DE102011115495A1

DE102011115495A1 - Verfahren und System zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle und Batterie mit einer Anzahl dieser elektrochemischen Zellen

Info

Publication number: DE102011115495A1
Application number: DE102011115495A
Authority: DE
Inventors: Tim Schaefer
Original assignee: Li Tec Battery GmbH
Current assignee: Li Tec Battery GmbH
Priority date: 2011-10-10
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2013-04-11
Also published as: WO2013053440A1

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung elektrochemischer Zellen (1) für eine Batterie weist die Schritte auf: (S2) Zuführen eines Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an eine Befüllungsvorrichtung (11), (S3) Befüllen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) mit einem Elektrolyten, (S4) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an eine Anladevorrichtung (13), (S5) Durchführen eines erstes Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), (S10) Zuführen eines Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an eine Walzvorrichtung (17), (S11) Walzen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen (18, 19), (S12) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an eine Messvorrichtung (21), (S13) Erfassen von Parameterdaten (DPar.) des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) zur Bestimmung mindestens einer nachfolgenden Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), (S14) Übermitteln der Parameterdaten (DPar.) an eine Steuereinheit (22), (S15) Zuweisen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) zu den Parameterdaten (DPar.), vorzugsweise Abspeichern der Parameterdaten (DPar.) zu dem Vorprodukt der elektrochemischen Zelle (1), (S16) Bestimmen mittels der Steuereinheit (22), ob für das den Parameterdaten zugewiesene Vorprodukt der elektrochemische Zelle (1) eine vorbestimmte Beziehung der Parameterdaten (DPar.) in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte (WPar., WPar.1, WPar.2, WPar.3, WPar.4, WPart.5) vorliegt, (S17a) Durchführen einer ersten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), wenn ein Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten (DPar.) in Bezug auf die vorbestimmten (WPar., WPar.1, WPar.2, WPar.3, WPar.4, WPart.5) bestimmt worden ist, und vorzugsweise (S17b) Durchführen einer zweiten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), 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, WPart.5) bestimmt worden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle sowie eine Batterie mit einer Anzahl nach diesem Verfahren hergestellten 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 entsprechend ausgestaltete elektrochemische Zelle auch unabhängig von Kraftfahrzeugen z. B. in einem stationären Einsatz betrieben werden kann.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren und Systeme zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle, entsprechende elektrochemische Zellen und Batterien mit einer Anzahl elektrochemischer Zellen bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und ein verbessertes System zur Herstellung elektrochemischer Zellen sowie eine Batterie mit einer Anzahl entsprechend hergestellter elektrochemischer Zellen bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung elektrochemischer Zellen nach Anspruch 1, ein System zur Herstellung elektrochemischer Zellen nach Anspruch 17 und durch eine Batterie nach Anspruch 20 gelöst. Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Nach einem ersten Gesichtspunkt wird bei einem Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen für eine Batterie diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Herstellungsverfahren folgende Schritte aufweist: ein Zuführen eines Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an eine Befüllungsvorrichtung, ein Befüllen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle mit einem Elektrolyten, ein Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an eine Anladevorrichtung, ein Durchführen eines erstes Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, ein Zuführen eines Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an eine Walzvorrichtung, ein Walzen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen, ein Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an eine Messvorrichtung, ein Erfassen von Parameterdaten des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle zur Bestimmung mindestens einer nachfolgenden Behandlung für das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle, ein Übermitteln der Parameterdaten an eine Steuereinheit, ein Zuweisen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle zu den Parameterdaten, vorzugsweise ein Abspeichern der Parameterdaten zu dem Vorprodukt der elektrochemischen Zelle, ein Bestimmen mittels der Steuereinheit, ob für das den Parameterdaten zugewiesene Vorprodukt der elektrochemischen Zelle eine vorbestimmte Beziehung der Parameterdaten in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte vorliegt, ein Durchführen einer ersten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, wenn ein Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte bestimmt worden ist, und vorzugsweise ein Durchführen einer zweiten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, wenn ein Nicht-Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte bestimmt worden ist.
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 einem Vorprodukt einer elektrochemischen Zelle soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine bereits mit einer Umhüllung versehene Elektrodenanordnung verstanden werden. Unter der Umhüllung ist in diesem Zusammenhang eine Einrichtung zu verstehen, welche auch den Austritt von Chemikalien aus der Elektrodenanordnung in die Umgebung verhindert. Weiter kann die Umhüllung die chemischen Bestandteile der Elektrodenanordnung vor unerwünschter Wechselwirkung mit der Umgebung schützen. Bevorzugt schützt die Umhüllung die Elektrodenanordnung vor dem Zutritt von Wasser oder Wasserdampf aus der Umgebung. Die Umhüllung ist bevorzugt folienartig ausgebildet. Die Umhüllung soll den Durchtritt von Wärmeenergie möglichst wenig beeinträchtigen. Bevorzugt weist die Umhüllung wenigstens zwei Formteile auf.
Unter einer Elektrodenanordnung ist in diesem Zusammenhang die Anordnung wenigstens zweier Elektroden und eines dazwischen angeordneten Elektrolyten zu verstehen. Der Elektrolyt kann teilweise von einem Separator aufgenommen sein. Dann trennt der Separator die Elektroden. Die Elektrodenanordnung dient auch zum Abspeichern chemischer Energie und zu deren Wandlung in elektrische Energie. Im Fall einer wiederaufladbaren galvanischen Zelle ist die Elektrodenanordnung auch zur Wandlung von elektrischer in chemische Energie in der Lage. Bevorzugt sind die Elektroden plattenförmig oder folienartig ausgebildet. Bevorzugt sind bei der Elektrodenanordnung die Elektroden stapelförmig angeordnet. Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform können die Elektroden auch aufgewickelt sein. Bevorzugt kann die Elektrodenanordnung Lithium oder ein anderes Alkalimetall auch in ionischer Form aufweisen.
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.
Bevorzugt wird bei dem Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen der Schritt des ersten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle innerhalb von 4 Stunden und vorzugsweise innerhalb von 3 Stunden nach dem Schritt des Durchführens des Befüllens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle mit einem Elektrolyten durchgeführt wird.
Bevorzugt wird bei dem Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen der Schritt des ersten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle mit einem Ladestrom durchgeführt wird, der in einem Bereich von 0,02 bis 0,04 C liegt und vorzugsweise 0,03 C beträgt.
Bevorzugt wird bei dem Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen der Schritt des ersten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle mit einer Anladezeit durchgeführt wird, die in einem Bereich von 0,5 min bis 2,0 min liegt und vorzugsweise 1 min beträgt.
Bevorzugt weist das Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen nach dem Schritt des Durchführens des ersten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle und vor dem Schritt des Zuführens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an die Walzvorrichtung folgende Schritte auf: ein Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an eine Alterungsvorrichtung und ein Durchführen eines erstes Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, insbesondere eines Temperns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle.
Bevorzugt weist das Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen nach dem Schritt des Walzens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen folgende Schritte auf: ein Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an eine Alterungsvorrichtung und ein Durchführen eines erstes Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, insbesondere eines Temperns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle.
Bevorzugt weist das Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen nach dem Schritt des Durchführens des ersten Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle auf: ein Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an die Walzvorrichtung und ein Walzen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen.
Bevorzugt weist das Herstellungsverfahren vor dem Schritt des Zuführens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an die Befüllungsvorrichtung folgenden Schritt auf: ein Aufbringen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle auf einen Werkstückträger.
Bevorzugt weist bei dem Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen der Schritt des Erfassens von Parameterdaten mindestens einen der folgenden Erfassungsschritte auf: ein Erfassen einer Änderung des Innenwiderstandes des Vorproduktes 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, ein Erfassen eines Innenwiderstandes des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, ein Erfassen einer Härte des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, ein Erfassen eines Innendruckes des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, ein Erfassen einer Ruhespannung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, ein Erfassen einer Kapazität des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle oder ein Erfassen innerer Strukturen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle mittels eines Röntgenverfahrens. Insbesondere die Änderung des Innenwiderstandes des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle nach Anlegen eines Druckes auf Seitenflächen des Vorproduktes elektrochemischer Zellen oder die Härte des Vorproduktes elektrochemischer Zellen haben sich als bevorzugte Parameter für die Beurteilung der Güte der Vorprodukte elektrochemischer Zellen bzw. für die Bestimmung nachfolgender Behandlungen der Vorprodukte elektrochemischer Zellen erwiesen. Wenn an ein Vorprodukt der elektrochemischen Zelle ein Druck angelegt wird und das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle nachgibt, ändert sich der Innenwiderstand. Daher kann ein Druck an das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle angelegt und die Änderung des Innenwiderstandes gemessen werden. Die Vorprodukte der 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 Zuordnung der Vorprodukte der elektrochemische Zelle zu verschiedenen Arten der Güte und damit zu entsprechenden nachfolgenden Behandlungen erfolgen.
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.
Bevorzugt weist bei dem Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen der Schritt des Bestimmens mittels der Steuereinheit mindestens einen der folgenden Bestimmungsschritte auf: ein Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte erste Parameterwerte aufweisen, ein Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte zweite Parameterwerte nicht aufweisen, ein Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte dritte Parameterwerte überschreiten, ein Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte vierte Parameterwerte unterschreiten oder ein Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten sich innerhalb eines vorbestimmten Parameterwertebereiches um einen vorbestimmten fünften Parameterwert befinden.
Bevorzugt weist bei dem Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen der Schritt des Durchführens der ersten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle auf: ein Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an eine Anladevorrichtung und ein Durchführen eines zweiten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle. Besonders bevorzugt weist das Herstellungsverfahren nach dem Schritt des Durchführens des zweiten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle auf: ein Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an die Walzvorrichtung und ein Walzen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen.
Bevorzugt weist bei dem Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen der Schritt des Durchführens der ersten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle auf: ein Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an eine Alterungsvorrichtung und ein Durchführen eines zweiten Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, insbesondere eines zweiten Temperns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle. Besonders bevorzugt weist das Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen nach dem Schritt des Durchführens des zweiten Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle auf: ein Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an die Walzvorrichtung und ein Walzen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen.
Bevorzugt weist bei dem Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen der Schritt des Durchführens der ersten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle auf: ein Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an eine Formierungsvorrichtung und ein Durchführen einer Formierbehandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle. In diesem Zusammenhang weist besonders bevorzugt der Schritt des Durchführens einer Formierbehandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle auf: ein Durchführen eines ersten Formierens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle in einem Bereich von 25 bis 40% der Nennkapazität, ein Durchführen eines zweiten Formierens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle in einem Bereich von 75 bis 90% der Nennkapazität und ein Durchführen eines dritten Formierens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle auf 100% der Nennkapazität.
Bevorzugt weist das Durchführen der vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte auf: ein Weiterführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an nachfolgende Fertigungsstationen, wenn ein Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte bestimmt worden ist.
Nach einem zweiten Gesichtspunkt wird diese Aufgabe bei einem System zur Herstellung elektrochemischer Zellen dadurch gelöst, dass das System aufweist: eine Befüllungsvorrichtung ausgestaltet zum Befüllen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle mit einem Elektrolyten, ein erste Zuführungsvorrichtung ausgestaltet zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an die Befüllungsvorrichtung, eine Anladevorrichtung ausgestaltet zum Durchführen eines ersten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, eine zweite Zuführungsvorrichtung ausgestaltet zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an die Anladevorrichtung, eine Walzvorrichtung mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen angeordnet und ausgestaltet zum Walzen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, eine vierte Zuführungsvorrichtung ausgestaltet zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an die Walzvorrichtung, eine Messvorrichtung ausgestaltet zum Erfassen von Parameterdaten des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle zur Bestimmung mindestens einer nachfolgenden Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, eine fünfte Zuführungsvorrichtung ausgestaltet zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an die Messvorrichtung, eine Steuereinheit, an welche die erfassten Parameterdaten des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle übermittelt werden und welche ausgestaltet ist, ein Zuweisen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle zu den Parameterdaten, vorzugsweise ein Abspeichern der Parameterdaten zu dem Vorprodukt der elektrochemischen Zelle durchzuführen, wobei die Steuereinheit weiterhin ausgestaltet ist, zu bestimmen, ob für das den Parameterdaten zugewiesene Vorprodukt der elektrochemischen Zelle eine vorbestimmte Beziehung der Parameterdaten in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte vorliegt, und eine Durchführung einer ersten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle anzuweisen, wenn ein Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte bestimmt worden ist, und vorzugsweise eine Durchführung einer zweiten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle anzuweisen, wenn ein Nicht-Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte bestimmt worden ist.
Bevorzugt ist bei dem System zur Herstellung elektrochemischer Zellen die Messvorrichtung zu Erfassung mindestens eines der folgenden Parameter ausgestaltet: Änderung des Innenwiderstandes des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle nach Anlegen eines Druckes, insbesondere Änderung des Innenwiderstandes nach Anlegen eines Druckes auf Seitenflächen des vorzugsweise flach ausgestalteten Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, Innenwiderstand des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, Härte des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, Innendruck des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, Ruhespannung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, Kapazität des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle oder innere Strukturen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle.
Bevorzugt weist das System zur Herstellung elektrochemischer Zellen mindestens eine der folgenden Vorrichtungen auf: eine Alterungsvorrichtung ausgestaltet zum Altern, insbesondere zum Tempern des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle und eine dritte Zuführungsvorrichtung ausgestaltet zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an die Alterungsvorrichtung.
Nach einem dritten Gesichtspunkt wird für eine Batterie die Aufgabe dadurch gelöst, dass deren elektrochemischen Zellen nach einem der vorstehend aufgeführten Herstellungsverfahren und/oder mit einem der vorstehend aufgeführten Herstellungssysteme hergestellt worden sind.
Im Folgenden werden Gesichtspunkte der Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und mit Hilfe von Figuren näher beschrieben. Dabei zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Zelle,
2 eine schematische Darstellung eines System zur Herstellung elektrochemischer Zellen nach der vorliegenden Erfindung,
3 ein Ablaufdiagramm für ein Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
4a ein Ablaufdiagramme einer ersten bevorzugten Ausführungsform,
4b ein Ablaufdiagramme einer zweiten bevorzugten Ausführungsform,
4c ein Ablaufdiagramme einer dritten bevorzugten Ausführungsform,
5 ein Ablaufdiagramm zur Formierbehandlung elektrochemischer Zellen,
6 eine Darstellung bevorzugter Schritte bei der Erfassung von Parameterdaten und
7 eine Darstellung bevorzugter Schritte bei einer Bestimmung, ob eine vorbestimmte Beziehung der Parameterdaten in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte vorliegen.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Zelle 1. Die elektrochemischen Zelle 1 weist einen aktiven Bereich 5, eine Zellenverpackung 4, die den aktiven Bereich 5 umgibt, sowie einen ersten Stromableiter 2 und einen zweiten Stromableiter 3 auf.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines System zur Herstellung elektrochemischer Zellen 1 nach einem Ausführungsbeispiel. Das Herstellungssystem 100 weist eine Befüllungsvorrichtung 11, die ausgestaltet und angeordnet ist, das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 mit einem Elektrolyten zu befüllen, und eine erste Zuführungsvorrichtung 10 auf, die zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 an die erste Befüllungsvorrichtung 11 ausgestaltet und angeordnet ist. Weiterhin weist das Herstellungssystem 100 eine Anladevorrichtung 13, die zum Anladen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 ausgestaltet und angeordnet ist, und eine zweite Zuführungsvorrichtung 12 auf, die zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 an die Anladevorrichtung 13 ausgestaltet und angeordnet ist. Weiterhin weist das Herstellungssystem 100 eine Alterungsvorrichtung 15, die zum Altern des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 ausgestaltet und angeordnet ist, und eine dritte Zuführungsvorrichtung 14 auf, die zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 an die Alterungsvorrichtung 15 ausgestaltet und angeordnet ist. Weiterhin weist das Herstellungssystem 100 eine Walzvorrichtung 17 mit mindestens einer rollierenden Walze, vorzugsweise zwei Walzen 18, 19, und eine vierte Zuführungsvorrichtung 16 auf, die zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 an die Walzvorrichtung 17 ausgestaltet und angeordnet ist. Weiterhin weist das Herstellungssystem 100 eine Messvorrichtung 21, die zum Erfassen von Parameterdaten D_Par. des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 ausgestaltet und angeordnet ist, und eine fünfte Zuführungsvorrichtung 20 auf, die zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 an die Messvorrichtung 21 ausgestaltet und angeordnet ist. Weiterhin weist das Herstellungssystem 100 eine Steuereinheit 22 auf, an welche die erfassten Parameterdaten D_Par. übermittelt werden. Besonders bevorzugt erfolgt der Transport des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 über eine Rollenbahn oder eine Schienenführung.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen 1 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Herstellungsverfahren wird in einem Schritt S2 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 der Befüllungsvorrichtung 11 zugeführt. Nachfolgend wird in einem Schritt S3 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 mit einem Elektrolyten befüllt. In einem Schritt S4 wird das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 der Anladevorrichtung 13 zugeführt. Nachfolgend wird in einem Schritt S5 ein erstes Anladen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 durchgeführt. In einem Schritt S6 und/oder in einem Schritt S10 wird das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 der Walzvorrichtung 17 zugeführt. Nachfolgend wird in einem Schritt S7 bzw. in einem Schritt S11 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen 18, 19 gewalzt. In einem Schritt S12 wird das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 der Messvorrichtung 21 zugeführt und in einem Schritt S13 werden die Parameterdaten D_Par. des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 erfasst, wobei in einem Schritt S14 die erfassten Parameterdaten D_Par. der Steuereinheit 22 übermittelt und in einem Schritt S15 diese Parameterdaten D_Par dem Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 zugewiesen werden. Mittels der Steuereinheit 22 wird in einem Schritt S16 bestimmt, ob diese Parameterdaten D_Par. eine vorbestimmte Beziehung in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte W_Par. aufweisen.
Falls die Parameterdaten D_Par. die vorbestimmte Beziehung in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte W_Par., W_Par.1, W_Par.2, W_Par.3, W_Par.4, W_Part.5 aufweisen, wird für dieses Vorprodukt der elektrochemischen Zelle eine erste vorbestimmte Behandlung ausgewählt und durchgeführt. Anderenfalls, wenn die Parameterdaten D_Par. die vorbestimmte Beziehung in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte W_Par., W_Par.1, W_Par.2, W_Par.3, W_Par.4, W_Part.5 nicht aufweisen, kann für dieses Vorprodukt der elektrochemischen Zelle wahlweise eine zweite vorbestimmte Behandlung ausgewählt und durchgeführt werden. Wenn in dem Schritt S16 bestimmt wird, dass die Parameterdaten D_Par. die vorbestimmte Beziehung in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte W_Par., W_Par.1, W_Par.2, W_Par.3, W_Par.4, W_Part.5 aufweisen, wird in einem Schritt S17a eine erste vorbestimmte Behandlung an dem Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 durchgeführt. Bevorzugt kann vor dem Schritt S2 in einem Schritt S2 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 auf einen Werkstückträger aufgebracht werden.
4a zeigt ein Ablaufdiagramm eines Teilabschnitts einer bevorzugten Ausführungsform, bei der in einem Schritt S8 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 der Alterungsvorrichtung 15 zugeführt wird und nachfolgend in einem Schritt S9 ein erstes Altern des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 durchgeführt wird. Bei dieser Ausführungsform wird bevorzugt vor dem Schritt S8 des Zuführens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 an die Alterungsvorrichtung 15 in einem Schritt S6 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 der Walzvorrichtung 17 zugeführt und in einem Schritt S7 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen 18, 19 gewalzt.
4b zeigt ein Ablaufdiagramm eines Teilabschnitts einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bei der in einem Schritt S18 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 der Anladevorrichtung 13 zugeführt wird und nachfolgend in einem Schritt S19 ein zweites Anladen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 durchgeführt wird. Bei dieser Ausführungsform wird bevorzugt nach dem Schritt S19 des zweiten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 in einem Schritt S20 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 der Walzvorrichtung 17 zugeführt und in einem Schritt S21 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen 18, 19 gewalzt.
4c zeigt ein Ablaufdiagramm eines Teilabschnitts einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bei der in einem Schritt S22 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 der Alterungsvorrichtung 15 zugeführt wird und nachfolgend in einem Schritt S23 ein zweites Altern des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 durchgeführt wird. Bei dieser Ausführungsform wird bevorzugt nach dem Schritt S23 des zweiten Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 in einem Schritt S24 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 der Walzvorrichtung 17 zugeführt und in einem Schritt S25 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen 18, 19 gewalzt.
Bei den gezeigten Ausführungsformen wurde für den Schritt S9 des ersten Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 und für den Schritt S23 des zweiten Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 eine Alterungsvorrichtung 15 verwendet, es ist aber nach der vorliegenden Erfindung auch möglich, für diese Schritte verschiedene Alterungsvorrichtungen zu verwenden.
Bei den gezeigten Ausführungsformen wurde für den Schritt S5 des ersten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 und für den Schritt S18 des zweiten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 eine Anladevorrichtung 13 verwendet, es ist aber nach der vorliegenden Erfindung auch möglich, für diese Schritte verschiedene Anladevorrichtungen zu verwenden.
Bei den gezeigten Ausführungsformen wurde für die Schritte S7, S11, S21 und S25 des Walzens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 eine Walzvorrichtung 17 verwendet, es ist aber nach der vorliegenden Erfindung auch möglich, für diese Schritte verschiedene Walzvorrichtungen zu verwenden.
Weiterhin können die in den 4a, 4b und 4c gezeigten Ausführungsformen sowohl miteinander als auch mit der in der 5 gezeigten Ausführungsform beliebig kombiniert werden.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Teilabschnitts des Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen 1. Wie in der Beschreibung zu 3 ausgeführt wurde, wird für das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 eine erste vorbestimmte Behandlung ausgewählt und durchgeführt, wenn die Parameterdaten D_Par. die vorbestimmte Beziehung in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte W_Par., W_Par.1, W_Par.2, W_Par.3, W_Par.4, W_Part.5 aufweisen, und kann für das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 wahlweise eine zweite vorbestimmte Behandlung ausgewählt und durchgeführt werden, wenn die Parameterdaten D_Par. die vorbestimmte Beziehung in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte W_Par., W_Par.1, W_Par.2, W_Par.3, W_Par.4, W_Part.5 nicht aufweisen.
Die erste vorbestimmte Behandlung weist einen Schritt S27 des Durchführens einer Formierbehandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 auf. Der Schritt S27 des Durchführens der Formierbehandlung weist bevorzugt nachfolgende Schritte auf, bei denen in einem Schritt S27a ein erstes Formieren des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1, vorzugsweise in einem Bereich von 25 bis 40% der Nennkapazität durchgeführt wird, und bei denen in einem Schritt S27bc ein zweites Formieren des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1, vorzugsweise in einem Bereich von 75 bis 90% der Nennkapazität durchgeführt wird, und bei denen in einem Schritt S27c ein dritten Formieren des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1, vorzugsweise auf 100% der Nennkapazität durchgeführt wird.
6 zeigt eine Darstellung bevorzugter Schritte bei der Erfassung von Parameterdaten. Wie in der 6 gezeigt ist, kann der Schritt des Erfassens von Parameterdaten einen Schritt S13a des Erfassens einer Änderung des Innenwiderstandes des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle nach Anlegen eines Druckes, insbesondere auf Seitenflächen des Vorproduktes der vorzugsweise flach ausgestalteten elektrochemischen Zelle 1 und/oder einen Schritt S13b des Erfassens eines Innenwiderstandes des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 und/oder einen Schritt S13c des Erfassens einer Härte des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 und/oder einen Schritt S13d des Erfassens eines Innendruckes des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 und/oder einen Schritt S13e des Erfassens einer Ruhespannung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 und/oder einen Schritt S13f des Erfassens einer Kapazität des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 und/oder einen Schritt S13g des Erfassens innerer Strukturen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 mittels eines Röntgenverfahrens aufweisen.
7 zeigt eine Darstellung bevorzugter Ausführungen bei der Bestimmung in dem Schritt S16, ob die Parameterdaten D_Par. eine vorbestimmte Beziehung in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte W_Par., W_Par.1, W_Par.2, W_Par.3, W_Par.4, W_Part.5 aufweisen. Wie in der 7 gezeigt ist, kann der Schritt S16 einen Schritt S16a des Bestimmens, ob die Parameterdaten D_Par. erste vorbestimmte Parameterwerte W_Par.1 aufweisen und/oder einen Schritt S16b des Bestimmens, ob die Parameterdaten D_Par. zweite vorbestimmte Parameterwerte W_Par.2 nicht aufweisen und/oder einen Schritt S16c des Bestimmens, ob die Parameterdaten D_Par. vorbestimmte dritte Parameterwerte W_Par.3 überschreiten und/oder einen Schritt S16d des Bestimmens, ob die Parameterdaten D_Par. vorbestimmte vierte Parameterwerte W_Par.4 unterschreiten und/oder einen Schritt S16e des Bestimmens aufweisen, ob die Parameterdaten D_Par. sich innerhalb eines Parameterbereiches um einen vorbestimmten fünften Parameterwert W_Par.3 befinden.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Batterie, welche diese elektrochemischen Zellen aufweist, insbesondere eine zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug ausgestaltete Batterie, welche diese elektrochemischen Zellen aufweist.
Bezugszeichenliste

1: elektrochemische Zelle
2: erster Stromableiter
3: zweiter Stromableiter
4: Zellenverpackung
5: aktiver Bereich
10: erste Zuführungsvorrichtung
11: Befüllungsvorrichtung
12: zweite Zuführungsvorrichtung
13: Anladevorrichtung
14: dritte Zuführungsvorrichtung
15: Alterungsvorrichtung
16: vierte Zuführungsvorrichtung
17: Walzvorrichtung
18: erste Walze
19: zweite Walze
20: fünfte Zuführungsvorrichtung
21: Messvorrichtung
22: Steuereinheit
100: Herstellungssystem
S1: Aufbringen des Vorproduktes auf einen Werkstückträger
S2: Zuführen des Vorproduktes an eine Befüllungsvorrichtung
S3: Befüllen des Vorproduktes mit einem Elektrolyten
S4: Zuführen des Vorproduktes an eine Anladevorrichtung
S5: Durchführen eines erstes Anladens des Vorproduktes
S6: Zuführen des Vorproduktes an eine Walzvorrichtung
S7: Walzen des Vorproduktes mit rollierenden Walzen
S8: Zuführen des Vorproduktes an eine Alterungsvorrichtung
S9: Durchführen eines erstes Alterns des Vorproduktes
S10: Zuführen des Vorproduktes an eine Walzvorrichtung
S11: Walzen des Vorproduktes mit rollierenden Walzen
S12: Zuführen des Vorproduktes an eine Messvorrichtung
S13: Erfassen von Parameterdaten des Vorproduktes
S13a: Erfassen einer Änderung des Innenwiderstandes des Vorproduktes nach Anlegen eines Druckes
S13b: Erfassen eines Innenwiderstandes des Vorproduktes
S13c: Erfassen einer Härte des Vorproduktes
S13d: Erfassen eines Innendruckes des Vorproduktes
S13e: Erfassen einer Ruhespannung des Vorproduktes
S13f: Erfassen einer Kapazität des Vorproduktes
S13g: Erfassen innerer Strukturen des Vorproduktes
S14: Übermitteln der Parameterdaten an eine Steuereinheit
S15: Zuweisen des Vorproduktes zu den Parameterdaten
S16: Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten eine vorbestimmte Beziehung in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte aufweisen
S16a: Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte erste Parameterwerte aufweisen
S16b: Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte zweite Parameterwerte nicht aufweisen
S16c: Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte dritte Parameterwerte überschreiten
S16d: Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte vierte Parameterwerte unterschreiten
S16e: Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten sich innerhalb eines vorbestimmten Parameterwertebereiches um einen vorbestimmten fünften Parameterwert befinden
S17a: Auswählen und Durchführen einer vorbestimmten ersten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle
S17b: Auswählen und Durchführen einer vorbestimmten zweiten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle
S18: Zuführen des Vorproduktes an eine Anladevorrichtung
S19: Durchführen eines zweiten Anladens des Vorproduktes
S20: Zuführen des Vorproduktes an eine Walzvorrichtung
S21: Walzen des Vorproduktes mit rollierenden Walzen
S22: Zuführen des Vorproduktes an eine Alterungsvorrichtung
S23: Durchführen eines zweiten Alterns des Vorproduktes
S24: Zuführen des Vorproduktes an eine Walzvorrichtung
S25: Walzen des Vorproduktes mit rollierenden Walzen
S26: Zuführen des Vorproduktes an eine Formierungsvorrichtung
S27: Durchführen einer Formierbehandlung des Vorproduktes
S27a: Durchführen eines ersten Formierens des Vorproduktes in einem Bereich von 25 bis 40% der Nennkapazität
S27b: Durchführen eines zweiten Formierens des Vorproduktes in einem Bereich von 75 bis 90% der Nennkapazität
S27c: Durchführen eines dritten Formierens des Vorproduktes auf 100% der Nennkapazität

Claims

Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1) für eine Batterie, insbesondere für eine zur Anwendung in Kraftfahrzeugen ausgestaltete Batterie, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellungsverfahren die Schritte aufweist: (S2) Zuführen eines Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an eine Befüllungsvorrichtung (11), (S3) Befüllen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) mit einem Elektrolyten, (S4) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an eine Anladevorrichtung (13), (S5) Durchführen eines erstes Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), (S6, S10) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an eine Walzvorrichtung (17), (S7, S11) Walzen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen (18, 19), (S12) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an eine Messvorrichtung (21), (S13) Erfassen von Parameterdaten (D_Par.) des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) zur Bestimmung mindestens einer nachfolgenden Behandlung für das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle (1), (S14) Übermitteln der Parameterdaten (D_Par.) an eine Steuereinheit (22), (S15) Zuweisen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) zu den Parameterdaten (D_Par.), vorzugsweise Abspeichern der Parameterdaten (D_Par.) zu dem Vorprodukt der elektrochemischen Zelle (1), (S16) Bestimmen mittels der Steuereinheit (22), ob für das den Parameterdaten zugewiesene Vorprodukt der elektrochemische Zelle (1) eine vorbestimmte Beziehung der Parameterdaten (D_Par.) in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte (W_Par., W_Par.1, W_Par.2, W_Par.3, W_Par.4, W_Part.5) vorliegt, (S17a) Durchführen einer ersten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), wenn ein Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten (D_Par.) in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte (W_Par., W_Par.1, W_Par.2, W_Par.3, W_Par.4, W_Part.5) bestimmt worden ist, und vorzugsweise (S17b) Durchführen einer zweiten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), wenn ein Nicht-Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten (D_Par.) in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte (W_Par., W_Par.1, W_Par.2, W_Par.3, W_Par.4, W_Part.5) bestimmt worden ist.
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S5) des ersten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) innerhalb von 4 Stunden und vorzugsweise innerhalb von 3 Stunden nach dem Schritt (S3) des Durchführens des Befüllens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) mit einem Elektrolyten durchgeführt wird.
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt (S5) des ersten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) mit einem Ladestrom durchgeführt wird, der in einem Bereich von 0,02 bis 0,04 C liegt und vorzugsweise 0,03 C beträgt.
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S5) des ersten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) mit einer Anladezeit durchgeführt wird, die in einem Bereich von 0,5 min bis 2,0 min liegt und vorzugsweise 1 mm beträgt.
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt (S5) des Durchführens des ersten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) und vor dem Schritt (S10) des Zuführens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an die Walzvorrichtung (17) das Herstellungsverfahren folgende Schritte aufweist: (S8) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an eine Alterungsvorrichtung (15) und (S9) Durchführen eines erstes Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), insbesondere eines Temperns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1).
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt (S7) des Walzens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen (18, 19) das Herstellungsverfahren folgende Schritte aufweist: (S8) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an eine Alterungsvorrichtung (15) und (S9) Durchführen eines erstes Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), insbesondere eines Temperns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1).
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt (S9) des Durchführens des ersten Alters des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) das Herstellungsverfahren aufweist: (S10) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an die Walzvorrichtung und (S11) Walzen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen (18, 19).
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellungsverfahren vor dem Schritt (S2) des Zuführens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an die Befüllungsvorrichtung (11) folgenden Schritt aufweist: (S1) Aufbringen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) auf einen Werkstückträger.
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S13) des Erfassens von Parameterdaten (D_Par.) mindestens einen der folgenden Erfassungsschritte aufweist: (S13a) Erfassen einer Änderung des Innenwiderstandes des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) nach Anlegen eines Druckes, insbesondere Erfassen einer Änderung des Innenwiderstandes nach Anlegen eines Druckes auf Seitenflächen der vorzugsweise flach ausgestalteten elektrochemischen Zelle (1), (S13b) Erfassen eines Innenwiderstandes des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), (S13c) Erfassen einer Härte des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), (S13d) Erfassen eines Innendruckes des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), (S13e) Erfassen einer Ruhespannung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), (S13f) Erfassen einer Kapazität des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) oder (S13g) Erfassen innerer Strukturen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) mittels eines Röntgenverfahrens.
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S16) des Bestimmens mittels der Steuereinheit (21) mindestens einen der folgenden Bestimmungsschritte aufweist: (S16a) Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten (D_Par.) vorbestimmte erste Parameterwerte (W_Swt.1) aufweisen, (S16b) Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten (D_Par.) vorbestimmte zweite Parameterwerte (W_Swt.2) nicht aufweisen, (S16c) Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten (D_Par.) vorbestimmte dritte Parameterwerte (W_Swt.3) überschreiten, (S16d) Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten (D_Par.) vorbestimmte vierte Parameterwerte (W_Swt.4) unterschreiten oder (S16e) Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten (D_Par.) sich innerhalb eines vorbestimmten Parameterwertebereiches um einen vorbestimmten fünften Parameterwert (W_Swt.5) befinden.
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S15a) des Durchführens der ersten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) aufweist: (S18) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an eine Anladevorrichtung (13) und (S19) Durchführen eines zweiten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1).
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt (S19) des Durchführens des zweiten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) das Herstellungsverfahren aufweist: (S20) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an die Walzvorrichtung und (S21) Walzen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen (18, 19).
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S17a) des Durchführens der ersten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) aufweist: (S22) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an eine Alterungsvorrichtung (15) und (S23) Durchführen eines zweiten Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), insbesondere eines zweiten Temperns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1).
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt (S22) des Durchführens des zweiten Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) das Herstellungsverfahren aufweist: (S24) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an die Walzvorrichtung und (S25) Walzen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen (18, 19).
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S17a) des Durchführens der ersten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) aufweist: (S26) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an eine Formierungsvorrichtung und (S27) Durchführen einer Formierbehandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1).
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S27) des Durchführens der Formierbehandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) aufweist: (S27a) Durchführen eines ersten Formierens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) in einem Bereich von 25 bis 40% der Nennkapazität, (S27b) Durchführen eines zweiten Formierens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) in einem Bereich von 75 bis 90% der Nennkapazität und (S27c) Durchführen eines dritten Formierens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) auf 100% der Nennkapazität.
System zur Herstellung elektrochemischer Zellen (1) gemäß einem Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 aufweisend: – eine Befüllungsvorrichtung (11) ausgestaltet zum Befüllen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) mit einem Elektrolyten, – ein erste Zuführungsvorrichtung (10) ausgestaltet zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an die Befüllungsvorrichtung (11), – eine Anladevorrichtung (13) ausgestaltet zum Durchführen eines ersten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), – eine zweite Zuführungsvorrichtung (12) ausgestaltet zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an die Anladevorrichtung (13), – eine Walzvorrichtung (17) mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen (18, 19) angeordnet und ausgestaltet zum Walzen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), – eine vierte Zuführungsvorrichtung (16) ausgestaltet zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an die Walzvorrichtung (17), – eine Messvorrichtung (21) ausgestaltet zum Erfassen von Parameterdaten (D_Par.) des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) zur Bestimmung mindestens einer nachfolgenden Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), – eine fünfte Zuführungsvorrichtung (20) ausgestaltet zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an die Messvorrichtung (22), – eine Steuereinheit (22), an welche die erfassten Parameterdaten (D_Par.) des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) übermittelt werden und welche ausgestaltet ist, ein Zuweisen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) zu den Parameterdaten (D_Par.), vorzugsweise ein Abspeichern der Parameterdaten (D_Par.) zu dem Vorprodukt der elektrochemischen Zelle (1) durchzuführen, wobei die Steuereinheit (22) weiterhin ausgestaltet ist, zu bestimmen, ob für das den Parameterdaten zugewiesene Vorprodukt der elektrochemischen Zelle (1) eine vorbestimmte Beziehung der Parameterdaten (D_Par.) in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte (W_Par., W_Par.1, W_Par.2, W_Par.3, W_Par.4, W_Part.5) vorliegt, und eine Durchführung einer ersten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) anzuweisen, wenn ein Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten (D_Par.) in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte (W_Par., W_Par.1, W_Par.2, W_Par.3, W_Par.4, W_Part.5) bestimmt worden ist, und vorzugsweise eine Durchführung einer zweiten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) anzuweisen, wenn ein Nicht-Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten (D_Par.) in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte (W_Par., W_Par.1, W_Par.2, W_Par.3, W_Par.4, W_Part.5) bestimmt worden ist.
System zur Herstellung elektrochemischer Zellen (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (21) zu Erfassung mindestens eines der folgenden Parameter ausgestaltet ist: – Änderung des Innenwiderstandes des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) nach Anlegen eines Druckes, insbesondere Änderung des Innenwiderstandes nach Anlegen eines Druckes auf Seitenflächen des vorzugsweise flach ausgestalteten Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), – Innenwiderstand des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), – Härte des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), – Innendruck des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), – Ruhespannung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), – Kapazität des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) oder – innere Strukturen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1).
System zur Herstellung elektrochemischer Zellen (1) nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch mindestens eine der folgenden Vorrichtungen: – eine Alterungsvorrichtung (15) ausgestaltet zum Altern, insbesondere zum Tempern des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) und – eine dritte Zuführungsvorrichtung (14) ausgestaltet zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an die Alterungsvorrichtung (15).
Batterie mit einer Anzahl elektrochemischer Zellen, die gemäß einem der Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 und/oder gemäß einem System zur Herstellung elektrochemischer Zellen nach einem der Ansprüche 17 bis 19 hergestellt worden sind.