens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e aufweisen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Batterie, welche diese elektrochemischen Zellen aufweist, insbesondere eine zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug ausgestaltete Batterie, welche diese elektrochemischen Zeilen aufweist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Wartungsverfahren für Batterien.
  • Bezugszeichenliste
    • S1
      Erfassen von Parameterdaten einer individuellen zu untersuchenden elektrochemischen Zelle
      S1a
      Erfassen einer Änderung des Innenwiderstandes der elektrochemischen Zelle nach Anlegen eines Druckes
      S1b
      Erfassen eines Innenwiderstandes der elektrochemischen Zelle
      S1c
      Erfassen eines Innendruckes der elektrochemischen Zelle
      S1d
      Erfassen einer Ruhespannung der elektrochemischen Zelle
      S1e
      Erfassen einer Kapazität der elektrochemischen Zelle
      S1f
      Erfassen innerer Strukturen der elektrochemischen Zelle mittels eines Röntgenverfahrens
      S2
      Übermitteln der Parameterdaten an eine Steuereinheit
      S3
      Zuweisen der Parameterdaten zu der elektrochemischen Zelle
      S4
      Bestimmen mittels der Steuereinheit, ob eine vorbestimmte Beziehung vorliegt
      S4a
      Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte erste Parameterwerte aufweisen
      S4b
      Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte zweite Parameterwerte nicht aufweisen
      S4c
      Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte dritte Parameterwerte überschreiten
      S4d
      Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdatenvorbestimmte vierte Parameterwerte unterschreiten
      S4e
      Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten sich innerhalb eines vorbestimmten Parameterwertebereiches um einen vorbestimmten fünften Parameterwert befinden
      S5
      Auswählen und Durchführen eines ersten vorbestimmten Behandlungsschrittes der elektrochemischen Zelle
      S5'
      Auswählen und Durchführen eines zweiten vorbestimmten Behandlungsschrittes der elektrochemischen Zelle
      S5a
      Auswählen und Durchführen eines vorbestimmten Anladens der elektrochemischen Zelle
      S5b
      Auswählen und Durchführen eines vorbestimmten Härtens der elektrochemischen Zelle
      S5c
      Auswählen und Durchführen eines vorbestimmten Ruhelagerns der elektrochemischen Zelle
      S5d
      Auswählen und Durchführen eines vorbestimmten Formierens der elektrochemischen Zelle
      S5e
      Auswählen und Durchführen eines vorbestimmten Walzens der elektrochemischen Zelle
      S5f
      Auswählen und Durchführen eines vorbestimmten Ausstreichens der elektrochemischen Zelle
      S5g
      Auswählen und Durchführen eines vorbestimmten Ausgasens der elektrochemischen Zelle

Claims (6)

  1. Verfahren zur Behandlung und/oder Reparatur elektrochemischer Zellen für eine Batterie, insbesondere für eine zur Anwendung in Kraftfahrzeugen ausgestaltete Batterie, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist: (S1) Erfassen von Parameterdaten (DPar.) einer individuellen zu untersuchenden elektrochemischen Zelle zur Bestimmung mindestens eines nachfolgenden Behandlungsschrittes (S5) für die individuelle elektrochemische Zelle, (S2) Übermitteln der Parameterdaten (DPar.) an eine Steuereinheit, (S3) Zuweisen der Parameterdaten (DPar.) zu der elektrochemischen Zelle, vorzugsweise Abspeichern der Parameterdaten (DPar.) als zu der individuellen elektrochemischen Zeile zugehörig, (S4) Bestimmen mittels der Steuereinheit, ob für die den Parameterdaten zugewiesene elektrochemische Zelle eine vorbestimmte Beziehung der Parameterdaten (DPar.) in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte (WPar., WPar.1, WPar.2, WPar.3, WPar.4, WPar.5) vorliegt, (S5) Durchführen eines ersten vorbestimmten Behandlungsschrittes der elektrochemischen Zelle, wenn ein Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten (DPar.) in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte (WPar., WPar.1, WPar.2, WPar.3, WPar.4, WPar.5) bestimmt worden ist, und vorzugsweise Durchführen eines zweiten vorbestimmten Behandlungsschrittes der elektrochemischen Zelle, wenn ein Nicht-Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten (DPar.) in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte (WPar., WPar.1, WPar.2, WPar.3, WPar.4, WPar.5) bestimmt worden ist.
  2. Behandlungs- und/oder Reparaturverfahren elektrochemischer Zellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S1) des Erfassens von Parameterdaten (DPar.) mindestens einen der folgenden Erfassungsschritte aufweist: (S1a) Erfassen einer Änderung des Innenwiderstandes der elektrochemischen Zelle nach Anlegen eines Druckes, insbesondere Erfassen einer Änderung des Innenwiderstandes nach Anlegen eines Druckes auf Seitenflächen der vorzugsweise flach ausgestalteten elektrochemischen Zelle, (S1b) Erfassen eines Innenwiderstandes der elektrochemischen Zelle, (S1c) Erfassen eines Innendruckes der elektrochemischen Zelle, (S1d) Erfassen einer Ruhespannung der elektrochemischen Zelle, (S1e) Erfassen einer Kapazität der elektrochemischen Zelle oder (S1f) Erfassen innerer Strukturen der elektrochemischen Zelle mittels eines Röntgenverfahrens.
  3. Behandlungs- und/oder Reparaturverfahren elektrochemischer Zellen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S4) des Bestimmens mittels der Steuereinheit mindestens einen der folgenden Bestimmungsschritte aufweist: (S4a) Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten (DPar.) vorbestimmte erste Parameterwerte (WSwt.1) aufweisen, (S4b) Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten (DPar.) vorbestimmte zweite Parameterwerte (WSwt.2) nicht aufweisen, (S4c) Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten (DPar.) vorbestimmte dritte Parameterwerte (WSwt.3) überschreiten, (S4d) Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten (DPar.) vorbestimmte vierte Parameterwerte (WSwt.4) unterschreiten oder (S4e) Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten (DPar.) sich innerhalb eines vorbestimmten Parameterwertebereiches um einen vorbestimmten fünften Parameterwert (WSwt.5) befinden.
  4. Behandlungs- und/oder Reparaturverfahren elektrochemischer Zellen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S5) des Durchführens des ersten vorbestimmten Behandlungsschrittes der elektrochemischen Zelle und/oder der Schritt (S5') des Durchführens des zweiten vorbestimmten Behandlungsschrittes der elektrochemischen Zelle mindestens einen der nachfolgenden Behandlungsschritte aufweist: (S5a) Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Anladens, vorzugsweise eines langsamen Anladens mit einem Anladestrom im Bereich von 100 bis 850 mA über einen Zeitdauer von 15 bis 60 s, der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte (S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e), (S5b) Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Härtens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte (S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e), (S5c) Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Ruhelagerns der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte (S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e), (S5d) Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Formierens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte (S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e), (S5e) Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Walzens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte (S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e), (S5f) Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Ausstreichens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte (S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e), (S5g) Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Abstreichens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte (S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e), (S5h) Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Abrakelns der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte (S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e) oder (S5i) Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Ausgasens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte (S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e).
  5. Batterie mit einer Anzahl elektrochemischer Zellen, die nach einem der Behandlungs- und/oder Reparaturverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 behandelt bzw. repariert worden sind.
  6. Wartungsverfahren für Batterien, dadurch gekennzeichnet, dass das Wartungsverfahren ein Behandlungs- und/oder Reparaturverfahren elektrochemischer Zellen nach einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist.
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