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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Energiespeicher. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie.
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Stand der Technik
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Lithium-Ionen-Batterien sind in vielen täglichen Anwendungen als Energiespeicher weit verbreitet. Sie werden beispielsweise in Computern, wie etwa Laptops, Mobiltelefonen, Smartphones und bei anderen Anwendungen eingesetzt. Auch bei der zur Zeit stark vorangetriebenen Elektrifizierung von Fahrzeugen, wie etwa Kraftfahrzeugen, bieten derartige Batterien Vorteile.
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Um eine von einem Energiespeicher, wie etwa einer Lithium-Ionen-Batterie, ausgehende Gefährdung zu vermindern, sind verschiedene Möglichkeiten bekannt. Diese sollen beispielsweise dazu dienen, das Risiko zu verringern, dass etwa in einem Havariefall der Energiespeicher sich zu stark erhitzt, brennt oder gefährliche Gase oder Stäube emittieren kann. Insgesamt kann durch entsprechende Sicherheitsmaßnahmen eine Benutzung von Energiespeichern, wie etwa Lithium-Ionen-Akkumulatoren ohne signifikante Gefährdung möglich sein.
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Aus dem Dokument
DE 3818694 A1 ist eine Batteriepackung für eine Ausstellung und einen Verkauf bekannt. Bei einer derartigen Batteriepackung können elektrische Kontakte die Pole einer Batterie verbinden, so dass bei einem fließenden Strom die Größe der Batteriespannung angezeigt werden kann. Eine derartige Batteriepackung ist jedoch nicht für einen Sicherheitsgewinn geeignet.
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Offenbarung der Erfindung
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Energiespeicher, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie, umfassend einen Zellraum, in dem eine Anode, eine Kathode und ein zwischen Anode und Kathode angeordneter Elektrolyt angeordnet sind, wobei der Zellraum zumindest teilweise durch ein Gehäuse von der äußeren Umgebung getrennt ist, und wobei das Gehäuse ein Detektionsmittel zum Detektieren wenigstens einer bei einem Betreiben des Energiespeichers sich innerhalb des Gehäuses befindlichen Komponente oder eines Reaktionsprodukts der Komponente aufweist.
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Ein Energiespeicher kann im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere jegliche Batterie sein. Insbesondere kann ein Energiespeicher neben einer Primär-Batterie vor allem eine Sekundär-Batterie, also ein wieder aufladbarer Akkumulator, sein. Eine Batterie kann dabei ein galvanisches Element oder eine Mehrzahl an untereinander verbundenen galvanischen Elementen sein. Beispielsweise kann ein Energiespeicher eine Lithium-Ionen-Batterie umfassen. Dabei kann unter einer Lithium-Ionen Batterie insbesondere ein derartiger Energiespeicher verstanden werden, dessen elektrochemische Prozesse während eines Lade- beziehungsweise Entladevorgangs zumindest teilweise auf Lithiumionen basieren.
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Unter einem Zellraum kann ferner im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Raum verstanden werden, in dem die Anode, die Kathode, sowie der Elektrolyt vorliegen beziehungsweise angeordnet sind. Somit ist der Zellraum insbesondere ein derartiger Raum, in dem die für einen Lade- beziehungsweise Entladevorgang des Energiespeichers ablaufenden elektrochemischen Prozesse stattfinden. Das den Zellraum begrenzende Gehäuse kann ferner sowohl direkt den Zellraum begrenzen, also rein beispielhaft als Wand des Zellraums ausgestaltet sein, oder auch den Zellraum indirekt begrenzen. In letzterem Fall kann das Gehäuse beispielsweise als ein weiteres, ein direkt den Zellraum begrenzendes Gehäuse umgebendes Gehäuse ausgestaltet sein.
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Die äußere Umgebung kann ferner insbesondere die den Energiespeicher beziehungsweise das Gehäuse umgebende Atmosphäre, also insbesondere die den Energiespeicher umgebende Luft sein.
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Unter einem Detektionsmittel kann ferner jegliches Mittel verstanden werden, mit dem eine Komponente direkt oder indirekt nachweisbar ist. Beispielsweise kann ein Detektionsmittel ein elektronischer Sensor oder auch eine Substanz sein, die mit der zu detektieren Komponente beispielsweise chemisch reagieren kann. Dabei kann die Komponente beispielsweise detektierbar sein durch einen Farbumschlag des Dektionsmittels, wie insbesondere einen bei den normalen Betriebsbedingungen des Energiespeichers im Wesentlichen irreversiblen Farbumschlag des Detektionsmittels. Allgemein kann das Detektionsmittel beispielsweise die zu detektierende Komponente auf optische Weise anzeigen.
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Ferner kann das Detektionsmittel insbesondere sensitiv sein beziehungsweise selektiv sein für eine Komponente, wie etwa eine Substanz, welche sich bei einem normalen und gewollten Betreiben des Energiespeichers innerhalb des Gehäuses befindet. Dabei kann das Detektionsmittel für eine derartige Komponente direkt selektiv sein beziehungsweise diese Komponente direkt detektieren. Ferner kann das Detektionsmittel für ein Reaktionsprodukt dieser Komponente selektiv sein, insbesondere für ein Produkt, welches sich durch eine Reaktion der Komponente in der äußeren Umgebung beziehungsweise in der Atmosphäre außerhalb des Gehäuses ausbildet. In letzterem Fall detektiert das Detektionsmittel die Komponente indirekt.
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Durch einen derartigen Energiespeicher können Beschädigungen des Gehäuses frühzeitig und sicher detektierbar sein, wodurch eine Ausdehnung beziehungsweise Vergrößerung der Beschädigungen und eine Gefährdung etwa für einen Benutzer des Energiespeichers deutlich reduziert oder sogar vollständig verhindert werden können. Dadurch kann ein erfindungsgemäßer Energiespeicher besonders sicher betrieben werden.
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Im Detail kann dadurch, dass das Gehäuse, welches als Batteriemantel dienen kann beziehungsweise als ein solcher ausgestaltet sein kann, ein Detektionsmittel zum Detektieren wenigstens einer bei einem Betreiben des Energiespeichers sich innerhalb des Gehäuses befindlichen Komponente oder eines Reaktionsprodukts der Komponente aufweist, ein Austreten einer derartigen Komponente unmittelbar detektierbar sein. In Abhängigkeit des gewählten Detektionsmittels können dabei bereits geringste Konzentrationen sicher erkannt werden, so dass nicht nur größere Beschädigungen unmittelbar erkannt werden können, sondern dass auch geringste Undichtigkeiten, wie etwa Mikrolöcher oder Mikrorisse, unmittelbar erkannt werden. Dadurch können sogar derartige Beschädigungen erkannt werden, welche beispielsweise mit dem bloßen Auge nicht erkennbar wären.
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Somit kann bereits auf kleinste Beschädigungen reagiert werden, so dass ein Austreten einer Substanz oder eine Vergrößerung der Beschädigungen beendet beziehungsweise verhindert werden kann, und dadurch eine Beschädigung von umliegenden Bauteilen, wie beispielsweise von weiteren Energiespeichern, sicher verhindert werden kann. Somit können gegebenenfalls zu erwartende Reparaturkosten auf ein Minimum reduziert werden.
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Darüber hinaus kann ein etwa kontinuierliches Austreten von Substanzen, wie etwa Gasen oder Flüssigkeiten, aus dem Energiespeicher unmittelbar beendet werden, so dass eine Gefährdung beispielsweise eines Benutzers minimiert oder vollständig verhindert werden kann. Dies kann insbesondere deshalb von Vorteil sein, da innerhalb des Energiespeichers sich befindliche Substanzen, oder deren Reaktionsprodukte etwa mit Luft oder Luftfeuchtigkeit, und auch Zersetzungsprodukte, teilweise zu toxischen Substanzen führen können, welche einen Betreiber beziehungsweise eine sich in der unmittelbaren Umgebung des Energiespeichers befindliche Person potenziell gefährden können. Somit kann erfindungsgemäß ein Schutz von mit einem Energiespeicher in Kontakt tretenden Personen realisiert werden. Darüber hinaus kann die Gefahr eines sicherheitskritischen Zustands, wie etwa eines Thermischen Durchgehens signifikant reduziert werden.
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Ein vorbeschriebener Energiespeicher kann somit auf besonders einfache und kostengünstige Weise ein besonders sicheres Betreiben sicherstellen, in dem auch kleinste Beschädigungen eines Gehäuses unmittelbar, schnell und sicher detektierbar sind. Dadurch können Beschädigungen der Umgebung des Energiespeichers reduziert oder vollständig verhindert werden, sowie eine Gefährdung von Personen reduziert oder ausgeschlossen werden. Somit ist ein vorbeschriebener Energiespeicher umfassend das Detektionsmittel insbesondere ein Anzeiger für eine Undichtigkeit beziehungsweise für eine Beschädigung und damit ein vorteilhaftes Instrument der Qualitätssicherung beziehungsweise der Qualitätsüberwachung von Energiespeichern. Dabei kann sowohl eine Qualitätssicherung bei einem Endverbraucher realisiert werden, wie vorstehend ausgeführt, als auch eine Qualitätssicherung bei einem Hersteller verbessert werden. Denn durch das Detektionsmittel können Undichtigkeiten auch unmittelbar nach dem Herstellen und vor einem Vertreiben der Energiespeicher erkannt werden, was diesbezügliche Selektionsschritte möglich macht.
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Darüber hinaus weisen Batterien, welche defekt sind, gegebenenfalls die Gefahr auf, ein thermisches Durchgehen zu durchlaufen, welches durch einen vorbeschriebenen Energiespeicher ebenfalls verhindert werden kann.
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Durch einen vorbeschriebene Energiespeicher kann somit zum Einen einer verringerten Leistungsfähigkeit begegnet werden, als auch ein potentielles Risiko, welches durch beschädigte Energiespeicher vorhanden sein kann, reduziert werden. Weiterhin können Energiespeicher, die nach der Herstellung oder während des Betriebs undicht sind beziehungsweise werden, unmittelbar identifiziert und entfernt werden.
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Im Rahmen einer Ausgestaltung kann das Detektionsmittel in Form einer Beschichtung auf die Außenseite des Gehäuses aufgebracht sein. Dies ist eine besonders einfache und kostengünstige Möglichkeit, das Detektionsmittel auf das Gehäuse aufbringen zu können. Dabei ist diese Ausgestaltung insbesondere von Vorteil für Substanzen, welche als Detektionsmittels dienen können, indem sie mit einer zu detektierenden Komponente oder einem Reaktionsprodukt der Komponente beispielsweise chemisch reagieren können. Derartige Detektionsmittel können beispielsweise als Beschichtung, wie etwa als Lack, vorliegen, und somit besonders einfach auf das Gehäuse aufgetragen werden. Darüber hinaus kann eine Beschichtung in besonders vorteilhafter Weise auch große Flächen des Gehäuses abdecken, oder auch grundsätzlich schwer erreichbare Positionen und/oder derartige Positionen, die bekannterweise als kritisch einzustufen sind, des Gehäuses überwachen.
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Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das Gehäuse vollständig mit dem Detektionsmittel beschichtet sein. Insbesondere in dieser Ausgestaltung kann es von Vorteil sein, dass ein Austreten einer Substanz, wie etwa eines Gases, aus dem Gehäuse nicht nur grundsätzlich nachweisbar sein kann, sondern dass die Position des Austritts und damit die Position einer Beschädigung des Gehäuses unmittelbar detektierbar sein kann. Dadurch können beispielsweise Reparaturmaßnahmen unmittelbar und kostengünstig eingesetzt werden, ohne den Energiespeicher im Detail untersuchen zu müssen. Weiterhin kann ein Austausch besonders schnell und kostengünstig realisiert werden. Darüber hinaus kann auf einfache Weise untersucht werden, ob bei dem Detektieren einer Beschädigung nur diese Beschädigung vorliegt, oder weitere Schädigungen vorliegen, welche ebenfalls einer Reparaturmaßnahme unterzogen werden müssen oder welche einen Austausch notwendig machen. Ein vollständiges Beschichten des Gehäuses mit dem Detektionsmittel kann dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere bedeuten, dass die Außenwände des Gehäuses mit dem Detektionsmittel beschichtet sind, einzelne Positionen, wie etwa aus dem Gehäuse heraustretende Stromableiter oder zum Zusammenhalt des Energiespeicher verwendete Befestigungsmittel, beispielsweise, insbesondere aus technischen Gründen nicht beschichtet sein müssen.
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Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das Detektionsmittel an Verbindungsstellen des Gehäuses angeordnet sein. Insbesondere kann das Detektionsmittel nur beziehungsweise ausschließlich an Verbindungsstellen des Gehäuses angeordnet sein. In dieser Außengestaltung können insbesondere für Beschädigungen, wie beispielsweise Mikrorisse oder Mikrolöcher, besonders anfällige Positionen des Gehäuses beziehungsweise des Energiespeichers überwacht werden. Dabei kann auf eine großflächige Beschichtung beziehungsweise eine Anordnung von Sensoren, welche das Gehäuse vollständig abdecken, verzichtet werden, wodurch ein Energiespeicher in dieser Ausgestaltung besonders kostengünstig herstellbar sein kann. Unter Verbindungsstellen des Gehäuses können im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere verstanden werden Öffnungen für Stromableiter, Schweißnähte, Verbindungsstellen einzelner Gehäuseteile, oder Ähnliches.
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Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann durch das Detektionsmittel ein Elektrolytbestandteil oder ein Reaktionsprodukt eines Elektrolytbestandteils detektierbar sein. Diese Ausgestaltung kann besonders vorteilhaft sein, da insbesondere der Elektrolyt flüchtige oder flüssige Bestandteile aufweisen kann, oder derartige Bestandteile, welche zu derartigen Komponenten reagieren können. Dabei ist es insbesondere bei dem Elektrolyt möglich, dass derartige Bestandteile Beschädigungen hervorrufen können, oder für Personen toxisch sein können. Darüber hinaus kann insbesondere der Elektrolyt in einem Großteil beziehungsweise in weiten Bereichen des Energiespeichers vorhanden sein, so dass insbesondere mit einem für den Elektrolyt oder deren Bestandteilen selektiven Detektionsmittel eine sichere und verlässliche Detektion von Beschädigungen des Energiespeichers möglich sein kann.
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Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das Detektionsmittel ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Zirconium-Alizarin-S und Eisenthiocyanat (Fe(SCN)3). Derartige Detektionsmittel können in besonders sensitiver und selektiver Weise sicher und verlässlich das Vorhandensein von Undichtigkeiten nachweisen. Beispielweise können die vorgenannten Detektionsmittel verlässlich Flusssäure nachweisen. Dies kann insbesondere für den rein beispielhaften Fall einer Lithium-Ionen-Batterie als Energiespeicher besonders vorteilhaft sein. Denn für den rein beispielhaften Fall einer Lithium-Ionen Batterie etwa kann der Elektrolyt als Leitsalz Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6) aufweisen. Kommt dieses Leitsalz etwa an undichten Stellen in Kontakt mit in der Umgebung befindlichem Wasser beziehungsweise mit Luftfeuchtigkeit kann sich dieses Leitsalz beispielsweise zu Flusssäure zersetzen. Dies kann beispielsweise geschehen durch den Austritt des Leitsatzes und einer Reaktion außerhalb des Gehäuses, oder auch durch einen Eintritt von Luft beziehungsweise von Luftfeuchtigkeit in das Gehäuse und einer Reaktion unmittelbar in dem Zellraum beziehungsweise innerhalb des Gehäuses. Die vermehrte Bildung von Flusssäure kann dabei zu einer beschleunigten Alterung und damit einer Leistungsabnahme des Energiespeichers führen. Darüber hinaus kann die Bildung und der Austritt aufgrund der Toxizität ein Gefährdungspotenzial bilden. Somit kann insbesondere ein Detektionsmittel von Vorteil sein, welches selektiv das Vorhandensein von Flusssäure nachweisen kann. Dabei können insbesondere die vorbezeichneten Detektionsmittel als eine für Flusssäure sensitive Beschichtung des Gehäuses des Energiespeichers die Anwesenheit von Flusssäure und damit indirekt das Vorhandensein von Beschädigungen, wie beispielsweise Mikrolöchern optisch beziehungsweise visuell anzeigen.
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Insbesondere das Detektionsmittel Zirconium-Alizarin-S kann mit Flusssäure chemisch reagieren, was durch einen im Wesentlichen irreversiblen Farbumschlag optisch unmittelbar sichtbar wird. Im Detail kann etwa eine an sich violette Lackfarbe umfassend Zirconium-Alizarin-S entfärbt werden, und die betreffende Stelle dabei eine gelb-rote Farbe annehmen. Bezüglich des blutroten Eisenthiocyanat-Komplexes kann dieser etwa in Lösung mit Flusssäure durch Bildung des Komplexes Fe[F]6 entfärbt werden.
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Dadurch kann etwa in dieser Ausgestaltung auf aufwändige Analyseeinheiten beziehungsweise Sensoren verzichtet werden. Vielmehr kann bereits eine bloße Beschichtung des Gehäuses ein sicheres und verlässliches Detektieren von Beschädigungen ermöglichen. Dadurch ist ein Energiespeicher dieser Ausgestaltung besonders kostengünstig und einfach herstellbar.
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Die vorgenannte Ausgestaltung ist ein besonders vorteilhaftes Beispiel für einen optisch wahrnehmbaren Farbumschlag, welcher das Vorhandensein von Flusssäure nachweist. Dadurch kann auf einfache, schnelle und verlässliche weist ein defekter Energiespeicher und die Position der Beschädigung durch bloßes optisches Untersuchen des oder der Energiespeicher ermittelt werden.
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Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung kann das Detektionsmittel eine für eine bei einem Betreiben des Energiespeichers sich innerhalb des Gehäuses befindliche Komponente oder für ein Reaktionsprodukt der Komponente sensitive Elektrode aufweisen. Beispielsweise kann das Detektionsmittel eine fluoridsensitive Elektrode aufweisen. In dieser Ausgestaltung kann somit das Vorhandensein von Flusssäure durch eine Spannungsdetektion detektierbar sein, was ebenfalls genaue und verlässliche Detektionen einer Undichtigkeit ermöglichen kann. Beispielsweise kann eine derartige fluoridsensitive Elektrode aus LaF3/EuF2 ausgestaltet sein beziehungsweise diese Substanzen umfassen.
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Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Energiespeichers wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, der erfindungsgemäßen Verwendung, den Figuren sowie der Figurenbeschreibung verwiesen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Energiespeichers, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie, umfassend den Verfahrensschritt des Aufbringens eines Detektionsmittels zum Detektieren wenigstens einer bei einem Betreiben des Energiespeichers sich innerhalb des Gehäuses befindlicher Komponente oder eines Reaktionsprodukts der Komponente auf ein Gehäuse des Energiespeichers.
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Durch das vorliegende Verfahren kann in besonders einfacher und kostengünstiger Weise ein Energiespeicher bereitgestellt werden, welcher sicher und verlässlich schon kleinste Beschädigungen eines Batteriegehäuses nachweisen kann. Dadurch kann sowohl eine größere Beschädigung von dem Energiespeicher selbst, oder auch weiteren Bauteilen in der direkten Umgebung des Energiespeichers, wie beispielsweise weiteren Energiespeichern, verhindert oder zumindest deutlich reduziert werden. Darüber hinaus kann das kontinuierliche Austreten einer Substanz aus dem Energiespeicher verhindert werden, wodurch auch eine direkte Gefährdung eines Betreibers des Energiespeichers signifikant reduziert oder vollständig verhindert werden kann.
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Im Rahmen einer Ausgestaltung kann das Detektionsmittel in Form einer Beschichtung auf das Gehäuse aufgebracht werden. Dies ist eine besonders einfache und kostengünstige Möglichkeit, das Detektionsmittel an dem Gehäuse zu befestigen beziehungsweise auf dem Gehäuse anzubringen. Darüber hinaus kann auf einfache und definierte Weise die Dicke und Ausdehnung der Beschichtung gesteuert werden.
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Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Energiespeicher, der erfindungsgemäßen Verwendung, den Figuren sowie der Figurenbeschreibung verwiesen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Verwendung eines Detektionsmittels zum Detektieren wenigstens einer bei einem Betreiben eines Energiespeichers sich innerhalb des Gehäuses eines Energiespeichers befindlicher Komponente oder eines Reaktionsprodukts der Komponente zum Herstellen eines Energiespeichers, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie.
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Durch das Verwenden beziehungsweise Aufbringen eines Detektionsmittels an einen Energiespeicher, insbesondere an die äußere Oberfläche eines Gehäuse eines Energiespeichers, können in besonders einfacher und kostengünstiger Weise sicher und verlässlich schon kleinste Beschädigungen des Energiespeichers nachgewiesen werden. Dadurch kann zum einen eine Beschädigung von einem in der Nähe des Energiespeichers angeordneten Bauteil reduziert oder verhindert werden. Darüber hinaus kann die Gefährdung für einen Betreiber des Energiespeichers signifikant reduziert beziehungsweise vollständig verhindert werden.
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Hinsichtlich weiterer technischer Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Verwendung wird hiermit explizit auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Energiespeicher, dem erfindungsgemäßen Verfahren, den Figuren sowie der Figurenbeschreibung verwiesen.
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Beispiele und Zeichnungen
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Beispiele und Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Beispiele und Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen
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1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Energiespeichers gemäß der Erfindung; und
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2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Energiespeichers gemäß der Erfindung.
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In 1 ist eine schematische Darstellung eines Energiespeichers 10 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ein derartiger Energiespeicher 10 kann grundsätzlich jegliche Art von Energiespeicher sein, insbesondere eine Batterie, wie etwa ein wieder aufladbarer Akkumulator. Beispielsweise kann der Energiespeicher 10 eine Lithium-Ionen-Batterien sein. Mögliche Anwendungsgebiete umfassen hierbei elektrisch angetriebene Fahrzeuge, Computer, wie etwa Laptops, Mobiltelefone, Smartphones, elektrische Werkzeuge und weitere Anwendungen.
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Ein derartiger Energiespeicher 10 umfasst einen Zellraum, in dem eine Anode, eine Kathode und ein zwischen Anode und Kathode angeordneter Elektrolyt angeordnet sind. Ferner ist in ein sich bekannter Weise zwischen der Anode und Kathode ein Separator angeordnet.
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Die Anode und die Kathode können grundsätzlich in an sich bekannter Weise wie für einen Energiespeicher bekannt ausgestaltet sein. Für den rein beispielhaften Fall einer Lithium-Ionen-Batterie kann die Anode eine Elektrode sein, welche metallisches Lithium umfasst oder Lithium interkallieren kann. Die Kathode kann dabei beispielhaft NMC oder Lithium-Cobalt-Oxid (LiCoO2) aufweisen. Dabei kann das Kathodenmaterial gegebenenfalls in einem Binder, wie beispielsweise Polyvinylidenfluorid (PVDF) etwa zusammen mit einem Leitzusatz, wie etwa einer elektrisch leitfähigen Kohlenstoffverbindung, beispielsweise Graphit, vorliegen. Der Elektrolyt kann ein Lösungsmittel umfassen, in dem ein oder mehrere elektrisch leitfähige Salze gelöst sind. Beispielsweise können aprotische Lösungsmittel, wie beispielsweise Ethylencarbon, Propylencarbonat, Dimethylcarbonat oder Diethylcarbonat Verwendung finden. Weiterhin kann als elektrisch leitfähiges Salz Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6) verwendet werden.
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Weiterhin ist zwischen Anode und Kathode in an sich bekannter Weise ein Separator angeordnet, um die Anode und die Kathode räumlich voneinander zu trennen, um insbesondere einen Kurzschluss zu verhindern. Der Separator kann dabei beispielsweise umfassen oder ausgebildet sein aus insbesondere porösen Kunststofffolien, Glasfasergeweben, oder auch insbesondere porösen Keramikwerkstoffen, wie etwa Keramikgeweben. Dabei kann der Elektrolyt beispielsweise innerhalb des Separators beziehungsweise Poren des Separators angeordnet sein.
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Der Zellraum, in dem die Anode, die Kathode, der Separator und der Elektrolyt angeordnet sind, ist dabei zumindest teilweise durch ein Gehäuse 12 von der Umgebung getrennt. Das Gehäuse 12 kann dabei aus einem beliebigen Material sein. Beispielsweise kann das Gehäuse 12 ein festes, also ein formstabiles Gehäuse sein, oder auch ein elastisches Gehäuse 12, etwa aus einen formbaren Kunststoff. Dabei ragen gemäß 1 aus dem Gehäuse 12 Stromableiter 14, 16 heraus, um den Energiespeicher zum Abgreifen elektrischer Energie elektrisch zu kontaktieren.
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Das Gehäuse 12 weist ferner ein Detektionsmittel 18 zum Detektieren wenigstens einer bei einem Betreiben des Energiespeichers 10 sich innerhalb des Gehäuses 12 befindlichen Komponente oder eines Reaktionsprodukts der Komponente auf. Gemäß 1 ist das Detektionsmittel 18 in Form einer Beschichtung, wie etwa einer Lackbeschichtung, auf die Außenseite des Gehäuses 12 aufgebracht. Grundsätzlich kann das Detektionsmittel 18 nur an Verbindungsstellen des Gehäuses 12 angeordnet sein. In 1 ist jedoch gezeigt, dass das Gehäuse 12 vollständig mit dem Detektionsmittel 18 beschichtet ist.
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Weiterhin ist durch das Detektionsmittel 18 ein Elektrolytbestandteil oder ein Reaktionsprodukt eines Elektrolytbestandteils detektierbar. Hierzu kann das Detektionsmittel beispielsweise Zirconium-Alizarin-S oder Eisenthiocyanat etwa als Lackbeschichtung, umfassen.
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Ist das Gehäuse 12 nun beschädigt beziehungsweise weist das Gehäuse 12 beispielsweise einen Mikroriss auf, kann beispielsweise das Leitsalz, wie beispielsweise LiPF6, des Elektrolyten mit Luftfeuchtigkeit zu Flusssäure reagieren. Kommt die Flusssäure mit dem Detektionsmittel in Kontakt, ist dies unmittelbar anhand eines Farbumschlags sichtbar. Dies ist durch eine Verfärbung 20 in 1 gezeigt.
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Ein erfindungsgemäßer Energiespeicher 10 kann somit hergestellt werden durch ein an sich bekanntes Verfahren, weiter umfassend den Verfahrensschritt des Aufbringens eines Detektionsmittels 18 zum Detektieren wenigstens einer bei einem Betreiben des Energiespeichers 10 sich innerhalb des Gehäuses 12 befindlicher Komponente oder eines Reaktionsprodukts der Komponente auf ein Gehäuse 12 des Energiespeichers 10.
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In Figur zwei ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiespeichers 10 gezeigt. Der Energiespeicher 10 gemäß 2 entspricht im Wesentlichen dem Energiespeicher 10 gemäß Figur eins. Als Unterschied ist Energiespeicher 10 gemäß 2 als Wickelzelle ausgestattet. Auch in Figur zwei ist eine Detektion einer Undichtigkeit zu erkennen, welche sich indirekt durch einen Farbumschlag 20 erkennen lässt.
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Dem Fachmann ist dabei verständlich, dass die vorstehende Beschreibung des erfindungsgemäßen Energiespeichers 10 lediglich beschreibenden Charakter hat und nicht durch die vorbeschriebenen Beispiele eingeschränkt werden soll.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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