DE102013224294A1 - Separator device and battery cell with separator - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Separatoreinrichtung (2) zur Anordnung zwischen einer Lithiummetallelektrode (5, 7) und einer Kathode (6, 7) in einer Batteriezelle (1) aufweisend, eine ionendurchlässige leitfähige Einlage (9) zur Detektion eines Lithiumdendriten (12) der Lithiummetallelektrode (5, 7), wenn dieser die ionendurchlässige leitfähige Einlage (9) kontaktiert. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Batteriezelle mit einer derartigen SeparatoreinrichtungThe invention relates to a separator device (2) for arrangement between a lithium metal electrode (5, 7) and a cathode (6, 7) in a battery cell (1) comprising an ion-permeable conductive insert (9) for detecting a lithium dendrite (12) of the lithium metal electrode (5, 7), when it contacts the ion-permeable conductive insert (9). Furthermore, the invention relates to a battery cell with such a separator
Description
Die Erfindung betrifft eine Separatoreinrichtung zur Detektion von Lithiumdendriten, sowie eine Batteriezelle mit einer derartigen Separatoreinrichtung.The invention relates to a separator for the detection of lithium dendrites, and a battery cell with such a separator.
Stand der TechnikState of the art
Bei der Elektrifizierung eines Automobils stellt die Lithium-Ionen-Batterie denjenigen Batterietyp dar, welcher für die derzeit gestellten Anforderungen am geeignetsten ist. So versprechen Zellsysteme mit Lithiummetall höhere Energiedichten. Ein vielversprechender Kandidat für eine Lithiummetallbatterie ist beispielsweise die Lithium-Schwefel-Zelle. Lithium zeichnet sich durch seine hohe spezifische Kapazität von 3861 mAh/g und sein stark negatives Potential, d.h. ein Standardpotential von –3,04 V, aus.In the electrification of an automobile, the lithium-ion battery is the type of battery most suitable for the requirements currently being met. For example, cell systems with lithium metal promise higher energy densities. A promising candidate for a lithium metal battery is, for example, the lithium-sulfur cell. Lithium is characterized by its high specific capacity of 3861 mAh / g and its strong negative potential, i. a standard potential of -3.04V, off.
Aus der
Eine Herausforderung bei der Verwendung von reinem Lithiummetall stellt das Dendritenwachstum dar, welches durch ungleichmäßige Abscheidung von Lithium während eines Ladevorgangs verursacht wird. Die Dendriten können durch einen Separator zu einer Kathode (positive Elektrode) wandern und einen internen Kurzschluss auslösen. Im schlimmsten Fall kommt es hierbei zu stark exothermen Reaktionen, die letztendlich zur Explosion einer Batteriezelle führen können.A challenge with the use of pure lithium metal is the dendrite growth caused by uneven deposition of lithium during a charge. The dendrites can travel through a separator to a cathode (positive electrode) and cause an internal short circuit. In the worst case, this leads to strongly exothermic reactions, which can ultimately lead to the explosion of a battery cell.
Wiederaufladbare Lithiummetall-Batterien weisen eine Anodenfolie bestehend aus einem Stromableiter und Lithium. Dieses wird während der Ladung inhomogen abgeschieden. Rechargeable lithium metal batteries have an anode foil consisting of a current conductor and lithium. This is deposited inhomogeneously during charging.
Dies führt zu dem zuvor beschriebenen dendritischen Aufwachsen des Lithiums und kann letztendlich interne Kurzschlüsse in der Zelle auslösen.This leads to the above-described dendritic growth of the lithium and can ultimately cause internal shorts in the cell.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung schafft eine Separatoreinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Batteriezelle mit einer derartigen Separatoreinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9.The invention provides a separator with the features of claim 1 and a battery cell with such a separator with the features of
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Preferred developments are subject of the dependent claims.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die vorliegende Erfindung schafft eine Separatoreinrichtung, welche das Detektieren von Lithiumdendriten der Lithiummetallelektrode einer Batteriezelle erlaubt, bevor die Lithiumdendriten bis zur Kathode (positive Elektrode) weiterwachsen und es zu einem Kurzschluss zwischen der Lithiummetallelektrode und der Kathode kommt, mit den damit verbundenen negativen Auswirkungen für die Batteriezelle.The present invention provides a separator device which allows the detection of lithium dendrites of the lithium metal electrode of a battery cell before the lithium dendrites continue to grow to the cathode (positive electrode) and cause a short circuit between the lithium metal electrode and the cathode, with the associated negative effects for the battery cell.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, das Dendritenwachstum beim Durchbrechen der Separatoreinrichtung zu detektieren. Durch die frühzeitige Detektion kann die Batterie bzw. das Batteriemodul beispielsweise über das Batteriemanagement noch rechtzeitig abgeschaltet werden, bevor es zu einem Kurzschluss mit der Kathode kommt.The idea on which the present invention is based is to detect dendrite growth when the separator device breaks through. Due to the early detection, the battery or the battery module can be switched off in good time, for example via the battery management, before it comes to a short circuit with the cathode.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die ionendurchlässige leitfähige Einlage wenigstens eine lithiumreaktive Substanz auf. Die wenigstens eine lithiumreaktive Substanz ist in der Separatoreineinrichtung verteilt und/oder als Sperrschicht vorgesehen. Die lithiumreaktive Substanz kann beispielsweise ein Polymer mit vicinalen Halogenatomen, d. h., dass an zwei benachbarten Kohlenstoffatomen jeweils ein Halogenatom gebunden ist, wie beispielsweise Polytetrafluorethylen (Teflon®) oder Polyvinylidenfluorid-Hexafluorpropylen (PVDF-HFP) sein. Mittels der lithiumreaktiven Substanz kann das Weiterwachsen von Lithiumdendriten verhindert werden, da die lithiumreaktive Substanz mit den Spitzen der Lithiumdendriten reagieren kann.In one embodiment of the invention, the ion-permeable conductive insert comprises at least one lithium-reactive substance. The at least one lithium-reactive substance is distributed in the Separatoreineinrichtung and / or provided as a barrier layer. The lithium-reactive substance may, for example, be a polymer having vicinal halogen atoms, ie a halogen atom is bound to two adjacent carbon atoms, such as polytetrafluoroethylene ( Teflon® ) or polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVDF-HFP). By means of the lithium-reactive substance, the further growth of lithium dendrites can be prevented since the lithium-reactive substance can react with the peaks of the lithium dendrites.
Die wenigstens eine lithiumreaktive Substanz bildet in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung selbst die Sperrschicht. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist eine Sperrschicht, beispielsweise aus einem Polymer, mit der lithiumreaktiven Substanz beschichtet, beispielsweise mit Polytetrafluorethylen. Ein solches Polytetrafluorethylen wird beispielsweise unter der Bezeichnung Teflon® vertrieben.The at least one lithium-reactive substance forms the barrier layer itself in a further embodiment of the invention. In another embodiment of the invention, a barrier layer, for example of a polymer, is coated with the lithium-reactive substance, for example with polytetrafluoroethylene. Such a polytetrafluoroethylene is sold, for example, under the name Teflon® .
Die ionendurchlässige leitfähige Einlage weist in einer Ausführungsform der Erfindung eine Referenzelektrode auf. Ebenso kann die ionendurchlässige leitfähige Einlage auch aus dem Referenzelektrodenmaterial bestehen. Als Material für die Referenzelektrode kann beispielsweise Lithium, Lithiumeisenphosphat und/oder Lithiumtitanat in einem Bereich auf die ionendurchlässige leitfähige Einlage aufgebracht werden oder die ionendurchlässige Einlage ein derartiges Material aufweisen oder aus diesem hergestellt sein. Die eingesetzten Materialien für die Referenzelektrode haben den Vorteil, dass sie eine gute Potentialstabilität aufweisen und Potentiale und Potentialänderungen an Elektroden, festgestellt und z.B. verfolgt werden können.The ion-permeable conductive insert has, in one embodiment of the invention, a reference electrode. Likewise, the ion-permeable conductive insert may also consist of the reference electrode material. As the material for the reference electrode, for example, lithium, lithium iron phosphate and / or lithium titanate may be applied in a range to the ion-permeable conductive liner or the ion-permeable liner may comprise or be made of such material. The materials used for the reference electrode have the advantage that they have good potential stability and potentials and potential changes to electrodes, detected and can be tracked, for example.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht die ionendurchlässige leitfähige Einlage aus Metall oder ist damit beschichtet. Das Metall ist beispielsweise Nickel, Kupfer, Aluminium und/oder Zinn. Metalle wie Aluminium und Zinn oder entsprechende Metalllegierungen haben den zusätzlichen Vorteil, dass sie mit den Spitzen der Lithiumdendriten reagieren und so ein Weiterwachsen der Lithiumdendriten stoppen können.In a further embodiment of the invention, the ion-permeable conductive insert is made of metal or is coated therewith. The metal is, for example, nickel, copper, aluminum and / or tin. Metals such as aluminum and tin or corresponding metal alloys have the additional advantage that they can react with the tips of the lithium dendrites and thus stop further growth of the lithium dendrites.
Des Weiteren kann die ionendurchlässige leitfähige Einlage auch aus Kohlenstoff bestehen. Kohlenstoff ist ein leichtes und kostengünstiges Material.Furthermore, the ion-permeable conductive insert can also consist of carbon. Carbon is a lightweight and inexpensive material.
Die ionendurchlässige leitfähige Einlage ist in einer Ausführungsform der Erfindung ein ionendurchlässiges leitfähiges Netz oder ein ionendurchlässiges leitfähiges poröses Material.The ion permeable conductive insert in one embodiment of the invention is an ion permeable conductive mesh or an ion permeable conductive porous material.
Die ionendurchlässige leitfähige Einlage weist eine leitfähige Kontaktierung auf über die eine Potentialdifferenz bestimmt wird zwischen der ionendurchlässigen leitfähigen Einlage und der Lithiummetallelektrode oder der Kathode. Die Separatoreinrichtung mit ihrer ionendurchlässigen leitfähigen Einlage wird stromlos betrieben und es kann eine Potentialdifferenz zwischen der Lithiummetallelektrode und der ionendurchlässigen leitfähigen Einlage bestimmt werden, die normalerweise ungleich Null ist. Wächst nun ein Lithiumdendrit der Lithiummetallelektrode soweit, dass er die ionendurchlässige leitfähige Einlage der Separatoreinrichtung kontaktiert, so entsteht ein Kurzschluss und die Potentialdifferenz ist Null. Auf diese Weise kann erfasst werden, wenn ein Lithiumdendrit die Separatoreinrichtung erreicht und es können geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen werden, wie ein Abschalten der Batteriezelle, um einen Kurzschluss zwischen der Lithiummetallelektrode und der Kathode aufgrund eines Weiterwachsens des Lithiumdendriten zu verhindern.The ion-permeable conductive insert has a conductive contact via which a potential difference is determined between the ion-permeable conductive insert and the lithium metal electrode or the cathode. The separator device with its ion-permeable conductive insert is operated without current and a potential difference between the lithium metal electrode and the ion-permeable conductive insert, which is normally non-zero, can be determined. If a lithium dendrite of the lithium metal electrode then grows so far that it makes contact with the ion-permeable conductive insert of the separator device, a short circuit occurs and the potential difference is zero. In this way, it can be detected when a lithium dendrite reaches the separator and appropriate countermeasures can be taken, such as turning off the battery cell to prevent a short circuit between the lithium metal electrode and the cathode due to growth of the lithium dendrite.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Batteriezelle einen Spannungsmesser auf zum Bestimmen der Potentialdifferenz zwischen der Lithiummetallelektrode und der ionendurchlässigen leitfähigen Einlage der Separatoreinrichtung. Die von dem Spannungsmesser gemessene Potentialdifferenz kann von einem Batteriemanagement ausgewertet und wenn ein Kurzschluss zwischen der Lithiummetallelektrode und der Separatoreinrichtung aufgrund eines Lithiumdendriten erfasst wurde, die Batteriezelle durch das Batteriemanagement beispielsweise abgeschaltet werden.In one embodiment of the invention, the battery cell has a voltmeter for determining the potential difference between the lithium metal electrode and the ion-permeable conductive insert of the separator device. The potential difference measured by the voltmeter can be evaluated by a battery management and if a short circuit between the lithium metal electrode and the separator device has been detected due to a lithium dendrite, the battery cell can be switched off by the battery management, for example.
Die Batteriezelle weist in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung einen Spannungsmesser auf zum Bestimmen einer Potentialdifferenz zwischen der Kathode und der ionendurchlässigen leitfähigen Einlage der Separatoreinrichtung. Dabei kann, wenn die ionendurchlässige leitfähige Einlage zusätzlich ein Referenzelektrodenmaterial aufweist, das Potential der Kathode bestimmt und beispielsweise eine Alterung der Elektrode festgestellt werden.In a further embodiment of the invention, the battery cell has a voltmeter for determining a potential difference between the cathode and the ion-permeable conductive insert of the separator device. In this case, if the ion-permeable conductive insert additionally comprises a reference electrode material, the potential of the cathode can be determined and, for example, an aging of the electrode can be ascertained.
Die Batteriezelle ist beispielsweise eine Lithium-Metallbatterie und kann z.B. als Beutelbatteriezelle oder eine Batteriezelle mit einem festen Gehäuse, wie z.B. einem Kunststoffgehäuse oder Metallgehäuse, ausgebildet sein. Beutelbatteriezellen, welche auch als Pouch-Zellen oder Folienbatteriezellen bezeichnet werden, werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, beispielsweise bei elektronischen Geräten wie Handys, PCs usw. sowie bei Fahrzeugen, wie Hybrid- oder Plug-Hybrid Fahrzeugen.The battery cell is, for example, a lithium metal battery and may be e.g. as a bag battery cell or a battery cell with a solid housing, such as a plastic housing or metal housing, be formed. Bag battery cells, also referred to as pouch cells or foil battery cells, are used in a variety of applications, such as electronic devices such as cell phones, personal computers, etc., and in vehicles such as hybrid or plug hybrid vehicles.
Die Batteriezelle ist in einer Ausführungsform der Erfindung zur Speisung wenigstens einer Komponente eines Fahrzeugs, insbesondere eines Hybrid-Fahrzeugs oder Plug-Hybrid-Fahrzeugs, einer elektronischen Einrichtung, insbesondere einem PC, einem Laptop, einem Handy, einem Smartphone, oder eines elektrischen Werkzeugs, mit Energie ausgebildet.In one embodiment of the invention, the battery cell is for supplying at least one component of a vehicle, in particular a hybrid vehicle or plug-hybrid vehicle, an electronic device, in particular a PC, a laptop, a mobile phone, a smartphone, or an electrical tool. trained with energy.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:Further features and advantages of the present invention will be explained below with reference to the figures. Show it:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In
Die Batteriezelle
Zwischen der Anode, z.B. der Lithiummetallelektrode, und der Kathode ist außerdem die Separatoreinrichtung
Separatoreinrichtungen haben in Batteriezellen die Aufgabe eine Barriere bereitzustellen, die die beiden Elektroden elektrisch voneinander isoliert, um Kurzschlüsse innerhalb der Batteriezelle zu vermeiden. Gleichzeitig ist die Separatoreinrichtung jedoch durchlässig für Ionen, damit die elektrochemischen Reaktionen in der Batteriezelle ablaufen können.Separator devices have the task of providing a barrier in battery cells which electrically isolates the two electrodes from one another in order to avoid short circuits within the battery cell. At the same time, however, the separator is permeable to ions so that the electrochemical reactions can take place in the battery cell.
Wie zuvor beschrieben kann ein Dendritenwachstum durch ein ungleichmäßiges Abscheidung von Lithium an der Lithiummetallelektrode während eines Ladevorgangs auftreten. Die Dendriten können hierbei durch die Separatoreinrichtung dringen und bis zu der Kathode wandern und einen internen Kurzschluss auslösen. As previously described, dendrite growth may occur due to uneven deposition of lithium on the lithium metal electrode during charging. In this case, the dendrites can penetrate through the separator device and migrate as far as the cathode and trigger an internal short circuit.
Die Separatoreinrichtung
Des Weiteren weist die Separatoreinrichtung
Mittels der ionendurchlässigen leitfähigen Einlage
Des Weiteren kann die ionendurchlässige leitfähige Einlage
Ebenso kann die für ionendurchlässige leitfähige Einlage
Die ionendurchlässige leitfähige Einlage
Die Separatoreinrichtung
Beispielsweise wird bei einer voll aufgeladenen Batteriezelle mit der Lithiummetallelektrode als Minuspol und der LiCoO2 Kathode als Pluspol eine Spannung von z.B. 4,2V gemessen. Zwischen der negativen Elektrode und der ionendurchlässigen leitfähigen Einlage wird auch eine Potentialdifferenz ΔU gemessen. Der Unterschied besteht darin, dass über die ionendurchlässige leitfähige Einlage kein Strom fließt. Der Strom fließt, sobald ein Verbraucher an die Batteriezelle angeschlossen ist über den Minuspol und Pluspol.For example, in the case of a fully charged battery cell with the lithium metal electrode as the negative pole and the LiCoO 2 cathode as the positive pole, a voltage of, for example, 4.2 V is measured. Between the negative electrode and the ion-permeable conductive insert also becomes a potential difference ΔU measured. The difference is that no current flows through the ion-permeable conductive insert. The current flows as soon as a consumer is connected to the battery cell via the negative pole and positive pole.
Wächst nun einer der Lithiumdendriten
Bei einem Kurzschluss ist die Potentialdifferenz ΔU = 0. Die ionendurchlässige leitfähige Einlage
Dieser Spannungssprung kann beispielsweise über ein mit der Batteriezelle
Zur elektrischen Kontaktierung der für ionendurchlässigen leitfähigen Einlage
Auf diese Weise kann die Separatoreinrichtung
In
Des Weiteren ist in
Die Batteriezelle
Des Weiteren ist ein Spannungsmesser
Die Ausführungsform gemäß
Die wenigstens eine zusätzliche lithiumreaktive Substanz kann dabei verteilt in der Separatoreinrichtung
In dem Ausführungsbeispiel, wie es in
Die Erfindung ist aber auf die genannten lithiumreaktiven Substanzen wie ein Polymer mit vicinalständigen Halogenatomen wie beispielsweise Polytetrafluorethylen (Teflon®) oder PVDF-HFP nicht beschränkt. Grundsätzlich kann jede lithiumreaktive Substanz oder Kombination von lithiumreaktiven Substanzen eingesetzt werden, die zu Verteilung in der Separatoreinrichtung oder zur Ausbildung oder Beschichtung einer Sperrschicht geeignet und in dem Elektrolyt der Batteriezelle stabil sind.The invention is, however, to the aforementioned lithium-reactive substances such as a polymer having vicinalständigen halogen atoms such as polytetrafluoroethylene (Teflon ®) or PVDF-HFP not limited. In principle, any lithium-reactive substance or combination of lithium-reactive substances which are suitable for distribution in the separator device or for the formation or coating of a barrier layer and which are stable in the electrolyte of the battery cell can be used.
Wie zuvor mit Bezug auf
Weiter ist in
Die Batteriezelle
Die Ausführungsform gemäß
Auf die ionendurchlässige leitfähige Einlage
Wird ein Metallnetz, z.B. Nickel usw., oder poröses metallhaltiges Material als ionendurchlässige leitfähige Einlage
Verwendet man z.B. Lithium als Referenzelektrodenmaterial
Als Referenzelektrodenmaterial
Die Referenzelektrode hat den Vorteil, dass sie eine gute Potentialstabilität oder ein konstantes Potential aufweist, d.h. das Potential der Referenzelektrode ändert sich über einen weiten Konzentrationsbereich kaum bis gar nicht. Des Weiteren kann mittels der Referenzelektrode das Potential und/oder die Potentialänderung einer Elektrode z.b während des Betriebs gemessen und z.B. verfolgt werden und dadurch zusätzliche elektrochemische Daten während des Batteriebetriebs gewonnen werden, wie anhand des folgenden Beispiels erläutert wird.The reference electrode has the advantage of having good potential stability or constant potential, i. the potential of the reference electrode hardly changes, if at all, over a wide concentration range. Furthermore, by means of the reference electrode, the potential and / or the potential change of an electrode can be measured during operation, for example during operation, e.g. and thereby obtain additional electrochemical data during battery operation, as will be illustrated by the following example.
Wird eine Batterie entladen, kommt es zu einem Spannungsabfall. Diese Überspannung ist je nach Stromstärke unterschiedlich. Im Zuge der Alterung kann diese Überspannnung aufgrund von Deckschichtbildungen auf den Elektroden zunehmen. Bei einer Batterie ohne Referenzelektrode kann nicht geklärt werden, welche Elektrode für die Überspannung verantwortlich ist. Mit der Referenzelektrode können die einzelnen Potentiale gegenüber dem Referenzpotential detektiert werden. Dadurch ist eine Zuordnung des Spannungsabfalls möglich.When a battery is discharged, a voltage drop occurs. This overvoltage varies depending on the current. In the course of aging, this overvoltage may increase due to overcoat on the electrodes. In the case of a battery without a reference electrode, it is not possible to determine which electrode is responsible for the overvoltage. With the reference electrode, the individual potentials can be detected with respect to the reference potential. As a result, an assignment of the voltage drop is possible.
Die Erfindung kann in allen Lithium-Metall-Batteriezellen
Solche Batteriezellen
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. So können die zuvor anhand der
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014225451A1 (en) * | 2014-12-10 | 2016-06-16 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Lithium-ion cell |
DE102014225452A1 (en) * | 2014-12-10 | 2016-06-16 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Lithium-ion cell |
DE102015223141A1 (en) | 2015-11-24 | 2017-05-24 | Robert Bosch Gmbh | Circuit arrangement and method for detecting a short circuit in a battery cell |
WO2017102577A1 (en) * | 2015-12-17 | 2017-06-22 | Robert Bosch Gmbh | Internal short detection and mitigation in batteries |
DE102016210838A1 (en) | 2016-06-17 | 2017-12-21 | Robert Bosch Gmbh | Anode for a battery cell, method for making an anode and battery cell |
DE102017213244A1 (en) * | 2017-08-01 | 2019-02-07 | Lithium Energy and Power GmbH & Co. KG | Electrode unit for a battery cell, battery cell and method for producing an electrode unit |
DE102017215962A1 (en) * | 2017-09-11 | 2019-03-14 | Robert Bosch Gmbh | Method for producing an electrode unit for a battery cell and battery cell |
DE102020200036A1 (en) * | 2020-01-06 | 2021-07-08 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Separator, battery comprising a separator and a method for producing a separator |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011116781A1 (en) | 2010-10-29 | 2012-05-03 | Gm Global Technology Operations Llc, ( N.D. Ges. D. Staates Delaware) | LITHIUM ION BATTERY FOR VEHICLES WITH START-STOP OPERATION OF A POWER MACHINE |
-
2013
- 2013-11-27 DE DE102013224294.8A patent/DE102013224294A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011116781A1 (en) | 2010-10-29 | 2012-05-03 | Gm Global Technology Operations Llc, ( N.D. Ges. D. Staates Delaware) | LITHIUM ION BATTERY FOR VEHICLES WITH START-STOP OPERATION OF A POWER MACHINE |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014225451A1 (en) * | 2014-12-10 | 2016-06-16 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Lithium-ion cell |
DE102014225452A1 (en) * | 2014-12-10 | 2016-06-16 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Lithium-ion cell |
DE102015223141A1 (en) | 2015-11-24 | 2017-05-24 | Robert Bosch Gmbh | Circuit arrangement and method for detecting a short circuit in a battery cell |
WO2017102577A1 (en) * | 2015-12-17 | 2017-06-22 | Robert Bosch Gmbh | Internal short detection and mitigation in batteries |
DE102016210838A1 (en) | 2016-06-17 | 2017-12-21 | Robert Bosch Gmbh | Anode for a battery cell, method for making an anode and battery cell |
DE102017213244A1 (en) * | 2017-08-01 | 2019-02-07 | Lithium Energy and Power GmbH & Co. KG | Electrode unit for a battery cell, battery cell and method for producing an electrode unit |
DE102017215962A1 (en) * | 2017-09-11 | 2019-03-14 | Robert Bosch Gmbh | Method for producing an electrode unit for a battery cell and battery cell |
DE102020200036A1 (en) * | 2020-01-06 | 2021-07-08 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Separator, battery comprising a separator and a method for producing a separator |
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