DE102012113013B4

DE102012113013B4 - Eine Reaktionskammeranordnung und ein Verfahren zum Bilden einer Reaktionskammeranordnung

Info

Publication number: DE102012113013B4
Application number: DE102012113013.2A
Authority: DE
Inventors: Klaus Elian
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2022-02-03
Anticipated expiration: 2032-12-22
Also published as: CN103178280A; US20130164566A1; DE102012113013A1; US9257724B2; CN103178280B

Abstract

Reaktionskammeranordnung (500), aufweisend:• eine erste chemische Reaktionskammer (318A), die einen Teil einer ersten elektrochemischen Zelle bildet;• eine zweite chemische Reaktionskammer (318B), die einen Teil einer zweiten elektrochemischen Zelle bildet;• ein chemisch isolierendes Element (534) zwischen der ersten chemischen Reaktionskammer (318A) und der zweiten chemischen Reaktionskammer (318B),• eine erste Elektrode (306A), die an einer ersten Seite (536) des chemisch isolierenden Elements (534) angebracht ist, wobei eine freiliegende Oberfläche (538) der ersten Elektrode (306A) in die erste chemische Reaktionskammer (318A) hineingerichtet ist;• eine zweite Elektrode (308B), die an einer zweiten Seite (542) des chemisch isolierenden Elements (534) angebracht ist, wobei eine freiliegende Oberfläche (544) der zweiten Elektrode (308B) in die zweite chemische Reaktionskammer (318B) hineingerichtet ist; und• ein elektronisches Bauteil (546), das eingerichtet ist zum Messen oder Kontrollieren wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer (318A) und der zweiten chemischen Reaktionskammer (318B), wobei das elektronische Bauteil (546) zwischen der ersten Elektrode (306A) und der zweiten Elektrode (308B) angeordnet ist, mit der ersten Elektrode (306A) und der zweiten Elektrode (308B) elektrisch verbunden ist, und in das chemisch isolierende Element (534) eingebettet ist, sodass das elektronische Bauteil mindestens zum Teil von einem isolierenden Material (548) des chemisch isolierenden Elements (534) umfasst ist,• wobei das elektronische Bauteil (546) ferner eingerichtet ist zum Identifizieren wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer (318A) und der zweiten chemischen Reaktionskammer (318B).

Description

Gebiet der Erfindung
Verschiedene Ausführungsformen beziehen sich allgemein auf eine Reaktionskammeranordnung und ein Verfahren zum Bilden einer Reaktionskammeranordnung.
Hintergrund
Gegenwärtig können Schaltkreise, beispielsweise Sensorschaltkreise, beispielsweise Batterieschaltkreise, beispielsweise Blei-Säure-Batterien, überwacht oder kontrolliert werden mittels eines elektrischen Schaltkreises, beispielsweise einen externen elektrischen Schaltkreis. Die meisten elektrischen Systeme können elektronische Kontrolleinheiten aufweisen, die den Batteriestatus prüfen, den Ladevorgang kontrollieren, und generell versuchen die Lebensdauer der Batterie möglichst lange, beispielsweise so lang wie möglich, zu verlängern. Die Überwachungs- oder Kontrolleinheiten können von der Batterie räumlich getrennt sein. Mit anderen Worten, die elektrischen Schaltkreise müssen nicht innerhalb der Batteriezelle integriert sein, aber können stattdessen außerhalb der Batteriezelle angeordnet sein, wie in 1 gezeigt. Beispielsweise Batterien, wie Li-Po-Batterien, welche zum Modellbau oder für mobile Anwendungen verwendet werden können, können gegenwärtig mittels eines Systems, das ein Lösungskonzept in Form einer Kompaktbaugruppe aufweist, kontrolliert werden, beispielweise gesteuert werden. Eine Batteriezelle 102 und separate Steuerelektronik 104 können zusammen in einer Kompaktbaugruppe gebündelt sein. Gegenwärtige Steuereinheiten 104 können das gesamte Batteriepack überwachen und kontrollieren, jedoch nicht einzelne Zellen des Batteriepacks. Die gegenwärtigen Steuerelektronikeinheiten können außerhalb des Batteriesystems angeordnet sein, beispielsweise im Fall von Li-Po-Batterien können die Steuereinheiten nah neben der Batterieanordnung gebündelt sein.
DE 10 2009 024 657 A1 zeigt Batteriezellen, die in Reihe geschaltet und zueinander beabstandet angeordnet sind.
DE 20 2010 012 151 U1 zeigt ein Batteriepack mit einer Vielzahl auswechselbarer Batteriezellen und Steuerverfahren, die im Zusammenhang mit einem Batteriezellenwechsel stehen, beispielsweise Steuerungsverfahren zum Ladungsausgleich zwischen den Batteriezellen, wobei die für die Steuerverfahren nötigen Steuer- und Messelemente in einem von den Batteriezellen entfernten Bereich angeordnet sind.
WO 2004/ 049 540 A2 zeigt einen Batteriepack, der eine Vielzahl in Reihe geschalteter Batteriezellen und für jeden Kontakt der Batteriezellen eine Zwischenkontaktierung aufweist, die über eine Schalteinheit an von dem Batterieback entfernte Mess- und Steuerelektronik gekoppelt werden können. JP 5 067 302 B2 beschreibt einen Mechanismus zum Messen einer Ladungstiefe einer Sekundärbatterie.
DE 103 16 117 B3 beschreibt eine Messvorrichtung zur Messung der lokalen Stromverteilung und Wärmeverteilung an einer elektrochemischen Elektrode, die eine Mehrzahl von Messsegmenten aufweist, wobei ein Messsegment ein Widerstandselement und mindestens ein Stromleitungselement aufweist, über welches die elektrochemische Elektrode kontaktierbar ist.
US 2004 / 0 009 334 A1 beschreibt eine Zellanordnung mit mehreren einzelnen Zellen, die mittels Laminierschichten verpackt und auf einer Oberfläche einer flexiblen Leiterplatte angebracht sind, wobei die einzelnen Zellen in Serie zueinander geschaltet sind.
Übersicht
Verschiedene Ausführungsformen stellen eine Reaktionskammeranordnung gemäß dem Hauptanspruch und ein Verfahren zum Bilden einer Reaktionskammeranordnung gemäß dem Nebenanspruch 25 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Figurenliste
In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen im Allgemeinen auf die gleichen Teile in den verschiedenen Ansichten. Die Zeichnungen sind nicht zwangsläufig maßstabgerecht, der Schwerpunkt wird stattdessen allgemein auf die Darstellung der Prinzipien der Erfindung gelegt. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 ein Batteriesystem gemäß einer Ausführungsform zeigt;
2 eine Reaktionskammeranordnung gemäß einer Ausführungsform zeigt;
3A eine Reaktionskammeranordnung gemäß einer Ausführungsform zeigt;
3B eine Reaktionskammeranordnung gemäß einer Ausführungsform zeigt;
4 eine Reaktionskammeranordnung gemäß einer Ausführungsform zeigt;
5 eine Reaktionskammeranordnung gemäß einer Ausführungsform zeigt;
die 6A und 6B eine Reaktionskammeranordnung gemäß einer Ausführungsform zeigen;
7 eine Reaktionskammeranordnung gemäß einer Ausführungsform zeigt;
8 ein Verfahren zum Bilden einer Reaktionskammeranordnung gemäß einer Ausführungsform zeigt.

Ausführliche Beschreibung
Die folgende detaillierte Beschreibung nimmt Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen, die zur Veranschaulichung spezifische Details und Ausführungsformen zeigen, gemäß denen die Erfindung angewendet werden kann.
Das Wort „beispielsweise“ wird hier mit der Bedeutung „als ein Beispiel dienend, Vorgang oder Darstellung“ genutzt. Jegliche Ausführungsform oder Anordnung, die nachstehend als „beispielhaft“ beschrieben wird, ist nicht zwangsläufig als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber weiteren Ausführungsformen oder Anordnungen auszulegen.
Das Wort „über“, hier genutzt zum Beschreiben des Ausbildens einer Eigenschaft, beispielsweise einer Schicht „über“ einer Seite oder Fläche, kann genutzt werden um Auszudrücken, dass die Eigenschaft, beispielsweise die Schicht, „direkt auf“ etwas ausgebildet sein kann, beispielsweise in direktem Kontakt mit der implizierten Seite oder Fläche. Das Wort „über“, hier genutzt zum Beschreiben des Ausbildens einer Eigenschaft, beispielsweise einer Schicht „über“ einer Seite oder Fläche, kann genutzt werden um Auszudrücken, dass die Eigenschaft, beispielsweise die Schicht, „indirekt auf“ der implizierten Seite oder Fläche ausgebildet sein kann, wobei eine oder mehrere zusätzliche Schichten, die zwischen der implizierten Seite oder Fläche und der ausgebildeten Schicht angeordnet sind, möglich sind.
Verschiedene Ausführungsformen stellen eine Anordnung bereit, wobei eine Steuerelektronik direkt in jede einzelne Zelle einer Batterie integriert sein kann, beispielsweise sogar direkt in die Elektroden der Batterie.
Verschiedene Ausführungsformen stellen eine Anordnung bereit, wobei einzelne Zellen, beispielsweise Sensorzellen, elektrochemische Zellen, chemische Zellen, Batteriezellen, photovoltaische Zellen zusammengeführt sein können mittels Verwenden zusammengeführter Elektroden, beispielsweise zusammengeführter Elektrodenfolien.
Verschiedene Ausführungsformen stellen ein integriertes elektrochemisches System von Elektroden innerhalb eines verbundenen Systems bereit, wobei ein oder mehrere integrierte Schaltkreise angeordnet sein können angrenzend zu einem Elektrodenmaterial, wobei der eine oder die mehreren Schaltkreise eingerichtet sein können zum Ausführen von Arbeitsschritten, beispielsweise von Sensoraufgaben, beispielsweise von Kontrollaufgaben.
Verschiedene Ausführungsformen stellen eine Anordnung bereit, wobei eine Steuereinheit direkt in jede einzelne Zelle von einer chemischen Reaktionszelle integriert sein kann, beispielsweise sogar direkt in eine oder mehrere Reaktionszellen-Elektroden.
2 zeigt ein Batteriesystem 200, aufweisend eine Anordnung einer Mehrzahl einzelner Batterieelektroden-Platten 206_1,2,3, 208_1,2,3. Jede der Elektrodenplatten 206_1,2,3, 208_1,2,3 kann in elektrischer Verbindung mit einer Energiequelle sein, die zum Anlegen einer Potentialdifferenz zwischen den Elektrodenplatten 206_1,2,3, 208_1,2,3 eingerichtet sein kann. Beispielsweise kann die Energiequelle eingerichtet sein zum Anlegen einer negativen Spannung an dem negativen Anschluss 212 oder einer positiven Spannung an dem positiven Anschluss 214, so dass sie elektrisch verbunden ist. Jede der Elektrodenplatten 206_1,2,3, 208_1,2,3 kann entweder eine Katode oder eine Anode aufweisen. Beispielsweise kann eine erste Elektrodenplatte 206₁ eine Katode aufweisen und eine zweite Elektrodenplatte 208₁ kann eine Anode aufweisen. Eine Mehrzahl einzelner Elektrodenplatten 206_1,2,3, 208_1,2,3 kann derart angeordnet sein, dass jede alternierende Elektrodenplatte mit einem Anschluss mit dergleichen Polarität verbunden sein kann. Beispielsweise kann jede alternierende zweite Elektrodenplatte 208_1,2,3 mit einem positiven Anschluss 214 verbunden sein, und jede erste Elektrodenplatte 206_1,2,3, wovon jede angrenzend zu einer zweiten Elektrodenplatte 208_1,2,3 sein kann, die wiederum mit einem positiven Anschluss 214 verbunden sein kann, kann mit einem negativen Anschluss 212 verbunden sein. Beispielweise können die Elektrodenplatten 206_1,2,3, 208_1,2,3 derart eingerichtet sein, dass sie einander direkt zugewandt sind, wobei die erste Batterieelektrodenplatte 206_1,2,3 eine negativ verbundene Platte kann aufweisen, sprich mit einer Minus-Polarität, und wobei die zweite Batterieelektrodenplatte 208_1,2,3 eine positiv verbundene Platte aufweisen kann, sprich mit einer positiven Polarität. Eine erste Elektrodenplatte 206₁ kann von einer zweiten Elektrodenplatte 208₁ mittels einer isolierenden Schicht zwischen der ersten Elektrodenplatte 206₁ und der zweiten Elektrodenplatte 208₁ getrennt sein, beispielsweise mittels eines Separators 216₁.
Um große Batteriesysteme sicher zu betreiben und um eine lange Lebensdauer zu erreichen, sind die Vorgänge, welche in der Zelle auftreten, beispielsweise den einzelnen Batteriezellen, wichtig: in Batteriezellen können beispielsweise die lokalen Temperatureffekte in einzelnen Zellen, beispielsweise Einzelzellen, lokale Differenzen in der Konzentration von elektrochemisch aktiven Substanzen in einzelnen Zellen, lokale hemmende Effekte an Einzelelektroden, und lokale inhomogene Stromflüsse in einzelnen Zellen, beispielsweise Einzelzellen, die Art, wie eine Batteriezelle funktioniert, beeinflussen. Die Leistungsfähigkeit einzelner Zellen innerhalb eines Batteriesystems kann die Leistungsfähigkeit des gesamten Batteriesystems beeinflussen.
3A zeigt eine Reaktionskammeranordnung 300 gemäß einer Ausführungsform, wobei die Reaktionskammeranordnung 300 eine einzelne Reaktionszelle 302 aufweist.
Reaktionskammerzelle 302 kann eine erste Elektrode 306 aufweisen; eine erste zusätzliche Elektrode 308 und eine chemische Reaktionskammer 318 zwischen der ersten Elektrode 306 und der ersten zusätzlichen Elektrode 308, wobei die chemische Reaktionskammer 318 eingerichtet sein kann zum Vorhalten eines Reaktionsteilnehmers 322, beispielsweise eines Elektrolyt. Die chemische Reaktionskammer 318 kann eingerichtet sein zum Vorhalten eines Reaktionsteilnehmers 322, beispielsweise eines Elektrolyt (beispielsweise ein flüssiger Elektrolyt oder ein Festkörperelektrolyt). Die erste Elektrode 306 und die erste zusätzliche Elektrode 308 können elektrisch gekoppelt sein mit der chemischen Reaktionskammer 318, beispielsweise die erste Elektrode 306 und die erste zusätzliche Elektrode 308 können chemisch und elektrisch gekoppelt sein mit dem Reaktionsteilnehmer 322, welcher in der chemischen Reaktionskammer 318 vorgehalten ist.
Die chemische Reaktionskammer 318 kann als Einbeziehen eines Bereichs verstanden werden, der eingerichtet ist zum Vorhalten des Reaktionsteilnehmers 322, beispielsweise eines Elektrolyt, zwischen der ersten Elektrode 306 und der ersten zusätzlichen Elektrode 308. Die chemische Reaktionskammer 318 kann verstanden werden als einen Abstand aufweisend, beispielsweise einen Raum, zwischen der ersten Elektrode 306 und der ersten zusätzlichen Elektrode 308, dazu eingerichtet, den Reaktionsteilnehmer 322, beispielsweise den Elektrolyt, vorhalten zu können.
Jede der ersten Elektrode 306 und der ersten zusätzlichen Elektrode 308 kann eingerichtet sein zum Befördern eines Flusses von Ladungsträgern, beispielsweise Löcher oder Elektronen, zu dem oder von dem Reaktionsteilnehmer 322 in der chemischen Reaktionskammer 318 gerichtet. Jede der ersten Elektrode 306 und der ersten zusätzlichen Elektrode 308 kann eingerichtet sein zum Befördern eines Flusses von Ladungsträgern, beispielsweise Löcher oder Elektronen, zu der oder von der chemischen Reaktionskammer 318 gerichtet.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Reaktionskammeranordnung 300 eine photovoltaische Zellanordnung 302 aufweisen, wobei die Reaktionskammer 318 eingerichtet sein kann zum Vorhalten des Reaktionsteilnehmers 322, beispielsweise eines photovoltaisches Materials (beispielsweise eines Halbleitermaterial, aufweisend einen pn-Übergang), eingerichtet zum Erzeugen eines Flusses von Ladungsträgern in wenigstens einer von der ersten Elektrode 306 und der ersten zusätzlichen Elektrode 308 als Folge auf eine photo-induzierte chemische Reaktion in dem photovoltaischen Material.
Verschiedenen Ausführungsformen gemäß kann die Reaktionskammeranordnung 300 eine Sensorzellenanordnung 302 aufweisen, wobei die Reaktionskammer 318 einen Erfassungsbereich aufweist, eingerichtet zum Erzeugen eines Flusses von Ladungsträgern in wenigstens einer von der ersten Elektrode 306 und der zusätzlichen Elektrode 308 als Folge auf ein erhaltenes Signal aus dem Erfassungsbereich. Der Erfassungsbereich kann den Reaktionsteilnehmer 322 aufweisen, welcher einen Erfassungstyp aufweisend sein kann, eingerichtet zum Erzeugen eines Flusses von Ladungsträgern in wenigstens einer von der ersten Elektrode 306 und der ersten zusätzliche n Elektrode 308 als Folge auf einen Stimulus des Reaktionsteilnehmers 322. Die Reaktionskammeranordnung 300 kann mindestens einen Sensor aufweisen. Der mindestens eine Sensor kann wenigstens einen Sensor aufweisen aus mindestens einem aus der folgenden Gruppe von Sensoren, wobei die Gruppe aufweist: einen chemischen Sensor; einen biologischen Sensor; einen biochemischen Sensor; einen druckempfindlichen Sensor; und einen temperaturempfindlichen Sensor.
Die Reaktionskammeranordnung 300 kann eine oder mehrere Reaktionszellen 302 aufweisen. Der Begriff „Zelle“, beispielsweise eine „Reaktionszelle“, wie er bis hierher und nachstehend genutzt wird, kann verstanden werden als Beziehen auf eine einzelne Reaktionszelle innerhalb einer Reaktionskammeranordnung, oder eine aus der Mehrzahl von Reaktionszellen in einer Reaktionskammeranordnung. Eine „Zelle“ 302 kann verstanden werden als einen chemischen Reaktionsbereich 318 aufweisend, beispielsweise eine chemische Reaktionskammer 318, und mindestens zwei Anschlüsse, beispielsweise zwei Elektroden, beispielsweise eine Katode 306 und eine Anode 308, beispielsweise eine Elektrode 306 verbunden mit einem negativen Anschluss 212 und eine Elektrode 308 verbunden mit einem positiven Anschluss 214. Die beide Anschlüsse 306, 308 können elektrisch mit der chemischen Reaktionskammer 318 gekoppelt sein. Die chemische Reaktionskammer 318 kann eingerichtet sein zum Vorhalten eines Reaktionsteilnehmers 322, beispielsweise eines Elektrolyt, beispielsweise eines photovoltaisches Materials, beispielsweise eines Erfassungstyps. Die erste Elektrode 306 und die erste zusätzliche Elektrode 308 können elektrisch gekoppelt sein mit der chemischen Reaktionskammer 318, beispielsweise die erste Elektrode 306 und die erste zusätzliche Elektrode können elektrisch mit dem Reaktionsteilnehmer 322 gekoppelt sein, vorgehalten in der der chemischen Reaktionskammer 318. Jede der ersten Elektrode 306 und der ersten zusätzlichen Elektrode 308 kann eingerichtet sein zum Befördern eines Flusses von Ladungsträgern, beispielsweise Löcher oder Elektronen, zu dem oder von dem Reaktionsteilnehmer 322 in der chemischen Reaktionskammer 318 gerichtet. Jede der ersten Elektrode 306 und der ersten zusätzlichen Elektrode 308 kann eingerichtet sein zum Befördern eines Flusses von Ladungsträgern, beispielsweise Löcher oder Elektronen, zu der oder von der chemischen Reaktionskammer 318 gerichtet. Die erste Elektrode 306 und die zusätzliche erste Elektrode 308 können elektrisch verbunden sein mit einem Messschaltkreis, wobei der Messschaltkreis eingerichtet sein kann zum Quantifizieren des Flusses von Ladungsträgern, beispielsweise Löcher oder Elektronen, zu der oder von der chemischen Reaktionskammer 318. Die erste Elektrode 306 und die erste zusätzliche Elektrode 308 können elektrisch verbunden sein mit einer ohmschen Last, wobei der Fluss von Ladungsträgern, beispielsweise Löcher oder Elektronen, zu der oder von der chemischen Reaktionskammer 318 kann zum Fließen mittels der ohmschen Last eingerichtet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Reaktionskammeranordnung 300 eine Batterieanordnung aufweisen, wobei die Reaktionskammer 318 eingerichtet sein kann zum Vorhalten des Reaktionsteilnehmers 322, beispielsweise eines Elektrolyt, wobei ein Fluss von Ladungsträgern in wenigstens einer von der ersten Elektrode 306 und der ersten zusätzlichen Elektrode 308 erzeugt sein kann als Folge auf eine Bewegung von Ionen in dem Elektrolyt 322 zwischen der ersten Elektrode 306 und der ersten zusätzlichen Elektrode 308.
3B zeigt die Batteriereaktionszelle 302 der Reaktionskammeranordnung 300, wobei die Batteriereaktionszelle 302 eine Lithium-Ionen Batteriezelle aufweisen kann. Die Batteriereaktionszelle 302 kann einen chemischen Reaktionsbereich 318 aufweisen, beispielsweise eine chemische Reaktionskammer 318, und mindestens zwei Anschlüsse, beispielsweise zwei Elektroden, beispielsweise eine Katode 306 und eine Anode 308, elektrisch gekoppelt mit der chemischen Reaktionskammer 318.
Die erste Elektrode 306 kann aufweisen eine erste Elektrodenschicht 306_L und einen ersten Elektrodenkollektor 306_c. Die erste Elektrodenschicht 306_L kann physisch gekoppelt sein mit dem ersten Elektrodenkollektor 306_c. Die erste Elektrodenschicht 306_L kann elektrisch gekoppelt sein mit dem ersten Elektrodenkollektor 306_c. Wie hier gezeigt wird, kann die erste Elektrodenschicht 306_L Kohlenstoff aufweisen, beispielsweise Graphit. Die erste Elektrodenschicht 306_L muss nicht eingeschränkt sein auf kohlenstoffhaltige Materialien, sondern kann ein Material aufweisen, welches gegenwärtigen im Stand der Technik zum Erzeugen elektrochemischer Zellen genutzt wird. Die erste Elektrodenschicht 306_L kann aufweisen mindestens eines aus der folgenden Gruppe von Materialien, wobei die Gruppe von Materialien aufweist: organische Polymere, ein Metall, Salze, Keramiken. Beispielsweise kann die erste Elektrodenschicht 306_L ein elektrisch aktives organisches Polymer aufweisen. Beispielsweise kann die erste Elektrodenschicht 306_L einen Mix aus organischen Polymeren mit mindestens einem Metall, Salzen oder Keramiken aufweisen.
Der erste Elektrodenkollektor 306_c kann eine Folie aufweisen, beispielsweise eine Kupferfolie. Der erste Elektrodenkollektor 306_c kann eine Platte aufweisen, beispielsweise eine Kupferplatte. Der erste Elektrodenkollektor 306_c kann ein elektrisch leitfähiges Material aufweisen. Der erste Elektrodenkollektor 306_c kann aufweisen mindestens ein Material aus der folgenden Gruppe von Materialien, wobei die Gruppe aufweist ein Metall, eine Metalllegierung oder elektrisch leitfähige organische Polymere.
Die erste zusätzliche Elektrode 308 kann aufweisen eine erste zusätzliche Elektrodenschicht 308_L und einen ersten zusätzlichen Elektrodenkollektor 308_c. Die erste zusätzliche Elektrodenschicht 308_L kann physisch gekoppelt sein mit dem ersten zusätzlichen Elektrodenkollektor 308_c. Die erste zusätzliche Elektrodenschicht 308_L kann elektrisch gekoppelt sein mit dem ersten zusätzlichen Elektrodenkollektor 308_c. Die erste zusätzliche Elektrodenschicht 308_L kann wie hier gezeigt Lithium aufweisen, beispielsweise LiCoO2, aufweisend Lithium, ein Metall, beispielsweise Kobalt, und Sauerstoff; ohne jedoch auf das Vorhandensein von Lithium eingeschränkt zu sein. Die erste zusätzliche Elektrodenschicht 308_L kann aufweisen ein Material, welches im Stand der Technik zum Erzeugen elektrochemischer Zellen genutzt wird. Die erste zusätzliche Elektrodenschicht 308_L kann aufweisen mindestens eines aus der folgenden Gruppe von Materialien, wobei die Gruppe aufweist: organische Polymere, ein Metall, Salze und Keramiken. Beispielsweise kann die erste zusätzliche Elektrodenschicht 308_L ein elektrisch aktives organisches Polymer aufweisen. Beispielsweise kann die erste zusätzliche Elektrodenschicht 308_L einen Mix aus organischen Polymeren mit mindestens einem Metall, Salzen oder Keramiken aufweisen. Der erste zusätzliche Elektrodenkollektor 308_c kann eine Folie aufweisen, beispielsweise eine Aluminiumfolie. Der erste zusätzliche Elektrodenkollektor 308_c kann eine Platte aufweisen, beispielsweise eine Aluminiumplatte. Der erste zusätzliche Elektrodenkollektor 308_c kann ein elektrisch leitfähiges Material aufweisen. Der erste zusätzliche Elektrodenkollektor 308_c kann mindestens ein Material aus der folgenden Gruppe von Materialien aufweisen, wobei die Gruppe aufweist ein Metall, eine Metalllegierung oder elektrisch leitfähige organische Polymere. Die chemische Reaktionskammer 318 kann eingerichtet sein zum Vorhalten eines Reaktionsteilnehmers 322, beispielsweise eines Elektrolyt. Der Elektrolyt 322 kann ein wässriger Elektrolyt oder ein nicht-wässriger Elektrolyt aufweisen. Der Elektrolyt 322 kann eingerichtet sein zum Befördern von Ladungsträgern, beispielsweise Ionen, beispielsweise Lithiumionen 324 zwischen der ersten Elektrode 306 und der ersten zusätzlichen Elektrode 308. Der Elektrolyt kann aufweisen Mischungen von organischen Polymeren mit Metallen, Salzen, Keramiken oder weiteren elektrisch aktiven organischen Polymeren, in wässrigen oder nicht-wässrigen Lösungen oder Gelen.
Die Batteriereaktionszelle 302 kann eine Trenneinrichtung 216 aufweisen, wobei die Trenneinrichtung 216 angeordnet sein kann zwischen der ersten Elektrode 306 und der ersten zusätzlichen Elektrode 308. Die Trenneinrichtung 216 kann eingerichtet sein zum elektrischen Isolieren der ersten Elektrode 306 von der ersten zusätzlichen Elektrode 308 und umgekehrt. Ladungsträger, beispielsweise Ionen, beispielsweise Lithiumionen, können während des Ladens und des Entladens durch die Trenneinrichtung 216 hindurch passieren, beispielsweise Ladungsträger, beispielsweise Ionen, beispielsweise Lithiumionen, können durch die Trenneinrichtung 216 hindurch passieren zwischen einem ersten Subbereich 326 der Reaktionskammer 318 und einem zweiten Subbereich 328 der Reaktionskammer 318 während des Ladens und des Entladens.
Die Trenneinrichtung 216 kann aufweisen mindestens ein Material aus der folgenden Gruppe von Materialien, wobei die Gruppe aufweist: ionenselektiv durchlässige polymerische Folie, keramische Platten oder Metallfolien. Metallfolien können sein verwendet in spezifischen Anwendungen.
Der erste Subbereich 326 der Reaktionskammer 318 kann ausgebildet sein auf der gleichen Seiten der Trenneinrichtung 216 wie die erste Elektrode 306. Der zweite Subbereich 328 der Reaktionskammer 318 kann ausgebildet sein auf der gleichen Seiten der Trenneinrichtung 216 wie die erste zusätzliche Elektrode 308.
Die erste Elektrodenschicht 306_L und der erste Elektrodenkollektor 306_c können ausgebildet sein auf der gleichen Seiten der Trenneinrichtung 216 wie die erste Elektrode 306. Die erste zusätzliche Elektrodenschicht 308_L und der erste zusätzliche Elektrodenkollektor 308_c können ausgebildet sein auf der gleichen Seiten der Trenneinrichtung 216 wie die erste zusätzliche Elektrode 308.
Die erste Elektrode 306 und die erste zusätzliche Elektrode 308 können elektrisch gekoppelt sein mit der chemischen Reaktionskammer 318, beispielsweise die erste Elektrode 306 und die erste zusätzliche Elektrode 308 können elektrisch gekoppelt sein mit dem Reaktionsteilnehmer 322, vorgehalten in der chemischen Reaktionskammer 318. Die erste Elektrodenschicht 306_L und die erste zusätzliche Elektrodenschicht 308_L können elektrisch gekoppelt sein mit dem Reaktionsteilnehmer 322, vorgehalten in der chemischen Reaktionskammer 318.
Während eines Ladevorgangs kann eine Energiequelle eingerichtet sein zum Anlegen einer Potentialdifferenz zwischen der ersten Elektrode 306 und der ersten zusätzlichen Elektrode 308. Beispielsweise kann eine negative Spannung bezüglich der ersten zusätzlichen Elektrode 308 an die erste Elektrode 306 angelegt sein. Lithiumionen Li⁺ von der ersten zusätzlichen Elektrodenschicht 308_L können sich von der ersten zusätzlichen Elektrode 308 zu der ersten Elektrode 306 durch die Trenneinrichtung 216 hindurch bewegen. Lithiumionen können mit der ersten Elektrodenschicht 306L, beispielsweise mit Graphit, interkalieren. Während dieses Vorgangs können Elektronen in einer Richtung weg von der ersten zusätzlichen Elektrode 308 fließen, beispielsweise weg von dem ersten zusätzlichen Elektrodenkollektor 308_c.
Während eines Entladevorgangs können sich Lithiumionen Li⁺ von der ersten Elektrode 306 bewegen, beispielsweise weg von der ersten Elektrodenschicht 306_L, hin zu der ersten zusätzlichen Elektrode 308, und durch die Trenneinrichtung 216 hindurch. Während dieses Vorgangs können Elektronen in eine Richtung zu der ersten zusätzlichen Elektrode 308 fließen, beispielsweise zu dem ersten zusätzlichen Elektrodenkollektor 308_c.
Somit kann jede der ersten Elektrode 306, beispielsweise der erste Elektrodenkollektor 306_c, und der ersten zusätzlichen Elektrode 308, beispielsweise der erste zusätzliche Elektrodenkollektor 308_c eingerichtet sein zum Befördern eines Flusses von Ladungsträgern, beispielsweise Löcher oder Elektronen, zu dem oder von dem Reaktionsteilnehmer 322 in der chemischen Reaktionskammer 318 gerichtet. Jede der ersten Elektrode 306, beispielsweise der erste Elektrodenkollektor 306_c, und der ersten zusätzlichen Elektrode 308, beispielsweise der erste zusätzliche Elektrodenkollektor 308_c kann eingerichtet sein zum Befördern eines Flusses von Ladungsträgern, beispielsweise Löcher oder Elektronen, zu der oder von der chemischen Reaktionskammer 318 gerichtet.
Die Reaktionskammeranordnung kann eine einzelne Reaktionszelle 302 aufweisen. Beispielsweise kann eine Batteriereaktionskammeranordnung eine einzelne Batteriereaktionszelle aufweisen wie mit Bezug auf 3C beschrieben. Alternativ kann eine Reaktionskammeranordnung aufweisen eine Mehrzahl von Reaktionszelle 302A, 302B, etc. Beispielsweise kann eine Batteriereaktionskammeranordnung aufweisen eine Mehrzahl von Batteriereaktionszellen 302A, 302B, etc.
Jede einzelne Zelle, beispielsweise jede einzelne Sensorzelle, beispielsweise eine einzelne Batteriezelle, kann verbunden sein zu einer weiteren einzelnen Sensorzelle, beispielsweise eine einzelne Batteriezelle, mittels eines elektrisch leitfähigen Drahtes.
4 zeigt eine Reaktionskammeranordnung 400 gemäß einer Ausführungsform. Die Reaktionskammeranordnung 400 kann aufweisen zwei einzelne Batteriezellen 302A und 302B, die aufweisen können alle Merkmale und Funktionsfähigkeiten wie zuvor beschrieben in Bezug auf Batteriezelle 302. Die erste Batteriezelle 302A kann mit der zweiten Batteriezelle 302B elektrisch verbunden sein mittels eines elektrisch leitfähigen Drahtes 432, der zwischen einer ersten Elektrode 306A von der ersten Batteriezelle 302A und einer zweiten Elektrode 308B von der zweiten Batteriezelle 302B elektrisch koppelt. Obwohl 4 die erste Elektrode 306A von der ersten Batteriezelle 302A und die zweite Elektrode 308B von der zweiten Batteriezelle 302B zeigt, wobei die erste Elektrode 306A von der ersten Batteriezelle 302A elektrisch verbunden sein kann mit der zweiten Elektrode 308B von der zweiten Batteriezelle 302B, kann jede Elektrode der ersten Batteriezelle 302A elektrisch verbunden sein mit jeder Elektrode der zweiten Batteriezelle 302B. Beispielsweise kann die ersten Elektrode 306A der ersten Batteriezelle 302A elektrisch verbunden sein mit der ersten Elektrode 306B der zweiten Batteriezelle 302B, beispielsweise in Reihe oder parallel.
Die verbundenen Elektroden können somit gleiche oder unterschiedliche leitfähige Elektrodenmaterialien aufweisen. Diese leitfähigen Materialien können mindestens zum Teil isoliert voneinander sein mittels zusätzlicher Isoliermaterialien zwischen den leitfähigen Materialien. Eine oder mehrere Halbleitervorrichtungen können zwischen den leitfähigen Elektrodenmaterialien platziert sein, wobei die Halbleitervorrichtungen in der Lage sein können zum Messen oder Kontrollieren von Funktionen in dem Elektrodensystem, beispielsweise in der Reaktionskammeranordnung.
5 zeigt eine Reaktionskammeranordnung 500 gemäß einer Ausführungsform. Die Reaktionskammeranordnung 500 kann aufweisen eine erste chemische Reaktionskammer 318A und eine zweite chemische Reaktionskammer 318B. Ein isolierendes Element 534 kann angeordnet sein zwischen der ersten chemischen Reaktionskammer 318A und der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B. Eine erste Elektrode 306A kann angebracht sein an einer ersten Seite 536 des isolierenden Elements 534. Eine freiliegende Oberfläche 538 der ersten Elektrode 306A kann der ersten chemischen Reaktionskammer 318A zugewandt sein. Eine zweite Elektrode 308B kann angebracht sein an einer zweiten Seite 542 des isolierenden Elements 534. Eine freiliegende Oberfläche 544 der zweiten Elektrode 308B kann der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B zugewandt sein. Ein elektronisches Bauteil 546 kann eingerichtet sein zum Messen oder Kontrollieren von wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer 318A und der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B. Das elektronische Bauteil 546 kann angeordnet sein zwischen und verbunden sein mit der ersten Elektrode 306A und der zweiten Elektrode 308B, und mindestens zu einem Teil umfasst sein von einem isolierenden Material 548 des isolierenden Elements 534.
Die 6A und 6B zeigen eine Reaktionskammeranordnung 600 gemäß einer Ausführungsform. Die Reaktionskammeranordnung 600 kann alle zuvor in Bezug auf die Reaktionskammeranordnungen 300 und 500 beschrieben Merkmale aufweisen. Die Reaktionskammeranordnung 600 kann eine erste chemische Reaktionskammer 318A und eine zweite chemische Reaktionskammer 318B aufweisen.
Anstelle einer elektrischen Verbindung jeder einzelnen Zelle, beispielsweise elektrochemische Zellen, chemische Zellen, Batteriezellen, photovoltaische Zellen, mittels eines elektrisch leitfähigen Drahtes wie in 4 gezeigt, können die Elektroden aneinander angeheftet werden, beispielsweise permanent befestigt, mittels zusammengeführter Elektrodenfolien. Mit anderen Worten, die Kollektorbereiche der Elektroden können gegenseitig im Wesentlichen zusammengeführt, beispielsweise direkt vereint, werden. Bereich 654A zeigt vereinte Elektroden der Reaktionskammeranordnung 600 in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Der Bereich 654A ist vergrößert dargestellt in 6B.
Die zwei Reaktionszellen 302A und 302B sind dargestellt in den Figuren, jedoch ist die Anzahl von Reaktionszellen nicht auf zwei beschränkt, sondern kann eine oder mehrere Reaktionszellen aufweisen, beispielsweise drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder noch mehr wie beispielsweise Vielfache von zehn oder hunderte von Reaktionszellen.
Das isolierende Element 534 kann zwischen der ersten chemischen Reaktionskammer 318A und der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B angeordnet sein. Das isolierende Element 534 kann zwischen der ersten Elektrode 306A und der zweiten Elektrode 308B angeordnet sein. Die erste Elektrode 306A kann angebracht sein an der ersten Seite 536 des isolierenden Elements 534, beispielsweise kann der erste Elektrodenkollektor 306Ac angebracht sein an der ersten Seite 536 des isolierenden Elements 534.
Der Begriff „angebracht“ kann bis hierher und nachstehend genutzt werden um Auszudrücken, dass die erste Elektrode 306A, beispielsweise der erste Elektrodenkollektor 306Ac, über der ersten Seite 536 des isolierenden Elements 534 ausgebildet sein kann. Mit anderen Worten, die erste Elektrode 306A, beispielsweise der erste Elektrodenkollektor 306A_c, kann ausgebildet sein direkt auf der ersten Seite 536 des isolierenden Elements 534, oder die erste Elektrode 306A kann ausgebildet sein indirekt auf der ersten Seite 536 des isolierenden Elements 534. Der Begriff „angebracht“ kann bis hierher und nachstehend auch genutzt werden um Auszudrücken, dass die erste Elektrode 306A, beispielsweise der erste Elektrodenkollektor 306A_c, über einer ersten Oberfläche 536 des isolierenden Elements 534 ausgebildet sein kann. Mit anderen Worten, die erste Elektrode 306A, beispielsweise der erste Elektrodenkollektor 306Ac, kann ausgebildet sein direkt auf einer ersten Oberfläche 536 des isolierenden Elements 534 oder die erste Elektrode 306A kann ausgebildet sein indirekt auf der ersten Oberfläche 536 des isolierenden Elements 534. Der Begriff „angebracht“ kann bis hierher und nachstehend auch genutzt werden um Auszudrücken, dass die erste Elektrode 306A, beispielsweise der erste Elektrodenkollektor 306Ac, in Kontakt sein kann, entweder direkt oder indirekt, mit der ersten Seite 536 des isolierenden Elements 534. Der Begriff „angebracht“ kann bis hierher und nachstehend genutzt werden um Auszudrücken, dass ein wesentlicher Teil der ersten Elektrode 306A, beispielsweise der erste Elektrodenkollektor 306A_c, zusammengeführt sein kann mit der ersten Seite 536 des isolierenden Elements 534.
Die erste Elektrode 306A, beispielsweise der erste Elektrodenkollektor 306Ac, kann angebracht sein an der ersten Seite 536 des isolierenden Materials 548 des isolierenden Elements 534. Die oben getroffene Definition des Begriffes „angebracht“ mit Bezug auf die erste Elektrode 306A und das isolierende Element 534 trifft ebenfalls auf das isolierende Material 548 des isolierenden Elements 435 zu.
Eine freiliegende Oberfläche 538 der ersten Elektrode 306A, beispielsweise der erste Elektrodenkollektor 306Ac, kann zugewandt sein der ersten chemischen Reaktionskammer 318A. Die freiliegende Oberfläche 538 der ersten Elektrode 306A kann zugewandt sein einer Richtung 664 (allgemein in eine erste Richtung) entgegengesetzt zu einer Seite der ersten Elektrode 306A, die angebracht sein kann an einer ersten Seite 536 des isolierenden Elements 534. Die Seite der ersten Elektrode 306A, die angebracht sein kann an der ersten Seite 536 des isolierenden Elements 534, kann einer Richtung 666 (allgemein in eine zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung) zugewandt sein.
Die zweite Elektrode 308B, beispielsweise der zweite Elektrodenkollektor 308B_c, kann angebracht sein an einer zweiten Seite 542 des isolierenden Elements 534. Die zweite Seite 542 kann sein eine entgegengesetzte Seite zu der ersten Seite 536 des isolierenden Elements 534, beispielsweise die zweite Seite 542 des isolierenden Elements 534 kann zugewandt sein der Richtung 666 (allgemein eine zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung), und eine erste Seite 536 des isolierenden Elements 534 kann zugewandt sein der Richtung 664 (allgemein in eine erste Richtung). Mit anderen Worten, die zweite Seite 542 kann einer entgegengesetzten Richtung zugewandt sein als die Richtung, in welche die erste Seite 536 zugewandt ist.
Der Begriff „angebracht“ kann bis hierher und nachstehend genutzt werden um Auszudrücken, dass die zweite Elektrode 308B, beispielsweise der zweite Elektrodenkollektor 308B_c, über der zweiten Seite 542 des isolierenden Elements 534 ausgebildet sein kann. Mit anderen Worten, die zweite Elektrode 308B, beispielsweise der zweite Elektrodenkollektor 308B_c, kann ausgebildet sein direkt auf der zweiten Seite 542 des isolierenden Elements 534, oder die zweite Elektrode 308B kann ausgebildet sein indirekt auf der zweiten Seite 542 des isolierenden Elements 534. Der Begriff „angebracht“ kann bis hierher und nachstehend auch genutzt werden um Auszudrücken, dass die zweite Elektrode 308B, beispielsweise der zweite Elektrodenkollektor 308B_c, direkt auf einer zweiten Oberfläche 542 des isolierenden Elements 534 ausgebildet sein kann. Mit anderen Worten, die zweite Elektrode 308B, beispielsweise der zweite Elektrodenkollektor 308B_c, kann ausgebildet sein direkt auf einer zweiten Oberfläche 542 des isolierenden Elements 534 oder die zweite Elektrode 308B kann ausgebildet sein indirekt auf der zweiten Oberfläche 542 des isolierenden Elements 534. Der Begriff „angebracht“ kann bis hierher und nachstehend auch genutzt werden um Auszudrücken, dass die zweite Elektrode 308B, beispielsweise der zweite Elektrodenkollektor 308B_c, in Kontakt sein kann, entweder direkt oder indirekt, mit der zweiten Seite 542 des isolierenden Elements 534. Der Begriff „angebracht“ kann bis hierher und nachstehend genutzt werden um Auszudrücken, dass ein wesentlicher Teil der zweiten Elektrode 308B, beispielsweise der zweite Elektrodenkollektor 308B_c, zusammengeführt sein kann mit der zweiten Seite 542 des isolierenden Elements 534.
Die zweite Elektrode 308B, beispielsweise der zweite Elektrodenkollektor 308B_c, kann angebracht sein an der zweiten Seite 542 des isolierenden Materials 548 des isolierenden Elements 534. Die oben getroffene Definition des Begriffes „angebracht“ mit Bezug auf die zweite Elektrode 308B und das isolierende Element 534 trifft ebenfalls auf das isolierende Material 548 des isolierenden Elements 435 zu.
Eine freiliegende Oberfläche 544 der zweiten Elektrode 308B kann der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B zugewandt sein. Die freiliegende Oberfläche 544 der zweiten Elektrode 308B kann zugewandt sein einer Richtung 666 entgegengesetzt zu einer Seite der zweiten Elektrode 308B, die angebracht sein kann an der zweiten Seite 542 des isolierenden Elements 534. Die Seite der zweiten Elektrode 308B, die angebracht sein kann an einer zweiten Seite 542 des isolierenden Elements 534, kann einer Richtung 664 zugewandt sein.
Die erste Elektrode 306A kann ausgebildet sein als Teil einer ersten Zelle 302A. Die zweite Elektrode 308B kann ausgebildet sein als Teil einer zweiten Zelle 302B. Jede der Reaktionszellen 302A und 302B kann alle Merkmale der Reaktionszelle 302 aufweisen, die mit Bezug auf die 3A und 3B zuvor beschrieben wurden. Die Zellen 302A und 302B können jeweils eine photovoltaische Zelle wie zuvor beschrieben aufweisen. Die Zellen 302A und 302B können jeweils eine Batteriezelle wie zuvor beschrieben aufweisen. Die Zellen 302A und 302B können jeweils einen Sensor wie zuvor beschrieben aufweisen.
Die Reaktionskammeranordnung 600 kann einen ersten isolierten Träger 652A aufweisen, beispielsweise eine erste Platte. Die Reaktionskammeranordnung 600 kann einen zweiten isolierten Träger 652B aufweisen, beispielsweise eine zweite Platte. Die erste Elektrode 306A kann ausgebildet sein über dem ersten isolierten Träger 652A. Die erste chemische Reaktionskammer 318A kann ausgebildet sein über dem ersten isolierten Träger 652A. Die zweite Elektrode 308B kann ausgebildet sein über dem zweiten isolierten Träger 652B. Die zweite chemische Reaktionskammer 318B kann ausgebildet sein über dem zweiten isolierten Träger 652B. Der erste isolierte Träger 652A kann zusammengeführt sein mit dem zweiten isolierten Träger 652B anhand des isolierenden Elements 534, welches die erste Elektrode 306A und die zweite Elektrode 308B zusammenführt.
Die jeweils erste chemische Reaktionskammer 318A und die zweite chemische Reaktionskammer 318B können aufweisen einen Abstand, beispielsweise einen Raum, der eingerichtet sein kann zum Vorhalten eines Reaktionsteilnehmers 322, beispielsweise ein Elektrolyt.
Der Reaktionsteilnehmer 322, beispielsweise ein Elektrolyt, kann mindestens zu einem Teil die erste Elektrode 306A und die zweite Elektrode 308B umfassen. Der Reaktionsteilnehmer 322, beispielsweise ein Elektrolyt, kann mindestens zu einem Teil die erste zusätzliche Elektrode 308A und die zweite zusätzliche Elektrode 306B umfassen.
Das isolierende Element 534, beispielweise das isolierende Material 548 des isolierenden Elements 534, kann das elektronische Bauteil 546 vor dem Reaktionsteilnehmer 322, beispielsweise einem Elektrolyt, schützen. Das isolierende Element 534, beispielweise das isolierende Material 548 des isolierenden Elements 534, kann das elektronische Bauteil 546 von dem Reaktionsteilnehmer 322, beispielsweise einem Elektrolyt, chemisch isolieren. Das isolierende Element 534, beispielweise das isolierende Material 548 des isolierenden Elements 534, kann das elektronische Bauteil 546 von dem Reaktionsteilnehmer 322, beispielsweise einem Elektrolyt, elektrisch isolieren.
Die erste Elektrode 306A und die zweite Elektrode 308B können elektrisch gekoppelt sein durch das isolierende Material 534 hindurch um einen Ladungsträgerfluss zu ermöglichen zwischen der ersten Elektrode 306A und der zweiten Elektrode 308B während einer chemischen Reaktion in wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer 318A und der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B, beispielsweise während einer chemischen Reaktion in der ersten chemischen Reaktionskammer 318A und der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B. Die erste Elektrode 306A und die zweite Elektrode 308B können elektrisch gekoppelt sein durch das isolierende Element 534 hindurch mittels eines oder mehrerer Durchgänge, beispielsweise Durchgangslöcher, in dem isolierenden Element 534, beispielsweise über eines oder mehrere Durchgangslöcher in dem isolierenden Material 548 des isolierenden Elements 534.
Die erste Elektrode 306A und die zweite Elektrode 308B können elektrisch gekoppelt sein über das elektronische Bauteil 546 durch das isolierende Element 534 hindurch, um einen Ladungsträgerfluss zwischen der ersten Elektrode 306A und der zweiten Elektrode 308B zu ermöglichen. Die erste Elektrode 306A und die zweite Elektrode 308B können elektrisch gekoppelt sein mit dem elektronischen Bauteil 546 über eines oder mehrere Durchgangslöcher in dem isolierenden Element 534, beispielsweise über eines oder mehrere Durchgangslöcher in dem isolierenden Material 548 des isolierenden Elements 534.
Das elektronische Bauteil 546 kann elektrisch verbunden sein mit der ersten Elektrode 306A über einen ersten elektrischen Kontakt 656. Der erste elektrische Kontakt 656 kann mindestens zu einem Teil umfasst sein von dem isolierenden Element 534, beispielsweise dem isolierenden Material 548 des isolierenden Elements 534. Das elektronische Bauteil 546 kann elektrisch verbunden sein mit der zweiten Elektrode 308B über einen zweiten elektrischen Kontakt 658. Der zweite elektrische Kontakt 658 kann mindestens zu einem Teil umfasst sein von dem isolierenden Element 534, beispielsweise dem isolierenden Material 548 des isolierenden Elements 534. Das isolierende Element 534, beispielsweise das isolierende Material 548 des isolierenden Elements 534, kann derart eingerichtet sein, dass es mindestens zu einem Teil die erste Elektrode 306A und die zweite Elektrode 308B umfasst. Die erste Elektrode 306A und die zweite Elektrode 308B können an dem isolierenden Element 534 angeheftet sein. Das elektronische Bauteil 546 kann angeheftet sein zwischen der ersten Elektrode 306A und der zweiten Elektrode 308B in dem isolierenden Element 534. Die erste Elektrode 306A kann mit der zweiten Elektrode 308B mittels des elektronischen Bauteils 546 elektrisch verbunden sein, welches in dem isolierenden Material 534 eingebettet ist.
Das isolierende Element 534, beispielsweise das isolierende Material 548, kann derart eingerichtet sein, dass es die erste Elektrode 306A mit dem elektronischen Bauteil 546 zusammenführt. Das isolierende Element 534, beispielsweise das isolierende Material 548, kann derart eingerichtet sein, dass es die zweite Elektrode 308B mit dem elektronischen Bauteil 546 zusammenführt.
Das elektronische Bauteil 546 kann eingerichtet sein zum Messen oder Kontrollieren wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer 318A und der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B. Das elektronische Bauteil 546 kann angeordnet sein zwischen und verbunden sein mit der ersten Elektrode 306A und der zweiten Elektrode 308B, und dabei mindestens zu einem Teil von dem isolierenden Material 548 des isolierenden Elements 534 umfasst sein.
Die erste Elektrode 306A, beispielweise der erste Elektrodenkollektor 306A_c, und die zweite Elektrode 308B, beispielsweise der zweite Elektrodenkollektor 308B_c, können jeweils aufweisen mindestens eines aus der folgenden Gruppe von Materialien, wobei die Gruppe aufweist: Cu, Al, Sn, Zn, Au, Pt, Pd, Ag, Hg, W, Cr, Mn, Pb, C, Karbon, Metalle oder Metalllegierungen. Karbonverbindungen können verwendet werden, um die erste Elektrode 306A, beispielweise den ersten Elektrodenkollektor 306A_c, und die zweite Elektrode 308B, beispielsweise den zweiten Elektrodenkollektor 308B_c, ohne Metalle auszubilden. Die erste Elektrode 306A und die zweite Elektrode 308B können jeweils einen starren Körper aufweisen, beispielsweise eine metallische Platte. Die erste Elektrode 306A, beispielweise der erste Elektrodenkollektor 306Ac, und die zweite Elektrode 308B, beispielsweise der zweite Elektrodenkollektor 308B_c, können jeweils eine flexible Folie aufweisen.
Das isolierende Element 534, beispielsweise das isolierende Material 548 des isolierenden Elements 534, kann ein elektrisch isolierendes Material aufweisen. Das isolierende Element 534, beispielsweise das isolierende Material 548 des isolierenden Elements 534, kann mindestens eines aus der folgenden Gruppe von Materialien aufweisen, wobei die Gruppe aufweist: ein Epoxid, ein Polymer, ein Laminat, eine Plastik, eine Thermoplastik, eine Folie, eine thermoplastisch geprägte Folie. Das isolierende Element 534, beispielsweise das isolierende Material 548 des isolierenden Elements 534, kann eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 100 µm bis ungefähr 300 µm aufweisen.
Das elektronische Bauteil 546 kann eingerichtet sein zum Kontrollieren eines Flusses von Ladungsträgern in wenigstens einer von der ersten Elektrode 306A, beispielweise dem ersten Elektrodenkollektor 306A_c, und der zweiten Elektrode 308B, beispielsweise dem zweiten Elektrodenkollektor 308B_c, um eine chemische Reaktion innerhalb wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer 318A und der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B zu erzeugen.
Das elektronische Bauteil 546 kann aufweisen einen elektrischen Schaltkreis, beispielsweise einen Sensor-Schaltkreis, beispielsweise einen Steuerungsschaltkreis, beispielsweise einen Steuerungschip, der laminiert sein kann innerhalb, beispielsweise im Inneren, eines Elektrodenstapels, beispielsweise eines die erste Elektrode 306A, beispielsweise den ersten Elektrodenkollektor 306AC, und die zweite Elektrode 308B, beispielsweise den zweiten Elektrodenkollektor 308BC, aufweisenden Elektrodenstapels.
Das elektronische Bauteil 546 kann eingerichtet sein als ein Steuerungsschaltkreis, beispielsweise als eine intelligente Bypass-Steuerung, beispielsweise als eine intelligente Ladesteuerung.
Das elektronische Bauteil 546 ist eingerichtet zum Bereitstellen einer Identifizierung einer einzelnen Reaktionszelle oder einer Gruppe von Reaktionszellen, beispielweise einem Batteriepack.
Das elektronische Bauteil 546 kann eingerichtet sein zum Bestimmen lokaler Temperatureffekte in den einzelnen Zellen, lokaler Differenzen in den Konzentrationen der elektrochemisch aktiven Substanzen in den einzelnen Zellen, lokaler hemmender Effekte an den einzelnen Elektroden, und lokaler inhomogener Stromflüsse in den einzelnen Zellen 302A und 302B.
Das elektronische Bauteil 546 kann eingerichtet sein um einen falschen Gebrauch der einzelnen Reaktionszellen zu vermeiden, beispielsweise in Sensorzellen, wenn die Sensoranordnung mit einem nicht idealen elektrischen Umfeld verbunden sein kann.
Direkte Messungen können direkt aus dem Inneren der Reaktionszellen 302A und 302B genommen werden, beispielsweise aus dem Inneren jeder einzelnen Batteriezelle 302A und 302B. Für die Temperatur beispielsweise kann der Stromfluss über Hallsensorzellen, über das galvanische Potential, gemessen werden.
Das elektronische Bauteil 546 kann zum Kontrollieren einzelner Zellen oder einzelner Zellbereiche von größeren Automobilbatterien mit getrennten Informationen eingerichtet sein. Wenn große Elektrodenschichten verwendet werden, können unterschiedliche Bereiche dieser großen Elektrode unterschiedlich kontrolliert werden, beispielsweise mittels Verteilen mehrerer integrierter Steuerungsschaltkreise im Inneren der großen Elektroden, beispielsweise zwischen den Elektroden, womit ein bereichsspezifischer Steuermechanismus der verschiedenen Elektrodenbereiche ermöglicht wird.
Das elektronische Bauteil 546 kann eingerichtet sein zum Messen oder Kontrollieren eines oder mehrerer Signale in Verbindung mit einem Fluss von Ladungsträgern zwischen der ersten Elektrode 306A und der zweiten Elektrode 308B.
Das elektronische Bauteil 546 kann eingerichtet sein zum Messen oder Kontrollieren von mindestens einem Signal aus der folgenden Gruppe von Signalen aus wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer 318A und der zweiten chemischen Reaktionskammer 318, wobei die Gruppe von Signalen aufweist: Stromfluss, Ladungsdichte, Ladungsverteilung, Stromverteilung, Spannung und Temperatur.
Das elektronische Bauteil 546 kann eingerichtet sein zum Messen oder Kontrollieren wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer 318A und der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B. Das elektronische Bauteil 546 kann angeordnet sein zwischen und verbunden sein mit der ersten Elektrode 306A, beispielsweise dem ersten Elektrodenkollektor 306A_c, und der zweiten Elektrode 308B, beispielsweise dem zweiten Elektrodenkollektor 308B_c und mindestens zu einem Teil umfasst sein von dem isolierenden Material 548 des isolierenden Elements 534. Das elektronische Bauteil 546 kann eingerichtet sein zum Messen oder Kontrollieren wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer 318A und der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B mittels Überwachen wenigstens einer von der erste Elektrode 306A, beispielsweise dem ersten Elektrodenkollektor 306A_c, und der zweiten Elektrode 308B, beispielsweise dem zweiten Elektrodenkollektor 308B_c.
Das elektronische Bauteil 546 ist eingerichtet zum Identifizieren wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer 318A und der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B.
Das elektronische Bauteil 546 kann eingerichtet sein zum Messen oder Kontrollieren der ersten chemischen Reaktionskammer 318A unabhängig von der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B.
Das elektronische Bauteil 546 kann eingerichtet sein zum Bereitstellen von Rückmeldungen zwischen der ersten chemischen Reaktionskammer 318A und der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B, wobei das Verhalten der ersten chemischen Reaktionskammer 318A und der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B unabhängig sein kann.
Das elektronische Bauteil 546 kann zum Messen eines oder mehrerer Parameter im Inneren der Reaktionskammern eingerichtet sein, beispielsweise in Inneren der Batterie, wie zum Beispiel Temperatur, Druck, Strom und Potential. Das elektronische Bauteil 546 kann zum Kontrollieren des Stroms zwischen den beiden Elektrodenplatten eingerichtet sein, beispielsweise mit der Hilfe von Leistungstransistoren. Der Stromfluss kann mittels externer oder interner Trigger oder Steuermechanismen kontrolliert werden. Außerdem kann der Stromfluss außerhalb der Elektrode zu dem elektrischen Umfeld kontrolliert werden.
Das elektronische Bauteil 546 kann eingerichtet sein einen elektronischen Erkennungsmechanismus aufzuweisen, der ermöglicht, eine Batterie als eine eindeutige Vorrichtung zu identifizieren.
Das elektronische Bauteil 546 kann eine oder mehrere Eingangs-/Ausgangsverbindungen 662 aufweisen. Beispielsweise können ein oder mehrere Eingangssignale empfangen werden mittels des elektronischen Bauteils 546 über die Eingangs-/Ausgangsverbindungen 662. Das eine oder die mehreren Eingangssignale können Messsignale aufweisen, erhalten wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer 318A und der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B.
Das eine oder die mehreren Ausgangssignale können mittels des elektronischen Bauteils 546 über die Eingangs-/Ausgangsverbindungen 662 übertragen werden. Das elektronische Bauteil 546 kann elektrisch verbunden sein mit einem oder mehreren anderen Mikrocontrollern. Beispielsweise kann ein zwischen der ersten Elektrode 306A, beispielsweise dem ersten Elektrodenkollektor 306A_c, und der zweiten Elektrode 308B, beispielsweise dem zweiten Elektrodenkollektor 308B_c eingebettetes elektronisches Bauteils 546A elektrisch verbunden sein mit einem zusätzlichen elektronischen Bauteil 546B, welches zwischen einer zweiten zusätzlichen Elektrode 306B, beispielsweise dem zweiten zusätzlichen Elektrodenkollektor 306B_c, und einem dritten Elektrodenkollektor 308Cc eingebettet ist. Mit anderen Worten, das elektronische Bauteil 546, welches eingerichtet sein kann zum Überwachen oder Kontrollieren einer vorher bestimmten Gruppe von Reaktionszellen kann elektrisch verbunden sein mit einem zusätzlichen elektronischen Bauteil 546B, das eingerichtet sein kann zum Überwachen oder Kontrollieren einer zusätzlichen vorher bestimmten Gruppe von Reaktionszellen, wobei die vorher bestimmte Gruppe von Reaktionszellen und die zusätzliche vorher bestimmte Gruppe von Reaktionszellen einen Teil der Reaktionskammeranordnung 600 bilden. Darüber hinaus muss die zusätzliche vorher bestimmte Gruppe von Reaktionszellen nicht überwacht oder kontrolliert werden mittels dem elektronischen Bauteil 546A, und die vorher bestimmte Gruppe von Reaktionszellen muss nicht von dem elektronischen Bauteil 546B überwacht oder kontrolliert werden.
Die Reaktionskammeranordnung 600 gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann aufweisen eine einzelne Reaktionszelle 302. Beispielsweise kann die Reaktionskammeranordnung 600 eine einzelne Reaktionszelle wie mit Bezug auf die 3A und 3B beschrieben aufweisen, zum Beispiel eine einzelne Reaktionszelle 302A. Die Reaktionskammeranordnung 600 kann alternativ eine Mehrzahl von Reaktionszellen 302A, 302B, 302C, etc. aufweisen. Eine Batteriereaktionskammeranordnung kann beispielsweise eine Mehrzahl von Batteriereaktionszellen 302A, 302B, 302C, 302D etc. aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Reaktionskammeranordnung 600 eine oder mehrere Reaktionszellen aufweisen, beispielsweise eine, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder noch mehr wie Vielfache von zehn oder hunderte von Reaktionszellen.
Jede einzelne Zelle 302A, beispielsweise jede einzelne Sensorzelle, beispielsweise jede einzelne Batteriezelle, kann mit einer anderen einzelnen Zelle 302B verbunden sein, beispielsweise einer anderen einzelnen Sensorzelle, beispielsweise einer anderen einzelnen Batteriezelle. Die einzelnen Zellen 302A, 302B, 302C können parallel, in Reihe, teilweise parallel oder teilweise in Reihe elektrisch verbunden sein.
Die Reaktionskammeranordnung 600 kann ferner aufweisen eine erste zusätzliche Elektrode 308A. Wie zuvor in Bezug auf einzelne Reaktionszellen beschrieben kann die erste chemische Reaktionskammer 318A elektrisch gekoppelt sein zwischen der ersten Elektrode 306A und der ersten zusätzlichen Elektrode 308A, beispielsweise kann die Reaktionskammer 318A elektrisch gekoppelt sein zwischen dem ersten Elektrodenkollektor 306A_c und dem ersten zusätzlichen Elektrodenkollektor 308A_c. Die erste chemische Reaktionskammer 318A, die erste Elektrode 306A und die erste zusätzliche Elektrode 308A können einen Teil der ersten Reaktionszelle 302A bilden. Eine freiliegende Oberfläche der ersten zusätzlichen Elektrode 308A kann der ersten chemischen Reaktionskammer 318A zugewandt sein.
Die Reaktionskammeranordnung 600 kann ferner aufweisen eine zweite zusätzliche Elektrode 306B, wobei die zweite chemische Reaktionskammer 318B elektrisch gekoppelt sein kann zwischen der zweiten Elektrode 308B und der zweiten zusätzlichen Elektrode 306B, beispielsweise kann die zweite chemische Reaktionskammer 318B zwischen dem zweiten Elektrodenkollektor 308B_c und dem zweiten zusätzlichen Elektrodenkollektor 306B_c elektrisch gekoppelt sein. Eine freiliegende Oberfläche der zweiten zusätzlichen Elektrode 306B kann der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B zugewandt sein. Die zweite zusätzliche Elektrode 306B kann an einer ersten Seite des zusätzlichen isolierenden Elements 534B angebracht sein. Somit kann eine freiliegende Oberfläche der zweiten zusätzlichen Elektrode 306B der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B zugewandt sein.
Die Reaktionskammeranordnung 600 kann ferner aufweisen eine dritte Reaktionszelle 302C. Die Reaktionskammeranordnung 600 kann ferner eine dritte chemische Reaktionskammer 318C aufweisen und ein zusätzliches isolierendes Element 534C zwischen der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B und der dritten chemischen Reaktionskammer 318C. Die zweite zusätzliche Elektrode 306B kann angebracht sein an einer ersten Seite des zusätzlichen isolierenden Elements 534B. Somit kann eine freiliegende Oberfläche der zweiten zusätzlichen Elektrode 306B der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B zugewandt sein. Die dritte Elektrode 308C kann angebracht sein an einer zweiten Seite des zusätzlichen isolierenden Elements 534B. Eine freiliegende Oberfläche der dritten Elektrode 308C kann der dritten chemischen Reaktionskammer 318C zugewandt sein. Ein zusätzliches elektronisches Bauteil 546C kann eingerichtet sein zum Messen oder Kontrollieren wenigstens einer von der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B und der dritten chemischen Reaktionskammer 318C. Das elektronische Bauteil 546B kann angeordnet sein zwischen und verbunden sein mit der zweiten zusätzlichen Elektrode 306B und der dritten Elektrode 308C, und mindestens zu einem Teil umfasst sein von einem zusätzlichen isolierenden Material 548 des zusätzlichen isolierenden Elements 534B.
Wenn elektrisch in Reihe verbunden, kann die erste Elektrode 306A mit der zweiten Elektrode 308B zusammengeführt werden, beispielsweise kann der erste Elektrodenkollektor 306Ac mit dem zweiten Elektrodenkollektor 308B_c über das isolierende Element 534 zusammengeführt werden, wie zuvor in Bezug auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben wurde. Die erste zusätzliche Elektrode 308A kann elektrisch verbunden sein, beispielsweise direkt verbunden, mit dem zweiten Anschluss 214, beispielsweise einem positiven Anschluss, von einer Energiequelle. Die zweite zusätzliche Elektrode 306B kann elektrisch verbunden sein, beispielsweise direkt verbunden, mit dem ersten Anschluss 212, beispielsweise einem negativen Anschluss, von der Energiequelle.
Wenn elektrisch parallel verbunden, können die erste Elektrode 306A und die zweite Elektrode 308B elektrisch verbunden sein, beispielsweise direkt verbunden, mit dem ersten Anschluss 212, beispielsweise einem negativen Anschluss, von der Energiequelle. Die zweite Elektrode 308B und die erste zusätzliche Elektrode 308A können elektrisch verbunden sein, beispielsweise direkt verbunden, mit dem zweiten Anschluss 214, beispielsweise einem positiven Anschluss, von der Energiequelle.
Die erste Elektrode 306A und die zweite zusätzliche Elektrode 306B können wie zuvor mit Bezug auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben zusammengeführt sein, wobei beschrieben wurde, wie die erste Elektrode 306A, beispielsweise der erste Elektrodenkollektor 306Ac, und die zweite Elektrode 308B, beispielsweise der zweite Elektrodenkollektor 308B_c, zusammengeführt werden können. Die zweite Elektrode 308B und die erste zusätzliche Elektrode 308A können wie zuvor mit Bezug auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben zusammengeführt sein, wobei beschrieben wurde, wie die erste Elektrode 306A, beispielsweise der erste Elektrodenkollektor 306Ac, und die zweite Elektrode 308B, beispielsweise der zweite Elektrodenkollektor 308B_c, zusammengeführt werden können.
Verschiedenen Ausführungsformen gemäß und wenn elektrisch in Reihe verbunden kann die erste Elektrode 306A, beispielsweise der erste Elektrodenkollektor 306A_c, mit der zweiten Elektrode 308B, beispielsweise dem zweiten Elektrodenkollektor 308B_c, zusammengeführt werden, wie zuvor mit Bezug auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben. Die zweite zusätzliche Elektrode 306B, beispielsweise der zweite zusätzliche Elektrodenkollektor 306B_c, kann zusammengeführt sein mit der dritten Elektrode 308C, beispielsweise dem dritten Elektrodenkollektor 308Cc, wie zuvor mit Bezug auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben, und so weiter. Die erste zusätzliche Elektrode 308A kann elektrisch verbunden sein, beispielsweise direkt verbunden, mit dem zweiten Anschluss 214, beispielsweise einem positiven Anschluss, von einer Energiequelle. Eine dritte zusätzliche Elektrode 306C, wobei die dritte chemische Reaktionskammer 318C, die dritte Elektrode 306C und die dritte zusätzliche Elektrode 308C einen Teil der dritten Reaktionszelle 302C bilden, kann elektrisch verbunden sein, beispielsweise direkt verbunden, mit dem ersten Anschluss 212, beispielsweise einem negativen Anschluss, von der Energiequelle.
Wenn elektrisch parallel verbunden können die erste Elektrode 306A, die zweite zusätzliche Elektrode 306B und die dritte zusätzliche Elektrode 306C elektrisch verbunden sein, beispielsweise direkt verbunden, mit dem ersten Anschluss 212, beispielsweise einem negativen Anschluss, von einer Energiequelle. Die zweite Elektrode 308B, die erste zusätzliche Elektrode 308A und die dritte Elektrode 308C können elektrisch verbunden sein, beispielsweise direkt verbunden, mit dem zweiten Anschluss 214, beispielsweise einem positiven Anschluss, von der Energiequelle.
Die zweite zusätzliche Elektrode 306B, beispielsweise der zweite zusätzliche Elektrodenkollektor 306B_c, und die dritte zusätzliche Elektrode 306C, beispielsweise der dritte zusätzliche Elektrodenkollektor 306Cc, können wie zuvor mit Bezug auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben zusammengeführt sein, wobei beschrieben wurde, wie die erste Elektrode 306A und die zweite Elektrode 308B zusammengeführt werden können. Die zweite Elektrode 308B, beispielsweise der zweite Elektrodenkollektor 308B_c, und die dritte Elektrode 308C, beispielsweise der dritte Elektrodenkollektor 308Cc, können wie zuvor mit Bezug auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben zusammengeführt sein, wobei beschrieben wurde, wie die erste Elektrode 306A und die zweite Elektrode 308B zusammengeführt werden können.
Verschiedenen Ausführungsformen gemäß kann die Reaktionskammeranordnung 600 ein Blei-Säure-Batteriesystem aufweisen.
Verschiedenen Ausführungsformen gemäß kann die Reaktionskammeranordnung 600 ein Lithium-Ionen Batteriesystem als eine mögliche Ausführungsform aufweisen, ohne darauf beschränkt zu sein. Verschiedenen Ausführungsformen gemäß kann die Reaktionskammeranordnung 600 eine Alkali-Mangan-Batterie, eine Nickel-Oxidhydroxid-Batterie, eine Zink-Luft-Batterie, eine Silberoxid-Zink-Batterie und/oder eine Natrium-Nickelchlorid-Batterie (sogenannte Zebra-Batterie) aufweisen, ohne darauf beschränkt zu sein.
7 zeigt eine Reaktionskammanordnung 700 gemäß einer Ausführungsform. Die Reaktionskammanordnung 700 kann alle Merkmale aufweisen, die zuvor in Bezug auf die Reaktionskammeranordnung 500 und die Reaktionskammeranordnung 600 beschrieben wurden, außer dass die erste Elektrode 306A zu einer ersten Elektrode 706A verändert sein kann und die zweite Elektrode 308B zu einer zweiten Elektrode 708B verändert sein kann. Die erste Elektrode 706A kann alle Merkmale aufweisen, die zuvor in Bezug auf die erste Elektrode 306A beschrieben wurden, außer dass die erste Elektrode 706A in einen oder mehrere Abschnitte aufgeteilt sein kann. Beispielsweise kann die erste Elektrode 706A in zwei Abschnitte aufgeteilt sein. Somit kann die erste Elektrode 706A einen ersten Bereich der ersten Elektrode 706A₁ und einen zweiten Bereich der ersten Elektrode 706A₂ aufweisen.
Der erste Bereich der ersten Elektrode 706A₁ und der zweite Bereich der ersten Elektrode 706A₂ können jeweils alle Merkmale und Funktionsfähigkeiten wie zuvor in Bezug auf die erste Elektrode 306A beschrieben aufweisen. Jeweils der erste Bereich der ersten Elektrode 706A₁ und der zweite Bereich der ersten Elektrode 706A₂ können eingerichtet sein zum Ausführen aller Funktionen wie zuvor in Bezug auf die erste Elektrode 306A beschrieben.
Die zweite Elektrode 708B kann alle Merkmale und Funktionsfähigkeiten wie zuvor in Bezug auf die zweite Elektrode 308B beschrieben aufweisen, außer dass die zweite Elektrode 708B in einen oder mehrere Abschnitte aufgeteilt sein kann. Beispielsweise kann die zweite Elektrode 708B in zwei Abschnitte aufgeteilt sein. Somit kann die zweite Elektrode 708B einen ersten Bereich der zweiten Elektrode 708B_i und einen zweiten Bereich der zweiten Elektrode 708B₂ aufweisen.
Der erste Bereich der zweiten Elektrode 708B₁ und der zweite Bereich der zweiten Elektrode 708B₂ können jeweils alle Merkmale und Funktionsfähigkeiten wie zuvor in Bezug auf die zweite Elektrode 308B beschrieben aufweisen. Jeweils der erste Bereich der zweiten Elektrode 708B₁ und der zweite Bereich der zweiten Elektrode 708B₂ können eingerichtet sein zum Ausführen aller Funktionen wie zuvor in Bezug auf die zweite Elektrode 308B beschrieben.
Der erste Bereich der ersten Elektrode 706A₁ kann eingerichtet sein um Einfluss auf einen Bereich zu nehmen, beispielsweise einen oberen Bereich, der ersten chemischen Reaktionskammer 318A. Der zweite Bereich der ersten Elektrode 706A₂ kann eingerichtet sein um Einfluss auf anderen Bereich zu nehmen, beispielsweise einen tieferen Bereich, der ersten chemischen Reaktionskammer 318A.
Der erste Bereich der zweiten Elektrode 708B₁ kann eingerichtet sein um Einfluss auf einen Bereich zu nehmen, beispielsweise einen oberen Bereich, der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B. Der zweite Bereich der zweiten Elektrode 708B₂ kann eingerichtet sein um Einfluss auf anderen Bereich zu nehmen, beispielsweise einen tieferen Bereich, der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B.
Der erste Bereich der ersten Elektrode 706A₁ und der erste Bereich der zweiten Elektrode 708B_i können durch das isolierende Element 734 hindurch elektrisch gekoppelt sein, um einen Ladungsträgerfluss zwischen der dem ersten Bereich der ersten Elektrode 706A₁ und dem ersten Bereich der zweiten Elektrode 708B₁ während einer chemischen Reaktion in einem Bereich wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer 318A und der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B zu ermöglichen, beispielsweise während einer chemischen Reaktion in einem oberen Bereich der ersten chemischen Reaktionskammer 318A und in einem oberen Bereich der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B.
Der erste Bereich der ersten Elektrode 706A₁ und der erste Bereich der zweiten Elektrode 708B₁ können über das elektronische Bauteil 746₁ durch das isolierende Element 734 hindurch elektrisch gekoppelt sein, um einen Ladungsträgerfluss zwischen dem ersten Bereich der ersten Elektrode 706A₁ und dem ersten Bereich der zweiten Elektrode 708B₁ zu ermöglichen. Das elektronische Bauteil 746₁ kann mit dem ersten Bereich der ersten Elektrode 706A₁ über einen elektrischen Kontakt 756₁ elektrisch verbunden sein. Das elektronische Bauteil 746₁ kann mit dem ersten Bereich der zweiten Elektrode 708B_i über einen anderen elektrischen Kontakt 758₁ elektrisch verbunden sein.
Der erste Bereich der ersten Elektrode 706A₁ und der erste Bereich der zweiten Elektrode 708B_i können an dem isolierenden Element 734 angeheftet sein. Das elektronische Bauteil 746₁ kann zwischen dem ersten Bereich der ersten Elektrode 706A₁ und dem ersten Bereich der zweiten Elektrode 708B_i in dem isolierenden Element 734 angeheftet sein. Der erste Bereich der ersten Elektrode 706A₁ kann mit dem ersten Bereich der zweiten Elektrode 708B₁ mittels des elektronischen Bauteils 746₁, welches in dem isolierenden Element 734 eingebettet ist, elektrisch verbunden sein.
Der zweite Bereich der ersten Elektrode 706A₂ und der zweite Bereich der zweiten Elektrode 708B₂ können durch das isolierende Element 734 hindurch elektrisch gekoppelt sein, um einen Ladungsträgerfluss zwischen dem zweiten Bereich der ersten Elektrode 706A₂ und dem zweiten Bereich der zweiten Elektrode 708B₂ während einer chemischen Reaktion in einem anderen Bereich wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer 318A und der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B zu ermöglichen, beispielsweise während einer chemischen Reaktion in einem tieferen Bereich der ersten chemischen Reaktionskammer 318A und in einem tieferen Bereich der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B.
Der zweite Bereich der ersten Elektrode 706A₂ und der zweite Bereich der zweiten Elektrode 708B₂ können über das elektronische Bauteil 746₂ durch das isolierende Element 734 hindurch elektrisch gekoppelt sein, um einen Ladungsträgerfluss zwischen dem zweiten Bereich der ersten Elektrode 706A₂ und dem zweiten Bereich der zweiten Elektrode 708B₂ zu ermöglichen. Das elektronische Bauteil 746₂ kann mit dem zweiten Bereich der ersten Elektrode 706A₂ über einen elektrischen Kontakt 756₂ elektrisch verbunden sein. Das elektronische Bauteil 746₂ kann mit dem zweiten Bereich der zweiten Elektrode 708B₂ über einen anderen elektrischen Kontakt 758₂ elektrisch verbunden sein.
Der zweite Bereich der ersten Elektrode 706A₂ und der zweite Bereich der zweiten Elektrode 708B₂ können an dem isolierenden Element 734 angeheftet sein. Das elektronische Bauteil 746₂ kann zwischen dem zweiten Bereich der ersten Elektrode 706A₂ und dem zweiten Bereich der zweiten Elektrode 708B₂ in dem isolierenden Element 734 angeheftet sein. Der zweite Bereich der ersten Elektrode 706A₂ kann mit dem zweiten Bereich der zweiten Elektrode 708B₂ mittels des elektronischen Bauteils 746₂, welches in dem isolierenden Element 734 eingebettet ist, elektrisch verbunden sein.
Der erste Bereich der ersten Elektrode 706A₁ und der zweite Bereich der ersten Elektrode 706A₂ können an einer ersten Seite 736 des isolierenden Elements 734 angebracht sein. Der erste Bereich der zweiten Elektrode 708B₁ und der zweite Bereich der zweiten Elektrode 708B₂ können an einer zweiten Seite 742 des isolierenden Elements 734 angebracht sein, wobei die erste Seite 736 des isolierenden Elements 734 einer entgegengesetzten Richtung zugewandt ist als die Richtung, der die zweite Seite 742 des isolierenden Elements 734 zugewandt ist.
Das isolierende Element 534 kann zu dem isolierenden Element 734 verändert worden sein. Das isolierende Element 734 kann das eine oder die mehreren elektronische Bauteile 746₁, 746₂ aufweisen, wobei das eine oder die mehreren elektronischen Bauteile 746₁, 746₂ angeordnet sein können zwischen und verbunden mit der ersten Elektrode 706A und der zweiten Elektrode 708B. Jedes des einen oder der mehreren elektronischen Bauteile 746₁, 746₂ kann mindestens zu einem Teil umfasst sein von dem isolierenden Material 748 des isolierenden Elements 734.
Das isolierende Material 748 des isolierenden Elements 734 kann alle Funktionsfähigkeiten wie zuvor in Bezug auf das isolierende Material 548 des isolierenden Elements 534 beschrieben aufweisen.
Das isolierende Element 734 kann alle Funktionsfähigkeiten wie in Bezug auf das isolierende Element 534 beschrieben aufweisen.
Die elektrischen Kontakte 756₁, 756₂ können alle Funktionsfähigkeiten wie in Bezug auf den elektrischen Kontakt 656 beschrieben aufweisen.
Die elektrischen Kontakte 758₁, 758₂ können alle Funktionsfähigkeiten wie in Bezug auf den elektrischen Kontakt 658 beschrieben aufweisen.
Das eine oder die mehreren elektronischen Bauteile 746₁, 746₂ können alle Funktionsfähigkeiten wie in Bezug auf das elektronische Bauteil 746₁ beschrieben aufweisen.
Das eine oder die mehreren elektronischen Bauteile 746₁, 746₂ können eingerichtet sein zum Messen oder Kontrollieren eines Bereichs der ersten chemischen Reaktionskammer 318A unabhängig von mindestens einem zusätzlichen Bereich der ersten chemischen Reaktionskammer 318A.
Verschiedenen Ausführungsformen gemäß kann das elektronische Bauteil 746 eine Mehrzahl von elektronischen Bauteilen 746₁, 746₂, 746₃, 746₄, etc. aufweisen. Jedes der Mehrzahl von elektronischen Bauteilen 746₁, 746₂, 746₃, 746₄ kann eingerichtet sein zum voneinander unabhängigen Messen oder Kontrollieren von verschiedenen festgelegten Bereichen wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer 318A und der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B.
Das eine oder die mehreren elektronischen Bauteile 746₁, 746₂ können eine oder mehrere Eingangs-/Ausgangsverbindungen 762 aufweisen. Beispielsweise können ein oder mehrere Eingangssignale empfangen werden mittels des einen der der mehreren elektronischen Bauteile 746₁, 746₂ über die Eingangs-/Ausgangsverbindungen 762. Das eine oder die mehreren Eingangssignale können Messsignale aufweisen, erhalten wenigstens von einem ersten Bereich der ersten chemischen Reaktionskammer 318A, einem zweiten Bereich der ersten chemischen Reaktionskammer 318A, einem ersten Bereich der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B und einem zweiten Bereich der zweiten chemischen Reaktionskammer 318B.
Das eine oder die mehreren Ausgangssignale können mittels des einen oder der mehreren elektronischen Bauteile 746₁, 746₂ über die Eingangs-/Ausgangsverbindungen 762 übertragen werden. Das eine oder die mehreren elektronischen Bauteile 746₁, 746₂ können mit einem oder mehreren anderen Mikrocontrollern elektrisch verbunden sein. Das elektronische Bauteil 746₁, eingebettet zwischen dem ersten Bereich der ersten Elektrode 706A₁ und dem zweiten Bereich der ersten Elektrode 706A₂, kann elektrisch verbunden sein mit dem elektronischen Bauteil 746₂, welches zwischen dem ersten Bereich der zweiten Elektrode 708B₁ und dem zweiten Bereich der zweiten Elektrode 708B₂ eingebettet ist. Mit anderen Worten, das elektronische Bauteil 746₁, welches eingerichtet sein kann zum Überwachen oder Kontrollieren eines vorher bestimmten Bereichs einer vorher bestimmten Gruppe von Reaktionszellen kann elektrisch verbunden sein mit dem elektronischen Bauteil 746₂, das eingerichtet sein kann zum Überwachen oder Kontrollieren eines zusätzlichen vorher bestimmten Bereichs einer vorher bestimmten Gruppe von Reaktionszellen, wobei die vorher bestimmte Gruppe von Reaktionszellen einen Teil der Reaktionskammeranordnung 700 bilden. Darüber hinaus muss der vorher bestimmte Bereich der vorher bestimmten Gruppe von Reaktionszellen nicht mittels dem elektronischen Bauteil 746₂ überwacht oder kontrolliert werden, und der zusätzliche vorher bestimmte Bereich der vorher bestimmten Gruppe von Reaktionszellen muss nicht von dem elektronischen Bauteil 746₁ überwacht oder kontrolliert werden.
8 zeigt ein Verfahren 800 zum Ausbilden einer Reaktionskammeranordnung gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren weist auf:

Das Ausbilden einer ersten chemischen Reaktionskammer (in 810) ;
Das Ausbilden einer zweiten chemischen Reaktionskammer (in 820) ;

Das Ausbilden eines isolierenden Elements zwischen der ersten chemischen Reaktionskammer und der zweiten chemischen Reaktionskammer; das Anbringen einer ersten Elektrode an einer ersten Seite des isolierenden Elements, wobei eine freiliegende Oberfläche der ersten Elektrode der ersten chemischen Reaktionskammer zugewandt sein kann; das Anbringen einer zweiten Elektrode an einer zweiten Seite des isolierenden Elements, wobei eine freiliegende Oberfläche der zweiten Elektrode der zweiten chemischen Reaktionskammer zugewandt sein kann (in 830);
Das Einrichten eines elektronischen Bauteils zum Messen oder Kontrollieren wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer und der zweiten chemischen Reaktionskammer (in 840);
Das Anordnen der elektronischen Bauteile zwischen und das Verbinden mit der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode (in 850), und
Das Umfassen von mindestens einem Teil der elektronischen Bauteile von einem isolierenden Materials des isolierenden Elements (in 860).
Verschiedene Ausführungsformen stellen ein integriertes Elektrodensystem für neue, sichere und haltbare Batterien bereit. Die Elektroden müssen nicht nur aus einem einzelnen Metall angeordnet sein, sondern mittels eines Systems, das unterschiedliche Metallbereiche, Isolationen und integrierte Schaltkreise, welche Messfunktionen und Regelfunktionen ausführen, aufweist.
Verschiedene Ausführungsformen stellen ein integriertes Elektrodensystem breit, welches ermöglicht, einen intelligenten Stromfluss zu erzielen, beispielsweise kann ein digitales Signal an einem Batteriestrom platziert werden, so dass Informationen über Leistungsstatus geliefert werden.
Verschiedene Ausführungsformen stellen eine Sensoranordnung bereit, aufweisend eine oder mehrere Halbleitervorrichtungen, die in ein elektrochemisches Elektrodensystem integriert ist, wobei das elektrochemische Elektrodensystem gleiche oder unterschiedliche Elektrodenmaterialien und gleiche oder unterschiedliche isolierende Materialien aufweisen kann.
Verschiedenen Ausführungsformen stellen eine Reaktionskammeranordnung bereit, aufweisend eine erste chemische Reaktionskammer, die einen Teil einer ersten elektrochemischen Zelle bildet; eine zweite chemische Reaktionskammer, die einen Teil einer zweiten elektrochemischen Zelle bildet; ein chemisch isolierendes Element zwischen der ersten chemischen Reaktionskammer und der zweiten chemischen Reaktionskammer, eine erste Elektrode, die an einer ersten Seite des chemisch isolierenden Elements angebracht ist, wobei eine freiliegende Oberfläche der ersten Elektrode in die erste chemische Reaktionskammer hineingerichtet ist; eine zweite Elektrode, die an einer zweiten Seite des chemisch isolierenden Elements angebracht ist, wobei eine freiliegende Oberfläche der zweiten Elektrode in die zweite chemische Reaktionskammer hineingerichtet ist; und ein elektronisches Bauteil, das zum Messen oder Kontrollieren wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer und der zweiten chemischen Reaktionskammer eingerichtet ist; wobei das elektronische Bauteil zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist, mit der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode elektrisch verbunden ist, und in das chemisch isolierende Element eingebettet ist, sodass das elektronische Bauteil mindestens zum Teil von einem isolierenden Material des chemisch isolierenden Elements umfasst ist, wobei das elektronische Bauteil ferner eingerichtet ist zum Identifizieren wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer und der zweiten chemischen Reaktionskammer.
Einer Ausführungsform gemäß sind die erste Elektrode und die zweite Elektrode durch das isolierende Element hindurch elektrisch gekoppelt, um einen Ladungsträgerfluss zu ermöglichen zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode während einer chemischen Reaktion in der ersten chemischen Reaktionskammer und der zweiten chemischen Reaktionskammer.
Einer Ausführungsform gemäß ist das elektronische Bauteil eingerichtet zum Kontrollieren eines Flusses von Ladungsträgern in wenigstens einer von der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zum Erzeugen einer chemischen Reaktion innerhalb wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskamme und der zweiten chemischen Reaktionskammer.
Einer Ausführungsform gemäß weist die Reaktionskammeranordnung ferner eine erste zusätzliche Elektrode auf, wobei die erste chemische Reaktionskammer zwischen der ersten Elektrode und der ersten zusätzlichen Elektrode elektrisch gekoppelt ist; und wobei eine freiliegende Oberfläche der ersten zusätzlichen Elektrode der ersten chemischen Reaktionskammer zugewandt ist; und eine zweite zusätzliche Elektrode, wobei die zweite chemische Reaktionskammer zwischen der zweiten Elektrode und der zweiten zusätzlichen Elektrode elektrisch gekoppelt ist; und wobei eine freiliegende Oberfläche der zweiten zusätzlichen Elektrode der zweiten chemischen Reaktionskammer zugewandt ist.
Einer Ausführungsform gemäß weist die Reaktionskammeranordnung ferner einen ersten isolierten Träger und einen zweiten isolierten Träger auf, wobei die erste chemische Reaktionskammer und die erste Elektrode über dem ersten isolierten Träger ausgestaltet sind; und wobei die zweite chemische Reaktionskammer und die zweite Elektrode über dem zweiten isolierten Träger ausgestaltet sind; wobei der erste isolierte Träger mit dem zweiten isolierten Träger zusammengeführt ist anhand des isolierenden Elements mittels Zusammenführen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode.
Einer Ausführungsform gemäß weist die Reaktionskammeranordnung ferner eine photovoltaische Zellanordnung auf, wobei wenigstens eine von der ersten chemischen Reaktionskammer und der zweiten chemischen Reaktionskammer ein photovoltaisches Material aufweist, welches eingerichtet ist zum Erzeugen eines Flusses von Ladungsträgern in wenigstens einer von der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode als Folge auf eine photo-induzierte chemische Reaktion in dem photovoltaischen Material.
Einer Ausführungsform gemäß weist die Reaktionskammeranordnung ferner eine Batteriezellenanordnung auf, wobei wenigstens eine von der ersten chemischen Reaktionskammer und der zweiten chemischen Reaktionskammer ein Elektrolyt aufweisen, das eingerichtet ist zum Erzeugen einen Flusses von Ladungsträgern in wenigstens einer von der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode als Folge auf eine Bewegung von Ionen in dem Elektrolyt zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode.
Einer Ausführungsform gemäß weist die Reaktionskammeranordnung ferner eine Sensoranordnung auf, wobei wenigstens eine von der ersten chemischen Reaktionskammer und der zweiten chemischen Reaktionskammer einen Erfassungsbereich aufweist, der eingerichtet ist zum Erzeugen eines Flusses von Ladungsträgern in wenigstens einer von der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode als Folge auf ein aus dem Erfassungsbereich erhaltenes Signal.
Einer Ausführungsform gemäß weist die Reaktionskammeranordnung mindestens einen Sensor auf.
Einer Ausführungsform gemäß weist der mindestens eine Sensor wenigstens einen Sensor auf aus mindestens einem aus der folgenden Gruppe von Sensoren, wobei die Gruppe aufweist: einen chemischen Sensor; einen biologischen Sensor; einen biochemischen Sensor; einen druckempfindlichen Sensor; und einen temperaturempfindlichen Sensor.
Einer Ausführungsform gemäß sind die erste Elektrode und die zweite Elektrode an dem isolierenden Element angeheftet.
Einer Ausführungsform gemäß ist das elektronische Bauteil zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode in dem isolierenden Material angeheftet.
Einer Ausführungsform gemäß ist die erste Elektrode mit der zweiten Elektrode elektrisch verbunden mittels des in dem isolierenden Material eingebetteten elektronischen Bauteils.
Einer Ausführungsform gemäß ist das elektronische Bauteil eingerichtet zum Messen oder Kontrollieren eines oder mehrerer Signale, die im Zusammenhang mit dem Fluss von Ladungsträgern zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode stehen.
Einer Ausführungsform gemäß ist das elektronische Bauteil eingerichtet zum Messen oder Kontrollieren von mindestens einem Signal aus der folgenden Gruppe von Signalen wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer und der zweiten chemischen Reaktionskammer, wobei die Gruppe von Signalen aufweist: Stromfluss, Ladungsdichte, Ladungsverteilung, Stromverteilung, Spannung und Temperatur.
Einer Ausführungsform gemäß ist das elektronische Bauteil eingerichtet zum Messen oder Kontrollieren der ersten chemischen Reaktionskammer unabhängig von der zweiten chemischen Reaktionskammer.
Einer Ausführungsform gemäß ist das elektronische Bauteil eingerichtet zum Bereitstellen von Rückmeldungen zwischen der ersten chemischen Reaktionskammer und der zweiten chemischen Reaktionskammer, wobei das Verhalten der ersten chemischen Reaktionskammer und der zweiten chemischen Reaktionskammer unabhängig sein kann.
Einer Ausführungsform gemäß ist das elektronische Bauteil eingerichtet zum Messen oder Kontrollieren eines Bereichs der ersten chemischen Reaktionskammer unabhängig von mindestens einem zusätzlichen Bereich in der ersten chemischen Reaktionskammer.
Einer Ausführungsform gemäß weisen die erste Elektrode und die zweite Elektrode jeweils mindestens eines aus der folgenden Gruppe von Materialien auf, wobei die Gruppe aufweist: Cu, Al, Sn, Zn, Au, Pt, Pd, Ag, Hg, W, Cr, Mn, Pb, C, Karbon, Metalle oder Metalllegierungen.
Einer Ausführungsform gemäß weist das isolierende Element ein elektrisch isolierendes Material, mit anderen Worten ein nichtleitendes Material, auf.
Einer Ausführungsform gemäß weist das isolierende Element mindestens eines aus der folgenden Gruppe von Materialien auf, wobei die Gruppe aufweist: Epoxid, ein Polymer, ein Laminat, eine Plastik, eine Thermoplastik, eine Folie, eine thermoplastisch geprägte Folie.
Einer Ausführungsform gemäß weist das isolierende Element eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 100 µm bis ungefähr 300 µm auf.
Einer Ausführungsform gemäß ist die erste Elektrode mit einem ersten Anschluss einer Energiequelle über die erste Reaktionskammer elektrisch verbunden, und wobei die zweite Elektrode mittels der zweiten Reaktionskammer mit einem zweiten Anschluss an der Energiequelle elektrisch verbunden ist.
Einer Ausführungsform gemäß weist die Reaktionskammeranordnung ferner eine dritte chemische Reaktionskammer auf; ein zusätzliches isolierendes Element zwischen der zweiten chemischen Reaktionskammer und der dritten chemischen Reaktionskammer, wobei die zweite zusätzliche Elektrode angebracht ist an eine ersten Seite des zusätzlichen isolierenden Elements; die freiliegende Oberfläche der zweiten zusätzlichen Elektrode der zweiten chemischen Reaktionskammer zugewandt ist; und wobei eine dritte Elektrode an einer zweiten Seite des zusätzlichen isolierenden Elements angebracht ist; eine freiliegende Oberfläche der dritten Elektrode der dritten chemischen Reaktionskammer zugewandt ist; und ein zusätzliches elektronisches Bauteil eingerichtet ist zum Messen oder Kontrollieren wenigstens einer von der zweiten chemischen Reaktionskammer und der dritten chemischen Reaktionskammer; wobei das elektronische Bauteil angeordnet ist und verbunden ist mit der zweiten zusätzlichen Elektrode und der dritten Elektrode; und zu mindestens einem Teil von einem zusätzlichen isolierenden Material des zusätzlichen isolierenden Elements umfasst ist.
Ein Verfahren zum Bilden einer Reaktionskammeranordnung wird gemäß einer Ausführungsform bereitgestellt, wobei das Verfahren aufweist: Ausbilden einer ersten chemischen Reaktionskammer einer ersten elektrochemischen Zelle; Ausbilden einer zweiten chemischen Reaktionskammer einer zweiten elektrochemischen Zelle; Ausbilden eines chemisch isolierenden Elements zwischen der ersten chemischen Reaktionskammer und der zweiten chemischen Reaktionskammer, Anbringen einer ersten Elektrode an einer ersten Seite des chemisch isolierenden Elements, wobei eine freiliegende Oberfläche der ersten Elektrode in die erste chemische Reaktionskammer hineingerichtet ist; Anbringen einer zweiten Elektrode an einer zweiten Seite des chemisch isolierenden Elements, wobei eine freiliegende Oberfläche der zweiten Elektrode in die zweite chemische Reaktionskammer hineingerichtet ist; Einrichten eines elektronischen Bauteils zum Messen oder Kontrollieren wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer und der zweiten chemischen Reaktionskammer; Anordnen des elektronischen Bauteils zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode; Verbinden des elektronischen Bauteils mit der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode; und Einbetten des elektronischen Bauteils in dem chemisch isolierenden Element, sodass das elektronische Bauteil mindestens zum Teil von einem isolierenden Material des chemisch isolierenden Elements umfasst wird, wobei das elektronische Bauteil ferner eingerichtet ist zum Identifizieren wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer und der zweiten chemischen Reaktionskammer.
Indem die Erfindung genauer gezeigt und mit Bezug auf spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde, liegt es für den Fachmann auf der Hand, dass verschiedene Änderungen an den Ausführungsformen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne dabei den Umfang der Erfindung, die in den zugehörigen Ansprüchen präzisiert wird, zu verlassen. Der Schutzbereich der Erfindung ist daher in den zugehörigen Ansprüchen gekennzeichnet, und alle Änderungen, welche im Bereich der Ansprüche erfolgen, fallen unter den Schutz der Erfindung.

Claims

Reaktionskammeranordnung (500), aufweisend: • eine erste chemische Reaktionskammer (318A), die einen Teil einer ersten elektrochemischen Zelle bildet; • eine zweite chemische Reaktionskammer (318B), die einen Teil einer zweiten elektrochemischen Zelle bildet; • ein chemisch isolierendes Element (534) zwischen der ersten chemischen Reaktionskammer (318A) und der zweiten chemischen Reaktionskammer (318B), • eine erste Elektrode (306A), die an einer ersten Seite (536) des chemisch isolierenden Elements (534) angebracht ist, wobei eine freiliegende Oberfläche (538) der ersten Elektrode (306A) in die erste chemische Reaktionskammer (318A) hineingerichtet ist; • eine zweite Elektrode (308B), die an einer zweiten Seite (542) des chemisch isolierenden Elements (534) angebracht ist, wobei eine freiliegende Oberfläche (544) der zweiten Elektrode (308B) in die zweite chemische Reaktionskammer (318B) hineingerichtet ist; und • ein elektronisches Bauteil (546), das eingerichtet ist zum Messen oder Kontrollieren wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer (318A) und der zweiten chemischen Reaktionskammer (318B), wobei das elektronische Bauteil (546) zwischen der ersten Elektrode (306A) und der zweiten Elektrode (308B) angeordnet ist, mit der ersten Elektrode (306A) und der zweiten Elektrode (308B) elektrisch verbunden ist, und in das chemisch isolierende Element (534) eingebettet ist, sodass das elektronische Bauteil mindestens zum Teil von einem isolierenden Material (548) des chemisch isolierenden Elements (534) umfasst ist, • wobei das elektronische Bauteil (546) ferner eingerichtet ist zum Identifizieren wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer (318A) und der zweiten chemischen Reaktionskammer (318B).
Reaktionskammeranordnung (500) gemäß Anspruch 1, wobei die erste Elektrode (306A) und die zweite Elektrode (308B) elektrisch gekoppelt sind durch das chemisch isolierende Element (534) hindurch zum Ermöglichen eines Flusses von Ladungsträgern zwischen der ersten Elektrode (306A) und der zweiten Elektrode (308B) während einer chemischen Reaktion in der ersten chemischen Reaktionskammer (318A) und der zweiten chemischen Reaktionskammer (318B).
Reaktionskammeranordnung (500) gemäß Anspruch 1, wobei das elektronische Bauteil (546) eingerichtet ist zum Kontrollieren eines Flusses von Ladungsträgern in wenigstens einer von der ersten Elektrode (306A) und der zweiten Elektrode (308B) zum Erzeugen einer chemischen Reaktion innerhalb wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer (318A) und der zweiten chemischen Reaktionskammer (318B).
Reaktionskammeranordnung (500) gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend • eine erste zusätzliche Elektrode (308A), die mit der ersten Elektrode (306A) und der ersten chemischen Reaktionskammer (318A) einen Teil der ersten elektrochemischen Zelle bildet; und wobei eine freiliegende Oberfläche (538) der ersten zusätzlichen Elektrode (308A) der ersten chemischen Reaktionskammer (318A) zugewandt ist; und • eine zweite zusätzliche Elektrode (306B), die mit der zweiten Elektrode (308B) und der zweiten chemischen Reaktionskammer (318B) einen Teil der zweiten elektrochemischen Zelle bildet; und wobei eine freiliegende Oberfläche (544) der zweiten zusätzlichen Elektrode (306B) der zweiten chemischen Reaktionskammer (318B) zugewandt ist.
Reaktionskammeranordnung (500) gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend • einen ersten isolierten Träger und einen zweiten isolierten Träger; • wobei die erste chemische Reaktionskammer (318A) und die erste Elektrode (306A) über dem ersten isolierten Träger ausgebildet sind; und • wobei die zweite chemische Reaktionskammer (318B) und die zweite Elektrode (308B) über dem zweiten isolierten Träger ausgebildet sind; • wobei der erste isolierte Träger an den zweiten isolierten Träger angegliedert ist mittels des chemisch isolierenden Elements (534), an welchem die erste Elektrode (306A) und die zweite Elektrode (308B) angegliedert sind.
Reaktionskammeranordnung (500) gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend • eine photovoltaische Zellenanordnung; • wobei wenigstens eine von der ersten chemischen Reaktionskammer (318A) und der zweiten chemischen Reaktionskammer (318B) ein photovoltaisches Material aufweist, eingerichtet zum Erzeugen eines Flusses von Ladungsträgern in wenigstens einer von der ersten Elektrode (306A) und der zweiten Elektrode (308B) als Folge auf eine foto-induzierte chemische Reaktion in dem photovoltaischen Material.
Reaktionskammeranordnung (500) gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend • eine Batteriezellenanordnung; • wobei wenigstens eine von der ersten chemischen Reaktionskammer (318A) und der zweiten chemischen Reaktionskammer (318B) einen Elektrolyten aufweist, eingerichtet zum Erzeugen eines Flusses von Ladungsträgern in wenigstens einer von der ersten Elektrode (306A) und der zweiten Elektrode (308B) als Folge auf eine Bewegung von Ionen in dem Elektrolyten zwischen der ersten Elektrode (306A) und der zweiten Elektrode (308B).
Reaktionskammeranordnung (500) gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend • eine Sensoranordnung; • wobei wenigstens eine von der ersten chemischen Reaktionskammer (318A) und der zweiten chemischen Reaktionskammer (318B) einen Erfassungsbereich aufweist, eingerichtet zum Erzeugen eines Flusses von Ladungsträgern in wenigstens einer von der ersten Elektrode (306A) und der zweiten Elektrode (308B) als Folge auf ein erhaltenes Signal aus dem Erfassungsbereich.
Reaktionskammeranordnung (500) gemäß Anspruch 1, wobei die Reaktionskammeranordnung (500) mindestens einen Sensor aufweist.
Reaktionskammeranordnung (500) gemäß Anspruch 9, wobei der mindestens eine Sensor wenigstens einen Sensor aufweist aus mindestens einem aus der folgenden Gruppe von Sensoren, wobei die Gruppe die Sensoren aufweist: • einen chemischen Sensor; • einen biologischen Sensor; • einen biochemischen Sensor; • einen druckempfindlichen Sensor; und • einen temperaturempfindlichen Sensor.
Reaktionskammeranordnung (500) gemäß Anspruch 1, wobei die erste Elektrode (306A) und die zweite Elektrode (308B) an dem chemisch isolierenden Element (534) haftend sind.
Reaktionskammeranordnung (500) gemäß Anspruch 1, wobei das elektronische Bauteil (546) zwischen der ersten Elektrode (306A) und der zweiten Elektrode (308B) in dem chemisch isolierenden Element (534) haftend ist.
Reaktionskammeranordnung (500) gemäß Anspruch 1, wobei die erste Elektrode (306A) elektronisch verbunden ist mit der zweiten Elektrode (308B) mittels des in dem chemisch isolierenden Element (534) eingebetteten elektronischen Bauteils (546).
Reaktionskammeranordnung (500) gemäß Anspruch 1, wobei das elektronische Bauteil (546) eingerichtet ist zum Messen oder Kontrollieren eines oder mehrerer Signale, die im Zusammenhang mit dem Fluss von Ladungsträgern zwischen der ersten Elektrode (306A) und der zweiten Elektrode (308B) stehen.
Reaktionskammeranordnung (500) gemäß Anspruch 1, wobei das elektronische Bauteil (546) eingerichtet ist zum Messen oder Kontrollieren von mindestens einem Signal aus der folgenden Gruppe von Signalen wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer (318A) und der zweiten chemischen Reaktionskammer (318B), wobei die Gruppe von Signalen aufweist: • momentaner Fluss; • Ladungskonzentration; • Ladungshomogenität; • Momentane Homogenität; • elektrische Spannung; und • Temperatur.
Reaktionskammeranordnung (500) gemäß Anspruch 1, wobei das elektronische Bauteil (546) eingerichtet ist zum Messen oder Kontrollieren der ersten chemischen Reaktionskammer (318A) unabhängig von der zweiten chemischen Reaktionskammer (318B).
Reaktionskammeranordnung (500) gemäß Anspruch 1, wobei das elektronische Bauteil (546) eingerichtet ist zum Bereitstellen von Rückmeldungen zwischen der ersten chemischen Reaktionskammer (318A) und der zweiten chemischen Reaktionskammer (318B), wobei die Verhalten der ersten chemischen Reaktionskammer (318A) und der zweiten chemischen Reaktionskammer (318B) unabhängig sind.
Reaktionskammeranordnung (500) gemäß Anspruch 1, wobei das elektronische Bauteil (546) eingerichtet ist zum Messen oder Kontrollieren eines Bereichs der ersten chemischen Reaktionskammer (318A) unabhängig von mindestens einem zusätzlichen Bereich der ersten chemischen Reaktionskammer (318A).
Reaktionskammeranordnung (500) gemäß Anspruch 1, wobei die erste Elektrode (306A) und die zweite Elektrode (308B) jeweils mindestens eines aus der folgenden Gruppe von Materialien aufweisen, wobei die Gruppe aufweist: Cu, Al, Sn, Zn, Au, Pt, Pd, Ag, Hg, W, Cr, Mn, Pb, C.
Reaktionskammeranordnung (500) gemäß Anspruch 1, wobei das chemisch isolierende Element (534) ein elektrisch isolierendes Material (548), mit anderen Worten ein nichtleitendes Material, aufweist.
Reaktionskammeranordnung (500) gemäß Anspruch 20, wobei das chemisch isolierende Element (534) mindestens eines aus der folgenden Gruppe von Materialien aufweist, wobei die Gruppe aufweist: ein Laminat, eine Folie, eine thermoplastisch geprägte Folie.
Reaktionskammeranordnung (500) gemäß Anspruch 1, wobei das chemisch isolierende Element (534) eine Dicke in dem Bereich von 100 µm bis zu 300 µm aufweist.
Reaktionskammeranordnung (500) gemäß Anspruch 1, wobei die erste Elektrode (306A) elektrisch verbunden ist mit einem ersten Anschluss einer Energieversorgung mittels der ersten Reaktionskammer (318A), und wobei die zweite Elektrode (308B) elektrisch verbunden ist mit einem zweiten Anschluss der Energieversorgung mittels der zweiten Reaktionskammer (318B).
Reaktionskammeranordnung (500) gemäß Anspruch 4, ferner aufweisend • eine dritte chemische Reaktionskammer, die einen Teil einer dritten elektrochemischen Zelle bildet; • ein zusätzliches chemisch isolierendes Element zwischen der zweiten chemischen Reaktionskammer (318B) und der dritten chemischen Reaktionskammer, wobei die zweite zusätzliche Elektrode an einer ersten Seite des zusätzlichen chemisch isolierenden Elements angebracht ist, und die freiliegende Oberfläche der zweiten zusätzlichen Elektrode in die zweite chemische Reaktionskammer (318B) hineingerichtet ist; • eine dritte Elektrode, die an einer zweiten Seite des zusätzlichen chemisch isolierenden Elements angebracht ist, wobei eine freiliegende Oberfläche der dritten Elektrode in die dritte chemische Reaktionskammer hinein gerichtet ist; und • ein zusätzliches elektronisches Bauteil eingerichtet zum Messen oder Kontrollieren wenigstens einer von der zweiten chemischen Reaktionskammer (318B) und der dritten chemischen Reaktionskammer, wobei das zusätzliche elektronische Bauteil angeordnet ist zwischen der zweiten zusätzlichen Elektrode und der dritten Elektrode, verbunden ist mit der zweiten zusätzlichen Elektrode und der dritten Elektrode und in das zusätzliche chemisch isolierende Element eingebettet ist, sodass das zusätzliche elektronische Bauteil mindestens zum Teil von einem zusätzlichen isolierenden Material des zusätzlichen chemisch isolierenden Elements umfasst ist.
Verfahren zum Bilden einer Reaktionskammeranordnung (500), das Verfahren aufweisend: • Bilden einer ersten chemischen Reaktionskammer (318A) einer ersten elektrochemischen Zelle; • Bilden einer zweiten chemischen Reaktionskammer (318B) einer zweiten elektrochemischen Zelle; • Bilden eines chemisch isolierenden Elements (534) zwischen der ersten chemischen Reaktionskammer (318A) und der zweiten chemischen Reaktionskammer (318B) ; • Anbringen einer ersten Elektrode (306A) an einer ersten Seite (536) des chemisch isolierenden Elements (534), wobei eine freiliegende Oberfläche (538) der ersten Elektrode (306A) in die erste chemische Reaktionskammer (318A) hineingerichtet ist; • Anbringen einer zweiten Elektrode (308B) an einer zweiten Seite (542) des chemisch isolierenden Elements (534), wobei eine freiliegende Oberfläche (544) der zweiten Elektrode (308B) in die zweite chemische Reaktionskammer (318B) hineingerichtet ist; • Einrichten eines elektronischen Bauteils (546) zum Messen oder Kontrollieren wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer (318A) und der zweiten chemischen Reaktionskammer (318B); • Anordnen des elektronischen Bauteils (546) zwischen der ersten Elektrode (306A) und der zweiten Elektrode (308B); • Verbinden des elektronischen Bauteils (546) mit der ersten Elektrode (306A) und der zweiten Elektrode (308B); und • Einbetten des elektronischen Bauteils in dem chemisch isolierenden Element (534), sodass das elektronische Bauteil (546) mindestens zum Teil von einem isolierenden Material (548) des chemisch isolierenden Elements (534) umfasst wird, • wobei das elektronische Bauteil (546) ferner eingerichtet ist zum Identifizieren wenigstens einer von der ersten chemischen Reaktionskammer (318A) und der zweiten chemischen Reaktionskammer (318B).