DE102014001260A1

DE102014001260A1 - Batterie und Verfahren zur Bestimmung des Alterungszustandes einer Batterie

Info

Publication number: DE102014001260A1
Application number: DE102014001260.3A
Authority: DE
Inventors: Volker Skwarek; Ole Morisse
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2014-01-30
Filing date: 2014-01-30
Publication date: 2015-07-30
Also published as: US20150214582A1; CN104821417A

Abstract

Bei einer Batterie mit zwei Elektroden, wenigstens einem Separator, wenigstens einer Referenzelektrode und einen Elektrolyten, soll durch Messung der elektrochemischen Eigenschaften auf dem Alterungszustand geschlossen werden. Dies wird erreicht, indem die Referenzelektrode in Kontakt mit dem Separator steht und, der Referenzelektrode eine Vorrichtung zur Messung der Impedanz zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie mit zwei Elektroden, wenigstens einem Separator, wenigstens einer Referenzelektrode und einem Elektrolyten. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung des Alterungszustands einer Batterie.
Als Batterie im Sinne der Erfindung ist eine galvanische Zelle bezeichnet, insbesondere eine wiederaufladbare Sekundärzelle bzw. ein Akkumulator. Batterien der eingangs genannten Gattung kommen vor allem in Bereichen zur Verwendung, in denen ein hoher Energiebedarf besteht, die Batterien aber nicht zu groß und schwer sein dürfen. Ein Bereich, in dem Größe und Gewicht der Batterie eine große Rolle spielen, ist die Elektromobilität. Hier wirkt sich das Gewicht der Batterie unmittelbar auf den Energiebedarf des Fahrzeuges aus. Ein Batterietyp mit einer sehr hohen Energiedichte ist die Lithium-Ionen-Batterie. Sie zeichnet sich zudem dadurch aus, dass sie thermisch stabil ist und keinem Memory-Effekt unterliegt. Neben der Verwendung im Bereich der Elektromobilität kommen Lithium-Ionen-Batterien vor allem auch in mobilen Geräten zum Einsatz.
Im Zuge der fortschreitenden Entwicklungen im Bereich der Elektromobilität sind nicht nur die physikalischen Eigenschaften der Batterie von großer Bedeutung, sondern auch die Überwachung des Zustandes der Batterie. So sind für den täglichen Gebrauch Informationen über den Ladungszustand der Batterie sowie über dessen Alterungszustand unerlässlich. Vorrichtungen und Verfahren zur Zustandsdiagnose einer Batterie oder eines Batteriesystems sind bereits bekannt und kommen kommerziell zur Verwendung.
So ist aus der US 2012/0263986 A1 eine wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterie mit wenigstens einer Referenzelektrode zur Zustandsdiagnose bekannt. Es ist ein Batteriesystem mit einer oder mehreren Lithium-Ionen-Batterien beschrieben, wobei jede einzelne Batterie zwei Elektroden und eine oder mehrere Referenzelektroden aufweist. Jede Referenzelektrode ist von den Elektroden elektrisch isoliert und mit einem Gerät für elektrische Messungen ausgestattet. Zudem ist ein Batterieverwaltungssystem vorgeschlagen, das ein Gerät zur Überwachung des Ladezustands der Batterie aufweist, welches mit Informationen über die Potentialdifferenz der Elektroden und dem Potential zwischen Elektrode und Referenzelektrode versorgt wird.
Die derzeitig verwendeten Systeme zur Zustandsüberwachung von Batterien messen über die Elektroden der Batterie oder auch über Referenzelektroden Messgrößen, wie den Strom, die Spannung und die Temperatur, um aus diesen Messwerten beispielsweise den inneren Widerstand der Batterie zu berechnen. Über verschiedene Algorithmen lassen sich damit Hinweise auf den Batteriezustand erhalten. Problematisch bei dieser Vorgehensweise ist jedoch, dass diese Messgrößen vom Alterungszustand der Batterie abhängen und somit je nach Alterungszustand der vorhergesagte Zustand vom tatsächlichen Zustand abweichen kann. Speziell im Bereich der Elektromobilität führen diese Abweichungen zu Problemen, da über den Batteriezustand auf die Restreichweite des Fahrzeuges geschlossen wird. Besonders hier sind Messungen mit hoher Präzision, aus denen sich belastbare Aussagen herleiten lassen, sehr wichtig.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Batterie der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei der durch Messung von elektrochemischen Eigenschaften auf den Alterungszustand der Batterie geschlossen werden kann.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Batterie mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Verfahrensmäßig erfolgt die Lösung mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei einer Batterie mit zwei Elektroden, wenigstens einem Separator, wenigstens einer Referenzelektrode und einem Elektrolyt, ist erfindungswesentlich vorgesehen, dass der Separator wenigstens eine Referenzelektrode aufweist und dass der Referenzelektrode eine Vorrichtung zur Messung der Impedanz zugeordnet ist.
Bei der Impedanzspektroskopie werden die dielektrischen Eigenschaften eines Mediums in Abhängigkeit von der Frequenz eines externen elektrischen Feldes gemessen. Bei der vorliegenden Batterie wird die Impedanz eines elektrochemischen Systems, hier des Elektrolyts, in Abhängigkeit von der Frequenz einer anliegenden Wechselspannung untersucht. Zur Messung der Impedanz kommt zumindest eine Referenzelektrode zur Verwendung. Diese ist benachbart oder auch in berührendem Kontakt zum Separator platziert oder in diesen integriert. Über die Referenzelektrode ist es möglich, das Impedanzspektrum zwischen den Elektroden bzw. zwischen den Elektroden und dem Elektrolyt aufzunehmen und somit elektrochemische Veränderungen im System zu detektieren. Hierzu können Alterungseffekte, wie Ablagerungen und Korrosion an den Elektroden zählen aber auch sicherheitsrelevante Veränderungen, wie beispielsweise Dendritenwachstum oder mechanische Veränderungen der Batteriezelle, welche zu einem internen Kurzschluss der Elektroden führen können. Temperaturveränderungen sind ebenfalls im Impedanzspektrum detektierbar, so dass mit diesem System ebenfalls die Messung der Temperaturverteilung in einer Batteriezelle möglich ist. Eine grundlegende Voraussetzung für die Funktion einer Lithium-Ionen-Batterie ist das Vorhandensein einer Zwischenschicht zwischen der korrodierenden Elektrolyt-Lösung und den Elektroden. Diese als SEI (Solid Electrolyte Interface) bezeichnete Grenzfläche entsteht beim ersten Ladungszyklus der Batterie beim Kontakt zwischen Elektrode und Elektrolyt. Die SEI fungiert als elektronisch isolierende Deckschicht und schützt die Elektroden vor der korrodierenden Elektrolyt-Lösung, die SEI ist für die Li⁺-Ionen aber permeabel. Bei der Bildung der SEI werden Lithium und Ladungsträger irreversibel gebunden, wobei es sich um eine Selbstentladungsreaktion der Batterie handelt. Durch Diffusion von Elektrolytmolekülen durch die SEI nimmt die Dicke der SEI mit der Zeit zu. Die Selbstentladung der Batterie durch die Bildung der SEI ist mit der Zeit fortschreitend und irreversibel. Desweiteren kann es zu einer Ablagerung von metallischem Lithium an der beispielsweise aus Graphit bestehenden Anode kommen (sogenanntes Li-Plating). Diese Alterungsprozesse lassen sich durch Impedanzmessung zwischen den Referenzelektroden und den Elektroden überwachen. Ein weiterer Prozess, der durch die Impedanzspektroskopie untersucht werden kann, ist die Bildung von Dendriten an den Elektroden, wo sie durch die Abscheidung von Metallen entstehen. Dendriten können ausgehend von einer Elektrode zur anderen wachsen, was die mechanische Zerstörung des Separators sowie die Bildung von internen Kurzschlüssen zwischen den Elektroden zur Folge haben kann. Durch Dendriten entstandene Kurzschlüsse zwischen den Elektroden können beim Aufladen und/oder Entladen der Batterie zu Überhitzung und somit zum Brand der Batterie führen. Auch dieser sicherheitstechnisch relevante Sachverhalt lässt sich durch die Impedanzspektroskopie frühzeitig erkennen.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Separator wenigstens eine Folienlage auf. Die Verwendung von Folie als Separator ist vorteilhaft, da Folien zumeist großtechnisch hergestellt werden können und somit je nach verwendetem Material kostengünstig sind. Durch die große Auswahl an verfügbaren Folien unterschiedlicher Materialien und Eigenschaften können Separatoren leicht an verschiedene Anforderungen angepasst werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens eine Referenzelektrode in wenigstens eine Folienlage integriert. Dabei kann eine Referenzelektrode direkt bei der Herstellung der Separatorfolie in diese eingebettet werden. Durch die Einbettung in das Folienmaterial ist die Referenzelektrode sehr gut gegen äußere Einflüsse, beispielsweise durch das Elektrolyt, geschützt.
In einer Ausführungsform kann wenigstens eine der Referenzelektroden zumindest abschnittsweise drucktechnisch auf eine Folie aufgebracht sein. Die drucktechnische Herstellung der Referenzelektrode ist besonders kosteneffizient, da nur eine geringe Materialmenge an beispielsweise Gold, Platin oder Kohlenstoff oder leitfähigem organischen Polymere benötigt wird. Die Kosteneffizenz kann durch die Verwendung von großtechnischen Herstellungsverfahren, wie zum Beispiel dem Rolle-zu-Rolle-Verfahren, weiter gesteigert werden.
In einem Ausführungsbeispiel der Batterie besteht der Separator aus wenigstens zwei Folienlagen und die Referenzelektrode ist zumindest abschnittsweise zwischen den Folienlagen angeordnet. Bevorzugt sind bei Verwendung mehrerer Referenzelektroden alle Referenzelektroden zwischen den Folienlagen angeordnet. Durch die Anordnung der Referenzelektroden im Separator, der die beiden Zellelektroden voneinander trennt, ist eine Messung der Impedanz zwischen den Referenzelektroden und den jeweiligen Zellelektroden ermöglicht. Zudem ist durch die Anordnung der Referenzelektroden in den Separator eine zeiteffiziente Herstellung der Batterie ermöglicht, da die Referenzelektroden einfach mit dem Separator zusammen in einem Arbeitsschritt verbaut werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Batterie kann die Vorrichtung zur Messung der Impedanz wenigstens einen Impedanzkonverter aufweisen. Durch die Verwendung eines Impedanzkonverters können auf einfache Weise die zur Erkennung der zu überwachenden Mechanismen relevanten Frequenzen erzeugt werden. Hier kommen vor allem Frequenzen eines niedrigen Frequenzbereiches zur Verwendung. Bei der Verwendung von elektrisch nicht leitfähigen Materialien als Referenzelektrode können auch höhere Frequenzen zur Erkennung der Mechanismen angewendet werden.
In einer Weiterbildung der Batterie ist wenigstens eine Referenzelektrode zur Messung des Redox-Potentials geeignet und wenigstens einer Referenzelektrode ist eine Vorrichtung zur Messung des Redox-Potentials des Elektrolytens zugeordnet. Über die Referenzelektrode kann somit das Redox-Potential des Elektrolyten in der Batterie direkt bestimmt werden. Das Redox-Potential ändert sich bei Reduktion der aktiven Ionen im Elektrolyten und ist somit ein zusätzlicher Hinweis auf den Alterungszustand der Batterie.
Vorzugsweise handelt es sich bei der beschriebenen Batterie um eine Lithium-Ionen-Batterie. Dabei kann es sich um verschiedene Typen einer Lithium-Ionen-Batterie handeln. Beispiele für die verschiedenen Typen einer Lithium-Ionen-Batterie sind die Lithium-Polymer-Batterie, die Lithiumtitanat-Batterie, die Lithium-Luft-Batterie, die Lithium-Mangan-Batterie und die Lithium-Eisenphosphat-Batterie.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Batteriesystem mit wenigstens einer Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche. In diesem Batteriesystem können die einzelnen Batterien in Reihe geschaltet werden und durch die Elektroden und Referenzelektroden kann der Alterungs- und Ladungszustand jeder einzelnen Batteriezelle des Batteriesystems überwacht werden.
Bei einem Verfahren zur Bestimmung des Alterungszustandes und des Ladungszustandes einer Batterie mit wenigstens einer Referenzelektrode, die zwischen den Folien des Separators angeordnet ist, in eine Folienlage des Separators integriert ist oder die drucktechnisch auf wenigstens eine Folienlage des Separators aufgebracht ist und der eine Vorrichtung zur Messung der Impedanz zugeordnet ist, ist erfindungswesentlich vorgesehen, dass die Impedanz zwischen den Elektroden und/oder zwischen wenigstens einer Elektrode und wenigstens einer Referenzelektrode bei ausgewählten Frequenzen gemessen wird und dass aus den Impedanzmessdaten der Zustand der Batterie und Alterungseffekte, wie beispielsweise Korrosion oder Ablagerungen an den Elektroden ermittelt werden. Durch den Einsatz von Referenzelektroden, die in den Separator integriert sind oder die zwischen zwei Folienlagen des Separators angeordnet sind oder drucktechnisch auf eine Folienlage des Separators aufgebracht sind, kann das Impedanzspektrum zwischen den Elektroden gemessen werden und somit auf elektrochemische Veränderungen im System, insbesondere der Elektroden und deren Grenzschichten zum Elektrolyten, geschlossen werden. Zur Messung der Impedanz werden Wechselspannungen ausgewählter Frequenzen zwischen den Elektroden bzw. zwischen wenigstens einer Elektrode und wenigstens einer Referenzelektrode angelegt. In Abhängigkeit dieses externen elektrischen Feldes wird die Impedanz des Systems über ein Sensorsystem erfasst. Die Frequenzen der Wechselspannung sind dabei so gewählt, dass alle relevanten Frequenzen zur Erkennung der zu detektierenden Mechanismen, wie Korrosion an den Elektroden, Veränderung der SEI oder Dendritenwachstum abgedeckt sind. Die gemessenen Impedanzdaten werden von der Sensoreinheit, die einen Impedanzkonverter aufweisen kann, ausgewertet. Aus den ausgewerteten Impedanzmessdaten können Alterungseffekte, wie beispielsweise Korrosion oder Ablagerungen an den Elektroden, bestimmt werden.
In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass aus dem Impedanzmessdaten die Degradation der SEI-Schicht bestimmt wird. Durch dauerhafte Überwachung der Impedanzmessdaten und deren Auswertung kann aus bestimmten Änderungen der Messdaten auf eine Veränderung der SEI-Schicht geschlossen werden. Eine zu starke Degradation der SEI-Schicht kann zu einer Korrosion der Elektroden durch den Elektrolyten führen. Die Korrosion der Elektroden, die zur Zerstörung der Batterie führen kann, kann somit frühzeitig erkannt werden.
Des Weiteren kann in dem Verfahren vorgesehen sein, dass zusätzlich das Redox-Potential des Elektrolyten über Referenzelektroden bestimmt wird. Änderungen im Redox-Potential des Elektrolyten weisen auf eine Zersetzung des Elektrolyten hin, welche einen Hinweis auf die Alterung der Batterie gibt.
Vorteilhafterweise kann in dem Verfahren die Leistungsprognose unter Berücksichtigung der ermittelten Alterungseffekte angepasst werden. Besonders im Bereich der Elektromobilität ist eine zuverlässige Vorhersage des verbleibenden Leistungspotentials einer Batterie wichtig. Um die Leistung der Batterie genau vorhersagen zu können, werden die aus den Impedanzmessdaten gewonnenen Informationen über Alterungseffekte der Batterie berücksichtigt. Somit sind unter anderem verlässliche Aussagen über den Ladungszustand einer Batterie möglich.
In einer Weiterbildung des Verfahrens können Messdaten durch ein Multiplex-Verfahren an eine Sensoreinheit geleitet werden. In einem Multiplex-Verfahren können mehrere Messdaten zusammengefasst werden und über eine einzige Leitung übertragen werden. Durch das Multiplex-Verfahren können auch die Messsignale von mehreren Batteriezellen an eine Sensoreinheit geleitet werden. Zur Auswertung der Messdaten verschiedener Batteriezellen und deren entsprechenden Ansteuerung wird somit nur eine Sensoreinheit benötigt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
1: eine schematische Ansicht einer Batterie als Pouch-Bag-Zelle; und
2: eine schematische Darstellung der Messanordnung in einer Einzelzelle; und
3: eine schematische Explosionsdarstellung einer Batterie mit einer in den Separator integrierten Referenzelektrode.
In 1 ist der Schichtaufbau einer Batterie als Pouch-Bag-Zelle schematisch dargestellt. Dem negativen Pol 1 ist ein Ableiter 2 zugeordnet, der beispielsweise aus Kupfer besteht. Der Ableiter 2 ist zum Abführen der Ladungsträger vorgesehen. An den Ableiter 2 ist die negative Elektrode 3 angelagert. Die negative Elektrode 3 besteht beispielsweise aus Graphit, in das Lithium-Atome zwischen den Graphitebenen eingelagert sind. Diese Einlagerung wird als Interkalationsverbindung bezeichnet. Die mittleren Schichten der Batteriezelle stellen einen Separator dar, der die negative und die positive Elektrode elektrisch voneinander isoliert, gleichzeitig aber durchlässig für die Lithium-Ionen ist. Der Separator weist zwei Folien 4, 5 auf, zwischen denen eine Referenzelektrode 6 angeordnet ist. Die Referenzelektrode 6 besteht beispielsweise aus Gold, Platin, Kohlenstoff oder leitfähigen organischen Polymeren. Dem positiven Pol 7 ist ein Ableiter 8 zugeordnet, der beispielsweise aus Aluminium besteht. In direktem elektrischen Kontakt zu dem Ableiter 8 steht eine positive Elektrode 9, die beispielsweise aus einem Lithium-Metall-Oxid, wie beispielsweise Lithium-Kobalt-Dioxid, besteht.
In 2 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Messanordnung in einer Einzelzelle gemäß 1 dargestellt. Gleiche Bauteile der Batterie sind mit gleichen Bezugszahlen versehen. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Separator neben einer Referenzelektrode 6 zur Messung der Impedanz zwei weitere Referenzelektroden 6'' und 6'', die zur Messung des Redox-Potentials geeignet sind, auf. Die Referenzelektrode 6 ist mit dem Ableiter 2 des negativen Pols 1 verbunden. Der Bereich zwischen den Elektroden 3 und 9 ist mit einem Elektrolyten 10 befällt. Zwischen der Referenzelektrode 6 und dem Ableiter 2 ist eine Vorrichtung 11 zur Messung der Impedanz geschaltet. Zur Bestimmung des Redox-Potentials des Elektrolyts ist eine Messvorrichtung 12 mit den Referenzelektroden 6' und 6'' verbunden.
In einer wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterie wird elektrische Energie in einem chemischen Prozess gespeichert. Li+-Ionen können sich frei in einem Elektrolyten 10 zwischen den Elektroden 3 und 9 bewegen. Wird der Batterie durch einen Verbraucher Energie entnommen, geben Lithium-Ione Elektronen an die negative Elektrode 3 ab. Über den Verbraucher gelangen die Elektronen zur Positiven Elektrode 9, wo sie von ionisierten Übergangsmetallionen beispielsweise Kobalt aufgenommen werden. Zum Ausgleich dieses Stromflusses fließen Li+-Ionen von der negativen Elektrode 3 zur positiven Elektrode 9.
In einem Verfahren zur Bestimmung des Alterungszustandes und des Ladungszustandes einer Batterie wird mittels einer Referenzelektrode 6, die zwischen zwei Folien 4, 5 angeordnet bzw. in die Separatorfolie integriert ist, die Impedanz zwischen den Elektroden 3, 9 gemessen. Dazu wird eine Wechselspannung mit ausgewählten Frequenzen an die Referenzelektrode 6 und an eine der Elektroden 3 oder 9 angelegt und die Impedanzmessdaten werden aufgenommen. Ebenfalls möglich ist es, eine Wechselspannung an die Elektroden 3 und 9 anzulegen und das resultierende Signal über die Referenzelektrode 6 zu messen. Die Impedanzmessdaten werden ausgewertet und aus den ausgewerteten Messdaten werden Rückschlüsse auf den Zustand der Batterie gezogen und Alterungseffekte bestimmt. Neben der Impedanz kann auch durch eine dafür geeignete Elektrode das Redox-Potential innerhalb der Batterie bestimmt werden, aus dem ebenfalls Alterungseffekte bestimmt werden können. Die ermittelten Alterungseffekte werden bei der Leistungsprognose der Batterie berücksichtigt.
In 3 ist eine Batterie mit einem aus einer Folienlage 13 bestehenden Separator schematisch in einer Explosionszeichnung dargestellt. In die Folienlage 13 ist eine Referenzelektrode 6 integriert. Durch die feste Integration in die Folienlage 13 ist die Referenzelektrode 6 gegen äußere Einflüsse, beispielsweise durch den Elektrolyten geschützt. In dem schichtweisen Aufbau der Batterie ist die Folienlage 13 zwischen dem negativen Pol 1 und dem Positiven Pol 7 angeordnet. Umgeben wird die Batteriezelle von einem aus zwei Schichten 14, 15 bestehendem Gehäuse.
Alle in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen genannten Merkmale sind in einer beliebigen Auswahl mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs kombinierbar. Die Offenbarung der Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle im Rahmen der Erfindung sinnvollen Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2012/0263986 A1 [0004]

Claims

Batterie mit zwei Elektroden (3, 9), wenigstens einem Separator, wenigstens einer Referenzelektrode (6) und einem Elektrolyten (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Separator wenigstens eine Referenzelektrode aufweist und dass der Referenzelektrode (6) eine Vorrichtung zur Messung der Impedanz (11) zugeordnet ist.
Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator wenigstens eine Folienlage aufweist.
Batterie nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Referenzelektrode in wenigstens eine Folienlage integriert ist.
Batterie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Referenzelektroden (6) zumindest abschnittsweise drucktechnisch auf einer Folienlage (4, 5) aufgebracht ist.
Batterie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator aus wenigstens zwei Folienlagen (4, 5) besteht und die Referenzelektrode (6) zumindest abschnittsweise zwischen den Folienlagen (4, 5) angeordnet ist.
Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Messung der Impedanz (11) wenigstens einen Impedanzkonverter aufweist.
Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Referenzelektrode (6, 6', 6'') zur Messung des Redox-Potentials geeignet ist und wenigstens einer Referenzelektrode eine Vorrichtung zur Messung des Redox-Potentials (12) des Elektrolyts (10) zugeordnet ist.
Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Batterie um eine Lithium-Ionen-Batterie handelt.
Batteriesystem mit wenigstens einer Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Bestimmung des Alterungszustandes und des Ladungszustandes einer Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit wenigstens einer Referenzelektrode (6), die zwischen den Folien (4, 5) des Separators angeordnet ist, in eine Folienlage (4, 5) des Separators integriert ist, oder die drucktechnisch auf mindestens eine Folienlage aufgebracht ist und der eine Vorrichtung zur Messung der Impedanz (11) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Impedanz zwischen den Elektroden (3, 9) und/oder zwischen wenigstens einer Elektrode (3, 9) und wenigstens einer Referenzelektrode (6) bei ausgewählten Frequenzen gemessen wird b) dass aus den Impedanz-Messdaten Alterungseffekte, wie beispielsweise Korrosion oder Ablagerungen an den Elektroden (3, 9) ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Impedanzmessdaten die Degradation der SEI-Schicht bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich das Redox-Potential des Elektrolyten (10) über dafür geeignete Referenzelektroden (6', 6'') bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsprognose unter Berücksichtigung der ermittelten Alterungseffekte angepasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten einzelner Batteriezellen durch ein Multiplexverfahren an eine Sensoreinheit geleitet werden.