DE102015201532A1

DE102015201532A1 - Separating membrane for creating a fluid-tight interior for an electrical component, electrical circuit, electrochemical energy storage and method for producing an electrical circuit

Info

Publication number: DE102015201532A1
Application number: DE102015201532.7A
Authority: DE
Inventors: Nicola Mingirulli
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2016-08-04
Also published as: WO2016120107A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Trennmembran (102) zum Schaffen eines gegenüber einer chemisch-korrosiven Umgebung (104), insbesondere einem Elektrolyten (576) eines elektrochemischen Energiespeichers (570), fluiddichten Innenraums (106) für ein elektrisches Bauelement (108). Die Trennmembran (102) umfasst eine Außenoberfläche (110), die in Bezug auf die chemisch-korrosive Umgebung (104) chemisch resistent ist, eine dem Innenraum (106) zugewandte Innenkontaktstelle (112) zum elektrischen Kontaktieren des elektrischen Bauelements (108), eine der Umgebung (104) zugewandte Außenkontaktstelle (114) sowie einen Leitungsabschnitt (116), der die Innenkontaktstelle (112) und die Außenkontaktstelle (114) elektrisch leitend verbindet.The invention relates to a separating membrane (102) for creating a chemical-corrosive environment (104), in particular an electrolyte (576) of an electrochemical energy store (570), a fluid-tight interior (106) for an electrical component (108). The separation membrane (102) comprises an outer surface (110) that is chemically resistant to the chemical-corrosive environment (104), an inner pad (112) facing the inner space (106) for electrically contacting the electrical device (108) the external environment (104) facing external contact point (114) and a line section (116) which connects the inner contact point (112) and the outer contact point (114) electrically conductive.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Trennmembran zum Schaffen eines gegenüber einer chemisch-korrosiven Umgebung fluiddichten Innenraums für ein elektrisches Bauelement, auf eine entsprechende elektrische Schaltung, einen elektrochemischen Energiespeicher sowie auf ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Schaltung.The present invention relates to a separating membrane for providing a fluid-tight interior space for an electrical component in relation to a chemical-corrosive environment, to a corresponding electrical circuit, to an electrochemical energy store and to a corresponding method for producing an electrical circuit.

Gegenwärtig geschieht die Überwachung des Betriebszustandes, beispielsweise der Spannung und der Temperatur, an Batteriezellen für Elektrofahrzeuge durch extern angebrachte Sensoren. Bei den Batteriezellen kann es sich beispielsweise um Lithium-Ionen-Batterien handeln. Im Rahmen der fortschreitenden Entwicklung wird es immer wichtiger, eine genauere Messung durchzuführen oder die Messung neuartiger Messgrößen, beispielsweise Druck zu ermöglichen.At present, the monitoring of the operating state, for example the voltage and the temperature, to battery cells for electric vehicles by externally mounted sensors. The battery cells may be, for example, lithium-ion batteries. In the course of ongoing development, it is becoming increasingly important to perform a more accurate measurement or to allow the measurement of novel quantities, such as pressure.

Leider sind die Umweltbedingungen innerhalb der Batteriezelle nicht ohne Weiteres für klassische Verpackungsmaterialien, wie Moldmasse, PCB, Klebstoffe oder Gele geeignet. Typische medienbeständige Sensorkonzepte zum Beispiel für den Abgasstrang oder das Getriebeöl sind aufgrund der deutlich abweichenden Chemie eines Batterieelektrolyten ungeeignet. Weiterhin besteht seitens der Batteriehersteller die Befürchtung, durch Einbringen von neuen Materialien aufgrund möglicher chemischer Reaktionen mit dem Elektrolyten die chemische Zellstabilität zu gefährden.Unfortunately, the environmental conditions within the battery cell are not readily suitable for traditional packaging materials such as molding compounds, PCBs, adhesives or gels. Typical media-resistant sensor concepts, for example for the exhaust gas line or the gear oil, are unsuitable due to the distinctly different chemistry of a battery electrolyte. Furthermore, the battery manufacturers fear that the introduction of new materials may jeopardize chemical cell stability due to possible chemical reactions with the electrolyte.

Die DE 10 2012 209 709 A1 offenbart eine Schutzvorrichtung für ein elektrisches Bauelement, eine elektrische Schaltung, einen elektrochemischen Energiespeicher, ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Schaltung und eine Verwendung einer flexiblen Hülle.The DE 10 2012 209 709 A1 discloses an electrical device protection device, an electrical circuit, an electrochemical energy storage, a method of making an electrical circuit, and a use of a flexible shell.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Trennmembran zum Schaffen eines gegenüber einer chemisch-korrosiven Umgebung, insbesondere einem Elektrolyten eines elektrochemischen Energiespeichers, fluiddichten Innenraums für ein elektrisches Bauelement, weiterhin eine verbesserte elektrische Schaltung, ein verbesserter elektrochemischer Energiespeicher sowie schließlich ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Schaltung gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, with the approach presented here, a separation membrane for creating a relation to a chemical-corrosive environment, in particular an electrolyte of an electrochemical energy store, fluid-tight interior for an electrical component, further improved electrical circuit, an improved electrochemical energy storage and finally a corresponding method presented for producing an electrical circuit according to the main claims. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.

Eine Trennmembran kann einen Sensor wie beispielsweise einen Drucksensor von einem chemisch-korrosiven Elektrolyten abschirmen, den Sensor schützen und gleichzeitig eine Messung nicht verfälschen. Eine derartige Trennmembran kann als eine Schutzfolie dienen, wobei eine Potenzialführung über die Trennmembran erfolgen kann. A separation membrane can shield a sensor, such as a pressure sensor, from a chemically-corrosive electrolyte, protect the sensor, and at the same time, do not distort a measurement. Such a separation membrane can serve as a protective film, wherein a potential guide can be made via the separation membrane.

Es wird eine Trennmembran zum Schaffen eines gegenüber einer chemisch-korrosiven Umgebung, insbesondere einem Elektrolyten eines elektrochemischen Energiespeichers, fluiddichten Innenraums für ein elektrisches Bauelement vorgestellt, wobei die Trennmembran die folgenden Merkmale aufweist:
eine der Umgebung zuwendbare Außenoberfläche, die in Bezug auf die chemisch-korrosive Umgebung chemisch resistent ist;
eine dem Innenraum zuwendbare Innenkontaktstelle zum elektrischen Kontaktieren des elektrischen Bauelements;
eine der Umgebung zuwendbare Außenkontaktstelle; und
einen Leitungsabschnitt, der die Innenkontaktstelle und die Außenkontaktstelle elektrisch leitend verbindet. The invention relates to a separating membrane for creating a chemical-corrosive environment, in particular an electrolyte of an electrochemical energy store, a fluid-tight interior for an electrical component, the separating membrane having the following features:
an outer surface facing the environment that is chemically resistant to the chemical-corrosive environment;
a Innenkontaktstelle zuwendende the interior for electrically contacting the electrical component;
one of the environment zuwendbare external contact point; and
a line section electrically connecting the inner pad and the outer pad.

Unter einem elektrochemischen Energiespeicher kann eine Batterie oder Akkumulator, beispielsweise eine lithiumbasierende Batterie verstanden werden. Der elektrochemische Energiespeicher kann als eine Batterie für ein Elektrofahrzeug verwendet werden. Unter einer Trennmembran kann eine Schutzfolie verstanden werden. Die Trennmembran kann eine Auswölbung zum Ausbilden des Innenraums oder eines Teils des Innenraums aufweisen oder entsprechend auswölbbar sein, sodass die Trennmembran beispielsweise als eine Sensorverpackung eingesetzt werden kann. Unter einem elektrischen Bauelement kann eine elektrische oder elektromechanische Schaltung, beispielsweise eine Sensoreinrichtung oder ein Sensor wie beispielsweise einen Drucksensor oder ein Temperatursensor verstanden werden. Die Trennmembran kann aus einer elektrolytbeständigen Verbundfolie gefertigt sein. Die Außenoberfläche der Trennmembran kann ein Material aufweisen, welches wechselwirkungsarm oder wechselwirkungsfrei gegenüber der chemisch-korrosiven Umgebung ist. Das Material der Außenoberfläche kann wechselwirkungsarm oder wechselwirkungsfrei gegenüber dem Elektrolyten eines elektrochemischen Energiespeichers wie beispielsweise einer Lithium-Ionen-Batterie sein. Unter einer Innenkontaktstelle kann ein Bereich der Trennmembran verstanden werden, der elektrisch leitend kontaktierbar ist. So kann die dem Innenraum zugewandte Innenkontaktstelle mit dem elektrischen Bauelement elektrisch leitend kontaktiert werden. Die der chemisch-korrosiven Umgebung zugewandte Außenkontaktstelle kann elektrisch leitend kontaktiert werden. So kann über die Außenkontaktstelle, den Leitungsabschnitt sowie die Innenkontaktstelle eine elektrisch leitende Verbindung zu einem mit der Innenkontaktstelle verbundenen elektrischen Bauelement hergestellt werden, das zumindest teilweise von der Trennmembran eingehüllt ist. Die Außenkontaktstelle kann beispielsweise an einem Fortsatz oder einem Randbereich der Trennmembran angeordnet sein.An electrochemical energy store can be understood as meaning a battery or accumulator, for example a lithium-based battery. The electrochemical energy storage device can be used as a battery for an electric vehicle. Under a separation membrane can be understood a protective film. The separation membrane may have a bulge for forming the interior or part of the interior, or may be correspondingly bulgeable, such that the separation membrane may be used, for example, as a sensor package. An electrical component can be understood as meaning an electrical or electromechanical circuit, for example a sensor device or a sensor such as, for example, a pressure sensor or a temperature sensor. The separation membrane can be made of an electrolyte-resistant composite film. The outer surface of the separation membrane may comprise a material which is low in interaction or interaction with the chemico-corrosive environment. The material of the outer surface may be low in interaction or interaction with the electrolyte of an electrochemical energy storage such as a lithium-ion battery. An internal contact point can be understood as meaning a region of the separating membrane which can be electrically conductively contacted. Thus, the interior contact point facing the interior can be contacted with the electrical component in an electrically conductive manner. The outside of the chemical-corrosive environment facing external contact point can be contacted electrically conductive become. Thus, via the outer contact point, the line section and the inner contact point, an electrically conductive connection to an electrical component connected to the inner contact point can be produced, which is at least partially enveloped by the separating membrane. The external contact point can be arranged, for example, on an extension or an edge region of the separating membrane.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Innenoberfläche der Trennmembran aus einem siegelfähigen Material gebildet. Bei dem siegelfähigen Material kann es sich um ein Thermoplastmaterial, beispielsweise um Polypropylen handeln. Ein solches Material ist kostengünstig und gut verarbeitbar.According to one embodiment, the inner surface of the separation membrane is formed of a sealable material. The sealable material may be a thermoplastic material, such as polypropylene. Such a material is inexpensive and easy to process.

Die Außenoberfläche und eine Innenoberfläche der Trennmembran können aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet sein. Der Leitungsabschnitt kann eine zwischen den elektrisch isolierenden Materialien der Außenoberfläche und der Innenoberfläche angeordnete Metallfolie sein. Die Innenkontaktstelle kann ein von dem isolierenden Material der Innenoberfläche freigestellter Bereich des Leitungsabschnitts sein. Entsprechend kann die Außenkontaktstelle ein von dem isolierenden Material der Innenoberfläche freigestellter Bereich des Leitungsabschnitts sein. Die Kontaktstellen können in Form von Kontaktpunkten freigestellt sein. Die Kontaktstellen können beispielsweise durch Laserablation, mechanischen Abtrag oder chemischen Abtrag freigestellt sein. Eine solche Verbundfolie, die zumindest abschnittsweise einen aus einer Metallfolie gebildeten Kern aufweist, ist einfach zu handhaben.The outer surface and an inner surface of the separation membrane may be formed of an electrically insulating material. The lead portion may be a metal foil disposed between the electrically insulating materials of the outer surface and the inner surface. The inner pad may be a portion of the lead portion that is free of the insulating material of the inner surface. Accordingly, the external contact point may be a region of the line section that is free of the insulating material of the inner surface. The contact points can be exempted in the form of contact points. The contact points can be exempted, for example, by laser ablation, mechanical removal or chemical removal. Such a composite film, which has at least partially a core formed from a metal foil, is easy to handle.

Die Trennmembran kann eine Auswölbung zum Ausformen des Innenraums und einen die Auswölbung ringförmig umschließenden Fügebereich zum Verbinden der Trennmembran mit einer weiteren Trennmembran aufweisen. Insbesondere kann der Fügebereich über ein siegelfähiges Material fluiddicht und elektrisch isolierend mit der weiteren Trennmembran verbunden werden. Dabei können die Trennmembran und die weitere Trennmembran den Innenraum komplett umschließen. Dabei kann eine Außenoberfläche der Trennmembran mit einer Außenoberfläche der weiteren Trennmembran, eine der Außenoberfläche gegenüberliegende Innenoberfläche der Trennmembran mit der Außenoberfläche der weiteren Trennmembran oder alternativ die der Außenoberfläche gegenüberliegende Innenoberfläche der Trennmembran mit einer der Außenoberfläche gegenüberliegenden Innenoberfläche der weiteren Trennmembran miteinander verbunden werden. Alternativ kann die Trennmembran über den Fügebereich mit einer Oberfläche des elektrischen Bauelements oder einer anderen Einrichtung verbunden werden.The separation membrane may have a bulge for shaping the interior space and a joining area annularly surrounding the bulge for connecting the separation membrane to a further separation membrane. In particular, the joining region can be connected in a fluid-tight and electrically insulating manner to the further separating membrane via a sealable material. The separation membrane and the further separation membrane can completely enclose the interior. In this case, an outer surface of the separation membrane with an outer surface of the further separation membrane, one of the outer surface opposite inner surface of the separation membrane with the outer surface of the further separation membrane or alternatively the outer surface opposite inner surface of the separation membrane with an outer surface opposite the inner surface of the further separation membrane are interconnected. Alternatively, the separation membrane can be connected via the joining region with a surface of the electrical component or another device.

Dabei kann die Trennmembran einen an den Fügebereich anschließenden Fortsatz aufweisen. Die Außenkontaktstelle kann an dem Fortsatz sein. Der Fügebereich kann einen runden, ovalen oder rechteckigen Umriss aufweisen. Der Fortsatz kann ein sich von dem Fügebereich wegerstreckender Streifen sein. Der Fortsatz kann beispielsweise verwendet werden, um die Trennmembran mit einem Stromabnehmer eines elektrochemischen Energiespeichers zu verbinden.In this case, the separation membrane may have a continuation adjoining the joining region. The external contact point may be on the extension. The joining area may have a round, oval or rectangular outline. The extension may be a strip extending away from the joining region. The extension can be used, for example, to connect the separation membrane with a current collector of an electrochemical energy storage.

Die Trennmembran kann eine dem Innenraum zugewandte weitere Innenkontaktstelle zum elektrischen Kontaktieren des elektrischen Bauelements aufweisen. Ferner kann die Trennmembran eine der Umgebung zugewandte weitere Außenkontaktstelle aufweisen. Entsprechend kann die Trennmembran einen weiteren Leitungsabschnitt aufweisen, der die weitere Innenkontaktstelle und die weitere Außenkontaktstelle elektrisch leitend verbindet. So kann ein erster Kontakt des elektrischen Bauelements elektrisch leitend mit der Außenkontaktstelle verbunden werden sowie ein zweiter elektrischer Kontakt des elektrischen Bauelements mit der weiteren Außenkontaktstelle verbunden werden. Somit kann die Trennmembran eine erste Außenkontaktstelle sowie eine zweite Außenkontaktstelle aufweisen. Vorteilhaft kann ein Sensor beziehungsweise allgemein formuliert ein elektrisches Bauelement über eine Zweidrahtschnittstelle angesteuert werden.The separation membrane may have a further interior contact point facing the interior for electrically contacting the electrical component. Furthermore, the separating membrane may have an outer contact point facing the surroundings. Accordingly, the separation membrane can have a further line section, which electrically conductively connects the further inner contact point and the further outer contact point. Thus, a first contact of the electrical component can be electrically conductively connected to the external contact point and a second electrical contact of the electrical component can be connected to the further external contact point. Thus, the separation membrane may have a first external contact point and a second external contact point. Advantageously, a sensor or generally formulated an electrical component can be controlled via a two-wire interface.

Günstig ist es auch, wenn der Leitungsabschnitt der Trennmembran über ein siegelfähiges Material fluiddicht und elektrisch isolierend mit dem weiteren Leitungsabschnitt der Trennmembran verbunden ist.It is also favorable if the line section of the separation membrane is connected in a fluid-tight and electrically insulating manner to the further line section of the separation membrane via a sealable material.

Es wird eine elektrische Schaltung zur Anordnung innerhalb einer chemisch-korrosiven Umgebung, insbesondere innerhalb eines Elektrolyten eines elektrochemischen Energiespeichers vorgestellt, wobei die elektrische Schaltung die folgenden Merkmale aufweist:
eine genannte Trennmembran, die einen gegenüber der chemisch-korrosiven Umgebung fluiddichten Innenraum schafft; und
zumindest ein elektrisches Bauelement mit zumindest einem elektrischen Kontakt, wobei das elektrische Bauelement in dem Innenraum angeordnet ist,
und wobei der Kontakt des elektrischen Bauelements elektrisch leitend mit der Innenkontaktstelle der Trennmembran verbunden ist.An electrical circuit for arrangement within a chemically corrosive environment, in particular within an electrolyte of an electrochemical energy store, is presented, wherein the electrical circuit has the following features:
a separation membrane which creates a fluid-tight interior space in relation to the chemical-corrosive environment; and
at least one electrical component having at least one electrical contact, wherein the electrical component is arranged in the interior,
and wherein the contact of the electrical component is electrically conductively connected to the inner contact point of the separation membrane.

Unter einer elektrischen Schaltung kann in diesem Fall ein Sensor wie beispielsweise ein Drucksensor in einer Sensorverpackung verstanden werden, wobei die Sensorverpackung ausgebildet ist, den Sensor vor einer negativen Wechselwirkung in einer chemisch-korrosiven Umgebung beispielsweise vor einem Elektrolyten zu schützen. So kann unter der Trennmembran eine Sensorverpackung verstanden werden. Dabei können zusätzliche Durchführungen in der Trennmembran beziehungsweise der Sensorverpackung vermieden werden.In this case, an electrical circuit can be understood as meaning a sensor such as, for example, a pressure sensor in a sensor package, wherein the sensor package is designed to protect the sensor from a negative interaction in a chemically corrosive environment, for example from an electrolyte. So can under the separation membrane to be understood a sensor packaging. In this case, additional feedthroughs in the separation membrane or the sensor packaging can be avoided.

Die Trennmembran kann an zumindest einem Teilbereich des zumindest einen elektrischen Bauelements anliegend angeordnet sein. In dem Teilbereich kann beispielsweise die Innenkontaktstelle angeordnet sein. So kann der Teilbereich die Innenkontaktstelle umfassen.The separation membrane may be arranged adjacent to at least one subregion of the at least one electrical component. In the partial area, for example, the inner contact point can be arranged. Thus, the portion may include the inner contact point.

Der Kontakt des elektrischen Bauelements kann über eine stoffschlüssige, formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindung mit der Innenkontaktstelle verbunden sein. Vorteilhafterweise können auf diese Weise erprobte Verbindungsverfahren eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein Schweißpunkt, eine Lötverbindung oder eine Klemmung zum Herstellen der Verbindung verwendet werden.The contact of the electrical component may be connected via a cohesive, positive or non-positive connection with the inner contact point. Advantageously, proven connection methods can be used in this way. For example, a spot weld, a solder joint, or a clamp may be used to make the connection.

Ferner kann die elektrische Schaltung als ein Sensor zur Erfassung einer Zustandsgröße des elektrochemischen Energiespeichers ausgebildet sein. Bei der Zustandsgröße kann es sich beispielsweise um einen Innendruck, eine Temperatur oder eine elektrische Spannung handeln. So kann die elektrische Schaltung beispielsweise als ein Drucksensor ausgebildet sein.Furthermore, the electrical circuit can be designed as a sensor for detecting a state variable of the electrochemical energy store. The state variable may be, for example, an internal pressure, a temperature or an electrical voltage. For example, the electrical circuit can be designed as a pressure sensor.

Dazu kann die elektrische Schaltung ein in dem Innenraum angeordnetes Druckübertragungsmedium zum Übertragen eines Drucks von der Trennmembran zu dem elektrischen Bauelement aufweisen. Beispielsweise kann in diesem Fall das elektrische Bauelement als ein Drucksensor ausgeführt sein. Als Druckübertragungsmedium kann beispielsweise ein Öl eingesetzt werden.For this purpose, the electrical circuit may have a pressure transmission medium disposed in the interior for transmitting a pressure from the separation membrane to the electrical component. For example, in this case, the electrical component may be designed as a pressure sensor. As a pressure transmission medium, for example, an oil can be used.

Das elektrische Bauelement kann einen Schaltungsträger und ein an dem Schaltungsträger angeordnetes Sensorelement aufweisen. Dabei kann der Kontakt ein Teil des Bauelements oder des Schaltungsträgers sein. Auf dem Schaltungsträger kann neben dem Sensorelement eine Auswerteelektronik angeordnet sein. Dabei können das Sensorelement und die Auswerteelektronik auf einer Seite des Schaltungsträgers angeordnet sein. Bei dem Schaltungsträger kann es sich um eine Leiterplatte mit Leiterbahnen und Kontaktstellen handeln. Die Trennmembran kann auf der dem Sensorelement abgewandten Seite des Schaltungsträgers anliegend angeordnet sein.The electrical component may have a circuit carrier and a sensor element arranged on the circuit carrier. In this case, the contact may be part of the component or of the circuit carrier. On the circuit carrier, an evaluation can be arranged next to the sensor element. In this case, the sensor element and the evaluation can be arranged on one side of the circuit substrate. The circuit carrier may be a printed circuit board with conductor tracks and contact points. The separation membrane may be disposed adjacent to the sensor element facing away from the side of the circuit carrier.

Die Trennmembran kann an einem den Kontakt des elektrischen Bauelements umfassenden Teilbereich des Schaltungsträgers anliegen, wobei die Innenkontaktstelle und der Kontakt des elektrischen Bauelements zueinander ausgerichtet und elektrisch leitend verbunden sind. Beispielsweise kann die Trennmembran zunächst an den Schaltungsträger angelegt werden und nachträglich kann von außen die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Kontakt und der Innenkontaktstelle geschaffen werden, beispielsweise durch eine stoffschlüssige oder kraftschlüssige Verbindung.The separation membrane can abut against a portion of the circuit carrier which encompasses the contact of the electrical component, wherein the inner contact point and the contact of the electrical component are aligned with one another and electrically conductively connected. For example, the separation membrane can first be applied to the circuit carrier and subsequently can be created from the outside, the electrically conductive connection between the contact and the inner pad, for example by a cohesive or non-positive connection.

Gemäß einer Ausführungsform kann die elektrische Schaltung eine weitere genannte Trennmembran aufweisen und das elektrische Bauelement kann zwischen den Trennmembranen angeordnet sein. Dabei kann ein weiterer Kontakt des elektrischen Bauelements mit einer Innenkontaktstelle der weiteren Trennmembran elektrisch leitend verbunden sein. Auf diese Weise können beispielsweise zwei Potenziale einer zum Betrieb des elektrischen Bauelements erforderlichen Betriebsspannung über getrennte Trennmembranen geführt werden. Dadurch können sich die elektrisch leitenden Leitungsabschnitte der Trennmembranen über die gesamten Flächen der Trennmembranen erstrecken.According to one embodiment, the electrical circuit may comprise a further separation diaphragm and the electrical component may be arranged between the separation diaphragms. In this case, a further contact of the electrical component with an inner contact point of the further separation membrane may be electrically connected. In this way, for example, two potentials of an operating voltage required for operating the electrical component can be conducted via separate separating membranes. As a result, the electrically conductive line sections of the separation membranes can extend over the entire surfaces of the separation membranes.

Die genannten zwei Trennmembranen können je einen das elektrische Bauelement ringförmig umschließenden Fügebereich aufweisen. Die Fügebereiche können über eine fluiddichte und elektrisch isolierende Fügenaht zusammengefügt sein. Die Fügenaht kann einen in sich geschlossenen Ring darstellen. Auf diese Weise können die sich innerhalb der Fügenaht befindlichen Abschnitte der Trennmembranen den Innenraum ausformen.The aforementioned two separating membranes can each have a joining region which surrounds the electrical component in an annular manner. The joining regions can be joined together by means of a fluid-tight and electrically insulating joint seam. The seam can be a self-contained ring. In this way, located within the joint seam portions of the separation membranes can form the interior.

Der nicht von dem elektrischen Bauelement eingenommene Innenraum kann mit einem Fluid gefüllt sein. Unter dem Fluid kann ein Druckübertragungsmedium oder Druckübertragungsmaterial verstanden werden. Das Fluid kann ausgebildet sein, eine physikalische Zustandsgröße der Umgebung an das elektrische Bauelement zu leiten. Eine solche Ausführungsform eignet sich insbesondere zur Druckmessung.The interior not occupied by the electrical component can be filled with a fluid. The fluid can be understood to mean a pressure-transmitting medium or pressure-transmitting material. The fluid may be configured to direct a physical state variable of the environment to the electrical component. Such an embodiment is particularly suitable for pressure measurement.

Es wird ein elektrochemischer Energiespeicher mit folgenden Merkmalen vorgestellt:
ein Gehäuse, in dem eine galvanische Zelle mit zumindest einem Stromabnehmer und einem Elektrolyten angeordnet ist; und
eine genannte elektrischen Schaltung, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei die Außenkontaktstelle der Trennmembran elektrisch leitend mit dem Stromabnehmer verbunden ist.An electrochemical energy store with the following features is presented:
a housing in which a galvanic cell is arranged with at least one current collector and an electrolyte; and
a said electrical circuit which is disposed within the housing, wherein the outer contact point of the separation membrane is electrically conductively connected to the current collector.

Unter einem elektrochemischen Energiespeicher kann eine Batterie beispielsweise für ein Elektrofahrzeug verstanden werden. Bei der Batterie kann es sich um eine lithiumbasierende Batterie wie beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie handeln. Unter einem Elektrolyt kann ein Elektrolytmedium verstanden werden.An electrochemical energy store can be understood as a battery, for example for an electric vehicle. The battery may be a lithium based battery such as a lithium ion battery. An electrolyte can be understood as meaning an electrolyte medium.

Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Schaltung vorgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Bereitstellen zumindest eines elektrischen Bauelements mit zumindest einem elektrischen Kontakt und zumindest einer Trennmembran;
Anordnen der Trennmembran gegenüber dem elektrischen Bauelement, wobei die Trennmembran einen Innenraum schafft, in dem das elektrische Bauelement angeordnet ist, wobei der Kontakt des elektrischen Bauelements elektrisch leitend mit der Innenkontaktstelle der Trennmembran verbunden ist; und
Fluiddichtes Verschließen des Innenraums. A method for producing an electrical circuit is presented, the method comprising the following steps:
Providing at least one electrical component having at least one electrical contact and at least one separation membrane;
Arranging the separation membrane with respect to the electrical component, wherein the separation membrane creates an interior in which the electrical component is arranged, wherein the contact of the electrical component is electrically conductively connected to the inner contact point of the separation membrane; and
Fluid-tight closing of the interior.

Zum Verschließen des Innenraums können Randbereiche der Trennmembran stoffschlüssig, beispielsweise unter Verwendung eines siegelfähigen Materials, mit Randbereichen einer weiteren Trennmembran oder des Bauelements verbunden werden. Dadurch kann ein fluiddichter Innenraum ausgeformt werden, in dem das Bauteil geschützt vor den Einflüssen einer chemisch-korrosiven Umgebung angeordnet ist.To close the interior edge regions of the separation membrane can be materially connected, for example, using a sealable material, with edge regions of another separation membrane or the device. As a result, a fluid-tight interior can be formed, in which the component is protected from the influences of a chemically-corrosive environment.

Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Herstellungsverfahrens kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.Also by this embodiment of the invention in the form of a manufacturing process, the object underlying the invention can be solved quickly and efficiently.

Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The approach presented here will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Trennmembran und einer elektrischen Schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a schematic representation of a separation membrane and an electrical circuit according to an embodiment of the present invention;

2 eine schematische Schnittdarstellung einer elektrischen Schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 2 a schematic sectional view of an electrical circuit according to an embodiment of the present invention;

3 eine schematische Aufsichtdarstellung einer elektrischen Schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 3 a schematic plan view of an electrical circuit according to an embodiment of the present invention;

4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 4 a flowchart of a method according to an embodiment of the present invention; and

5 eine schematische Darstellung eines elektrochemischen Energiespeichers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 5 a schematic representation of an electrochemical energy storage device according to an embodiment of the present invention.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, with a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Schaltung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die elektrische Schaltung 100 weist eine Trennmembran 102 auf. Die Trennmembran 102 ist ausgebildet, gegenüber einer chemisch-korrosiven Umgebung 104 einen fluiddichten Innenraum 106 zu schaffen. Dabei ist in dem fluiddichten Innenraum 106 ein elektrisches Bauelement 108 angeordnet. Die Trennmembran 102 weist eine Außenoberfläche 110, eine Innenkontaktstelle 112, eine Außenkontaktstelle 114 sowie einen Leitungsabschnitt 116 auf. Die Außenoberfläche 110 ist in Bezug auf die chemisch-korrosive Umgebung 104 chemisch resistent. Die Innenkontaktstelle 112 ist dem Innenraum 106 zugewandt. Die Innenkontaktstelle 112 ist mit dem elektrischen Bauelement 108 elektrisch leitend verbunden. Die Außenkontaktstelle 114 ist der Umgebung 104 zugewandt. Der Leitungsabschnitt 116 erstreckt sich zumindest zwischen der Innenkontaktstelle 112 und der Außenkontaktstelle 114 und verbindet die Innenkontaktstelle 112 elektrisch leitend mit der Außenkontaktstelle 114. 1 shows a schematic representation of an electrical circuit 100 according to an embodiment of the present invention. The electrical circuit 100 has a separation membrane 102 on. The separation membrane 102 is trained against a chemical-corrosive environment 104 a fluid-tight interior 106 to accomplish. It is in the fluid-tight interior 106 an electrical component 108 arranged. The separation membrane 102 has an outer surface 110 , an indoor contact point 112 , an external contact point 114 and a line section 116 on. The outer surface 110 is in terms of chemical-corrosive environment 104 chemically resistant. The inner contact point 112 is the interior 106 facing. The inner contact point 112 is with the electrical component 108 electrically connected. The external contact point 114 is the environment 104 facing. The pipe section 116 extends at least between the inner contact point 112 and the outside contact point 114 and connects the inner contact point 112 electrically conductive with the external contact point 114 ,

In einem Ausführungsbeispiel ist die Trennmembran 102 aus einer elektrolytbeständigen Folie gefertigt. Beispielsweise ist die Trennmembran 102 aus einer elektrolytbeständigen metallischen Verbundfolie gefertigt. So wird die Trennmembran 102 auch als Schutzfolie 102 bezeichnet. Beispielsweise kann die Trennmembran 102 aus einer Metallfolie gefertigt sein, die beidseitig mit einem elektrisch isolierenden Material beschichtet ist. Der Leitungsabschnitt 116 kann in diesem Fall durch die Metallfolie gebildet sein, die sich über eine gesamte Fläche der Trennmembran erstrecken kann. Alternativ kann der Leitungsabschnitt 116 als eine Leiterbahn ausgeführt sein, die zwischen zwei elektrisch isolierenden Folienschichten eingebettet ist. Beispielsweise kann sich eine solche Leiterbahn ausschließlich zwischen den Kontaktstellen 114, 116 erstrecken.In one embodiment, the separation membrane 102 made of an electrolyte-resistant film. For example, the separation membrane 102 made of an electrolyte-resistant metallic composite foil. This is the separation membrane 102 also as a protective film 102 designated. For example, the separation membrane 102 be made of a metal foil, which is coated on both sides with an electrically insulating material. The pipe section 116 may be formed in this case by the metal foil, which may extend over an entire surface of the separation membrane. Alternatively, the line section 116 be designed as a conductor track, which is embedded between two electrically insulating film layers. For example, such a track can exclusively between the contact points 114 . 116 extend.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das elektrische Bauelement 108 als ein Sensor ausgeführt. Die Trennmembran 102 formt in diesem Fall eine chemisch beständige und gegen Elektrolyt dichte Sensorverpackung, beispielsweise für eine Druckmessung, aus.According to one embodiment, the electrical component 108 as a sensor. The separation membrane 102 In this case, it forms a chemically resistant and electrolyte-tight sensor package, for example for a pressure measurement.

Die Trennmembran 102 kann einstückig hergestellt sein oder aus mehreren, beispielsweise zwei einzelnen Trennmembranen zusammengefügt sein.The separation membrane 102 may be made in one piece or be composed of several, for example, two individual separation membranes.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das elektrische Bauelement 108 als ein Sensor ausgeführt. Die Trennmembran 102 wird alleine oder zusammen mit einer weiteren Trennmembran als Sensorverpackung verwendet. Dabei werden zusätzliche Durchführungen vermieden und dadurch Kosten gespart. Ein Sensorsignal wird über die Trennmembranen 102 geführt. Eine elektrische Kontaktierung des Bauelements 108 wird typischerweise an zwei unterschiedlichen Orten auf einer Leiterplatte, auf der der Sensor angebracht ist, hergestellt. Die Trennmembran 102 verfügt in einem Ausführungsbeispiel, wie in 2 und 3 gezeigt, über Fortsätze, über die die Trennmembran 102 mit den Stromabnehmern einer Batterie elektrisch verbunden werden kann.According to one embodiment, the electrical component 108 as a sensor. The separation membrane 102 is alone or together with another separation membrane as Sensor packaging used. This additional feedthroughs are avoided and thereby saves costs. A sensor signal is transmitted via the separation membranes 102 guided. An electrical contact of the device 108 is typically fabricated at two different locations on a circuit board on which the sensor is mounted. The separation membrane 102 has in one embodiment, as in 2 and 3 shown, over extensions, over which the separation membrane 102 can be electrically connected to the pantographs of a battery.

2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer elektrischen Schaltung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der elektrischen Schaltung kann es sich um ein Ausführungsbeispiel einer in 1 gezeigten elektrischen Schaltung 100 handeln. Das elektrische Bauelement 108 umfasst einen Schaltungsträger 220, ein Sensorelement 222 sowie eine Auswerteelektronik 224. Das Sensorelement 222 und die Auswerteelektronik 224 sind auf einer ersten Seite des Schaltungsträgers 220 angeordnet. Der Schaltungsträger 220 weist Leiterbahnen 226 auf, die das Sensorelement 222 mit der Auswerteelektronik 224 elektrisch leitend verbinden. Weiterhin stellen die Leiterbahnen 226 eine elektrisch leitende Verbindung zu einem ersten Kontakt 228 und eine elektrisch leitende weitere Verbindung zu einem zweiten Kontakt 230 des elektrischen Bauelements 108 her. 2 shows a schematic sectional view of an electrical circuit 100 according to an embodiment of the present invention. The electrical circuit may be an embodiment of an in 1 shown electrical circuit 100 act. The electrical component 108 includes a circuit carrier 220 , a sensor element 222 and an evaluation 224 , The sensor element 222 and the transmitter 224 are on a first side of the circuit board 220 arranged. The circuit carrier 220 has traces 226 on which the sensor element 222 with the transmitter 224 connect electrically conductive. Continue to put the tracks 226 an electrically conductive connection to a first contact 228 and an electrically conductive further connection to a second contact 230 of the electrical component 108 ago.

Die elektrische Schaltung 100 weist wie bereits in 1 dargestellt eine Trennmembran 102 auf. Die Trennmembran 102 weist eine Auswölbung 232 auf. Anschließend an die Auswölbung 232 ist die Trennmembran 102 an einem Teilbereich 234 des elektrischen Bauelements 108 anliegend angeordnet. In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Auswölbung 232 um eine kappenförmige Auswölbung 232, die in einer Aufsicht, wie auch in 3 dargestellt, eine im Wesentlichen runde Form aufweist. Daraus ergibt sich für den Teilbereich 234 des elektrischen Bauelements 108, in dem die Trennmembran 102 an dem elektrischen Bauelement 108 anliegt, eine ringförmige, in einem Toleranzbereich kreisförmige Form. Die Innenkontaktstelle 112 der Trennmembran 102 liegt an dem ersten Kontakt 228 des elektrischen Bauelements 108 an. Der erste Kontakt 228 des elektrischen Bauelements 108 ist zu der Innenkontaktstelle 112 ausgerichtet und mit dieser elektrisch leitend verbunden.The electrical circuit 100 points as already in 1 represented a separation membrane 102 on. The separation membrane 102 has a bulge 232 on. After the bulge 232 is the separation membrane 102 at a partial area 234 of the electrical component 108 arranged adjacent. In the in 2 the embodiment shown is in the bulge 232 around a cap-shaped bulge 232 that in a supervision, as well as in 3 shown, having a substantially round shape. This results for the subarea 234 of the electrical component 108 in which the separation membrane 102 on the electrical component 108 is present, an annular, in a tolerance range circular shape. The inner contact point 112 the separation membrane 102 lies at the first contact 228 of the electrical component 108 at. The first contact 228 of the electrical component 108 is to the indoor contact point 112 aligned and electrically connected to this.

Die elektrische Schaltung 100 weist in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eine weitere Trennmembran 202 auf. Die weitere Trennmembran 202 ist auf einer der ersten Seite des Schaltungsträgers 220 gegenüberliegenden zweiten Seite des Schaltungsträgers 220 anliegend angeordnet. So ist zumindest ein Teilbereich der weiteren Trennmembran 202 an einer Oberfläche des elektrischen Bauelements 108 anliegend angeordnet. Sowohl die Trennmembran 102 als auch die weitere Trennmembran 202 weisen jeweils einen Fügebereich 236 auf. Der Fügebereich 236 umschließt den Innenraum 106 ringförmig. Der Fügebereich 236 ist ausgebildet, die Trennmembran 102 mit der weiteren Trennmembran 202 zu verbinden. Dabei sind die Trennmembran 102 und die weitere Trennmembran 202 im Fügebereich 236 über eine Siegelnaht 237, beispielsweise unter Verwendung eines siegelfähigen Materials 238 fluiddicht und elektrischen isolierend miteinander verbunden. Dabei umschließen die Trennmembran 102 und die weitere Trennmembran 202 den Innenraum 106 komplett. Die weitere Trennmembran 202 liegt dabei in einem von der Siegelnaht 237 umschlossenen Abschnitt durchgängig direkt an einer Oberfläche des elektrischen Bauelements 108 an. The electrical circuit 100 points in the in 2 illustrated embodiment, a further separation membrane 202 on. The further separation membrane 202 is on one of the first side of the circuit carrier 220 opposite second side of the circuit substrate 220 arranged adjacent. So is at least a portion of the further separation membrane 202 on a surface of the electrical component 108 arranged adjacent. Both the separation membrane 102 as well as the further separation membrane 202 each have a joining area 236 on. The joining area 236 encloses the interior 106 annular. The joining area 236 is formed, the separation membrane 102 with the further separation membrane 202 connect to. Here are the separation membrane 102 and the further separation membrane 202 in the joining area 236 over a sealed seam 237 For example, using a sealable material 238 fluid-tight and electrically insulating interconnected. This enclosing the separation membrane 102 and the further separation membrane 202 the interior 106 completely. The further separation membrane 202 lies in one of the sealed seam 237 enclosed section continuously directly on a surface of the electrical component 108 at.

Die weitere Trennmembran 202 weist eine weitere Innenkontaktstelle 212 auf. Weiterhin weist die Trennmembran 202 eine weitere Außenkontaktstelle 214 auf. Die weitere Innenkontaktstelle 212 sowie die weitere Außenkontaktstelle 214 sind über einen weiteren Leitungsabschnitt 216 elektrisch leitend verbunden. Ein die weitere Innenkontaktstelle 212 umfassender Teilbereich des weiteren Leitungsabschnitts 216 liegt an einem den zweiten Kontakt 230 umfassenden weiteren Teilbereich 240 des elektrischen Bauelements 108 an. Der zweite Kontakt 230 des elektrischen Bauelements 108 ist zu der weiteren Innenkontaktstelle 212 ausgerichtet und mit dieser elektrisch leitend verbunden.The further separation membrane 202 has another internal contact point 212 on. Furthermore, the separation membrane 202 another external contact point 214 on. The further inner contact point 212 as well as the further external contact point 214 are over another line section 216 electrically connected. A further indoor contact point 212 comprehensive subsection of the further line section 216 is at a second contact 230 comprehensive further subarea 240 of the electrical component 108 at. The second contact 230 of the electrical component 108 is to the other indoor contact point 212 aligned and electrically connected to this.

In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der erste Kontakt 228 des elektrischen Bauelements 108 über die erste Trennmembran 102 mit der Außenkontaktstelle 114 elektrisch leitend verbunden und der zweite elektrische Kontakt 230 des elektrischen Bauelements 108 über die weitere Trennmembran 202 oder zweite Trennmembran 202 mit der weiteren Außenkontaktstelle 214 elektrisch leitend verbunden. In the in 2 illustrated embodiment is the first contact 228 of the electrical component 108 over the first separation membrane 102 with the external contact point 114 electrically connected and the second electrical contact 230 of the electrical component 108 over the further separation membrane 202 or second separation membrane 202 with the further external contact point 214 electrically connected.

In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind sowohl der erste Kontakt 228 als auch der zweite Kontakt 230 über die Trennmembran 102 mit der Außenkontaktstelle 114 beziehungsweise der weiteren Außenkontaktstelle 214 elektrisch leitend verbunden, wobei der erste Kontakt 228 über den Leitungsabschnitt 116 der Trennmembran 102 mit der Außenkontaktstelle 114 elektrisch leitend verbunden ist und der zweite Kontakt 230 über einen zu dem Leitungsabschnitt 116 elektrisch isolierten weiteren Leitungsabschnitt der Trennmembran 102 mit der weiteren Außenkontaktstelle 214 elektrisch leitend verbunden ist. In an embodiment not shown, both the first contact 228 as well as the second contact 230 over the separation membrane 102 with the external contact point 114 or the other external contact point 214 electrically connected, wherein the first contact 228 over the line section 116 the separation membrane 102 with the external contact point 114 is electrically connected and the second contact 230 via one to the line section 116 electrically insulated further line section of the separation membrane 102 with the further external contact point 214 is electrically connected.

Die Außenkontaktstelle 114 sowie die weitere Außenkontaktstelle 214 sind jeweils als ein Fortsatz der Trennmembran 102 respektive der weiteren Trennmembran 202 ausgebildet. Die Fortsätze sind in 3 deutlicher dargestellt.The external contact point 114 as well as the further external contact point 214 are each as one Extension of the separation membrane 102 respectively the further separation membrane 202 educated. The extensions are in 3 shown more clearly.

In einem Ausführungsbeispiel ist zumindest der Leitungsabschnitt 116 der Trennmembran 102 mit einem siegelfähigen Material überzogen. Dabei sind die Innenkontaktstelle 112 sowie die Außenkontaktstelle 114 als zu kontaktierender Kontaktpunkt freigelegt. Die Kontaktpunkte werden beispielsweise durch Laserablation, mechanischen Abtrag oder chemischen Abtrag freigelegt. Dies gilt analog auch für einen weiteren Leitungsabschnitt 216 oder eine weitere Trennmembran 202.In one embodiment, at least the conduit section 116 the separation membrane 102 coated with a sealable material. Here are the inner contact point 112 as well as the external contact point 114 exposed as contact point to be contacted. The contact points are exposed, for example, by laser ablation, mechanical removal or chemical removal. This also applies analogously to another line section 216 or another separation membrane 202 ,

Die Trennmembran 102 und die weitere Trennmembran 202 sind über das siegelfähige Material 238 fluiddicht und elektrischen isolierend miteinander verbunden. Die Trennmembran 102 und die weitere Trennmembran 202 umschließen ein elektrisches Bauelement 108. Die so geschaffene elektrische Schaltung 100 ist zur Anordnung innerhalb einer chemisch-korrosiven Umgebung 104 vorgesehen. So handelt es sich in einem Ausführungsbeispiel bei der chemisch-korrosiven Umgebung 104 um einen Elektrolyten eines elektrochemischen Energiespeichers, wie beispielsweise einer Lithium-Ionen-Batterie.The separation membrane 102 and the further separation membrane 202 are about the sealable material 238 fluid-tight and electrically insulating interconnected. The separation membrane 102 and the further separation membrane 202 enclose an electrical component 108 , The thus created electrical circuit 100 is for placement within a chemical-corrosive environment 104 intended. So it is in one embodiment in the chemical-corrosive environment 104 to an electrolyte of an electrochemical energy storage, such as a lithium-ion battery.

In einem Ausführungsbeispiel ist die in 2 dargestellte elektrische Schaltung 100 als ein Sensor zur Erfassung einer Zustandsgröße, insbesondere einer physikalischen Zustandsgröße wie beispielsweise Druck oder Temperatur, in der chemisch-korrosiven Umgebung 104 ausgebildet. 5 zeigt eine in einem Elektrolyten eines elektrochemischen Energiespeichers angeordnete elektrische Schaltung 100.In one embodiment, the in 2 illustrated electrical circuit 100 as a sensor for detecting a state variable, in particular a physical state variable such as pressure or temperature, in the chemically-corrosive environment 104 educated. 5 shows an arranged in an electrolyte of an electrochemical energy storage electrical circuit 100 ,

In einem Ausführungsbeispiel ist der nicht von dem elektrischen Bauelement 108 eingenommene Innenraum 106 mit einem Fluid 242 gefüllt. Wenn es sich bei dem elektrischen Bauelement 108 um einen Drucksensor handelt, so ist der nicht von dem elektrischen Bauelement 108 eingenommene Innenraum 106 mit einem Druckübertragungsmedium 242, beispielsweise einer inkompressiblen Flüssigkeit gefüllt.In one embodiment, it is not of the electrical component 108 occupied interior 106 with a fluid 242 filled. When it comes to the electrical component 108 is a pressure sensor, it is not of the electrical component 108 occupied interior 106 with a pressure transfer medium 242 , For example, an incompressible liquid filled.

Dabei werden in einem Ausführungsbeispiel Sensorsignale der Zweidrahtschnittstelle des elektrischen Bauelements 108 über zwei elektrisch isolierte Leitungsabschnitte 116, 216 der zumindest teilweise metallischen Schutzfolie 102 beziehungsweise Schutzfolien 102, 202 geführt. Dabei ist die Schutzfolie 102, 202 mit metallisierten Bereichen oder metallischen Einlassungen in dem Leiterplattensubstrat 220 elektrisch verbunden. In einem günstigen Ausführungsbeispiel verfügt die Schutzfolie über Fortsätze, die mit den Stromabnehmern einer Batterie verbunden werden.In this case, in one exemplary embodiment, sensor signals of the two-wire interface of the electrical component 108 via two electrically insulated cable sections 116 . 216 the at least partially metallic protective film 102 or protective films 102 . 202 guided. Here is the protective film 102 . 202 with metallized areas or metallic openings in the printed circuit board substrate 220 electrically connected. In a favorable embodiment, the protective film has extensions which are connected to the pantographs of a battery.

In Varianten des dargestellten Ausführungsbeispiels erfolgt eine Verbindung der Schutzfolien 102, 202 mit dem Leiterplattensubstrat 220 über Schweißpunkte (Laserschweißen, Ultraschallreibschweißen, ...), über Klemmkontakte durch äußere Vorrichtung aus Polypropylen oder beispielsweise über Lötkontakte. Eine Abdichtung und gleichzeitig elektrische Isolation erfolgt in einem Ausführungsbeispiel über siegelfähiges Material 238.In variants of the illustrated embodiment, a connection of the protective films takes place 102 . 202 with the printed circuit board substrate 220 over welding points (laser welding, ultrasonic friction welding, ...), via terminal contacts by external device made of polypropylene or for example via solder contacts. A seal and at the same time electrical insulation takes place in one embodiment via sealable material 238 ,

In einem Ausführungsbeispiel wird eine vollflächig mit dem Siegelmaterial beschichtete Verbundfolie eingesetzt, wobei der Metallkern an den zu kontaktierenden Stellen freigelegt wird, beispielsweise über Laserablation, mechanischen Abtrag oder chemischen Abtrag.In one exemplary embodiment, a composite film coated over the whole area with the sealing material is used, the metal core being exposed at the sites to be contacted, for example via laser ablation, mechanical removal or chemical removal.

In einer Variante des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels schafft das Sensorgehäuse 100 eine Signalführung über die Schutzfolien 102. Die Kontakte sind über Laserschweißpunkte realisiert. Die Abdichtung ist über Heißsiegeln realisiert, wobei die Siegelmaterialien 238 ausreichend isolierend sind, dass kein Kurzschluss entsteht.In a variant of in 2 illustrated embodiment provides the sensor housing 100 a signal routing over the protective films 102 , The contacts are realized via laser welding points. The sealing is realized by heat sealing, wherein the sealing materials 238 are sufficiently insulating that no short circuit occurs.

Die Trennmembran 102 ist generell für Drucksensoren in aggressiven Medien, die mit metallischen Folien geschützt werden können und über Zweidrahtschnittstellen anzusteuern sind, einsetzbar. Ein mögliches Einsatzfeld ist der Einsatz von Sensoren im Inneren von Li-Ionen-Batteriezellen, wie dies in 5 skizziert ist.The separation membrane 102 is generally applicable to pressure sensors in aggressive media that can be protected with metallic foils and are controlled via two-wire interfaces. One possible field of application is the use of sensors inside Li-ion battery cells, as in 5 outlined.

3 zeigt eine schematische Aufsichtdarstellung einer elektrischen Schaltung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der elektrischen Schaltung kann es sich um eine Aufsicht der in 2 dargestellten elektrischen Schaltung 100 handeln. Eine Trennmembran 102 weist eine Auswölbung 232 auf. Anschließend an die Auswölbung 232 ist die Trennmembran 102 an einem Teilbereich 234 des elektrischen Bauelements 108 anliegend angeordnet. Die Trennmembran 102 weist einen Fügebereich 236 auf. In dem Fügebereich 236 ist die Trennmembran 102 mit einer weiteren Trennmembran 202 verbunden. Über einen Laserschweißpunkt 350 ist die Trennmembran 102 an einer in 3 nicht dargestellten Innenkontaktstelle 112 mit einem elektrischen Bauelement 108 elektrisch leitend verbunden. Die Trennmembran weist einen elektrisch leitend kontaktierbaren Fortsatz 352 auf, der als Außenkontaktstelle 114 wirkt. Auf der zu dem Fortsatz 352 gegenüberliegenden Seite der Auswölbung 232 befindet sich ein weiterer Fortsatz 354. Der weitere Fortsatz 354 wirkt als weitere Außenkontaktstelle 214 der weiteren Trennmembran 202. 3 shows a schematic plan view of an electrical circuit 100 according to an embodiment of the present invention. The electrical circuit may be a supervision of in 2 illustrated electrical circuit 100 act. A separation membrane 102 has a bulge 232 on. After the bulge 232 is the separation membrane 102 at a partial area 234 of the electrical component 108 arranged adjacent. The separation membrane 102 has a joining area 236 on. In the joining area 236 is the separation membrane 102 with another separation membrane 202 connected. About a laser welding point 350 is the separation membrane 102 at an in 3 not shown inner contact point 112 with an electrical component 108 electrically connected. The separation membrane has an electrically conductive contactable extension 352 on that as an external contact point 114 acts. On the to the extension 352 opposite side of the bulge 232 there is another extension 354 , The further extension 354 acts as another external contact point 214 the further separation membrane 202 ,

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Trennmembran 102 als eine oben liegende Folie ausgeführt, an die über die Außenkontaktstelle 114 ein elektrisches Potenzial Phi2 angelegt ist und die weitere Trennmembran 202 ist als eine unten liegende Folie ausgeführt, an die über die Außenkontaktstelle 214 ein weiteres elektrisches Potenzial Phi1 angelegt ist. Somit liegen die Trennmembranen 102, 202 auf unterschiedlichen elektrischen Potenzialen.According to one embodiment, the separation membrane 102 as an overhead foil executed to the on the outside contact point 114 an electrical potential Phi2 is applied and the further separation membrane 202 is designed as a bottom sheet to which the outside contact point 214 another electric potential Phi1 is applied. Thus, the separation membranes are 102 . 202 on different electrical potentials.

Die Auswölbung 232, der Teilbereich 234 und der Fügebereich 236 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel kreisförmig ausgeformt, können jedoch beispielsweise auch rechteckig oder anders ausgeformt sein.The bulge 232 , the subarea 234 and the joining area 236 are formed circular in this embodiment, but may for example be rectangular or otherwise formed.

4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 460 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 460 zum Herstellen einer elektrischen Schaltung weist zumindest drei Schritte auf, um eine elektrische Schaltung herzustellen. Dabei kann es sich bei der elektrischen Schaltung um ein Ausführungsbeispiel einer in 1 bis 3 dargestellten elektrischen Schaltung 100 handeln. 4 shows a flowchart of a method 460 according to an embodiment of the present invention. The procedure 460 for making an electrical circuit has at least three steps to produce an electrical circuit. It may be in the electrical circuit to an embodiment of an in 1 to 3 illustrated electrical circuit 100 act.

In einem Schritt 462 des Bereitstellens wird ein elektrisches Bauelement bereitgestellt, das zumindest einen elektrischen Kontakt umfasst. Ferner wird zumindest eine Trennmembran bereitgestellt, wie sie im vorangegangenen beschrieben ist. In einem darauf folgenden Schritt 464 des Anordnens wird die Trennmembran gegenüber dem elektrischen Bauelement angeordnet oder ausgerichtet. Dabei schafft die Trennmembran einen Innenraum, in dem das elektrische Bauelement angeordnet ist oder wird. Der Kontakt des elektrischen Bauelements ist elektrisch leitend mit der Innenkontaktstelle der Trennmembran verbunden. In einem abschließenden Schritt 466 des Verschließens wird der durch die Trennmembran gebildete Innenraum fluiddicht verschlossen. Beispielsweise wird dazu ein siegelfähiges Material verwendet. Die so hergestellte elektrische Schaltung ist gegenüber einer chemisch-korrosiven Umgebung, insbesondere einem Elektrolyten eines elektrochemischen Energiespeichers, resistent.In one step 462 the provision of an electrical component is provided which comprises at least one electrical contact. Furthermore, at least one separating membrane is provided, as described above. In a subsequent step 464 arranging the separation membrane is arranged or aligned with respect to the electrical component. In this case, the separation membrane creates an interior in which the electrical component is or will be arranged. The contact of the electrical component is electrically connected to the inner contact point of the separation membrane. In a final step 466 the closure of the space formed by the separation membrane is sealed fluid-tight. For example, a sealable material is used for this purpose. The electrical circuit produced in this way is resistant to a chemically corrosive environment, in particular an electrolyte of an electrochemical energy store.

Im vorgeschlagenen Verfahren wird zum Schutz des Sensors und seiner Verpackungsmaterialien in einem Ausführungsbeispiel auf Metallfolien zurückgegriffen, die über eine ausreichende Dicke verfügen, um die Permeation von Batterieelektrolyt zu verhindern.In the proposed method, to protect the sensor and its packaging materials in one embodiment, use is made of metal foils having a thickness sufficient to prevent the permeation of battery electrolyte.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrochemischen Energiespeichers 570 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem elektrochemischen Energiespeicher ist eine elektrische Schaltung 100 angeordnet. Dabei kann es sich bei der elektrischen Schaltung 100 um eine Variante eines Ausführungsbeispiels, wie dieses in 1 bis 3 beschrieben ist, handeln. 5 shows a schematic representation of an electrochemical energy storage 570 according to an embodiment of the present invention. In the electrochemical energy storage is an electrical circuit 100 arranged. It may be in the electrical circuit 100 to a variant of an embodiment, as this in 1 to 3 is described, act.

Bei dem elektrochemischen Energiespeicher 570 handelt es sich in einem Ausführungsbeispiel um eine Batterie wie beispielsweise eine Lithium-Schwefel- oder eine Lithium-Ionen-Batterie. Der elektrochemische Energiespeicher 570 weist ein Gehäuse 571 auf, aus dem eine negative Elektrode 572 sowie eine positive Elektrode 574 herausgeführt sind. Die Elektroden 572, 574 sind als Stromabnehmer ins Innere des Gehäuses 571 geführt. Das Gehäuse 571 ist mit einem Elektrolyten 576 befüllt. Der Elektrolyt 576 schafft eine chemisch-korrosive Umgebung 104 für die elektrische Schaltung 100. Die elektrische Schaltung 100 ist in dem Elektrolyt 576 angeordnet und von diesem somit umgeben. Eine Außenkontaktstelle 114 der elektrischen Schaltung 100 ist mit der positiven Elektrode 574 elektrisch leitend verbunden. Eine weitere Außenkontaktstelle 214 der elektrischen Schaltung 100 ist mit der negativen Elektrode 572 elektrisch leitend verbunden.In the electrochemical energy storage 570 In one embodiment, it is a battery such as a lithium-sulfur or a lithium-ion battery. The electrochemical energy storage 570 has a housing 571 on, from which a negative electrode 572 and a positive electrode 574 led out. The electrodes 572 . 574 are used as pantographs inside the housing 571 guided. The housing 571 is with an electrolyte 576 filled. The electrolyte 576 creates a chemical-corrosive environment 104 for the electrical circuit 100 , The electrical circuit 100 is in the electrolyte 576 arranged and thus surrounded by this. An external contact point 114 the electrical circuit 100 is with the positive electrode 574 electrically connected. Another external contact point 214 the electrical circuit 100 is with the negative electrode 572 electrically connected.

Die elektrische Schaltung 100 ist in einem Ausführungsbeispiel ausgebildet zur Batterieinnendruckmessung, wobei eine Signalführung über die Trennmembran der elektrischen Schaltung 100 geführt wird. So handelt es sich in einem Ausführungsbeispiel um einen mediengetrennten Drucksensor 100 für eine Li-Ionen-Batterie 570 mit einer Potenzialführung über die als Schutzfolie wirkende Trennmembran der elektrischen Schaltung 100 beziehungsweise des Drucksensors 100. Die Trennmembran, beziehungsweise Schutzfolie hat die Funktion einer Sensorverpackung für die Batterieinnendruckmessung mit Signalführung über die Schutzfolie.The electrical circuit 100 In one embodiment, it is designed to measure the internal pressure of the battery, with a signal routing via the separating membrane of the electrical circuit 100 to be led. Thus, in one exemplary embodiment, this is a media-separated pressure sensor 100 for a Li-ion battery 570 with a potential guide on the acting as a protective film separation membrane of the electrical circuit 100 or the pressure sensor 100 , The separation membrane or protective film has the function of a sensor packaging for the internal pressure measurement of the battery with signal routing over the protective film.

Ein Aspekt der hier beschriebenen Idee ist die Überwachung der Gesundheit und Sicherheit von Batterien 570 und Batteriezellen, insbesondere Lithium-Schwefel- und Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge.One aspect of the idea described here is monitoring the health and safety of batteries 570 and battery cells, in particular lithium-sulfur and lithium-ion batteries for electric vehicles.

Das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt beispielhaft eine Integration von Drucksensoren 100 in Umgebungen, die potenziell chemisch korrosiv sind, beispielsweise hier eine in einer Batteriezelle herrschenden Umgebung. Speziell ist hier ein Drucksensor 100 gezeigt, der mit einer Zweidrahtschnittstelle angesprochen werden kann.This in 5 illustrated embodiment shows an example of an integration of pressure sensors 100 in environments that are potentially chemically corrosive, such as an environment in a battery cell. Especially here is a pressure sensor 100 shown, which can be addressed with a two-wire interface.

Bei einer entsprechenden Batterie 570 mit Folienverpackung umhüllen zwei mit siegelfähigem Material (beispielsweise Polypropylen) beschichtete Folienabschnitte den elektrolytgetränkten Batteriewickel. Die Folienabschnitte werden heiß versiegelt, sodass eine für die Zwecke der Batterie dichte Fügenaht entsteht. For a corresponding battery 570 with foil packaging, two film sections coated with sealable material (for example polypropylene) envelop the electrolyte-impregnated battery winding. The foil sections are heat-sealed, resulting in a tight seam for the purpose of the battery.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012209709 A1 [0004]

Claims

Separating membrane ( 102 ) to create a chemical-corrosive environment ( 104 ), in particular an electrolyte ( 576 ) of an electrochemical energy store ( 570 ), fluid-tight interior ( 106 ) for an electrical component ( 108 ), wherein the separation membrane ( 102 ) has the following characteristics: one of the environment ( 104 ) convertible outer surface ( 110 ) with regard to the chemical-corrosive environment ( 104 ) is chemically resistant; a the interior ( 106 ) reversible inner contact point ( 112 ) for electrically contacting the electrical component ( 108 ); one of the surroundings ( 104 ) external contact point ( 114 ); and a line section ( 116 ), which is the inner contact point ( 112 ) and the external contact point ( 114 ) electrically conductively connects.

Separating membrane ( 102 ) according to claim 1, wherein an inner surface of the separation membrane ( 102 ) of a sealable material ( 238 ) is formed.

Separating membrane ( 102 ) according to one of the preceding claims, in which the outer surface ( 110 ) and an inner surface of the separation membrane ( 102 ) made of an electrically insulating material ( 238 ), the line section ( 116 ) one between the electrically insulating materials ( 238 ) of the outer surface ( 110 ) and the inner surface arranged metal foil, the inner contact point ( 112 ) one of the insulating material ( 238 ) the inner surface of the region of the line section ( 116 ) and the external contact point ( 114 ) one of the insulating material ( 238 ) the inner surface of the region of the line section ( 116 ).

Separating membrane ( 102 ) according to one of the preceding claims, which has a bulge ( 232 ) for shaping the interior ( 106 ) and a bulge ( 232 ) annularly surrounding joining area ( 236 ) for connecting the separation membrane ( 102 ) with a further separating membrane ( 202 ) having.

Separating membrane ( 102 ) according to claim 4, with a to the joint area ( 236 ) subsequent extension ( 352 ), wherein the external contact point ( 114 ) on the extension ( 352 ) is arranged.

Electrical circuit ( 100 ) for placement within a chemically-corrosive environment ( 104 ), in particular within an electrolyte ( 576 ) of an electrochemical energy store ( 570 ), wherein the electrical circuit ( 100 ) has the following features: a separation membrane ( 102 ) according to one of the preceding claims, which has a relation to the chemically-corrosive environment ( 104 ) fluid-tight interior ( 106 ) creates; and at least one electrical component ( 108 ) with at least one electrical contact ( 228 ), wherein the electrical component ( 108 ) in the interior ( 106 ) and the contact ( 228 ) of the electrical component ( 108 ) electrically conductive with an internal contact point ( 112 ) of the separating membrane ( 102 ) connected is.

Electrical circuit ( 100 ) according to claim 6, wherein the contact ( 228 ) of the electrical component ( 108 ) via a cohesive, positive or non-positive connection with the inner contact point ( 112 ) connected is.

Electrical circuit ( 100 ) according to one of claims 6 to 7, in which the electrical circuit ( 100 ) as a sensor for detecting a state quantity of the electrochemical energy store ( 570 ) is trained.

Electrical circuit ( 100 ) according to one of claims 6 to 8, with one in the interior ( 106 ) arranged pressure transmission medium for transmitting a pressure from the separation membrane ( 102 ) to the electrical component ( 108 ), wherein the electrical component ( 108 ) is designed as a pressure sensor.

Electrical circuit ( 100 ) according to one of claims 6 to 9, wherein the electrical component ( 108 ) a circuit carrier ( 220 ) and a to the circuit carrier ( 220 ) arranged sensor element ( 222 ), wherein the contact ( 228 ) a part of the component ( 108 ) or the circuit carrier ( 220 ).

Electrical circuit ( 100 ) according to claim 10, wherein the separation membrane ( 102 ) at one the contact ( 228 ) of the electrical component ( 108 ) comprehensive subregion of the circuit carrier ( 220 ), and the inner contact point ( 112 ) and the contact ( 228 ) of the electrical component ( 108 ) are aligned with each other and electrically connected.

Electrical circuit ( 100 ) according to one of claims 6 to 11, with a further separating membrane ( 202 ) according to one of the preceding claims, wherein the electrical component ( 108 ) between the separation membranes ( 102 . 202 ) and another contact ( 230 ) of the electrical component ( 108 ) with an inner contact point ( 212 ) of the further separating membrane ( 202 ) is electrically connected.

Electrical circuit ( 100 ) according to claim 12, wherein the separation membranes ( 102 . 202 ) one each the electrical component ( 108 ) annularly surrounding joining area ( 236 ), wherein the joining regions ( 236 ) via a fluid-tight and electrically insulating joint seam ( 237 ) are joined together.

Electrochemical energy store ( 570 ) having the following features: a housing ( 571 ), in which a galvanic cell with at least one current collector ( 574 ) and an electrolyte ( 576 ) is arranged; and an electrical circuit ( 100 ) according to one of claims 6 to 13, which is inside the housing ( 571 ), wherein an external contact point ( 114 ) of the separating membrane ( 102 ) electrically conductive with the current collector ( 574 ) connected is.

Procedure ( 460 ) for producing an electrical circuit ( 100 ), the process ( 460 ) comprises the following steps: providing ( 462 ) at least one electrical component ( 108 ) with at least one electrical contact ( 228 ) and at least one separating membrane ( 102 ) according to any one of claims 1 to 5; Arrange ( 464 ) of the separating membrane ( 102 ) relative to the electrical component ( 108 ), wherein the separation membrane ( 102 ) creates an interior in which the electrical component ( 108 ), the contact ( 228 ) of the electrical component ( 108 ) electrically conductive with the inner contact point ( 112 ) of the separating membrane ( 102 ) connected is; and fluid-tight sealing ( 466 ) of the interior ( 106 ).