DE102015223141A1 - Schaltungsanordnung und Verfahren zur Detektion eines Kurzschlusses in einer Batteriezelle - Google Patents

Schaltungsanordnung und Verfahren zur Detektion eines Kurzschlusses in einer Batteriezelle Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung (10) zur Detektion eines Kurzschlusses in einer Batteriezelle, umfassend eine Anode (21), eine Kathode (22) und einen Separator (23) mit einer elektrisch leitfähigen Detektionsschicht (33). Dabei ist mindestens ein Steuerungsmittel (70) zur Steuerung eines Elektrodenpotentials der Detektionsschicht (33) vorgesehen. Die Erfindung betrifft auch mehrere Verfahren zur Detektion eines Kurzschlusses in einer Batteriezelle mittels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung (10).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Detektion eines Kurzschlusses in einer Batteriezelle, welche eine Anode, eine Kathode und einen Separator umfasst. Die Erfindung betrifft auch mehrere Verfahren zur Detektion eines Kurzschlusses in einer Batteriezelle mittels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
  • Stand der Technik
  • Elektrische Energie ist mittels Batterien speicherbar. Batterien wandeln chemische Reaktionsenergie in elektrische Energie um. Hierbei werden Primärbatterien und Sekundärbatterien unterschieden. Primärbatterien sind nur einmal funktionsfähig, während Sekundärbatterien, die auch als Akkumulator bezeichnet werden, wieder aufladbar sind. Eine Batterie umfasst dabei eine oder mehrere Batteriezellen.
  • In einem Akkumulator finden insbesondere sogenannte Lithium-Ionen-Batteriezellen Verwendung. Diese zeichnen sich unter anderem durch hohe Energiedichten, thermische Stabilität und eine äußerst geringe Selbstentladung aus. Lithium-Ionen-Batteriezellen kommen unter anderem in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Elektrofahrzeugen (Electric Vehicle, EV), Hybridfahrzeugen (Hybride Electric Vehicle, HEV) sowie Plug-In-Hybridfahrzeugen (Plug-In-Hybride Electric Vehicle, PHEV) zum Einsatz.
  • Lithium-Ionen-Batteriezellen weisen eine positive Elektrode, die auch als Kathode bezeichnet wird, und eine negative Elektrode, die auch als Anode bezeichnet wird, auf. Die Kathode sowie die Anode umfassen je einen Stromableiter, auf den ein Aktivmaterial aufgebracht ist. Bei dem Aktivmaterial für die Kathode handelt es sich beispielsweise um ein Metalloxid. Bei dem Aktivmaterial für die Anode handelt es sich beispielsweise um Graphit oder Silizium.
  • In das Aktivmaterial der Anode sind Lithiumatome eingelagert. Beim Betrieb der Batteriezelle, also bei einem Entladevorgang, fließen Elektronen in einem äußeren Stromkreis von der Anode zur Kathode. Innerhalb der Batteriezelle wandern Lithiumionen bei einem Entladevorgang von der Anode zur Kathode. Dabei lagern die Lithiumionen aus dem Aktivmaterial der Anode reversibel aus, was auch als Deinterkalation bezeichnet wird. Bei einem Ladevorgang der Batteriezelle wandern die Lithiumionen von der Kathode zu der Anode. Dabei lagern die Lithiumionen wieder in das Aktivmaterial der Anode reversibel ein, was auch als Interkalation bezeichnet wird.
  • Die Elektroden der Batteriezelle sind folienartig ausgebildet und unter Zwischenlage eines Separators, welcher die Anode von der Kathode trennt, zu einem Elektrodenwickel gewunden. Ein solcher Elektrodenwickel wird auch als Jelly-Roll bezeichnet. Die Elektroden können auch zu einem Elektrodenstapel übereinander geschichtet sein.
  • Problematisch bei bekannten Lithium-Ionen-Batteriezellen sowie bei anderen Batteriezellen ist ein dendritisches Wachstum auf der Anode. Während der sich wiederholenden Ladevorgänge und Entladevorgänge der Batteriezelle kann sich Lithium dendritisch auf der Anode ablagern und von dort auf die Kathode zu wachsen. Wachsende Dendrite können den Separator perforieren und bei Erreichen der Kathode lokale Kurzschlüsse innerhalb der Batteriezelle verursachen. Wachsende Dendrite können somit eine thermische Zerstörung der Batteriezelle, was auch als thermisches Durchgehen bezeichnet wird, verursachen.
  • Ein Verfahren zur Detektion von wachsenden Dendriten ist aus Stanford News, 13. Oktober 2014, bekannt. Dabei wird eine Kupferschicht auf dem Separator angebracht, und ein Spannungsabfall wird zwischen der Kupferschicht und der Anode gemessen. Wenn ein Dendrit die Kupferschicht erreicht entsteht ein Kurzschluss zwischen Anode und Kupferschicht, und die Spannung bricht ein.
  • Aus der DE 10 2013 224 A1 ist eine Batteriezelle mit einer Anode, einer Kathode und einem dazwischen angeordneten Separator, der eine zentrale metallische Einlage aufweist, bekannt. Zwischen der metallischen Einlage des Separators und der Anode wird eine Spannung gemessen. Im Falle eines Kurzschlusses wird eine Spannungsänderung gemessen.
  • Die DE 10 2012 018 126 A1 offenbart eine Batteriezelle mit einer Anode, einer Kathode und einer dazwischen angeordneten Referenzelektrode. Zwischen der Anode und der Mittelelektrode wird dabei eine Spannung gemessen und zu einer Steuereinheit übertragen.
  • Die US 2015/0056484 A1 offenbart ein Verfahren und eine Anordnung zur Erkennung von Dendriten in Batteriezellen. Die Batteriezelle umfasst dabei eine Anode, eine Kathode und einen dazwischen angeordneten Separator, welcher als piezoelektrisches Element ausgeführt ist.
  • Aus der US 2005/0208383 A1 ist ein Separator für eine Batterie bekannt. Dabei umfasst der Separator eine zentrale Schicht, welche beispielsweise aus Metall besteht.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es wird eine Schaltungsanordnung zur Detektion eines Kurzschlusses in einer Batteriezelle vorgeschlagen. Die Batteriezelle umfasst dabei eine Anode, eine Kathode und einen Separator, wobei der Separator eine elektrisch leitfähige Detektionsschicht aufweist. Vorzugsweise umfasst die Anode auch einen Stromableiter, auf den ein anodisches Aktivmaterial aufgebracht ist, und die Kathode umfasst einen Stromableiter, auf den ein kathodisches Aktivmaterial aufgebracht ist.
  • Erfindungsgemäß ist dabei mindestens ein Steuerungsmittel zur Steuerung eines Elektrodenpotentials der Detektionsschicht des Separators vorgesehen. Das Steuerungsmittel dient dazu, das Elektrodenpotential der Detektionsschicht des Separators relativ zu einem Elektrodenpotential der Anode oder relativ zu einem Elektrodenpotential der Kathode konstant zu halten. Insbesondere dient das Steuerungsmittel dazu, Schwankungen des Elektrodenpotentials der Detektionsschicht des Separators während sich wiederholender Ladevorgänge und Entladevorgänge der Batteriezelle zu verhindern.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuerungsmittel ein elektrischer Widerstand, welcher zwischen der Anode und der Detektionsschicht des Separators angeschlossen ist. Insbesondere ist der elektrische Widerstand dabei zwischen dem Stromableiter der Anode und der Detektionsschicht des Separators angeschlossen. Durch Anschluss des elektrischen Widerstandes wird das Elektrodenpotential der Detektionsschicht des Separators auf das Elektrodenpotential der Anode gelegt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuerungsmittel ein elektrischer Widerstand, welcher zwischen der Kathode und der Detektionsschicht des Separators angeschlossen ist. Insbesondere ist der elektrische Widerstand dabei zwischen dem Stromableiter der Kathode und der Detektionsschicht des Separators angeschlossen. Durch Anschluss des elektrischen Widerstandes wird das Elektrodenpotential der Detektionsschicht des Separators auf das Elektrodenpotential der Kathode gelegt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuerungsmittel ein Potentiostat, welcher zwischen der Anode und der Detektionsschicht des Separators angeschlossen ist. Insbesondere ist der Potentiostat dabei zwischen dem Stromableiter der Anode und der Detektionsschicht des Separators angeschlossen. Durch Anschluss des Potentiostats wird das Elektrodenpotential der Detektionsschicht des Separators auf einer konstanten Spannung zu dem Elektrodenpotential der Anode gehalten. Vorzugsweise ist der Potentiostat dabei derart eingestellt, dass das Elektrodenpotential der Detektionsschicht des Separators in einem Bereich zwischen dem Elektrodenpotential der Anode und dem Elektrodenpotential der Kathode liegt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuerungsmittel ein Potentiostat, welcher zwischen der Kathode und der Detektionsschicht des Separators angeschlossen ist. Insbesondere ist der Potentiostat dabei zwischen dem Stromableiter der Kathode und der Detektionsschicht des Separators angeschlossen. Durch Anschluss des Potentiostats wird das Elektrodenpotential der Detektionsschicht des Separators auf einer konstanten Spannung zu dem Elektrodenpotential der Kathode gehalten. Vorzugsweise ist der Potentiostat dabei derart eingestellt, dass das Elektrodenpotential der Detektionsschicht des Separators in einem Bereich zwischen dem Elektrodenpotential der Anode und dem Elektrodenpotential der Kathode liegt.
  • Es wird auch ein Verfahren zur Detektion eines Kurzschlusses in einer Batteriezelle mittels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung vorgeschlagen. Das Steuerungsmittel der Schaltungsanordnung ist dabei ein elektrischer Widerstand, welcher zwischen der Anode, insbesondere zwischen dem Stromableiter der Anode, und der Detektionsschicht des Separators angeschlossen ist.
  • Dabei wird erfindungsgemäß ein Widerstandswert zwischen der Anode und der Detektionsschicht des Separators gemessen. Bei intakter Batteriezelle entspricht der gemessene Widerstandswert dem Wert des elektrischen Widerstandes, der zwischen der Anode und der Detektionsschicht des Separators angeschlossen ist. Wenn ein Kurzschluss zwischen der Anode und der Detektionsschicht des Separators auftritt, insbesondere verursacht durch einen Dendrit, so geht der gemessene Widerstandswert gegen Null.
  • Es wird ein weiteres Verfahren zur Detektion eines Kurzschlusses in einer Batteriezelle mittels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung vorgeschlagen. Das Steuerungsmittel der Schaltungsanordnung ist dabei ein elektrischer Widerstand, welcher zwischen der Kathode, insbesondere zwischen dem Stromableiter der Kathode, und der Detektionsschicht des Separators angeschlossen ist.
  • Dabei wird erfindungsgemäß eine elektrische Spannung zwischen der Anode und der Detektionsschicht des Separators gemessen. Bei intakter Batteriezelle entspricht der Wert der gemessenen Spannung dem Wert der Spannung der Batteriezelle. Wenn ein Kurzschluss zwischen der Anode und der Detektionsschicht des Separators auftritt, insbesondere verursacht durch einen Dendrit, so geht die gemessene Spannung gegen Null.
  • Es wird ein weiteres Verfahren zur Detektion eines Kurzschlusses in einer Batteriezelle mittels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung vorgeschlagen. Das Steuerungsmittel der Schaltungsanordnung ist dabei ein Potentiostat, welcher zwischen der Anode, insbesondere zwischen dem Stromableiter der Anode, und der Detektionsschicht des Separators angeschlossen ist.
  • Dabei wird erfindungsgemäß ein Stromfluss zwischen der Anode und der Detektionsschicht des Separators gemessen. Bei intakter Batteriezelle fließt kein merklicher Strom zwischen der Anode und der Detektionsschicht des Separators. Wenn ein Kurzschluss zwischen der Anode und der Detektionsschicht des Separators auftritt, insbesondere verursacht durch einen Dendrit so steigt der zwischen der Anode und der Detektionsschicht des Separators fließende Strom merklich an.
  • Es wird ein weiteres Verfahren zur Detektion eines Kurzschlusses in einer Batteriezelle mittels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung vorgeschlagen. Das Steuerungsmittel der Schaltungsanordnung ist dabei ein Potentiostat, welcher zwischen der Kathode, insbesondere zwischen dem Stromableiter der Kathode, und der Detektionsschicht des Separators angeschlossen ist.
  • Dabei wird erfindungsgemäß eine elektrische Spannung zwischen der Anode und der Detektionsschicht gemessen. Bei intakter Batteriezelle entspricht der Wert der gemessenen Spannung dem Wert der Spannung der Batteriezelle vermindert um die von dem Potentiostat gelieferte konstante Spannung. Wenn ein Kurzschluss zwischen der Anode und der Detektionsschicht des Separators auftritt, insbesondere verursacht durch einen Dendrit, so geht die gemessene Spannung gegen Null.
  • Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung findet vorteilhaft Verwendung in einer Batterie in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV) oder in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV). Auch eine Verwendung in einer stationären Batterie, in einem Luftfahrzeug oder in einer marinen Anwendung ist denkbar.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren findet vorteilhaft Verwendung in einer Batterie in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV) oder in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV). Auch eine Verwendung in einer stationären Batterie oder in einem Luftfahrzeug oder in einer marinen Anwendung ist denkbar.
  • Vorteile der Erfindung
  • Mittels der elektrisch leitfähigen Detektionsschicht in dem Separator ist eine Detektion eines Kurzschlusses in der Batteriezelle, insbesondere zwischen der Anode und der Detektionsschicht des Separators, verhältnismäßig einfach durchführbar. Es hat sich in Versuchen gezeigt, dass die Detektionsschicht, insbesondere wenn diese als dünne Kupferschicht ausgeführt ist, im Betrieb der Batteriezelle einer Korrosion unterworfen ist und sich mit der Zeit auflöst. Diese Korrosion ist in erster Linie durch Schwankungen des Elektrodenpotentials der Detektionsschicht des Separators während sich wiederholender Ladevorgänge und Entladevorgänge der Batteriezelle verursacht.
  • Durch das eingesetzte Steuerungsmittel kann das Elektrodenpotential der Detektionsschicht des Separators relativ zu einem Elektrodenpotential der Anode oder relativ zu einem Elektrodenpotential der Kathode konstant gehalten werden. Dadurch ist das Elektrodenpotential der Detektionsschicht des Separators keinen Schwankungen während sich wiederholender Ladevorgänge und Entladevorgänge der Batteriezelle unterworfen. Somit ist eine Korrosion sowie eine Auflösung der Detektionsschicht des Separators verhindert oder zumindest deutlich verlangsamt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1: eine schematische Darstellung einer Batteriezelle,
  • 2: eine Schaltungsanordnung zur Detektion eines Kurzschlusses in der Batteriezelle aus 1 gemäß einer ersten Ausführungsform,
  • 3: eine Schaltungsanordnung zur Detektion eines Kurzschlusses in der Batteriezelle aus 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform,
  • 4: eine Schaltungsanordnung zur Detektion eines Kurzschlusses in der Batteriezelle aus 1 gemäß einer dritten Ausführungsform und
  • 5: eine Schaltungsanordnung zur Detektion eines Kurzschlusses in der Batteriezelle aus 1 gemäß einer vierten Ausführungsform.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
  • Eine Batteriezelle 2 ist in 1 schematisch dargestellt. Die Batteriezelle 2 umfasst ein Zellengehäuse 3, welches prismatisch, vorliegend quaderförmig, ausgebildet ist. Die Batteriezelle 2 umfasst ein negatives Terminal 11 und ein positives Terminal 12. Über die Terminals 11, 12 kann eine von der Batteriezelle 2 zur Verfügung gestellte Spannung abgegriffen werden. Ferner kann die Batteriezelle 2 über die Terminals 11, 12 auch geladen werden.
  • Innerhalb des Zellengehäuses 3 der Batteriezelle 2 ist ein Elektrodenwickel angeordnet, welcher zwei Elektroden, nämlich eine Anode 21 und eine Kathode 22, aufweist. Die Anode 21 und die Kathode 22 sind jeweils folienartig ausgeführt und unter Zwischenlage eines Separators 23 zu dem Elektrodenwickel gewickelt.
  • Die Anode 21 umfasst ein anodisches Aktivmaterial 41 und einen Stromableiter 31, welche flächig aneinander gelegt und miteinander verbunden sind. Der Stromableiter 31 der Anode 21 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Kupfer, und elektrisch mit dem negativen Terminal 11 der Batteriezelle 2 verbunden.
  • Die Kathode 22 umfasst ein kathodisches Aktivmaterial 42 und einen Stromableiter 32, welche flächig aneinander gelegt und miteinander verbunden sind. Der Stromableiter 32 der Kathode 22 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Aluminium, und elektrisch mit dem positiven Terminal 12 der Batteriezelle 2 verbunden.
  • Die Anode 21 und die Kathode 22 sind durch den Separator 23 voneinander getrennt, welcher ebenfalls folienartig ausgebildet ist. Der Separator 23 ist dabei zwischen dem anodischen Aktivmaterial 41 und dem kathodischen Aktivmaterial 42 angeordnet. Der Separator 23 ist elektrisch isolierend ausgebildet, aber ionisch leitfähig, also für Lithiumionen durchlässig.
  • In den Separator 23 ist eine Detektionsschicht 33 eingebettet, welche elektrisch leitfähig ausgebildet ist. Die Detektionsschicht 33 ist dabei porös und verhältnismäßig dünn ausgeführt und somit auch ionisch leitfähig, also für Lithiumionen durchlässig. Die Detektionsschicht 33 ist vorliegend aus Kupfer gefertigt. Alternativ kann die Detektionsschicht 33 auch aus einem anderen metallischen Material, beispielsweise Aluminium, Nickel, oder aus einem leitfähigen Polymer, wie Pedot oder Poly-3-hexylthiophen gefertigt sein.
  • 2 zeigt eine Schaltungsanordnung 10 zur Detektion eines Kurzschlusses in der Batteriezelle 2 gemäß einer ersten Ausführungsform. Ein elektrischer Widerstand 50, der als Steuerungsmittel 70 dient, ist zwischen dem Stromableiter 31 der Anode 21 und der Detektionsschicht 33 des Separators 23 angeschlossen.
  • Zwischen dem Stromableiter 31 der Anode 21 und der Detektionsschicht 33 des Separators 23 ist ferner ein Messgerät 80 angeschlossen. Mit dem Messgerät 80 ist ein Widerstandwert zwischen dem Stromableiter 31 der Anode 21 und der Detektionsschicht 33 des Separators 23 messbar.
  • Im Fall eines Kurzschlusses zwischen der Anode 21 und der Detektionsschicht 33 des Separators 23 geht der gemessene Widerstandswert gegen Null. Diese Widerstandsänderung ist von dem Messgerät 80 messbar.
  • 3 eine Schaltungsanordnung 10 zur Detektion eines Kurzschlusses in der Batteriezelle 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Ein elektrischer Widerstand 50, der als Steuerungsmittel 70 dient, ist zwischen dem Stromableiter 32 der Kathode 22 und der Detektionsschicht 33 des Separators 23 angeschlossen.
  • Zwischen dem Stromableiter 31 der Anode 21 und der Detektionsschicht 33 des Separators 23 ist ein Messgerät 80 angeschlossen. Mit dem Messgerät 80 ist eine elektrische Spannung zwischen dem Stromableiter 31 der Anode 21 und der Detektionsschicht 33 des Separators 23 messbar.
  • Im Fall eines Kurzschlusses zwischen der Anode 21 und der Detektionsschicht 33 des Separators 23 bricht die Spannung zwischen dem Stromableiter 31 der Anode 21 und der Detektionsschicht 33 des Separators 23 zusammen. Diese Spannungsänderung ist von dem Messgerät 80 messbar.
  • 4 zeigt eine Schaltungsanordnung 10 zur Detektion eines Kurzschlusses in der Batteriezelle 2 gemäß einer dritten Ausführungsform. Ein Potentiostat 60, der als Steuerungsmittel 70 dient, ist zwischen dem Stromableiter 31 der Anode 21 und der Detektionsschicht 33 des Separators 23 angeschlossen.
  • Der Potentiostat 60 umfasst einen Operationsverstärker 62. Zwischen dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 62 und der Detektionsschicht 33 des Separators 23 ist eine Spannungsquelle 64 angeschlossen, welche eine konstante Spannung liefert. Der Ausgang des Operationsverstärkers 62 ist über einen Ausgangswiderstand 66 auf den invertierenden Eingang rückgekoppelt.
  • Ferner ist der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 62 über ein Messgerät 80 mit dem Stromableiter 31 der Anode 21 verbunden.
  • Der Potentiostat 60 steuert das Elektrodenpotential der Detektionsschicht 33 des Separators 23 derart, dass zwischen dem Stromableiter 31 der Anode 21 und der Detektionsschicht 33 des Separators 23 eine konstante Spannung anliegt. Besagte Spannung entspricht dabei der von der Spannungsquelle 64 gelieferten Spannung.
  • Im Fall eines Kurzschlusses zwischen der Anode 21 und der Detektionsschicht 33 des Separators 23 fließt ein Strom von dem Ausgang des Operationsverstärkers 62 durch den Ausgangswiderstand 66 zu dem Stromableiter 31 der Anode 21 und weiter zu der Detektionsschicht 33 des Separators 23. Von der Detektionsschicht 33 des Separators 23 fließt der Strom gegen Masse ab. Dieser Strom ist von dem Messgerät 80 messbar. Alternativ kann auch ein Spannungsabfall über dem Ausgangswiderstand 66 gemessen werden.
  • 5 zeigt eine Schaltungsanordnung 10 zur Detektion eines Kurzschlusses in der Batteriezelle 2 gemäß einer vierten Ausführungsform. Dabei ist ein Potentiostat 60, der als Steuerungsmittel 70 dient, zwischen dem Stromableiter 32 der Kathode 22 und der Detektionsschicht 33 des Separators 23 angeschlossen.
  • Der Potentiostat 60 umfasst einen Operationsverstärker 62. Zwischen dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 62 und der Detektionsschicht 33 des Separators 23 ist eine Spannungsquelle 64 angeschlossen, welche eine konstante Spannung liefert. Der Ausgang des Operationsverstärkers 62 ist über einen Ausgangswiderstand 66 auf den invertierenden Eingang rückgekoppelt. Ferner ist der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 62 mit dem Stromableiter 31 der Anode 21 verbunden.
  • Der Potentiostat 60 steuert das Elektrodenpotential der Detektionsschicht 33 des Separators 23 derart, dass zwischen dem Stromableiter 32 der Kathode 22 und der Detektionsschicht 33 des Separators 23 eine konstante Spannung anliegt.
  • Besagte Spannung entspricht dabei der von der Spannungsquelle 64 gelieferten Spannung.
  • Zwischen dem Stromableiter 31 der Anode 21 und der Detektionsschicht 33 des Separators 23 ist ein Messgerät 80 angeschlossen. Mit dem Messgerät 80 ist eine elektrische Spannung zwischen dem Stromableiter 31 der Anode 21 und der Detektionsschicht 33 des Separators 23 messbar.
  • Im Fall eines Kurzschlusses zwischen der Anode 21 und der Detektionsschicht 33 des Separators 23 bricht die Spannung zwischen dem Stromableiter 31 der Anode 21 und der Detektionsschicht 33 des Separators 23 zusammen. Diese Spannungsänderung ist von dem Messgerät 80 messbar.
  • Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013224 A1 [0009]
    • DE 102012018126 A1 [0010]
    • US 2015/0056484 A1 [0011]
    • US 2005/0208383 A1 [0012]

Claims (10)

  1. Schaltungsanordnung (10) zur Detektion eines Kurzschlusses in einer Batteriezelle (2), umfassend eine Anode (21), eine Kathode (22) und einen Separator (23) mit einer elektrisch leitfähigen Detektionsschicht (33), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Steuerungsmittel (70) zur Steuerung eines Elektrodenpotentials der Detektionsschicht (33) vorgesehen ist.
  2. Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel (70) ein elektrischer Widerstand (50) ist, welcher zwischen der Anode (21) und der Detektionsschicht (33) angeschlossen ist.
  3. Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel (70) ein elektrischer Widerstand (50) ist, welcher zwischen der Kathode (22) und der Detektionsschicht (33) angeschlossen ist.
  4. Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel (70) ein Potentiostat (60) ist, welcher zwischen der Anode (21) und der Detektionsschicht (33) angeschlossen ist.
  5. Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel (70) ein Potentiostat (60) ist, welcher zwischen der Kathode (22) und der Detektionsschicht (33) angeschlossen ist.
  6. Verfahren zur Detektion eines Kurzschlusses in einer Batteriezelle (2) mittels einer Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 2, wobei ein Widerstandswert zwischen der Anode (21) und der Detektionsschicht (33) gemessen wird.
  7. Verfahren zur Detektion eines Kurzschlusses in einer Batteriezelle (2) mittels einer Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 3, wobei eine elektrische Spannung zwischen der Anode (21) und der Detektionsschicht (33) gemessen wird.
  8. Verfahren zur Detektion eines Kurzschlusses in einer Batteriezelle (2) mittels einer Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 4, wobei ein Stromfluss zwischen der Anode (21) und der Detektionsschicht (33) gemessen wird.
  9. Verfahren zur Detektion eines Kurzschlusses in einer Batteriezelle (2) mittels einer Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 5, wobei eine elektrische Spannung zwischen der Anode (21) und der Detektionsschicht (33) gemessen wird.
  10. Verwendung einer Schaltungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder des Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 bis 9 in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV), in einer stationären Batterie, in einem Luftfahrzeug oder in einer Batterie in einer marinen Anwendung.
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