DE102018009099A1 - Method for producing an electrical energy store with a placement of a sacrificial electrode and electrical energy storage - Google Patents

Method for producing an electrical energy store with a placement of a sacrificial electrode and electrical energy storage Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen (10) eines elektrischen Energiespeichers (12), mit den Schritten:- Bereitstellen eines Elektrodenstapels (14) mit zumindest einer Anode (18) des elektrischen Energiespeichers (12) und einer Kathode (16) des elektrischen Energiespeichers (12);- Einschweißen des Elektrodenstapels (14) mit einer Energiespeicherfolie (20);- Einbringen eines Elektrolyts in den Elektrodenstapel (14);- Laden und Entladen des elektrischen Energiespeichers (12) mit elektrischer Energie;- Transfer von aktivem Lithium von der Opferelektrode in eine der Elektroden des Elektrodenstapels;- Vakuumsiegeln des elektrischen Energiespeichers (12) und Abtrennen einer dabei entstehenden Gastasche (28) des elektrischen Energiespeichers (12); mit dem weiteren Schritt:- Anordnen einer Opferelektrode (26) an der Gastasche (28), wobei die Opferelektrode (26) beabstandet zu der Anode (18) und zu der Kathode (16) angeordnet wird.Ferner betrifft die Erfindung einen elektrischen Energiespeicher (12).The invention relates to a method for producing (10) an electrical energy store (12), comprising the steps: - providing an electrode stack (14) with at least one anode (18) of the electrical energy store (12) and a cathode (16) of the electrical energy store - welding the electrode stack (14) with an energy storage foil (20) - introducing an electrolyte into the electrode stack (14) - charging and discharging the electrical energy store (12) with electrical energy - transferring active lithium from the Sacrificial electrode in one of the electrodes of the electrode stack, - vacuum sealing of the electrical energy store (12) and separation of a resulting gas pocket (28) of the electrical energy store (12); with the further step: - arranging a sacrificial electrode (26) on the gas pocket (28), wherein the sacrificial electrode (26) spaced from the anode (18) and to the cathode (16) angeordnet.Ferne the invention relates to an electrical energy storage ( 12).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Energiespeichers, bei welchem ein Elektrodenstapel mit zumindest einer Anode des elektrischen Energiespeichers und einer Kathode des elektrischen Energiespeichers bereitgestellt wird. Es wird der Elektrodenstapel in einer Ummantelung eingeschweißt. Es erfolgt ein Einbringen eines Elektrolyts in den Elektrodenstapel. Es erfolgt ein Laden und Entladen des elektrischen Energiespeichers mit elektrischer Energie. Es erfolgt ein Einbringen des Lithiums von der Opferelektrode in den Elektrodenstapel. Es erfolgt ein Vakuumsiegeln des elektrischen Energiespeichers und ein Abtrennen einer dabei entstehenden Gastasche des elektrischen Energiespeichers. Ferner betrifft die Erfindung einen elektrischen Energiespeicher.The invention relates to a method for producing an electrical energy store, in which an electrode stack is provided with at least one anode of the electrical energy store and a cathode of the electrical energy store. It is the electrode stack welded in a sheath. There is an introduction of an electrolyte in the electrode stack. There is a loading and unloading of the electrical energy storage with electrical energy. There is an introduction of the lithium from the sacrificial electrode in the electrode stack. There is a vacuum sealing of the electrical energy storage and a separation of a resulting gas pocket of the electrical energy storage. Furthermore, the invention relates to an electrical energy storage.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass beispielsweise beim Herstellen einer Lithium-Ionen-Zelle zuerst ein Elektrodenstapel gefertigt wird, welcher anschließend in eine Ummantelung, welche auch als Pouchfolie bezeichnet wird, mit Gastaschen eingeschweißt wird. Insbesondere wird dann unter einer Inert-Gas Atmosphäre Elektrolyt in die Zelle gefüllt. Anschließend wird die Zelle zur Formierung mehrere Tage geladen und wieder entladen. Dabei baut sich auf der Anode eine Passivierungsschicht auf. Diese Schichtbildung geht mit einem Verlust von zirka 5 bis 10 Prozent des aktiven Lithiums sowie der Bildung von Gasen einher. Ist der Formierungsprozess abgeschlossen, wird durch Vakuumsiegeln das entstandene Gas in der Gastasche isoliert. Anschließend folgt das Abtrennen der Gastasche und die Zelle ist entsprechend hergestellt.It is known from the prior art that, for example, when producing a lithium-ion cell, firstly an electrode stack is produced, which is subsequently welded into gas pockets in a jacket, which is also referred to as a pouch foil. In particular, electrolyte is then filled into the cell under an inert gas atmosphere. Subsequently, the cell is charged for forming several days and discharged again. In the process, a passivation layer builds up on the anode. This layer formation is associated with a loss of about 5 to 10 percent of the active lithium and the formation of gases. When the formation process is complete, the resulting gas in the gas pocket is isolated by vacuum sealing. This is followed by the separation of the gas pocket and the cell is made accordingly.

Dies hat den Nachteil, dass der Verlust des aktiven Lithiums gleichbedeutend mit einer Verringerung der nutzbaren Zellkapazität und somit einer Verringerung der Energiedichte der Zelle beziehungsweise des elektrischen Energiespeichers ist.This has the disadvantage that the loss of the active lithium is equivalent to a reduction in the usable cell capacity and thus a reduction in the energy density of the cell or the electrical energy storage.

Die US 2015/0349346 A1 offenbart eine Lithium-Ionen-Batteriezelle, die ionenpermeable Anoden- und Kathodenelektroden, einen Elektrolyten, der die Anode und die Kathode ionisch koppelt, einen Separator, der die Anode und die Kathode elektrisch trennt und eine opfernde, hochleistungsfähige Lithium-Zusammensetzung zum Bereitstellen von Lithium an mindestens eine der Elektroden beinhaltet.The US 2015/0349346 A1 discloses a lithium-ion battery cell comprising ion-permeable anode and cathode electrodes, an electrolyte ionically coupling the anode and the cathode, a separator electrically separating the anode and the cathode, and a sacrificial high-performance lithium composition for providing lithium includes at least one of the electrodes.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Energiespeichers sowie einen elektrischen Energiespeicher zu schaffen, mittels welchem die Kapazität/Energiedichte des elektrischen Energiespeichers erhöht werden kann.The object of the present invention is to provide a method for producing an electrical energy store and an electrical energy store, by means of which the capacity / energy density of the electrical energy store can be increased.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch einen elektrischen Energiespeicher gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a method and by an electrical energy store according to the independent patent claims. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Energiespeichers, bei welchem ein Elektrodenstapel mit zumindest einer Anode des elektrischen Energiespeichers und einer Kathode des elektrischen Energiespeichers bereitgestellt wird. Es erfolgt ein Einschweißen des Elektrodenstapels mit einer Ummantelung. Es erfolgt ein Einbringen eines Elektrolyts in den Elektrodenstapel. Es erfolgt ein Laden und Entladen des elektrischen Energiespeichers mit elektrischer Energie. Es erfolgt ein Vakuumsiegeln des elektrischen Energiespeichers und ein Abtrennen einer dabei entstehenden Gastasche des elektrischen Energiespeichers.One aspect of the invention relates to a method for producing an electrical energy store, in which an electrode stack having at least one anode of the electrical energy store and a cathode of the electrical energy store is provided. There is a welding of the electrode stack with a sheath. There is an introduction of an electrolyte in the electrode stack. There is a loading and unloading of the electrical energy storage with electrical energy. There is a vacuum sealing of the electrical energy storage and a separation of a resulting gas pocket of the electrical energy storage.

Es ist vorgesehen, dass ein Anordnen einer Opferelektrode in der Gastasche durchgeführt wird, wobei die Opferelektrode beabstandet zu der Anode und der Kathode angeordnet wird.It is envisaged that a placement of a sacrificial electrode in the gas pocket is performed with the sacrificial electrode spaced from the anode and the cathode.

Dadurch ist es ermöglicht, dass die Opferelektrode den Kapazitätsverlust während des Formierungsprozesses, also beim Laden und Entladen des elektrischen Energiespeichers, ausgleichen kann. Beim Abtrennen der Gastasche wird dann die Opferelektrode mit abgetrennt, sodass gewichtsreduziert der elektrische Energiespeicher bereitgestellt werden kann, wobei der elektrische Energiespeicher aufgrund des Kapazitätsausgleichs der Opferelektrode eine höhere Kapazität bzw. Energiedichte aufweist.This makes it possible that the sacrificial electrode can compensate for the loss of capacity during the forming process, ie when charging and discharging the electrical energy storage. When separating the gas pocket, the sacrificial electrode is then separated, so that the electrical energy store can be provided with reduced weight, wherein the electrical energy store has a higher capacity or energy density due to the capacity compensation of the sacrificial electrode.

Mit anderen Worten kann mittels der Opferelektrode nach der Formierung dieser Verlust wieder ausgeglichen werden, indem Lithium mittels der Opferelektrode durch einen Stromfluss in die Kathode überführt wird. Dadurch steigt die Kapazität der Zelle. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sich dann die Opferelektrode während des Aufladeprozesses entsprechend auflöst. Die gravimetrische Energiedichte steigt so um beispielsweise etwa 5 bis 10 Prozent.In other words, by means of the sacrificial electrode after the formation of this loss can be compensated again by lithium is transferred by means of the sacrificial electrode by a current flow in the cathode. This increases the capacity of the cell. In particular, it can be provided that the sacrificial electrode then dissolves accordingly during the charging process. The gravimetric energy density increases by, for example, about 5 to 10 percent.

Beispielsweise kann die Opferelektrode als dünne Schicht auf einer der Zellkomponenten oder als zusätzliche eigenständige Elektrode ausgeführt werden, sodass die Produktionsweise der Zellen sich nicht stark von derzeitigen Verfahren verändert.For example, the sacrificial electrode may be made as a thin layer on one of the cell components or as an additional discrete electrode, so that the mode of production of the cells does not vary greatly from current methods.

Insbesondere wird die zusätzliche Elektrode in die Gastasche eingebracht. Nach Ende der Formierung kann das Lithium aus der Opferelektrode in die Elektroden der Zelle geladen werden. Somit kann der Kapazitätsverlust am Ende der Formierung ausgeglichen werden. Die zusätzliche Elektrode kann dann zusammen mit den ohnehin entstehenden Gasen vom Rest der Zelle abgetrennt werden. Es verbleibt somit keine zusätzliche Masse in der fertiggestellten Zelle, welche dem elektrischen Energiespeicher entspricht, die eine um etwa 5 bis 10 Prozent erhöhte Kapazität aufweist.In particular, the additional electrode is introduced into the gas pocket. After the end of the formation, the lithium can be charged from the sacrificial electrode into the electrodes of the cell. Thus, the capacity loss at the end of the formation be compensated. The additional electrode can then be separated from the rest of the cell together with the gases that are formed anyway. There thus remains no additional mass in the finished cell, which corresponds to the electrical energy storage, which has an increased by about 5 to 10 percent capacity.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wird die Opferelektrode aus metallischem Lithium oder aus Lithiumeisenphosphat oder aus Lithiumtitanat bereitgestellt. Mit anderen Worten kann mittels der Opferelektrode bei beispielsweise einer Lithium-Ionen-Zelle als elektrischer Energiespeicher entsprechend die Menge an aktivem Lithium mittels der Opferelektrode ausgeglichen werden. Dadurch kann einfach und dennoch zuverlässig die Kapazität des elektrischen Energiespeichers gesteigert werden.According to an advantageous embodiment, the sacrificial electrode is made of metallic lithium or lithium iron phosphate or lithium titanate. In other words, by means of the sacrificial electrode in the case of, for example, a lithium-ion cell as an electrical energy store, the amount of active lithium can be equalized by means of the sacrificial electrode. As a result, the capacity of the electrical energy store can be increased simply and yet reliably.

Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn an die Opferelektrode ein elektrischer Strom angelegt wird. Insbesondere durch das Anlegen des elektrischen Stroms kann realisiert werden, dass sich die Opferelektrode „auflöst“ und somit Lithium für den elektrischen Energiespeicher bereitgestellt wird. Insbesondere kann somit der Verlust beim Formieren durch das Auflösen der Opferelektrode ausgeglichen werden.It is also advantageous if an electrical current is applied to the sacrificial electrode. In particular, by applying the electric current can be realized that the sacrificial electrode "dissolves" and thus lithium is provided for the electrical energy storage. In particular, therefore, the loss during the formation can be compensated by the dissolution of the sacrificial electrode.

Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn der elektrische Energiespeicher als Lithium-Ionen-Zelle hergestellt wird. Dadurch kann mit wenig Bauraum eine hohe Energiedichte bereitgestellt werden. Insbesondere ist dann die Opferelektrode ebenfalls zumindest teilweise aus Lithium hergestellt, sodass dann wiederum von der Opferelektrode das Lithium in den elektrischen Energiespeicher, insbesondere in den Elektrodenstapel, fließen kann. Somit kann einfach und dennoch zuverlässig die Kapazität der Lithium-Ionen-Zelle erhöht werden, indem der Verlust des Lithiums beim Herstellen der Lithium-Ionen-Zelle mittels der Opferelektrode ausgeglichen werden kann.It is also advantageous if the electrical energy store is produced as a lithium-ion cell. This allows a high energy density can be provided with little space. In particular, then the sacrificial electrode is also at least partially made of lithium, so then in turn can flow from the sacrificial electrode, the lithium in the electrical energy storage, in particular in the electrode stack. Thus, the capacity of the lithium-ion cell can be easily and yet reliably increased by compensating the loss of lithium in the manufacture of the lithium-ion cell by means of the sacrificial electrode.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher mit einem Elektrodenstapel mit zumindest einer Anode und einer Kathode, mit einer Ummantelungen mit einem Elektrolyt, wobei der elektrische Energiespeicher mit einem Verfahren nach dem vorhergehenden Aspekt hergestellt wird.A further aspect of the invention relates to an electrical energy store having an electrode stack with at least one anode and a cathode, with a jacket having an electrolyte, wherein the electrical energy store is produced by a method according to the preceding aspect.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform des elektrischen Energiespeichers ist der elektrische Energiespeicher als Lithium-Ionen-Zelle ausgebildet.According to an advantageous embodiment of the electrical energy storage of the electrical energy storage is designed as a lithium-ion cell.

Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des elektrischen Energiespeichers anzusehen. Der elektrische Energiespeicher weist dazu gegenständliche Merkmale auf, welche eine Durchführung des Verfahrens oder eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen.Advantageous embodiments of the method are to be regarded as advantageous embodiments of the electrical energy storage. For this purpose, the electrical energy store has representational features which enable a performance of the method or an advantageous embodiment thereof.

Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der elektrische Energiespeicher zum Anordnen innerhalb eines Kraftfahrzeugs, welches insbesondere zumindest teilweise elektrisch betreibbar ist, angeordnet werden kann. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.It can preferably be provided that the electrical energy store can be arranged for arranging within a motor vehicle, which is in particular at least partially electrically operable. The motor vehicle is designed in particular as a passenger car.

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 der einzigen Figur 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 figure description and / or alone in the single figure can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone, without the frame to leave the invention.

Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische Ansicht eines Herstellungsprozesses eines elektrischen Energiespeichers.The single FIGURE shows a schematic view of a manufacturing process of an electrical energy storage.

In der Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figure, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

Die Fig. zeigt in einer schematischen Perspektivansicht ein Herstellen 10 eines elektrischen Energiespeichers 12. Der elektrische Energiespeicher 12 ist insbesondere als Lithium-Ionen-Zelle ausgebildet. Der elektrische Energiespeicher 12 weist einen Elektrodenstapel 14 mit einer Kathode 16 und einer Anode 18 auf. Ferner weist der elektrische Energiespeicher 12 eine Ummantelung 20 auf, in welcher insbesondere der Elektrodenstapel 14 eingeschweißt ist beziehungsweise eingeschweißt wird. Die Ummantelung20 kann auch als Pouchfolie bezeichnet werden.The figure shows a schematic perspective view of a manufacture 10 an electrical energy store 12 , The electrical energy storage 12 is designed in particular as a lithium-ion cell. The electrical energy storage 12 has an electrode stack 14 with a cathode 16 and an anode 18 on. Furthermore, the electrical energy store 12 a sheath 20 in which in particular the electrode stack 14 is welded or welded. The sheath 20 may also be referred to as a pouch foil.

Die Fig. zeigt den Herstellungsprozess als Herstellung 10, wobei mittels der Pfeile 22, 24 die jeweiligen Herstellungsschritte der Herstellung 10 dargestellt sind.The figure shows the manufacturing process as a production 10 , wherein by means of the arrows 22 . 24 the respective production steps of the production 10 are shown.

Des Weiteren weist der elektrische Energiespeicher 12 in zumindest einem der Herstellungsschritte eine Opferelektrode 26 auf, welche an einer Gastasche 28 des elektrischen Energiespeichers 12 während des Herstellungsprozesses angeordnet ist.Furthermore, the electrical energy store 12 in at least one of the manufacturing steps, a sacrificial electrode 26 on which at a gas pocket 28 of the electrical energy storage 12 is arranged during the manufacturing process.

Die Fig. zeigt das Verfahren zum Herstellen 10 des elektrischen Energiespeichers 12. Es wird der Elektrodenstapel 14 mit der Anode 18 und der Kathode 16 bereitgestellt. Es erfolgt im ersten Schritt ein Einschweißen des Elektrodenstapels 14 mit der Ummantelung 20. Es wird ein Elektrolyt in den Elektrodenstapel 14 in einem weiteren Herstellungsschritt eingebracht. Es erfolgt ein Laden und Entladen des elektrischen Energiespeichers 12 mit elektrischer Energie. Es erfolgt ein Vakuumsiegeln, welches insbesondere im mittleren Schritt der Fig. gezeigt ist, des elektrischen Energiespeichers 12 und in einem nächsten Schritt ein Abtrennen der dabei entstehenden Gastasche 28 des elektrischen Energiespeichers 12.The figure shows the method for manufacturing 10 of the electrical energy storage 12 , It becomes the electrode stack 14 with the anode 18 and the cathode 16 provided. In the first step, the electrode stack is welded in 14 with the sheath 20 , There will be an electrolyte in the electrode stack 14 introduced in a further manufacturing step. There is a loading and unloading of the electrical energy storage 12 with electrical energy. There is a vacuum sealing, which is shown in particular in the middle step of FIG., The electrical energy storage 12 and in a next step, separating the resulting gas pocket 28 of the electrical energy storage 12 ,

Es ist vorgesehen, dass die Opferelektrode 26 an der Gastasche 28 angeordnet wird, wobei die Opferelektrode 26 beabstandet zur Anode 18 und zur Kathode 16 angeordnet wird.It is envisaged that the sacrificial electrode 26 at the gas pocket 28 is arranged, wherein the sacrificial electrode 26 spaced apart from the anode 18 and to the cathode 16 is arranged.

Die Opferelektrode 26 ist insbesondere aus metallischem Lithium oder aus Lithiumeisenphosphat oder aus Lithiumtitanat bereitgestellt. Ferner wird insbesondere zum Übertragen des Lithiums der Opferelektrode 26 an den Elektrodenstapel 14 ein elektrischer Strom an die Opferelektrode angelegt.The sacrificial electrode 26 is in particular made of metallic lithium or of lithium iron phosphate or of lithium titanate. Furthermore, in particular for transferring the lithium of the sacrificial electrode 26 to the electrode stack 14 an electric current is applied to the sacrificial electrode.

Über die Opferelektrode 26 können nach der Formierung des elektrischen Energiespeichers 12 die Kapazitätsverluste, die dabei entstehen, wieder ausgeglichen werden, indem das Lithium von der Opferelektrode 26 durch einen Stromfluss in die Kathode 16 überführt wird. Dadurch steigt die Kapazität des elektrischen Energiespeichers 12. Die Opferelektrode 26 aus metallischem Lithium löst sich bei diesem Vorgang auf, sodass keine zusätzliche Masse der Opferelektrode 26 innerhalb des elektrischen Energiespeichers 12 zu verzeichnen ist. Die gravimetrische Energiedichte steigt so um zirka 5 bis 10 Prozent. Beispielsweise kann die Opferelektrode 26 als dünne Schicht auf einer der Zellkomponenten oder als zusätzliche eigenständige Elektrode ausgeführt werden, sodass die Produktionsweise der Zellen sich nicht stark zum derzeitigen Verfahren ändert.About the sacrificial electrode 26 can after the formation of the electrical energy storage 12 the capacity losses that are incurred thereby be compensated by the lithium from the sacrificial electrode 26 by a flow of current into the cathode 16 is transferred. This increases the capacity of the electrical energy storage 12 , The sacrificial electrode 26 Metallic lithium dissolves during this process, so no additional mass of the sacrificial electrode 26 within the electrical energy storage 12 to be recorded. The gravimetric energy density increases by about 5 to 10 percent. For example, the sacrificial electrode 26 as a thin layer on one of the cell components or as an additional discrete electrode, so that the mode of production of the cells does not change greatly from the current method.

Ferner kann während des Einbringens des Elektrolyten die zusätzliche Opferelektrode 26 in die Gastasche 28 eingebracht werden. Nach Ende der Formierung kann das Lithium aus der Opferelektrode 26 in die Elektroden der Zelle geladen werden. Somit kann der Lithiumverlust am Ende der Formierung ausgeglichen werden. Die zusätzliche Opferelektrode 26 kann dann zusammen mit den ohnehin entstehenden Gasen, also mit der Gastasche 28, vom Rest der Zelle abgetrennt werden. Es verbleibt damit keine zusätzliche Masse in der fertiggestellten Zelle, die eine um zirka 5 bis 10 Prozent erhöhte Kapazität/Energiedichte aufweist.Furthermore, during the introduction of the electrolyte, the additional sacrificial electrode 26 in the gas pocket 28 be introduced. After the end of the formation, the lithium from the sacrificial electrode 26 be loaded into the electrodes of the cell. Thus, the lithium loss at the end of the formation can be compensated. The additional sacrificial electrode 26 can then together with the gases that are generated anyway, ie with the gas pocket 28 to be separated from the rest of the cell. It thus leaves no additional mass in the finished cell, which has an increased by about 5 to 10 percent capacity / energy density.

Bei einer Reihenschaltung von elektrischen Energiespeichern 12 bestimmt der elektrische Energiespeicher 12 mit der geringsten Kapazität die Speichermöglichkeit des Gesamtsystems. Aufgrund von Fertigungstoleranzen oder auch durch unterschiedliche Alterung der elektrischen Energiespeicher 12 innerhalb des Gesamtsystems, welches auch als Batterie bezeichnet werden kann, weichen die Kapazitäten voneinander ab. Die Opferelektrode 26 ermöglicht es, durch gezieltes Zuführen von aktivem Lithium in einzelne Zellen die Unterschiede auszugleichen. Dadurch können Toleranzen in der Produktion aufgeweitet werden, was wiederum den Ausschuss senkt. Zusätzlich verlängert sich die Lebensdauer der Batterie, da nicht mehr einzelne, schnell alternde elektrische Energiespeicher 12 die Lebensdauer des Systems bestimmen.In a series connection of electrical energy storage 12 determines the electrical energy storage 12 with the lowest capacity the storage possibility of the whole system. Due to manufacturing tolerances or due to different aging of the electrical energy storage 12 Within the overall system, which can also be referred to as a battery, the capacities differ from each other. The sacrificial electrode 26 makes it possible to balance the differences by deliberately supplying active lithium into individual cells. As a result, tolerances in production can be widened, which in turn lowers the rejects. In addition, extends the life of the battery, as no longer single, rapidly aging electrical energy storage 12 determine the lifetime of the system.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass beim Herstellen des Batteriesystems in einem ersten Schritt über die Opferelektrode 26, welche beispielsweise metallisches Lithium bereitstellt, bis zu 5,4 Prozent der bestimmten Kapazität in die Kathode 16 geladen werden. Dadurch kann sich beispielsweise ein Kapazitätsanstieg von zirka 4 bis 5 Prozent ergeben. In einem weiteren Schritt kann durch Laden von weiteren beispielsweise 3 Prozent von der Opferelektrode 26, welche insbesondere aus Lithium bereitgestellt ist, die Kathode 16 eine erneute Steigerung der Kapazität des Batteriesystems auf insgesamt 6 bis 7 Prozent erreicht werden.For example, it may be provided that during the manufacture of the battery system in a first step via the sacrificial electrode 26 for example, which provides metallic lithium, up to 5.4 percent of the particular capacitance into the cathode 16 Loading. For example, this may result in an increase in capacity of approximately 4 to 5 percent. In a further step, by loading further, for example, 3 percent of the sacrificial electrode 26 , which is provided in particular of lithium, the cathode 16 a further increase in the capacity of the battery system to a total of 6 to 7 percent can be achieved.

Insgesamt zeigt die Erfindung eine Lithium-Ionen-Zelle mit Opferelektrode 26 zum Ausgleich des Formierungsverlustes.Overall, the invention shows a lithium ion cell with sacrificial electrode 26 to compensate for the formation loss.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
HerstellenProduce
1212
elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
1414
Elektrodenstapelelectrode stack
1616
Kathodecathode
1818
Anodeanode
2020
Ummantelungjacket
2222
Pfeilarrow
2424
Pfeilarrow
2626
Opferelektrodesacrificial electrode
2828
Gastaschegas pocket

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2015/0349346 A1 [0004]US 2015/0349346 A1 [0004]

Claims (6)

Verfahren zum Herstellen (10) eines elektrischen Energiespeichers (12), mit den Schritten: - Bereitstellen eines Elektrodenstapels (14) mit zumindest einer Anode (18) des elektrischen Energiespeichers (12) und einer Kathode (16) des elektrischen Energiespeichers (12); - Einschweißen des Elektrodenstapels (14) mit einer Energiespeicherfolie (20); - Anordnen einer Opferelektrode (26) an der Gastasche (28), wobei die Opferelektrode (26) beabstandet zu der Anode (18() und zu der Kathode (16) angeordnet wird. Einbringen eines Elektrolyts in den Elektrodenstapel (14); - Laden und Entladen des elektrischen Energiespeichers (12) mit elektrischer Energie; - Transfer von aktivem Lithium von der Opferelektrode in eine der Elektroden des Elektrodenstapels; - Vakuumsiegeln des elektrischen Energiespeichers (12) und Abtrennen einer dabei entstehenden Gastasche (28) des elektrischen Energiespeichers (12); gekennzeichnet durch den Schritt: - Entfernen der zusätzlichen Masse der Opferelektrode aus dem Energiespeicher.A method for producing (10) an electrical energy store (12), comprising the steps of: - providing an electrode stack (14) with at least one anode (18) of the electrical energy store (12) and a cathode (16) of the electrical energy store (12); - Welding of the electrode stack (14) with an energy storage film (20); Arranging a sacrificial electrode (26) on the gas pocket (28) with the sacrificial electrode (26) spaced from the anode (18 (12) and the cathode (16).) Placing an electrolyte in the electrode stack (14); and discharging the electrical energy store (12) with electrical energy, - transfer of active lithium from the sacrificial electrode into one of the electrodes of the electrode stack, - vacuum sealing of the electrical energy store (12) and separation of a resulting gas pocket (28) of the electrical energy store (12) characterized by the step of: - removing the additional mass of the sacrificial electrode from the energy store. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Opferelektrode (26) aus metallischen Lithium oder aus Lithiumeisenphosphat oder aus Lithiumtitanat bereitgestellt wird.Method according to Claim 1 characterized in that the sacrificial electrode (26) is made of metallic lithium or lithium iron phosphate or lithium titanate. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an die Opferelektrode (26) ein elektrischer Strom angelegt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an electric current is applied to the sacrificial electrode (26). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher (12) als Lithium-Ionen Zelle hergestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical energy store (12) is produced as a lithium-ion cell. Elektrischer Energiespeicher (12) mit einem Elektrodenstapel (14) mit zumindest einer Anode (18) und einer Kathode (16), mit einer Energiespeicherfolie (20) und mit einem Elektrolyt, wobei der elektrische Energiespeicher (12) mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellt wird.Electric energy store (12) having an electrode stack (14) with at least one anode (18) and a cathode (16), with an energy storage film (20) and with an electrolyte, wherein the electrical energy store (12) is equipped with a method according to one of Claims 1 to 4 will be produced. Elektrischer Energiespeicher (12) nach Anspruch 5, wobei der elektrische Energiespeicher (12) als Lithium-Ionen Zelle ausgebildet ist.Electric energy storage (12) after Claim 5 , wherein the electrical energy store (12) is designed as a lithium-ion cell.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116143245A (en) * 2023-02-28 2023-05-23 山东省鲁南地质工程勘察院(山东省地质矿产勘查开发局第二地质大队) Electrolytic treatment device and method for high-salt organic wastewater

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US20150349346A1 (en) 2014-05-29 2015-12-03 Sila Nanotechnologies, Inc. Ion permeable composite current collectors for metal-ion batteries and cell design using the same

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