DE102013015700A1 - Method for producing a battery cell and battery cell - Google Patents
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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
Des Weiteren beschreibt die
Die
Ein Batteriesystem mit einer Mehrzahl von Lithium-Ionen-Batteriezellen ist des Weiteren in der
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:
Ein Gehäuse
Die gleichnamigen Ableiterelemente der Kathode sind in einem Kontaktbereich
Um Aussagen über den Zustand der Batteriezelle
Beispielsweise befinden sich diese Stellen
Die Temperatursensoren
Auch Kraftsensoren
Als weitere Sensoren innerhalb des Gehäuses
Die Sensoren sind über in
Bei der Auswertung der von den Sensoren erfassten Messgrößen mittels des Mikrochips
Wird ein solches Ereignis festgestellt, so kann der Mikrochip
In der Schnittansicht in
Durch die Integration des Mikrochips
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