DE102017008838A1 - Battery cell, in particular pouch cell, for a battery, in particular a motor vehicle, and method for determining a temperature of a battery cell - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle (10) für eine Batterie, mit zumindest einer wenigstens eine Metallfolie umfassenden flexiblen Ummantelung (12), welche wenigstens einen Aufnahmeraum (14) zum Aufnehmen eines Elektrolyten und wenigstens einer Elektrode (18, 20) der Batteriezelle (10) begrenzt, umfassend wenigstens eine Sensoreinrichtung (22), mittels welcher ein elektrischer Widerstand der Metallfolie erfassbar und in Abhängigkeit von dem elektrischen Widerstand eine Temperatur der Batteriezelle (10) ermittelbar ist.The invention relates to a battery cell (10) for a battery, comprising at least one flexible sheath (12) comprising at least one metal foil, which has at least one receiving space (14) for receiving an electrolyte and at least one electrode (18, 20) of the battery cell (10). limited, comprising at least one sensor device (22), by means of which an electrical resistance of the metal foil can be detected and in dependence on the electrical resistance, a temperature of the battery cell (10) can be determined.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle, insbesondere eine Pouch-Zelle, für eine Batterie, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln einer Temperatur einer Batteriezelle.The invention relates to a battery cell, in particular a pouch cell, for a battery, in particular a motor vehicle, according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for determining a temperature of a battery cell.

Derartige, insbesondere als Pouch-Zellen ausgebildete Batteriezellen für Batterien, insbesondere von Kraftfahrzeugen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Die Batteriezelle weist zumindest eine flexible Ummantelung auf, welche wenigstens eine Metallfolie umfasst. Die flexible Ummantelung ist somit ein flexibles, das heißt beispielsweise biegeschlaffes Zellgehäuse der Batteriezelle, wobei die Ummantelung auch als Hülle oder Außenhülle und einen Aufnahmeraum zum Aufnehmen eines Elektrolyten und wenigstens einer Elektrode der Batteriezelle begrenzt. Eine solche Batteriezelle mit einer flexiblen Ummantelung wird auch als Pouch-Zelle, Pouch-Bag-Zelle oder Coffee-Bag-Zelle bezeichnet, bei der das Zellgehäuse im Gegensatz zu herkömmlichen Batteriezellen nicht etwa starr beziehungsweise massiv, sondern flexibel und somit beispielsweise biegeschlaff ist.Such, in particular designed as Pouch cells battery cells for batteries, especially motor vehicles, are already well known from the general state of the art. The battery cell has at least one flexible jacket, which comprises at least one metal foil. The flexible sheath is thus a flexible, that is, for example, limp cell housing of the battery cell, the sheath also limited as a shell or outer shell and a receiving space for receiving an electrolyte and at least one electrode of the battery cell. Such a battery cell with a flexible jacket is also referred to as a pouch cell, pouch-bag cell or coffee-bag cell, in which the cell housing, in contrast to conventional battery cells is not rigid or solid, but flexible and thus, for example, limp.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Batteriezelle und ein Verfahren zu schaffen, sodass auf besonders einfache Weise ein besonders sicherer Betrieb realisierbar ist.Object of the present invention is to provide a battery cell and a method, so that in a particularly simple manner a particularly safe operation can be realized.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Batteriezelle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a battery cell with the features of claim 1 and by a method having the features of claim 5. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um eine Batteriezelle der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders sicherer Betrieb auf besonders einfache Weise realisierbar ist, ist erfindungsgemäß wenigstens eine Sensoreinrichtung vorgesehen, mittels welcher ein elektrischer Widerstand der Metallfolie erfassbar und in Abhängigkeit von dem erfassten elektrischen Widerstand der Metallfolie eine Temperatur der Batteriezelle ermittelbar ist.In order to develop a battery cell specified in the preamble of claim 1 type such that a particularly safe operation in a particularly simple manner can be realized according to the invention at least one sensor device is provided by means of which an electrical resistance of the metal foil detectable and in response to the detected electrical resistance Metal foil a temperature of the battery cell can be determined.

Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Ermitteln einer Temperatur einer Batteriezelle, insbesondere einer erfindungsgemäßen Batteriezelle, für eine Batterie, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Die Batterie weist dabei im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest eine flexible und somit insbesondere biegeschlaffe Ummantelung auf, welche wenigstens eine Metallfolie umfasst. Die Metallfolie ist aus einem metallischen Werkstoff gebildet und weist somit zumindest ein Metall auf. Die Ummantelung wird auch als Hülle oder Außenhülle bezeichnet und begrenzt wenigstens einen Aufnahmeraum zum Aufnehmen eines, insbesondere flüssigen, Elektrolyten und wenigstens einer Elektrode der Batteriezelle. Dabei ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass mittels einer Sensoreinrichtung ein elektrischer Widerstand der Metallfolie erfasst und in Abhängigkeit von dem elektrischen Widerstand eine Temperatur der Batteriezelle ermittelt wird. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Batteriezelle sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt.The invention also includes a method for determining a temperature of a battery cell, in particular a battery cell according to the invention, for a battery, in particular of a motor vehicle. In the context of the method according to the invention, the battery has at least one flexible and thus, in particular, pliable casing, which comprises at least one metal foil. The metal foil is formed from a metallic material and thus has at least one metal. The sheath is also referred to as a sheath or outer sheath and defines at least one receiving space for receiving a, in particular liquid, electrolyte and at least one electrode of the battery cell. It is provided in the context of the method according to the invention that detects an electrical resistance of the metal foil by means of a sensor device and a temperature of the battery cell is determined in dependence on the electrical resistance. Advantages and advantageous embodiments of the battery cell according to the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the method according to the invention and vice versa.

Die Sensoreinrichtung ist dabei beispielsweise elektrisch mit der Metallfolie verbunden oder verbindbar, sodass der elektrische Widerstand der Metallfolie mittels der Sensoreinrichtung elektrisch erfasst werden kann. Auf Basis des erfassten elektrischen Widerstands wird die Temperatur der Batteriezelle ermittelt, wodurch beispielsweise ein übermäßig hoher Wert der Temperatur der Batteriezelle auf besonders einfache Weise ermittelt werden kann. Übersteigt beispielsweise die ermittelte Temperatur der Batteriezelle einen vorgebbaren Schwellenwert, so kann wenigstens eine Gegenmaßnahme eingeleitet beziehungsweise durchgeführt werden, um beispielsweise der hohen Temperatur entgegenzuwirken beziehungsweise ein weiteres Ansteigen der Temperatur zu vermeiden. Auf diese Weise kann beispielsweise eine thermische Propagation in der Batteriezelle vermieden werden.The sensor device is, for example, electrically connected or connectable to the metal foil, so that the electrical resistance of the metal foil can be detected electrically by means of the sensor device. On the basis of the detected electrical resistance, the temperature of the battery cell is determined, whereby, for example, an excessively high value of the temperature of the battery cell can be determined in a particularly simple manner. If, for example, the determined temperature of the battery cell exceeds a predefinable threshold value, then at least one countermeasure can be initiated or carried out, for example, to counteract the high temperature or to avoid a further increase in the temperature. In this way, for example, a thermal propagation in the battery cell can be avoided.

Hintergrund ist insbesondere, dass üblicherweise eine Batterie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mehrere Module aufweist. Das jeweilige Modul wiederum weist mehrere Batteriezellen auf, welche auch einfach als Zellen bezeichnet werden. Dabei ist zumindest eine der Batteriezellen des Moduls als eine erfindungsgemäße Batteriezelle ausgebildet. Die Batterie insgesamt wird auch als System bezeichnet. Üblicherweise ist die Entscheidung, ob eher das System oder eher die jeweilige einzelne Zelle für eine Gesamtsicherheit verantwortlich ist, eine Auslegungsfrage. Vereinfacht lässt sich formulieren: Was die Zelle selbst nicht kann, sollte das System erbringen können. Dies gilt insbesondere für ein thermisches Verhalten, ein Thermomanagementverfahren und vor allem für Sicherheitsthematiken. Üblicherweise weist eine Batteriezelle einen runden, eckigen oder prismatischen Körper als Zellgehäuse auf, wobei der Körper aus einem metallischen Werkstoff und/oder aus einem Kunststoff beziehungsweise einem Polymer gebildet sein kann. Insbesondere ist es denkbar, dass der Körper als eine Folie ausgebildet ist, welche biegeschlaff beziehungsweise flexibel ist. Bei der Folie handelt es sich beispielsweise um eine Pouch-Folie, welche beispielsweise Teil der zuvor genannten Ummantelung sein kann oder die zuvor genannte Ummantelung bildet. Insbesondere ist die Folie beispielsweise als Kunststoffverbundfolie ausgebildet. Körper beziehungsweise Zellgehäuse, welche nicht etwa flexibel, sondern starr beziehungsweise eigensteif sind, werden auch als Hardcase oder Hardcase-Gehäuse bezeichnet. Solche Hardcase-Gehäuse sind tendenziell intrinsisch sicherer als flexible Ummantelungen, was einen Aufwand auf Systemebene zur Realisierung einer hohen Sicherheit senkt.Background is in particular that usually a battery, in particular for a motor vehicle, has a plurality of modules. The respective module in turn has a plurality of battery cells, which are also simply referred to as cells. In this case, at least one of the battery cells of the module is designed as a battery cell according to the invention. The battery as a whole is also called a system. Usually, the decision as to whether the system or rather the individual cell is responsible for overall security is a question of interpretation. Simply put, one can say that what the cell itself can not do, the system should be able to provide. This applies in particular to thermal behavior, a thermal management process and above all to safety issues. Usually, a battery cell has a round, angular or prismatic body as a cell housing, wherein the body may be formed from a metallic material and / or from a plastic or a polymer. In particular, it is conceivable that the body is designed as a foil which is limp or flexible. The foil is, for example, a pouch Foil, which may for example be part of the aforementioned sheath or forms the aforementioned sheath. In particular, the film is formed, for example, as a plastic composite film. Body or cell housing, which are not flexible, but rigid or intrinsically stiff, are also referred to as a hardcase or hardcase housing. Such hardcase cases tend to be intrinsically safer than flexible sheaths, which reduces system level overhead to realize high security.

Es ist wünschenswert, ein so genanntes thermisches Durchgehen einer Batteriezelle einer Batterie sicher zu erkennen. Unter einem thermischen Durchgehen ist insbesondere eine lokale Überhitzung der Batteriezelle aufgrund einer Fehlfunktion der Batteriezelle zu verstehen. Bei einer solchen Fehlfunktion kann es sich um einen Kurzschluss, um ein Überladen oder um eine anderweitige Beschädigung handeln. In Folge der Überhitzung kann sich die Batteriezelle selbst entzünden. Sollte sich die Batteriezelle selbst entzünden, so ist es wünschenswert, ein Übergreifen auf weitere Batteriezellen zu verhindern, sodass solche Batteriezellen, welche sich nicht selbst entzünden beziehungsweise entzündet haben, nicht etwa durch die Batteriezelle, die sich selbst entzündet hat, entzündet werden. Ein solches Übergreifen auf weitere Zellen wird auch als thermische Propagation bezeichnet.It is desirable to securely detect a so-called thermal runaway of a battery cell of a battery. Thermal runaway is to be understood in particular as a local overheating of the battery cell due to a malfunction of the battery cell. Such a malfunction may be a short circuit, overcharge, or other damage. As a result of overheating, the battery cell can ignite itself. Should the battery cell ignite itself, it is desirable to prevent it from spreading to further battery cells, so that those battery cells which have not themselves ignited or ignited are not ignited by the battery cell which has self-ignited itself. Such spreading to other cells is also referred to as thermal propagation.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Verfahren bekannt, welche grundsätzlich vorgesehen beziehungsweise geeignet sind, Batteriezellen einer Batterie voreinander zu schützen, um eine thermische Propagation, das heißt beispielsweise um ein Übergreifen von Feuer oder übermäßig großer Hitze von einer der Batteriezellen auf benachbarte Batteriezellen zu verhindern. Diesen Verfahren ist jedoch gemeinsam, dass die Verfahren erst funktionieren können, wenn das Schadensereignis für eine Batteriezelle bereits eingetreten ist.From the general state of the art, methods are known which are basically provided or suitable for protecting battery cells of a battery from one another in order to prevent thermal propagation, that is to say, for example, from spreading fire or excessively high heat from one of the battery cells to neighboring battery cells , However, these methods have in common that the methods can only work if the damage event for a battery cell has already occurred.

Vor diesem Hintergrund wird das erfindungsgemäße Verfahren vorgeschlagen, welches die beispielsweise in einem Verbund, insbesondere in einem Folienverbund, ohnehin vorhandene und beispielsweise als Aluminiumfolie ausgebildete Metallfolie nutzt, um die Temperatur der Batteriezelle zu erfassen. Auf diese Weise kann beispielsweise eine thermische Propagation bereits dann vermieden werden, bevor es zu einer Entzündung, insbesondere Selbstentzündung, einer der Batteriezellen kommt. Die Metallfolie befindet sich beispielsweise isoliert zwischen Kunststoffschichten, insbesondere der flexiblen Ummantelung.Against this background, the method according to the invention is proposed, which utilizes the metal foil, which is present in any case, for example in a composite, in particular in a film composite, and which is in any case formed as an aluminum foil, in order to detect the temperature of the battery cell. In this way, for example, a thermal propagation can already be avoided before it comes to an inflammation, especially auto-ignition, one of the battery cells. The metal foil is, for example, insulated between plastic layers, in particular the flexible sheathing.

Die Batteriezelle kann beispielsweise genau eine einzige Metallfolie in Form der zuvor genannten Metallfolie aufweisen, insbesondere dann, wenn zum Beispiel an einer Seite der Batteriezelle die Metallfolie nicht zerschnitten beziehungsweise getrennt, sondern lediglich umgebogen wurde, um beispielsweise einen ersten Teilbereich der Metallfolie auf einer ersten Seite der Batteriezelle und einen einstückig mit dem ersten Metallbereich ausgebildeten zweiten Teilbereich der Metallfolie auf einer der ersten Seite abgewandten beziehungsweise gegenüberliegenden zweiten Seite der Batteriezelle anzuordnen. Ferner ist es denkbar, dass die Teilbereiche voneinander getrennt und dabei beispielsweise als Halbschalen ausgebildet sind, welche galvanisch voneinander getrennt sind beziehungsweise keinen elektrischen Kontakt miteinander haben. In beiden Fällen kann der elektrische Widerstand der Metallfolie mittels der Sensoreinrichtung leicht elektrisch erfasst werden. Hierzu reicht bereits eine preisgünstige Sensorik als die Sensoreinrichtung aus. Der elektrische Widerstand ändert sich sprunghaft, wenn beispielsweise plötzlich starke Wärmeeinwirkungen und somit Temperaturänderungen der Metallfolie entstehen beziehungsweise eintreten. Somit kann beispielsweise aus einer Änderung des elektrischen Widerstands auf eine Temperaturänderung der Batteriezelle rückgeschlossen werden, sodass beispielsweise ein thermisches Ereignis detektiert werden kann, bevor es zu einem Entzünden der Batteriezelle kommt.By way of example, the battery cell can have exactly one single metal foil in the form of the abovementioned metal foil, in particular if, for example, the metal foil was not cut or separated at one side of the battery cell but merely bent over, for example, a first portion of the metal foil on a first side the battery cell and an integrally formed with the first metal region second portion of the metal foil on one of the first side facing away from or opposite to the second side of the battery cell. Further, it is conceivable that the subregions are separated from each other and thereby formed, for example, as half-shells, which are galvanically separated from each other or have no electrical contact with each other. In both cases, the electrical resistance of the metal foil can be easily detected electrically by means of the sensor device. For this purpose, an inexpensive sensor system is already sufficient as the sensor device. The electrical resistance changes abruptly when, for example, sudden strong heat effects and thus temperature changes of the metal foil occur or occur. Thus, for example, can be deduced from a change in the electrical resistance to a change in temperature of the battery cell, so that, for example, a thermal event can be detected before it comes to an ignition of the battery cell.

Als vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Metallfolie genau ein Metall oder aber wenigstens zwei voneinander unterschiedliche Metalle und/oder eine Metalllegierung aufweist. Insbesondere kann die Metallfolie zumindest Aluminium und/oder Nickel aufweisen. Dabei ist es denkbar, dass die Metallfolie einen Nickel-Anteil aufweist oder als Nickel-Folie ausgebildet ist. Andere Metalle sind jedoch ohne weiteres ebenfalls denkbar.It has proven to be advantageous if the metal foil has exactly one metal or at least two mutually different metals and / or a metal alloy. In particular, the metal foil may comprise at least aluminum and / or nickel. It is conceivable that the metal foil has a nickel content or is formed as a nickel foil. However, other metals are readily conceivable as well.

Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Metallfolie dotiert ist, das heißt wenn die Metallfolie eine Dotierung aufweist, insbesondere im Sinne eines Einbringens von Fremdatomen in wenigstens eine Schicht oder einem Grundmaterial der Metallfolie. Mit anderen Worten können beispielsweise spezifische Dotierungen in der Metallfolie erfolgen, Kombinationen wenigstens zweier Metalle genutzt werden oder Legierungen zum Einsatz kommen, um beispielsweise einen den elektrischen Widerstand der Metallfolie beziehungsweise dessen Veränderung in Abhängigkeit von die Temperatur beschreibende Kennlinien der Metallfolie in gewünschte Bereiche zu legen beziehungsweise zu lenken. Messtechnische Unterschiede ergeben sich dabei jedoch nicht.As further particularly advantageous, it has been shown that the metal foil is doped, that is, when the metal foil has a doping, in particular in the sense of introducing foreign atoms into at least one layer or a base material of the metal foil. In other words, for example, specific doping can take place in the metal foil, combinations of at least two metals are used or alloys are used, for example, to set the electrical resistance of the metal foil or its change as a function of the temperature describing characteristics of the metal foil in desired areas or to steer. However, metrological differences do not arise.

Es wurde gefunden, dass sich mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens Temperaturen zwischen Batteriezellen eines Batteriemoduls beziehungsweise an einer jeweiligen Zelloberfläche äußerst genau gemessen werden können. Da zum Ermitteln der Temperatur auf die ohnehin vorhandene Metallfolie rückgegriffen wird, kann ein zusätzlicher Einbauaufwand entfallen, weitere Installationen sind nicht notwendig und es wird kein zusätzlicher Platz zwischen zwei Batteriezellen der Batterie benötigt.It has been found that by means of the method according to the invention, temperatures between battery cells of a battery module or on a respective cell surface can be measured extremely accurately. There to Determining the temperature is accessed on the already existing metal foil, an additional installation cost can be eliminated, further installations are not necessary and there is no need for additional space between two battery cells of the battery.

Die Sensoreinrichtung stellt beispielsweise Temperaturdaten bereit, die die ermittelte Temperatur der Batteriezelle charakterisieren. Werden die bereitgestellten Temperaturdaten weiterhin für ein Thermomanagement der gesamten Batterie genutzt, kann ein sehr genaues Bild, beziehungsweise kann eine sehr genaue Information von heißen Stellen, so genannten Hotspots, und somit einem realen Kühlbedarf gewonnen werden. In der Folge kann ein vorteilhaftes Thermomanagement realisiert werden, was zu einer verbesserten Lebensdauer der Batteriezellen, einem geringeren Leistungsabfall bei hohen Temperaturen und verkürzten Ladezeiten führt.The sensor device provides, for example, temperature data that characterize the determined temperature of the battery cell. If the provided temperature data continue to be used for thermal management of the entire battery, a very accurate picture, or can be obtained very accurate information of hot spots, so-called hotspots, and thus a real cooling demand. As a result, an advantageous thermal management can be realized, which leads to an improved battery cell life, lower power loss at high temperatures and shorter charging times.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 eine schematische und teilweise geschnittene Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Batteriezelle für eine Batterie, insbesondere eines Kraftfahrzeugs; und 1 a schematic and partially sectioned perspective view of a battery cell according to the invention for a battery, in particular a motor vehicle; and

2 ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Ermitteln einer Temperatur der Batteriezelle. 2 a diagram illustrating a method for determining a temperature of the battery cell.

1 zeigt in einer schematischen und teilweise geschnittenen Perspektivansicht eine Batteriezelle 10 für eine Batterie, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise als Hybrid- oder Elektrofahrzeug ausgebildet und weist in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens eine elektrische Maschine auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug elektrisch antreibbar ist. Hierzu ist die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betreibbar. Um die elektrische Maschine in dem Motorbetrieb zu betreiben, wird die elektrische Maschine mit elektrischer Energie versorgt, welche in der genannten Batterie gespeichert ist. Dabei umfasst die Batterie beispielsweise wenigstens ein oder mehrere Batteriemodule, welche jeweils mehrere Batteriezellen wie die Batteriezelle 10 umfassen. Die Batterie ist beispielsweise als Hochvolt-Batterie (HV-Batterie) ausgebildet. 1 shows in a schematic and partially sectioned perspective view of a battery cell 10 for a battery, in particular a motor vehicle. The motor vehicle is designed, for example, as a hybrid or electric vehicle and, in its completely manufactured state, has at least one electrical machine by means of which the motor vehicle can be electrically driven. For this purpose, the electric machine is operable in a motor operation and thus as an electric motor. In order to operate the electric machine in the engine operation, the electric machine is supplied with electric power stored in said battery. In this case, the battery comprises, for example, at least one or more battery modules, each of which has a plurality of battery cells, such as the battery cell 10 include. The battery is designed, for example, as a high-voltage battery (HV battery).

Die Batteriezelle 10 ist dabei als Pouch-Zelle ausgebildet und weist eine flexible beziehungsweise biegeschlaffe Ummantelung 12 auf, welche auch als Hülle oder Außenhülle bezeichnet wird. Die flexible Ummantelung 12 weist beispielsweise wenigstens eine in den Fig. nicht erkennbare Metallfolie auf, welche aus einem metallischen Werkstoff und somit aus wenigstens einem Metall gebildet ist. Ferner kann die flexible Ummantelung 12 wenigstens 2 Kunststoffschichten aufweisen, zwischen welchen beispielsweise die Metallfolie isoliert angeordnet ist. Die Ummantelung 12 ist somit beispielsweise als Verbundfolie, insbesondere als Kunststoffverbundfolie, ausgebildet. Die Ummantelung 12 begrenzt beziehungsweise bildet wenigstens einen Innenraum 14 der Batteriezelle 10, wobei in dem Innenraum 14 ein in der Fig. nicht dargestellter Elektrolyt, eine erste Elektrode in Form einer Kathode 16, eine zweite Elektrode in Form einer Anode 18 und eine zwischen den Elektroden angeordnete Trennschicht 20 aufgenommen sind.The battery cell 10 is designed as a pouch cell and has a flexible or pliable jacket 12 on, which is also referred to as a shell or outer shell. The flexible sheath 12 has, for example, at least one metal foil which can not be seen in the figures and which is formed from a metallic material and thus from at least one metal. Furthermore, the flexible sheath 12 have at least 2 plastic layers, between which, for example, the metal foil is arranged in isolation. The jacket 12 is thus, for example, as a composite film, in particular as a plastic composite film formed. The jacket 12 limited or forms at least one interior 14 the battery cell 10 , being in the interior 14 an electrolyte not shown in the figure, a first electrode in the form of a cathode 16 , a second electrode in the form of an anode 18 and a separating layer disposed between the electrodes 20 are included.

Um nun auf besonders einfache Weise einen besonders sicheren Betrieb der Batteriezelle 10 und somit der Batterie insgesamt realisieren zu können, ist wenigstens eine in 1 besonders schematisch dargestellte Sensoreinrichtung 22 vorgesehen, welche beispielsweise mit der Metallfolie elektrisch verbunden oder verbindbar ist. Im Rahmen eines Verfahrens zum Ermitteln einer Temperatur der Batteriezelle 10 ist es vorgesehen, dass mittels der Sensoreinrichtung 22 ein elektrischer Widerstand der Metallfolie erfasst und in Abhängigkeit von dem erfassten elektrischen Widerstand eine Temperatur der Batteriezelle ermittelt wird. Die Metallfolie weist beispielsweise genau ein Metall oder aber wenigstens zwei voneinander unterschiedliche Metalle auf. Beispielsweise weist die Metallfolie Kupfer (Cu) und/oder Aluminium (Al) auf.To now in a particularly simple manner a particularly safe operation of the battery cell 10 and thus to be able to realize the battery as a whole, at least one in 1 particularly schematically illustrated sensor device 22 provided which is electrically connected or connectable, for example, with the metal foil. As part of a method for determining a temperature of the battery cell 10 it is provided that by means of the sensor device 22 detects an electrical resistance of the metal foil and a temperature of the battery cell is determined in dependence on the detected electrical resistance. The metal foil has, for example, exactly one metal or at least two mutually different metals. For example, the metal foil has copper (Cu) and / or aluminum (Al).

Dabei zeigt 2 ein Diagramm 24, in welches Verläufe 26a–d eingetragen sind. Die Verläufe 26a–d veranschaulichen den elektrischen Widerstand von Kupfer, Aluminium beziehungsweise Legierungen, welche Aluminium und Kupfer mit jeweiligen Anteilen aufweisen, über der Temperatur. Somit ist anhand der Verläufe 26a–d erkennbar, dass es bei einer Änderung der Temperatur der Metallfolie zu einer Änderung des elektrischen Widerstands der Metallfolie kommt. Da der elektrische Widerstand der Metallfolie von deren Temperatur abhängt, kann auf Basis des ermittelten elektrischen Widerstands auf die Temperatur der Metallfolie rückgeschlossen werden, sodass beispielsweise ein thermisches Ereignis, das heißt eine plötzliche Temperaturzunahme der Batteriezelle 10 präzise und frühzeitig erfasst werden kann. Insbesondere kann auf diese Weise eine Überhitzung der Batteriezelle 10 frühzeitig erfasst werden, woraufhin beispielsweise wenigstens eine Gegenmaßnahme eingeleitet werden kann. Mittels der Gegenmaßnahme wird beispielsweise der Überhitzung entgegengewirkt beziehungsweise es kann eine weitere Zunahme der Temperatur verhindert oder verlangsamt werden, sodass beispielsweise eine thermische Propagation in der Batterie vermieden werden kann. Da zur Ermittlung der Temperatur auf die ohnehin vorhandene Metallfolie rückgegriffen wird, können die Teileanzahl und somit der Bauraumbedarf, das Gewicht und die Kosten der Batteriezelle 10 in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden.It shows 2 a diagram 24 into which gradients 26a -D are registered. The courses 26a Figure-d illustrate the electrical resistance of copper, aluminum or alloys, which have aluminum and copper in respective proportions, over temperature. Thus, based on the gradients 26a -D recognizable that there is a change in the temperature of the metal foil to a change in the electrical resistance of the metal foil. Since the electrical resistance of the metal foil depends on its temperature, it is possible to deduce the temperature of the metal foil on the basis of the determined electrical resistance, so that, for example, a thermal event, that is to say a sudden increase in the temperature of the battery cell 10 can be recorded accurately and early. In particular, in this way overheating of the battery cell 10 be detected at an early stage, whereupon, for example, at least one countermeasure can be initiated. By means of the countermeasure, for example, the overheating is counteracted or a further increase in the temperature can be prevented or slowed down so that, for example, thermal propagation in the battery can be avoided. Since the determination of the temperature on the already existing metal foil is used, the number of parts and thus the space requirement, the weight and the cost of the battery cell 10 be kept in a particularly small frame.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Batteriezellebattery cell
1212
Ummantelungjacket
1414
Aufnahmeraumaccommodation space
1616
Kathodecathode
1818
Anodeanode
2020
TrennschichtInterface
2222
Sensoreinrichtungsensor device
2424
Diagrammdiagram
26a–d26a-d
Verlaufcourse

Claims (5)

Batteriezelle (10) für eine Batterie, mit zumindest einer wenigstens eine Metallfolie umfassenden flexiblen Ummantelung (12), welche wenigstens einen Aufnahmeraum (14) zum Aufnehmen eines Elektrolyten und wenigstens einer Elektrode (18, 20) der Batteriezelle (10) begrenzt, gekennzeichnet durch wenigstens eine Sensoreinrichtung (22), mittels welcher ein elektrischer Widerstand der Metallfolie erfassbar und in Abhängigkeit von dem elektrischen Widerstand eine Temperatur der Batteriezelle (10) ermittelbar ist.Battery cell ( 10 ) for a battery, comprising at least one flexible sheath comprising at least one metal foil ( 12 ), which at least one receiving space ( 14 ) for receiving an electrolyte and at least one electrode ( 18 . 20 ) of the battery cell ( 10 ), characterized by at least one sensor device ( 22 ), by means of which an electrical resistance of the metal foil can be detected and a function of the electrical resistance of a temperature of the battery cell ( 10 ) can be determined. Batteriezelle (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfolie wenigstens zwei voneinander unterschiedliche Metalle und/oder eine Metalllegierung aufweist.Battery cell ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the metal foil has at least two mutually different metals and / or a metal alloy. Batteriezelle (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfolie zumindest Aluminium und/oder Nickel aufweist.Battery cell ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the metal foil comprises at least aluminum and / or nickel. Batteriezelle (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfolie eine Dotierung aufweist.Battery cell ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the metal foil has a doping. Verfahren zum Ermitteln einer Temperatur einer Batteriezelle (10) für eine Batterie, bei welchem die Batteriezelle (10) zumindest eine wenigstens eine Metallfolie umfassende flexible Ummantelung (12) aufweist, welche wenigstens einen Aufnahmeraum (14) zum Aufnehmen eines Elektrolyten und wenigstens einer Elektrode (18, 20) der Batteriezelle (10) begrenzt, wobei mittels wenigstens einer Sensoreinrichtung (22) ein elektrischer Widerstand der Metallfolie erfasst und in Abhängigkeit von dem elektrischen Widerstand eine Temperatur der Batteriezelle (10) ermittelt wird.Method for determining a temperature of a battery cell ( 10 ) for a battery in which the battery cell ( 10 ) at least one at least one metal foil comprehensive flexible sheath ( 12 ), which at least one receiving space ( 14 ) for receiving an electrolyte and at least one electrode ( 18 . 20 ) of the battery cell ( 10 ), wherein by means of at least one sensor device ( 22 ) detects an electrical resistance of the metal foil and in dependence on the electrical resistance of a temperature of the battery cell ( 10 ) is determined.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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