DE102013015700A1 - Method for producing a battery cell and battery cell - Google Patents

Method for producing a battery cell and battery cell Download PDF

Info

Publication number
DE102013015700A1
DE102013015700A1 DE201310015700 DE102013015700A DE102013015700A1 DE 102013015700 A1 DE102013015700 A1 DE 102013015700A1 DE 201310015700 DE201310015700 DE 201310015700 DE 102013015700 A DE102013015700 A DE 102013015700A DE 102013015700 A1 DE102013015700 A1 DE 102013015700A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery cell
sensor
housing
battery
sensors
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE201310015700
Other languages
German (de)
Inventor
Jörg Schmidt
Michael Hinterberger
Christian Allmann
Torsten Knape
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
VARTA Microbattery GmbH
VW Kraftwerk GmbH
Original Assignee
Audi AG
Volkswagen Varta Microbattery Forschungs GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG, Volkswagen Varta Microbattery Forschungs GmbH and Co KG filed Critical Audi AG
Priority to DE201310015700 priority Critical patent/DE102013015700A1/en
Publication of DE102013015700A1 publication Critical patent/DE102013015700A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/02Details
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Batteriezelle (10) mit den Schritten: Ermitteln einer Bauform der Batteriezelle (10); Ermitteln wenigstens einer Stelle (28) innerhalb eines Gehäuses (12) der Batteriezelle (10), an welcher in Abhängigkeit von der Bauform eine mittels wenigstens eines Sensors erfassbare Größe in einem Betrieb der Batteriezelle (10) einen höheren Wert aufweist als an anderen Stellen innerhalb des Gehäuses (12) der Batteriezelle (10); und Anordnen des wenigstens einen Sensors an der wenigstens einen Stelle (28). Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Batteriezelle (10).The invention relates to a method for producing a battery cell (10) comprising the steps of: determining a design of the battery cell (10); Determining at least one point (28) within a housing (12) of the battery cell (10), on which depending on the design a detectable by at least one sensor size in an operation of the battery cell (10) has a higher value than at other locations within the housing (12) of the battery cell (10); and arranging the at least one sensor at the at least one location (28). Furthermore, the invention relates to a battery cell (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Batteriezelle und eine Batteriezelle, welche ein Gehäuse aufweist, in welchem eine Elektrodenanordnung aufgenommen ist.The invention relates to a method for producing a battery cell and a battery cell, which has a housing in which an electrode arrangement is accommodated.

Batteriezellen, insbesondere Lithium-Ionen-Zellen wie sie für Batterien von Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen und Brennstoffzellenfahrzeugen zum Einsatz kommen, weisen ein Gehäuse auf, in welchem eine Elektrodenanordnung angeordnet ist. Die Elektrodenanordnung umfasst hierbei eine Abfolge von Anodenmaterial und Kathodenmaterial, welche durch einen Separator aus einem elektrisch nicht-leitenden Material voneinander getrennt sind. Das aktive Anodenmaterial und das aktive Kathodenmaterial ist auf ein jeweiliges Ableitermaterial aufgebracht. Als Ableitermaterial kommt für die Anode einer Lithium-Ionen-Zelle üblicherweise eine Kupferfolie zum Einsatz und für die Kathode Aluminiumfolie. Des Weiteren umfasst die Elektrodenanordnung einen Elektrolyten, welcher bei der Lithium-Ionen-Zelle für den Transport der Lithium-Ionen zwischen der Anode und der Kathode beim Laden beziehungsweise Entladen der Batteriezelle sorgt. Insbesondere in einem zylindrischen Gehäuse liegt die Elektrodenanordnung üblicherweise als sogenannter Wickel vor, bei welchem die genannte Schichtenabfolge aufgerollt an dem Gehäuse angeordnet ist. Bei prismatischen Gehäusen kann die Elektrodenanordnung auch als zusammengefalteter Stapel vorliegen.Battery cells, in particular lithium-ion cells as used for batteries of electric vehicles, hybrid vehicles and fuel cell vehicles, have a housing in which an electrode arrangement is arranged. In this case, the electrode arrangement comprises a sequence of anode material and cathode material, which are separated from one another by a separator made of an electrically non-conductive material. The active anode material and the cathode active material are applied to a respective drain material. As the lead material for the anode of a lithium-ion cell usually a copper foil is used and for the cathode aluminum foil. Furthermore, the electrode arrangement comprises an electrolyte which, in the case of the lithium-ion cell, ensures the transport of the lithium ions between the anode and the cathode during charging or discharging of the battery cell. In particular, in a cylindrical housing, the electrode arrangement is usually present as a so-called winding, in which said layer sequence is arranged rolled up on the housing. In prismatic housings, the electrode arrangement can also be present as a folded stack.

Üblicherweise erfolgt die Überwachung der Batteriezelle über von außen erfassbare Größen, bei welchen es sich zumeist um elektrische Größen oder in elektrische Signale gewandelte Größen handelt. Außerdem gibt es Typen von Batteriezellen, welche ein sogenanntes ”Current Interruption Device” (Strom-Unterbrechungseinrichtung) aufweisen, welches bei einem äußeren Kurzschluss wie eine Sicherung reagiert und den Stromfluss in der Batteriezelle unterbricht. Eine solche Einrichtung ist jedoch vergleichsweise träge.Usually, the monitoring of the battery cell takes place via externally detectable variables, which are mostly electrical variables or variables converted into electrical signals. In addition, there are types of battery cells which have a so-called "Current Interruption Device" which, in the event of an external short-circuit, acts as a fuse and interrupts the flow of current in the battery cell. However, such a device is comparatively sluggish.

Anhand der Erfassung der genannten Größen von außen sind jedoch genaue Aussagen über die wirklichen Zustände im Inneren der Batteriezelle nicht möglich. Allenfalls existieren Modelle, welche es erlauben, Rückschlüsse auf den Zustand der Batteriezelle über das Messen elektrischer Parameter zu ziehen. Solche Modelle können den tatsächlichen Zustand der Batteriezelle aber nur in Annäherung wiedergeben. Der Zustand der Batteriezelle kann insbesondere den Ladezustand (SOC = State of Charge) umfassen, oder den Gesundheitszustand (SOH = State of Health), welcher eine Aussage über die Alterung der Batteriezelle zulässt, oder die Temperatur, den Innendruck und im Inneren des Gehäuses der Batteriezelle vorliegende Kräfte.On the basis of the detection of said variables from the outside, however, accurate statements about the real states inside the battery cell are not possible. At most there are models which allow to draw conclusions about the state of the battery cell by measuring electrical parameters. However, such models can only approximate the actual state of the battery cell. The state of the battery cell may include, in particular, the state of charge (SOC), or the state of health (SOH), which allows a statement about the aging of the battery cell, or the temperature, the internal pressure and the interior of the housing Battery cell present forces.

Nachteilig ist hierbei also, dass die Aussagen über den Zustand der Batteriezelle, welche anhand externer Messungen getroffen werden können, unzureichend sind. Außerdem ist eine Früherkennung von Ereignissen in der Batteriezelle nicht oder nur schwer möglich, so dass ein rechtzeitiges Ergreifen von Gegenmaßnahmen schwierig ist.The disadvantage here is that the statements about the state of the battery cell, which can be made on the basis of external measurements, are insufficient. In addition, an early detection of events in the battery cell is not or only with difficulty possible, so that timely taking countermeasures is difficult.

Genauere Erkenntnisse über den Zustand der Batteriezelle können über innerhalb des Gehäuses der Batteriezelle angeordnete Sensoren gewonnen werden. So beschreibt die DE 10 2008 052 986 A1 Lithium-Ionen-Batteriezellen einer Batterie, bei welcher Sensoren innerhalb der Batteriezellen angeordnet sind. Hierbei können unterschiedliche Sensoren unterschiedliche Betriebsparameter oder Eigenschaften der Batteriezelle erfassen. Die von den Sensoren der Batteriezellen erfassten Signale werden über eine mit allen Batteriezellen gekoppelte Schnittstelleneinrichtung an eine zentrale Steuerungseinrichtung übertragen, welche die Signale registriert, speichert und für eine spätere Auswertung zur Verfügung stellt.More accurate knowledge about the state of the battery cell can be obtained via arranged within the housing of the battery cell sensors. That's how it describes DE 10 2008 052 986 A1 Lithium-ion battery cells of a battery, in which sensors are arranged within the battery cells. In this case, different sensors can detect different operating parameters or properties of the battery cell. The signals detected by the sensors of the battery cells are transmitted via an interface device coupled to all battery cells to a central control device which registers, stores and makes available the signals for later evaluation.

Des Weiteren beschreibt die DE 10 2008 063 136 A1 eine Lithium-Ionen-Batterie für ein Fahrzeug mit in die Batterie integriertem Temperatursensor, Drucksensor und elektrischem Spannungssensor. Wird über diesen Sensor ein Druckanstieg oder ein Temperaturanstieg über einen bestimmten Grenzwert hinaus festgestellt, so erfolgt eine Trennung der Batterie vom Bordnetz des Fahrzeugs.Furthermore, the describes DE 10 2008 063 136 A1 A lithium-ion battery for a vehicle with built-in temperature sensor, pressure sensor and electrical voltage sensor. If an increase in pressure or a temperature increase beyond a certain limit is detected via this sensor, the battery is disconnected from the on-board network of the vehicle.

Die DE 10 2011 013 182 A1 beschreibt eine Traktionsbatterie für Elektrofahrzeuge, bei welcher in eine Batteriezelle ein Temperatursensor integriert ist.The DE 10 2011 013 182 A1 describes a traction battery for electric vehicles, in which a temperature sensor is integrated in a battery cell.

Ein Batteriesystem mit einer Mehrzahl von Lithium-Ionen-Batteriezellen ist des Weiteren in der DE 10 2010 038 860 A1 beschrieben. Zur Überwachung dieses Batteriesystems ist ein Warnsystem vorgesehen, welches Temperatursensoren, Drucksensoren, Gassensoren sowie Sensoren zur Erfassung mechanischer und elektrischer Spannungen umfasst. Wird hierbei in zumindest einer Batteriezelle des Batteriesystems ein im Vergleich zu anderen Batteriezellen beschleunigter Temperaturanstieg festgestellt, welcher beispielsweise in Grad Celsius pro Minute bestimmt werden kann, so werden Warnsignale ausgelöst. Ein kritischer Zustand kann des Weiteren festgestellt werden, wenn die Spannungsabnahmerate einer Batteriezelle von einem vorher festgelegten Referenzwert abweicht.A battery system with a plurality of lithium-ion battery cells is further in the DE 10 2010 038 860 A1 described. To monitor this battery system, a warning system is provided, which includes temperature sensors, pressure sensors, gas sensors and sensors for detecting mechanical and electrical voltages. If, in at least one battery cell of the battery system, a temperature increase which is accelerated in comparison with other battery cells is detected, which can be determined, for example, in degrees Celsius per minute, then warning signals are triggered. A critical condition may be further determined when the voltage decrease rate of a battery cell deviates from a predetermined reference value.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer Batteriezelle sowie eine Batteriezelle zu schaffen, welches beziehungsweise welche eine verbesserte Aussage über den Zustand der Batteriezelle zulässt.Object of the present invention is to provide a method for producing a battery cell and a battery cell, which or which allows an improved statement about the state of the battery cell.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Batteriezelle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a battery cell having the features of patent claim 9. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Batteriezelle umfasst eine Mehrzahl von Schritten. In einem ersten Schritt wird eine Bauform der Batteriezelle ermittelt. Hierbei wird beispielsweise berücksichtigt, ob die herzustellende Batteriezelle zylindrisch oder prismatisch oder als Beutelzelle (Coffee-Bag-Zelle) ausgebildet sein soll. Des Weiteren wird wenigstens eine Stelle innerhalb eines Gehäuses der Batteriezelle ermittelt, an welcher in Abhängigkeit von der Bauform eine mittels wenigstens eines Sensors erfassbare Größe in einem Betrieb der Batteriezelle einen höheren Wert aufweist als an anderen Stellen innerhalb des Gehäuses der Batteriezelle. Mit anderen Worten wird abhängig von der Bauform oder vom Typ der Batteriezelle ein für die Funktion des Sensors besonders geeigneter Ort innerhalb des Gehäuses der Batteriezelle ermittelt. An dieser Stelle oder an diesem Ort ist nämlich mit einem besonders unmittelbaren Ansprechen des Sensors zu rechnen, wenn die Größe den höheren Wert erreicht. Schließlich wird der wenigstens eine Sensor an der wenigstens einen Stelle angeordnet.The method according to the invention for producing a battery cell comprises a plurality of steps. In a first step, a design of the battery cell is determined. In this case, it is taken into account, for example, whether the battery cell to be produced should be cylindrical or prismatic or a bag cell (coffee bag cell). Furthermore, at least one point within a housing of the battery cell is determined on which, depending on the design, a variable detectable by means of at least one sensor has a higher value during operation of the battery cell than at other locations within the housing of the battery cell. In other words, depending on the design or the type of battery cell, a location which is particularly suitable for the function of the sensor within the housing of the battery cell is determined. Namely, at this point or at this location, a particularly immediate response of the sensor is to be expected when the size reaches the higher value. Finally, the at least one sensor is arranged at the at least one location.

Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die geeignete Platzierung der Sensoren innerhalb des Gehäuses der Batteriezelle es ermöglicht, Änderungen des Zustands der Batteriezelle besonders rasch und genau zu erfassen. So lassen sich sehr zuverlässige Aussagen über zellinterne Prozesse treffen. Dies ermöglicht es zum einen, eine Alterung der Batteriezellen besonders realitätsnah zu erfassen. Zum anderen können auch für die Batteriezelle negative Effekte besonders rasch erkannt werden, welche zu einer Schädigung der Batteriezelle führen können. Wenn solche negativen Effekte durch äußere Einflüsse, insbesondere durch eine Belastung der Batteriezelle, hervorgerufen werden, so können diese äußeren Einflüsse dann noch so rechtzeitig verringert werden, dass es zu keiner Schädigung der Batteriezelle kommt oder dass kein Sicherheitsrisiko entsteht.This is based on the knowledge that the appropriate placement of the sensors within the housing of the battery cell makes it possible to detect changes in the state of the battery cell particularly quickly and accurately. This makes it possible to make very reliable statements about cell-internal processes. This makes it possible, on the one hand, to detect an aging of the battery cells in a particularly realistic manner. On the other hand negative effects can be detected particularly quickly for the battery cell, which can lead to damage to the battery cell. If such negative effects are caused by external influences, in particular by a load on the battery cell, then these external influences can then be reduced in time so that there is no damage to the battery cell or that no safety risk arises.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als der wenigstens eine Sensor zumindest ein Temperatursensor an der wenigstens einen Stelle angeordnet. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es aus thermischer Sicht nicht gleichgültig ist, an welchen Stellen im Inneren des Gehäuses der Batteriezelle Temperatursensoren angeordnet werden. Es kann nämlich etwa bei einer Batteriezelle, bei welcher die Elektrodenanordnung als Wickel vorliegt, im Betrieb die heißeste Stelle am Beginn der Wicklung vorliegen, also im Zentrum des Wickels.In an advantageous embodiment of the invention, at least one temperature sensor is arranged at the at least one location as the at least one sensor. This is based on the knowledge that it is not indifferent from a thermal point of view at which points inside the housing of the battery cell temperature sensors are arranged. For example, in the case of a battery cell in which the electrode arrangement is in the form of a winding, the hottest point at the start of the winding can be present during operation, ie in the center of the coil.

Es können jedoch auch abhängig von der Bauform der Batteriezelle an anderen Stellen der Elektrodenanordnung im Betrieb besonders heiße Stellen, also sogenannte Hot Spots auftreten. Solche Hot Spots können eventuell zu einer lokalen Überhitzung führen und dann genau an diesen Stellen einen internen Kurzschluss verursachen. Infolge eines internen Kurzschlusses kann es dann zu einem Brand der Batteriezelle kommen, welcher auch als thermal runaway bezeichnet wird.However, depending on the design of the battery cell, particularly hot spots, ie so-called hot spots, may occur at other locations of the electrode arrangement during operation. Such hot spots may eventually lead to local overheating and then cause an internal short circuit at these exact locations. As a result of an internal short circuit, it can then lead to a fire of the battery cell, which is also referred to as thermal runaway.

Vorliegend werden nun bevorzugt mehrere Temperatursensoren an genau jenen Stellen angebracht, wo abhängig von der Bauform der Batteriezelle im Betrieb die heißesten Stellen vorliegen. So lässt sich besonders frühzeitig auf eine Veränderung der Temperatur der Batteriezelle reagieren. Es kann dann zum Beispiel die Batteriezelle oder eine Batterie, welche eine Mehrzahl der Batteriezellen aufweist, über entsprechende Schalteinrichtungen von einem Stromnetz getrennt werden, für welches die Batterie Strom zur Verfügung stellt oder über welches sie geladen wird. Durch einen solchen Lastabwurf, bei welchem der Stromfluss in der Batteriezelle gegen Null geht, kommt es zu einer Abkühlung in der Batteriezelle, so dass insbesondere ein Brand derselben vermieden werden kann.In the present case, preference is now given to attaching a plurality of temperature sensors to exactly those points where, depending on the design of the battery cell, the hottest points are present during operation. This makes it possible to react to a change in the temperature of the battery cell at a particularly early stage. It can then be separated, for example, the battery cell or a battery having a plurality of battery cells, via corresponding switching devices from a power grid, for which the battery provides power or through which it is charged. By such a load shedding, in which the current flow in the battery cell approaches zero, there is a cooling in the battery cell, so that in particular a fire of the same can be avoided.

Handelt es sich bei einer die Batteriezellen aufweisenden Batterie um eine Batterie für ein Fahrzeug, so kann beispielsweise über entsprechende Schütze die Batterie vom Bordnetz getrennt werden, um einen weiteren Stromfluss aus der Batterie oder in die Batterie zu vermeiden. So gelangt die Batterie wieder in einen thermisch stabilen Zustand.If a battery having the battery cells is a battery for a vehicle, then the battery can be disconnected from the electrical system, for example via appropriate contactors, in order to prevent further current flow from the battery or into the battery. This returns the battery to a thermally stable state.

Durch das Integrieren von Temperatursensoren an Hot Spots innerhalb des Gehäuses der Batteriezellen, können etwa über ein Temperaturbild als Funktion der Zeit eine Überbeanspruchung und Alterung der Batteriezelle sowie ein Wärmeeintrag in dieselbe erfasst werden. Dies erlaubt aufschlussreiche Rückschlüsse, etwa auf die Lebensdauer der Batteriezelle.By integrating temperature sensors at hot spots within the housing of the battery cells, an overuse and aging of the battery cell as well as a heat input into the same can be detected over a temperature image as a function of time. This allows insightful conclusions, such as the life of the battery cell.

Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der zumindest eine Temperatursensor auf wenigstens einem Ableiterelement einer Elektrodenanordnung der Batteriezelle angeordnet wird. Als Ableiterelemente kommen bei Lithium-Ionen-Zellen bevorzugt Folien zum Einsatz, nämlich eine Kupferfolie für die Anode und eine Aluminiumfolie für die Kathode. Wird nun der wenigstens eine Temperatursensor beim Herstellprozess der Elektrodenanordnung direkt auf dieser Ableiterfolie angeordnet, kann besonders gut sichergestellt werden, dass die beim Betrieb entstehende Wärme genau dort gemessen wird, wo abhängig von der Bauform der Batteriezelle im Betrieb mit einer besonders großen Wärmeentwicklung zu rechnen ist.As further advantageous, it has been shown that the at least one temperature sensor is arranged on at least one arrester element of an electrode arrangement of the battery cell. In the case of lithium-ion cells, films are preferably used as arrester elements, namely a copper foil for the anode and an aluminum foil for the cathode. If now the at least one temperature sensor is arranged directly on this arrester foil during the manufacturing process of the electrode arrangement, it can be ensured particularly well that the heat produced during operation is measured exactly where, depending on the design of the battery cell during operation, a particularly large heat development is to be expected ,

Zudem sorgt das Anordnen des Sensors auf dem Ableiterelement dafür, dass die entstehende Wärme besonders rasch gemessen werden kann und nicht erst zeitlich versetzt. Dies liegt an der Wärmeleitfähigkeit des Ableiterelements. Es braucht also die Wärme nicht wie bei einem an einer anderen Stelle im Inneren des Gehäuses der Batteriezelle angeordneten Temperatursensor noch etwaige Luftstrecken zu überbrücken, um von dem Temperatursensor erfasst werden zu können. Vielmehr wird mittels des direkt auf dem Ableiterelement angeordneten Temperatursensors ein Temperaturanstieg zeitlich besonders früh erfasst, so dass die für das Ergreifen von Gegenmaßnahmen zur Verfügung stehende Zeitspanne vergrößert ist. In addition, arranging the sensor on the arrester element ensures that the resulting heat can be measured very quickly and not offset in time. This is due to the thermal conductivity of the arrester element. Thus, it does not need the heat as in any other place in the interior of the housing of the battery cell arranged temperature sensor still bridging any air gaps in order to be detected by the temperature sensor can. Rather, by means of the temperature sensor arranged directly on the arrester element, a rise in temperature is recorded particularly early in time, so that the time available for taking countermeasures is increased.

Da die Elektrodenanordnung bei der Herstellung meist als Wickel, Stapel oder Faltung aufgebaut wird, können direkt beim Wickeln beziehungsweise Stapeln oder Falten der als Ableiterelement dienenden Folie die Temperatursensoren an den vom Zelltyp oder der Bauform abhängigen Hot Spots angebracht werden. Dies bringt eine besonders einfache und zu dem zielführende Anordnung der Sensoren an den relevanten Stellen mit sich.Since the electrode assembly is usually constructed as a winding, stacking or folding during manufacture, the temperature sensors can be attached to the hot spots dependent on the cell type or the design directly when winding or stacking or folding the film serving as the arrester element. This brings a particularly simple and to the targeted arrangement of the sensors in the relevant places with it.

Von Vorteil ist es weiterhin, wenn als der wenigstens eine Sensor zumindest ein Kraftsensor an der wenigstens einen Stelle angeordnet wird. Es erfolgt also die Anordnung von Kraftsensoren bevorzugt an strategisch wichtigen Stellen innerhalb des Gehäuses der Batteriezelle. Über an diesen Stellen angeordnete Kraftsensoren lässt sich nämlich eine Veränderung des Zustands der Batteriezelle besonders einfach und sicher erfassen.It is furthermore advantageous if at least one force sensor is arranged at the at least one location as the at least one sensor. Thus, the arrangement of force sensors preferably takes place at strategically important locations within the housing of the battery cell. By means of force sensors arranged at these points, a change in the state of the battery cell can be detected in a particularly simple and reliable manner.

Der zumindest eine Kraftsensor kann hierbei auf wenigstens einem Ableiterelement einer Elektrodenanordnung der Batteriezelle angeordnet werden. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass der Kraftsensor an einer Wand des Gehäuses der Batteriezelle angeordnet wird. So können besonders einfach und sicher Veränderungen, insbesondere eine Ausdehnung der Elektrodenanordnung und ein sich Zusammenziehen derselben, beziehungsweise eine entsprechende Verformung von Wänden des Gehäuses der Batteriezelle erfasst werden. Über diese Messungen können gut Rückschlüsse auf eine Beanspruchung und eine Alterung der Batteriezelle gezogen werden, und es können unzulässige Abweichungen festgestellt werden.The at least one force sensor can in this case be arranged on at least one arrester element of an electrode arrangement of the battery cell. Additionally or alternatively, it can be provided that the force sensor is arranged on a wall of the housing of the battery cell. Thus, changes, in particular an expansion of the electrode arrangement and contraction of the same, or a corresponding deformation of walls of the housing of the battery cell can be detected in a particularly simple and secure manner. These measurements make it possible to draw conclusions about the stress and aging of the battery cell, and it is possible to detect impermissible deviations.

Des Weiteren können als der wenigstens eine Sensor zumindest ein Drucksensor und/oder ein Dichtesensor und/oder ein Gassensor und/oder ein Sensor zum Erfassen einer Konzentration eines Elektrolyten in dem Gehäuse der Batteriezelle an der wenigstens einen Stelle angeordnet werden. Durch das Erfassen von mit den genannten Sensoren erfassbaren Größen kann besonders gut auf den Zustand der Batteriezelle rückgeschlossen werden. Der Druck im Gehäuse der Batteriezelle verteilt sich vergleichsweise rasch und gleichmäßig. Dennoch es auch bei der Integration des Drucksensors in das Innere der Batteriezelle vorteilhaft, wenn dieser so angeordnet wird, dass auf einer chemischen Reaktion beruhende Druckerhöhungen besonders rasch erfasst werden können.Furthermore, as the at least one sensor, at least one pressure sensor and / or a density sensor and / or a gas sensor and / or a sensor for detecting a concentration of an electrolyte in the housing of the battery cell can be arranged at the at least one location. By detecting variables that can be detected with the mentioned sensors, the state of the battery cell can be deduced particularly well. The pressure in the housing of the battery cell is distributed relatively quickly and evenly. Nevertheless, it is also advantageous in the integration of the pressure sensor into the interior of the battery cell when it is arranged so that pressure increases based on a chemical reaction can be detected particularly quickly.

Bei der Herstellung der Batteriezelle wird des Weiteren bevorzugt innerhalb des Gehäuses der Batteriezelle eine Auswerteeinrichtung angeordnet, welche mit dem wenigstens einen Sensor über zumindest eine Kommunikationsstrecke verbunden wird. Als Auswerteeinrichtung kann ein entsprechender Mikrochip, etwa eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) zum Einsatz kommen, welche die Auswertung der Daten mehrerer Sensoren ermöglicht. Beim Auswerten kann insbesondere eine erste Ableitung und/oder eine zweite Ableitung der erfassbaren Größen nach der Zeit dazu genutzt werden, eine zuverlässige Aussage über den Zustand der Batteriezelle zu gewinnen. Dadurch, dass die Auswerteeinrichtung bereits bei der Herstellung der Batteriezelle in diese zusammen mit den Sensoren integriert wird, entfällt der ansonsten vorzusehende Aufwand für eine nachträgliche Verbindung der Sensoren mit der Auswerteeinrichtung. Dies macht die Auswertung der von den Sensoren erfassten Messgrößen besonders einfach.In the production of the battery cell, an evaluation device is furthermore preferably arranged within the housing of the battery cell, which is connected to the at least one sensor via at least one communication link. As an evaluation device, a corresponding microchip, such as an application-specific integrated circuit (ASIC) can be used, which allows the evaluation of the data of multiple sensors. During evaluation, in particular a first derivative and / or a second derivative of the detectable variables after the time can be used to obtain a reliable statement about the state of the battery cell. Due to the fact that the evaluation device is already integrated in the production of the battery cell in this together with the sensors, eliminates the otherwise required effort for a subsequent connection of the sensors with the evaluation. This makes the evaluation of the measured variables detected by the sensors particularly simple.

Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Auswerteeinrichtung mit wenigstens einer Schnittstelle versehen wird, mittels welcher ein Signal an eine außerhalb der Batteriezelle angeordnete Einrichtung übermittelt werden kann. Die Schnittstelle kann hierfür zum Anschließen von gesonderten Leitungen vorgesehen sein, über welche die Kommunikation mit der Einrichtung außerhalb der Batteriezelle stattfindet. Zusätzlich oder alternativ kann das Signal auch über die ohnehin vorhandenen Batteriepole oder Terminals der Batteriezelle nach draußen kommuniziert werden, etwa über eine Modulation. Des Weiteren kann die Schnittstelle dazu ausgebildet sein, ein Funksignal zu übermitteln. Dies ist im Hinblick auf einen hermetisch dichten Verschluss der Batteriezelle vorteilhaft. Es kann die Schnittstelle jedoch auch zusätzlich oder alternativ zum Übertragen des Signals auf optischem Wege ausgebildet sein, etwa indem ein Lichtwellenleiter oder dergleichen vorgesehen ist.Finally, it has proven to be advantageous if the evaluation device is provided with at least one interface, by means of which a signal can be transmitted to a device arranged outside the battery cell. For this purpose, the interface can be provided for connecting separate lines, via which the communication with the device takes place outside the battery cell. Additionally or alternatively, the signal can also be communicated to the outside via the already existing battery poles or terminals of the battery cell, for example via a modulation. Furthermore, the interface can be designed to transmit a radio signal. This is advantageous in terms of a hermetically sealed closure of the battery cell. However, the interface can also be designed in addition or alternatively to transmit the signal by optical means, such as by an optical waveguide or the like is provided.

Durch das Übermitteln eines den Zustand angebenden Signals an die außerhalb der Batteriezelle angeordnete Einrichtung, bei welcher es sich insbesondere um ein übergeordnetes Kontrollsystem wie etwa ein Batteriemanagementsystem handeln kann, kann besonders rasch auf eine kritische Veränderung des Zustands der Batteriezelle reagiert werden.By transmitting a signal indicating the state to the device arranged outside the battery cell, which may in particular be a higher-level control system such as a battery management system, it is possible to respond very quickly to a critical change in the state of the battery cell.

Die erfindungsgemäße Batteriezelle umfasst ein Gehäuse, in welchem eine Elektrodenanordnung aufgenommen ist. In dem Gehäuse ist des Weiteren wenigstens ein Sensor angeordnet, welche dem Erfassen einer vom Zustand der Batteriezelle abhängigen Größe dient. Hierbei ist der wenigstens eine Sensor an wenigstens einer Stelle innerhalb des Gehäuses der Batteriezelle angeordnet, an welcher in Abhängigkeit von einer Bauform der Batteriezelle die vom Zustand der Batteriezelle abhängige Größe in einem Betrieb der Batteriezelle einen höheren Wert aufweist als an anderen Stellen innerhalb des Gehäuses der Batteriezelle. Durch das Anordnen des wenigstens einen Sensors an für die Erfassung der den Zustand der Batteriezelle angebenden Größe besonders geeigneten Stellen lassen sich verbesserte Aussagen über den Zustand der Batteriezelle machen. The battery cell according to the invention comprises a housing in which an electrode arrangement is accommodated. In addition, at least one sensor is arranged in the housing, which sensor serves to detect a quantity dependent on the state of the battery cell. Here, the at least one sensor is arranged at least at one point within the housing of the battery cell to which depending on a design of the battery cell dependent on the state of the battery cell size in an operation of the battery cell has a higher value than at other locations within the housing battery cell. By arranging the at least one sensor at locations which are particularly suitable for detecting the quantity indicating the state of the battery cell, it is possible to obtain improved statements about the state of the battery cell.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für die erfindungsgemäße Batteriezelle und umgekehrt.The advantages and preferred embodiments described for the method according to the invention also apply to the battery cell according to the invention and vice versa.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention. Thus, embodiments are also included and disclosed by the invention, which are not explicitly shown or explained in the figures, however, emerge and can be produced by separated combinations of features from the embodiments explained.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the claims, the following description of preferred embodiments and from the drawings. Showing:

1 in einer teilweise geschnittenen Ansicht eine Batteriezelle mit einem Gehäuse, in welchem eine Elektrodenanordnung angeordnet ist, wobei innerhalb des Gehäuses des Weiteren schematisch gezeigte Sensoren und ein Mikrochip angeordnet sind; 1 in a partially sectioned view of a battery cell having a housing in which an electrode assembly is disposed, wherein within the housing further schematically shown sensors and a microchip are arranged;

2 schematisch die Kommunikationsverbindung zwischen den Sensoren und dem Mikrochip sowie eine Schnittstelle des Mikrochips zur Kommunikation mit einem Batteriemanagementsystem; und 2 schematically the communication connection between the sensors and the microchip and an interface of the microchip for communication with a battery management system; and

3 schematisch die Batteriezelle gemäß 1 in einer weiteren Schnittansicht. 3 schematically the battery cell according to 1 in a further sectional view.

1 zeigt eine Batteriezelle 10, welche als prismatische Lithium-Ionen-Zelle ausgebildet ist. Eine Mehrzahl solcher Batteriezellen 10 ist üblicherweise zu einem Batteriemodul zusammengefasst, wie es in einer Fahrzeugbatterie eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs zum Einsatz kommt. Die – vorliegend prismatische – Batteriezelle 10 stellt eine gewisse Nennspannung bereit. Bei Nutzung der Batteriezelle 10 für die Fahrzeugbatterie wird daher eine Vielzahl solcher Batteriezellen 10 elektrisch zusammengeschaltet, um eine entsprechend hohe Spannung sowie entsprechend hohe Ströme zu generieren. 1 shows a battery cell 10 , which is designed as a prismatic lithium-ion cell. A plurality of such battery cells 10 is usually combined to form a battery module, as used in a vehicle battery of an electric vehicle or hybrid vehicle. The - in this case prismatic - battery cell 10 provides a certain rated voltage. When using the battery cell 10 for the vehicle battery, therefore, a plurality of such battery cells 10 electrically interconnected to generate a correspondingly high voltage and correspondingly high currents.

Ein Gehäuse 12 der Batteriezelle 10 ist geschnitten dargestellt. Entsprechend ist eine in dem Gehäuse 12 der Batteriezelle 10 angeordnete Elektrodenanordnung 14 zu sehen, welche als Stapel oder Wickel einer Anode, einer Kathode und die Kathode von der Anode trennenden Separatoren ausgebildet ist. Das elektrochemisch aktive Material der Kathode und der Anode ist hierbei auf ein jeweiliges Ableiterelement aufgebracht, wobei für die Kathode bevorzugt Aluminium als Ableiterfolie 46 zum Einsatz kommt (vgl. 3) und für die Anode Kupfer.A housing 12 the battery cell 10 is shown cut. Accordingly, one is in the housing 12 the battery cell 10 arranged electrode arrangement 14 to see which is formed as a stack or winding an anode, a cathode and the cathode separating from the anode separators. The electrochemically active material of the cathode and the anode is in this case applied to a respective arrester element, with aluminum preferably being used as the arrester film for the cathode 46 is used (cf. 3 ) and for the anode copper.

Die gleichnamigen Ableiterelemente der Kathode sind in einem Kontaktbereich 16 miteinander verbunden, welcher vorliegend über eine Leitung 18 mit einem ersten elektrischen Pol 20 der Batteriezelle 10 verbunden ist. In analoger Weise sind die Ableiterelemente der zu der Elektrodenanordnung 14 gehörenden Anode in einem (in 1 nicht erkennbaren) Kontaktbereich miteinander verbunden und über eine weitere Leitung 22 mit einem weiteren Pol 24 der Batteriezelle 10 elektrisch gekoppelt.The same-named arrester elements of the cathode are in a contact area 16 connected to each other, which in the present case via a line 18 with a first electrical pole 20 the battery cell 10 connected is. In an analogous manner, the arrester elements are to the electrode assembly 14 belonging anode in one (in 1 unrecognizable) contact area connected to each other and another line 22 with another pole 24 the battery cell 10 electrically coupled.

Um Aussagen über den Zustand der Batteriezelle 10 treffen zu können, sind vorliegend innerhalb des Gehäuses 12 eine Mehrzahl von Sensoren angeordnet. Beispielsweise ermöglichen Temperatursensoren 26 die Erfassung der Temperatur im Inneren der Batteriezelle 10. Vorliegend sind die Temperatursensoren 26 an Stellen 28 innerhalb des Gehäuses 12 angeordnet, an welchen im Betrieb der Batteriezelle 10 erhöhte Temperaturen auftreten. Die Lage solcher Hot Spots oder heißen Stellen 28 ist jedoch vom Zelltyp abhängig, also von der Bauform der Batteriezelle 10.To statements about the condition of the battery cell 10 to be able to meet, are present within the housing 12 a plurality of sensors arranged. For example, temperature sensors allow 26 the detection of the temperature inside the battery cell 10 , Here are the temperature sensors 26 in places 28 inside the case 12 arranged at which during operation of the battery cell 10 elevated temperatures occur. The location of such hot spots or hot spots 28 However, it depends on the cell type, ie on the design of the battery cell 10 ,

Beispielsweise befinden sich diese Stellen 28 bei der vorliegend beispielhaft gezeigten prismatischen Batteriezelle in anderen Orten als bei einer zylindrischen Batteriezelle oder einer sogenannten Coffeebag-Zelle (Beutelzelle). Bereits bei der Herstellung der Batteriezelle 10 wird daher vorliegend die Bauform derselben dahingehend berücksichtigt, dass die Temperatursensoren 26 an den von der Bauform abhängigen Hot Spots oder Stellen 28 angeordnet werden. Die Lage der Hot Spots im Betrieb der Batteriezelle 10 kann durch Aufnahmen mit Wärmebildkameras oder dergleichen festgestellt werden.For example, these digits are located 28 in the presently shown by way of example prismatic battery cell in other places than in a cylindrical battery cell or a so-called Coffeebag cell (bag cell). Already in the production of the battery cell 10 Therefore, in the present case, the design thereof is taken into account in that the temperature sensors 26 at the depending on the design hot spots or bodies 28 to be ordered. The location of the hot spots during operation of the battery cell 10 can be detected by taking pictures with thermal imaging cameras or the like.

Die Temperatursensoren 26 werden dann bei der Herstellung der Elektrodenanordnung 14 direkt auf die Ableiterfolien 46 aufgebracht, also beispielsweise auf die Kupferfolie und auf die Aluminiumfolie bei der Lithium-Ionen-Zelle. So kann beispielsweise bei einer als Wickel ausgebildeten Elektrodenanordnung 14 sichergestellt werden, dass sich einer der Temperatursensoren 26 im Zentrum des Wickels befindet. Jedoch haben sich bei der prismatischen Batteriezelle 10 auch weitere Stellen 28 als typische Hot Spots herausgestellt, und folglich sind auch an diesen Stellen 28 vorliegend Temperatursensoren 26 angeordnet. The temperature sensors 26 are then in the manufacture of the electrode assembly 14 directly on the arrester foils 46 applied, so for example on the copper foil and on the aluminum foil in the lithium-ion cell. Thus, for example, in an electrode arrangement designed as a winding 14 be sure that one of the temperature sensors 26 located in the center of the roll. However, at the prismatic battery cell 10 also more jobs 28 exposed as typical hot spots, and consequently are also in these places 28 present temperature sensors 26 arranged.

Auch Kraftsensoren 30 sind innerhalb des Gehäuses 12 an entsprechenden Stellen der Elektrodenanordnung 14 angeordnet, in welcher im Betrieb der Batteriezelle 10 aufgrund einer Beanspruchung derselben erhöhte Zugkräfte auftreten. Auch hier sind die Kraftsensoren 30 bevorzugt an Komponenten der Elektrodenanordnung 14 angeordnet, wobei diese Anordnung bereits bei der Herstellung der Batteriezelle 10 in Abhängigkeit von der Bauform derselben erfolgt.Also force sensors 30 are inside the case 12 at corresponding locations of the electrode assembly 14 arranged in which in operation of the battery cell 10 due to a stress of the same increased tensile forces occur. Again, the force sensors 30 preferably on components of the electrode arrangement 14 arranged, this arrangement already in the manufacture of the battery cell 10 depending on the design of the same.

Als weitere Sensoren innerhalb des Gehäuses 12 der Batteriezelle 10 sind vorliegend ein Drucksensor 32, ein Gassensor 34 und ein Dichtesensor 36 gezeigt. Alle diese Sensoren werden bereits bei der Fertigung der Batteriezelle 10 an für die Erfassung der jeweiligen Messgröße besonders geeigneten Stellen innerhalb des Gehäuses 12 platziert.As additional sensors within the housing 12 the battery cell 10 are present a pressure sensor 32 , a gas sensor 34 and a density sensor 36 shown. All of these sensors are already in the production of the battery cell 10 at particularly suitable locations within the housing for the acquisition of the respective measurand 12 placed.

Die Sensoren sind über in 2 schematisch gezeigte Kommunikationsstrecken 38 mit einer Auswerteeinrichtung in Form eines Mikrochips 40 verbunden, welcher ebenfalls innerhalb des Gehäuses 12 der Batteriezelle 10 angeordnet ist.The sensors are over in 2 schematically shown communication links 38 with an evaluation device in the form of a microchip 40 connected, which also within the housing 12 the battery cell 10 is arranged.

Bei der Auswertung der von den Sensoren erfassten Messgrößen mittels des Mikrochips 40 kann etwa über die erste oder zweite Ableitung von mit den Sensoren erfassten Größen nach der Zeit eine sehr zuverlässige Aussage über die zellinternen Prozesse gemacht werden. Dies ermöglicht es, die Alterung der Batteriezelle 10 zu bestimmen und auch negative Effekte wie eine Temperaturerhöhung oder einen Druckaufbau rechtzeitig zu erkennen.In the evaluation of the measured variables detected by the sensors by means of the microchip 40 For example, a very reliable statement about the cell-internal processes can be made about the first or second derivation of variables recorded with the sensors after the time. This allows the aging of the battery cell 10 to determine and also to recognize negative effects such as a temperature increase or a pressure build-up in time.

Wird ein solches Ereignis festgestellt, so kann der Mikrochip 40 über eine Schnittstelle 42 entsprechende Signale an ein außerhalb der Batteriezelle 10 angeordnetes, übergeordnetes Kontrollsystem übermitteln. Bei diesem Kontrollsystem kann es sich etwa um ein Batteriemanagementsystem 44 handeln. Mittels eines solches Batteriemanagementsystems 44 lassen sich beispielsweise bei einer Überhitzung der Batteriezelle 10 (vorliegend nicht gezeigt) Schütze öffnen und so eine die Batteriezellen 10 umfassende Batterie von einem Bordnetz trennen. Die Schnittstelle 42, welche die Übertragung der Signale nach draußen ermöglicht, kann durch Vorsehen von gesonderten Leitungen oder Kabeln realisiert sein. Es kann jedoch auch die Signalübertragung durch Aufmodulieren über die Pole 20, 24 der Batteriezelle 10 erfolgen, oder die Schnittstelle 42 kann zum Übertragen eines Funksignals ausgebildet sein. Des Weiteren ist eine optische Übertragung über einen Lichtwellenleiter oder dergleichen möglich.If such an event is detected, then the microchip 40 via an interface 42 corresponding signals to an outside of the battery cell 10 arranged, higher-level control system. This control system may be a battery management system 44 act. By means of such a battery management system 44 can be, for example, when the battery cell overheats 10 (not shown here) contactors open and so the battery cells 10 disconnect the battery from a vehicle electrical system. the interface 42 , which allows the transmission of the signals to the outside, can be realized by providing separate lines or cables. However, it can also signal transmission by modulating over the poles 20 . 24 the battery cell 10 done, or the interface 42 can be designed to transmit a radio signal. Furthermore, optical transmission via an optical fiber or the like is possible.

In der Schnittansicht in 3 ist eine der Ableiterfolien 46 der Elektrodenanordnung 14 schematisch gezeigt und auch die Anordnung der Temperatursensoren 26 und der Kraftsensoren 30 an dieser Ableiterfolie 46. Des Weiteren sind durch Richtungspfeile 48 Kräfte veranschaulicht. In die durch die Richtungspfeile 48 angegebenen Richtungen dehnen sich die Elektrodenanordnung 14 und Wände des Gehäuses 12 der Batteriezelle 10 aus, wenn die Batteriezelle 10 elektrischen Strom abgibt oder aufnimmt. Des Weiteren ist aus 3 ersichtlich, dass auch die übrigen Sensoren, etwa der Drucksensor 32, der Gassensor 34 und der Dichtesensor 36, auf einer Komponente der Elektrodenanordnung 14, insbesondere auf der Ableiterfolie 46 angeordnet sein können.In the sectional view in 3 is one of the arrester foils 46 the electrode assembly 14 shown schematically and also the arrangement of the temperature sensors 26 and the force sensors 30 on this arrester foil 46 , Furthermore are by directional arrows 48 Forces illustrated. In through the directional arrows 48 indicated directions, the electrode assembly stretch 14 and walls of the housing 12 the battery cell 10 off when the battery cell 10 electrical power dissipates or absorbs. Furthermore, it is off 3 can be seen that the other sensors, such as the pressure sensor 32 , the gas sensor 34 and the density sensor 36 on a component of the electrode assembly 14 , especially on the arrester foil 46 can be arranged.

Durch die Integration des Mikrochips 40 und der Sensoren in die Batteriezelle 10 bereits beim Herstellprozess der Batteriezelle 10 und an strategisch wichtigen und abhängig von der Bauform der Batteriezelle 10 ermittelten Stellen lässt sich eine Beanspruchung und Alterung der Batteriezelle 10 gut und sicher erfassen. Dadurch lassen sich verbesserte Aussagen über den Zustand der Batteriezelle 10 treffen.Through the integration of the microchip 40 and the sensors in the battery cell 10 already during the manufacturing process of the battery cell 10 and on strategically important and depending on the design of the battery cell 10 determined points can be a stress and aging of the battery cell 10 capture well and safely. This allows improved statements about the state of the battery cell 10 to meet.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008052986 A1 [0006] DE 102008052986 A1 [0006]
  • DE 102008063136 A1 [0007] DE 102008063136 A1 [0007]
  • DE 102011013182 A1 [0008] DE 102011013182 A1 [0008]
  • DE 102010038860 A1 [0009] DE 102010038860 A1 [0009]

Claims (9)

Verfahren zum Herstellen einer Batteriezelle (10) mit den Schritten: – Ermitteln einer Bauform der Batteriezelle (10); – Ermitteln wenigstens einer Stelle (28) innerhalb eines Gehäuses (12) der Batteriezelle (10), an welcher in Abhängigkeit von der Bauform eine mittels wenigstens eines Sensors erfassbare Größe in einem Betrieb der Batteriezelle (10) einen höheren Wert aufweist als an anderen Stellen innerhalb des Gehäuses (12) der Batteriezelle (10); und – Anordnen des wenigstens einen Sensors an der wenigstens einen Stelle (28).Method for producing a battery cell ( 10 ) comprising the steps of: - determining a design of the battery cell ( 10 ); - determining at least one position ( 28 ) within a housing ( 12 ) of the battery cell ( 10 ), at which, depending on the design, a variable detectable by means of at least one sensor in an operation of the battery cell ( 10 ) has a higher value than elsewhere in the housing ( 12 ) of the battery cell ( 10 ); and - arranging the at least one sensor at the at least one location ( 28 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als der wenigstens eine Sensor zumindest ein Temperatursensor (26) an der wenigstens einen Stelle (28) angeordnet wird.Method according to claim 1, characterized in that as the at least one sensor at least one temperature sensor ( 26 ) at least one place ( 28 ) is arranged. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Temperatursensor (26) auf wenigstens einem Ableiterelement (46) einer Elektrodenanordnung (14) der Batteriezelle (10) angeordnet wird.Method according to claim 2, characterized in that the at least one temperature sensor ( 26 ) on at least one arrester element ( 46 ) of an electrode arrangement ( 14 ) of the battery cell ( 10 ) is arranged. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als der wenigstens eine Sensor zumindest ein Kraftsensor (30) an der wenigstens einen Stelle (28) angeordnet wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that as the at least one sensor at least one force sensor ( 30 ) at least one place ( 28 ) is arranged. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kraftsensor (30) auf wenigstens einem Ableiterelement (46) einer Elektrodenanordnung (14) der Batteriezelle (10) und/oder an einer Wand des Gehäuses (12) der Batteriezelle (10) angeordnet wird.Method according to claim 4, characterized in that the at least one force sensor ( 30 ) on at least one arrester element ( 46 ) of an electrode arrangement ( 14 ) of the battery cell ( 10 ) and / or on a wall of the housing ( 12 ) of the battery cell ( 10 ) is arranged. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als der wenigstens eine Sensor zumindest ein – Drucksensor (32) und/oder – Dichtesensor (36) und/oder – Gassensor (34) und/oder – Sensor zum Erfassen einer Konzentration eines Elektrolyten in dem Gehäuse (12) der Batteriezelle (10) an der wenigstens einen Stelle (28) angeordnet wird:Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that as the at least one sensor at least one - pressure sensor ( 32 ) and / or density sensor ( 36 ) and / or - gas sensor ( 34 ) and / or sensor for detecting a concentration of an electrolyte in the housing ( 12 ) of the battery cell ( 10 ) at least one place ( 28 ) is arranged: Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (12) der Batteriezelle (10) eine Auswerteeinrichtung (40) angeordnet wird, welche mit dem wenigstens einen Sensor über zumindest eine Kommunikationsstrecke (38) verbunden wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that inside the housing ( 12 ) of the battery cell ( 10 ) an evaluation device ( 40 ) is arranged, which with the at least one sensor via at least one communication path ( 38 ) is connected. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (40) mit wenigstens einer Schnittstelle (42) versehen wird, mittels welcher ein Signal einer außerhalb der Batteriezelle (10) angeordneten Einrichtung (44) übermittelbar ist.Method according to claim 7, characterized in that the evaluation device ( 40 ) with at least one interface ( 42 ), by means of which a signal from outside the battery cell ( 10 ) ( 44 ) is transferable. Batteriezelle mit einem Gehäuse (12), in welchem eine Elektrodenanordnung (14) aufgenommen ist, wobei in dem Gehäuse (12) wenigstens ein Sensor zum Erfassen einer vom Zustand der Batteriezelle (10) abhängigen Größe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor an wenigstens einer Stelle (28) innerhalb des Gehäuses (12) der Batteriezelle (10) angeordnet ist, an welcher in Abhängigkeit von einer Bauform der Batteriezelle (10) die vom Zustand der Batteriezelle (10) abhängige Größe in einem Betrieb der Batteriezelle (10) einen höheren Wert aufweist als an anderen Stellen innerhalb des Gehäuses (12) der Batteriezelle (10).Battery cell with a housing ( 12 ) in which an electrode arrangement ( 14 ), wherein in the housing ( 12 ) at least one sensor for detecting a condition of the battery cell ( 10 ) dependent size, characterized in that the at least one sensor at least one location ( 28 ) within the housing ( 12 ) of the battery cell ( 10 ) is arranged, at which, depending on a design of the battery cell ( 10 ) the condition of the battery cell ( 10 ) dependent size in an operation of the battery cell ( 10 ) has a higher value than elsewhere in the housing ( 12 ) of the battery cell ( 10 ).
DE201310015700 2013-09-20 2013-09-20 Method for producing a battery cell and battery cell Pending DE102013015700A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310015700 DE102013015700A1 (en) 2013-09-20 2013-09-20 Method for producing a battery cell and battery cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310015700 DE102013015700A1 (en) 2013-09-20 2013-09-20 Method for producing a battery cell and battery cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013015700A1 true DE102013015700A1 (en) 2015-03-26

Family

ID=52623290

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201310015700 Pending DE102013015700A1 (en) 2013-09-20 2013-09-20 Method for producing a battery cell and battery cell

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013015700A1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014216471A1 (en) * 2014-08-20 2016-02-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Energy storage device and method for detecting the occurrence of lithium plating, battery assembly and motor vehicle
DE102015202908A1 (en) * 2015-02-18 2016-08-18 Robert Bosch Gmbh Electrochemical cell
CN109478697A (en) * 2016-10-12 2019-03-15 宝马股份公司 Battery unit with temperature sensor
DE102017220644A1 (en) 2017-11-17 2019-05-23 Audi Ag Energy storage module and method for operating an energy storage module
DE102018219739A1 (en) * 2018-11-19 2020-05-20 Volkswagen Aktiengesellschaft Battery cell, battery module control unit and battery module
WO2022084011A1 (en) * 2020-10-21 2022-04-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Cell arrangement, stored energy source, and method for producing a cell arrangement
DE102020130834A1 (en) 2020-11-23 2022-05-25 Audi Aktiengesellschaft Energy storage device for storing electrical energy, method for operating an energy storage device and motor vehicle

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008063136A1 (en) 2008-12-24 2009-09-17 Daimler Ag Method for protecting lithium-ion battery in vehicle, involves separating electrical system of vehicle by thermal or electrically overloading of lithium ion battery
DE102008052986A1 (en) 2008-10-23 2010-04-29 Li-Tec Battery Gmbh Battery management system for an operating according to galvanic principles electrical device, such as a lithium-ion cell
DE102010038860A1 (en) 2010-08-04 2012-02-09 Robert Bosch Gmbh Warning system for monitoring critical state of accumulator system installed in motor car, has control unit that compares measurement value received from sensors with reference value to detect the critical state of accumulator system
DE102011013182A1 (en) 2011-03-05 2012-09-06 Walter Schopf Traction battery for electric vehicle, has battery cells that are connected over switchable separators so that battery cell group separation process is performed according to preset control algorithm
DE112010003272T5 (en) * 2009-08-11 2013-01-10 General Electric Co. Battery cell with integrated sensor platform
DE102012210262A1 (en) * 2011-11-18 2013-05-23 Robert Bosch Gmbh Battery with a battery cell with external and integrated temperature sensor and method of operation of the battery

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008052986A1 (en) 2008-10-23 2010-04-29 Li-Tec Battery Gmbh Battery management system for an operating according to galvanic principles electrical device, such as a lithium-ion cell
DE102008063136A1 (en) 2008-12-24 2009-09-17 Daimler Ag Method for protecting lithium-ion battery in vehicle, involves separating electrical system of vehicle by thermal or electrically overloading of lithium ion battery
DE112010003272T5 (en) * 2009-08-11 2013-01-10 General Electric Co. Battery cell with integrated sensor platform
DE102010038860A1 (en) 2010-08-04 2012-02-09 Robert Bosch Gmbh Warning system for monitoring critical state of accumulator system installed in motor car, has control unit that compares measurement value received from sensors with reference value to detect the critical state of accumulator system
DE102011013182A1 (en) 2011-03-05 2012-09-06 Walter Schopf Traction battery for electric vehicle, has battery cells that are connected over switchable separators so that battery cell group separation process is performed according to preset control algorithm
DE102012210262A1 (en) * 2011-11-18 2013-05-23 Robert Bosch Gmbh Battery with a battery cell with external and integrated temperature sensor and method of operation of the battery

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014216471A1 (en) * 2014-08-20 2016-02-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Energy storage device and method for detecting the occurrence of lithium plating, battery assembly and motor vehicle
DE102015202908A1 (en) * 2015-02-18 2016-08-18 Robert Bosch Gmbh Electrochemical cell
CN109478697A (en) * 2016-10-12 2019-03-15 宝马股份公司 Battery unit with temperature sensor
US20190165434A1 (en) * 2016-10-12 2019-05-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Battery Cell Comprising a Temperature Sensor
US11936016B2 (en) * 2016-10-12 2024-03-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Battery cell comprising a temperature sensor
DE102017220644A1 (en) 2017-11-17 2019-05-23 Audi Ag Energy storage module and method for operating an energy storage module
DE102018219739A1 (en) * 2018-11-19 2020-05-20 Volkswagen Aktiengesellschaft Battery cell, battery module control unit and battery module
WO2022084011A1 (en) * 2020-10-21 2022-04-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Cell arrangement, stored energy source, and method for producing a cell arrangement
DE102020130834A1 (en) 2020-11-23 2022-05-25 Audi Aktiengesellschaft Energy storage device for storing electrical energy, method for operating an energy storage device and motor vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013015700A1 (en) Method for producing a battery cell and battery cell
EP2550702B1 (en) Control system for an energy storage cell
DE102013218077A1 (en) Battery cell device and method for determining a complex impedance of a battery cell arranged in a battery cell device
DE102015002070A1 (en) Battery cell for a battery of a motor vehicle, battery and motor vehicle
DE102012205553A1 (en) Battery cell for a vehicle with a device for decoupling and / or bridging connections of the battery cell
DE102013204532A1 (en) Battery cell device with overheating safety function and method for monitoring a battery cell
EP2664021A2 (en) Battery comprising a control device and method for operating said battery
DE102013218081A1 (en) Battery module device and method for determining a complex impedance of a battery module arranged in a battery module
DE102013204534A1 (en) Battery cell device with short circuit safety function and method for monitoring a battery cell
DE102014208627A1 (en) battery cell
DE102013204539A1 (en) Battery cell device with fine-circuit safety function and method for monitoring a battery cell
WO2013064203A1 (en) Energy storage cell and energy storage device having a plurality of such energy storage cells
DE102015002069A1 (en) Battery cell for a battery of a motor vehicle, battery and motor vehicle
DE102013005684A1 (en) Electrochemical cell, electrochemical energy storage and process for their preparation
DE102013204527A1 (en) Battery cell device with lithium deposit safety function and method for monitoring a battery cell
DE102012223708A1 (en) Lithium-ion battery cell for drive system of motor vehicle, has monitoring circuit designed to record measurement variable of battery cell, where monitoring circuit is directly arranged on top of battery cell housing cover
EP2779354B1 (en) Electrical intrinsically safe battery module with pole-reversible output voltage, and a method for monitoring a battery module
EP2978062A1 (en) Battery cell
DE102013204529A1 (en) Battery cell device with overpressure safety function and method for monitoring a battery cell
DE102014209280A1 (en) Method for operating an energy storage unit, battery management system for carrying out such a method and energy storage unit with such a battery management system
DE102014006807A1 (en) Battery system with sensor device
DE102013204524A1 (en) Battery cell device with overcharge safety function and method for monitoring a battery cell
DE102019125236A1 (en) Battery cell with a diagnostic unit, method for diagnosing the condition of a battery cell, battery and motor vehicle with a battery
DE102013205062A1 (en) Battery cell with a conductive material based housing and method for safely discharging a battery cell
EP3154115B1 (en) Battery cell fault detection

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: AUDI AG, DE

Free format text: FORMER OWNERS: AUDI AG, 85057 INGOLSTADT, DE; VOLKSWAGEN VARTA MICROBATTERY FORSCHUNGSGESELLSCHAFT MBH & CO. KG, 73479 ELLWANGEN, DE

Owner name: VARTA MICROBATTERY GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNERS: AUDI AG, 85057 INGOLSTADT, DE; VOLKSWAGEN VARTA MICROBATTERY FORSCHUNGSGESELLSCHAFT MBH & CO. KG, 73479 ELLWANGEN, DE

Owner name: VW KRAFTWERK GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNERS: AUDI AG, 85057 INGOLSTADT, DE; VOLKSWAGEN VARTA MICROBATTERY FORSCHUNGSGESELLSCHAFT MBH & CO. KG, 73479 ELLWANGEN, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: HOFSTETTER, SCHURACK & PARTNER - PATENT- UND R, DE

R016 Response to examination communication