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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Batterietestvorrichtung und auf ein Verfahren zum Batterietesten. Bevorzugte Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Verfahren zur Nachbildung des internen Kurzschlusses in Lithium-Ionen-Batterien.
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Lithium-Ionen-Batterien sind aufgrund ihrer relativ hohen Energiedichte als Energiespeicher nicht mehr wegzudenken, sei es in portablen Geräten, in der Elektromobilität oder in stationären Energiespeichern. Diese außergewöhnliche Verbreitung macht die Sicherheitsaspekte umso wichtiger. Bei einer defekten Zelle können verschiedene Reaktionen auftreten. Vom Auslösen einer zellinternen Schutzfunktion (Druckventil, Schmelzen des Separators), über die Elektrolyt-Leckage, bis hin zum thermischen Durchgehen. Das thermische Durchgehen beschreibt den sich selbst verstärkenden Prozess der Erwärmung einer Batteriezelle über eine kritische Schwelle, die zum Gasausstoß und zu Entflammung führt (thermal runaway). Solch ein thermisches Durchgehen kann durch äußere oder innere Einflüsse ausgelöst werden. Zu äußeren Einflüssen zählen externer Kurzschluss, Überladung und Überhitzung. Alle diese äußeren Ursachen können durch Einsatz entsprechender Kontrollmechanismen im Systeme ausgeschlossen werden. Dagegen kann die interne Ursache, ein intrinsischer Fehler, kaum detektiert und entsprechend nicht ausgeschlossen werden. Beim internen Kurzschluss fließt im Gegensatz zum äußeren Kurzschluss der ganze Strom durch eine kleine Fläche und verursacht eine starke Erhitzung. Bei solchen Einzelereignissen wurde eine Zelloberflächentemperatur über 600 °C gemessen. Der Ausstoß von heißen, toxischen Gasen (Co, HF usw.) stellt ein weiteres Problem dar. Die Gefahr steigt besonders in Batteriesystemen mit der großen Anzahl von eingebauten Zellen deutlich, da in diesem Fall die Wahrscheinlichkeit des Einzelereignisses höher ist und die Nähe zu anderen Zellen eine Kettenreaktion, die sogenannte Propagation, auslösen kann. Dabei werden die Nachbarzellen zur Zündung gebracht. Dies kann zu katastrophalen Folge wie Brand oder Explosion führen.
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Um die Gefahren für ein Batteriesystem zu verringern, werden Propagationsprüfungen durchgeführt. Das Ziel dieser ist es, nachzuweisen, dass durch konstruktive Maßnahmen die durchgegangene Zelle keine der benachbarten Zellen ansteckt bzw. der Prozess verlangsamt wird und der Vorfall das Systemgehäuse nicht verlässt. Dafür ist es in Normen vorgeschrieben, die gesamten Batteriesysteme zu testen und die Versuche an Modulen, Modulsegmenten und einzelnen Zellen als Vorbereitungsschritte zu nutzen. Dabei werden alle denkbaren Fehlerursachen einzeln eingeleitet. Die Abbildung des internen Kurzschlusses stellt eine ernsthafte Herausforderung dar.
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Zurzeit werden zwei Arten von Tests verwendet, es sind dies mechanische und thermische Beeinflussung. Unter mechanischen Testarten fallen Nagel- und Quetschtests. Dabei wird es versucht ein zellinternes Ereignis über einen äußere zerstörerischen Eingriff abzubilden, der die Schichten großflächig kurzschließt und die Ganzheit der Zelloberflache angreift. Dadurch wird der Wärmetransport nach Außen unterstützt (besonders beim Nageltest), Gasdruckabbau begünstigt und die Entweichung des Elektrolyten ermöglicht. Die Gas- und Elektrolytaustrittsstellen, Entweichungspfade und -geschwindigkeit sind dadurch nicht mehr aussagekräftig. Außerdem ist das Versuchsergebnis in vielen Fällen nicht eindeutig, da es stark von Versuchsbedingungen abhängt, so sind beim Nageltest Geschwindigkeit und Tiefe beim Eindringen, Material, Geometrie und die Verarbeitung der Nageloberflache maßgebend. Beim Quetschtest spielt zum Beispiel auch die Unterlage der Zelle für die Deformation eine Rolle.
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Bei den thermischen Zerstörungsversuchen wird die Zelle meistens durch die Heizfolien bis auf eine kritische Temperatur aufgeheizt (konduktive Wärmeleitung). Diese Vorgehensweise bildet den realen Vorgang nur bedingt ab. So wird z.B. die Zelle nach dem Öffnen des Sicherheitsventils weiter erhitzt um eine Explosion zu erzwingen. In Realität wird die Zelle spätestens beim Ventilöffnen elektrisch getrennt sein und hat je nach restchemischer Aktivität die Möglichkeit sich ohne extremes Verhalten abzukühlen. Noch wichtiger, die Zelle wird auf dieser Art und Weise als Ganzes auf die kritische Temperatur (150-200°C je nach Zelltyp) vorkonditioniert. Das unterstützt die chemische Kettenreaktion in der Zelle und erzeugt ein quasi simultanes, großflächiges, thermisches Durchgehen. Beim internen Kurzschluss dagegen ist im Vorfall erst eine kleine Flache involviert und der Effekt breitet sich sukzessive auf das ganze Volumen aus. Außerdem wird bei den Versuchen an Modulen oder Modulabschnitten durch die gleichmäßige Aufwärmung die Temperatur der benachbarten Zellen miterhöht, was wiederum die Propagation begünstigt. Außer der Heizfolie sind in der Literatur weitere thermische Methoden zu finden: Lasererwarmung, Strahlungsheizung, oder Anwendung von externen Thermitreaktionen und der Einbau von Mikroheizer in die Elektrode.
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Eine dritte in der wissenschaftlichen Literatur in den letzten Jahren oft besprochene Methode ist Versuch an einer vorgefertigten Zelle deren Elektrode mit einem Kupfer Tab versehen ist (internal short circuit implant) durchzufuhren (siehe
US8421469 und
EP3316352 ) Bei dieser Methode sind folgende Nachteile offensichtlich: Der interne Kurzschluss findet an der vordefinierten Stelle statt, der Versuch kann nur an neuen Zellen durchgeführt werden und der Hersteller muss unbedingt mitbeteiligt werden. Ein sicherer Transport stellt eine zusätzliche Herausforderung dar. Daher wird diese Vorgehensweise nur in der Zellforschung verwendet und ist entsprechend wenig verbreitet. Alternativ wird die Zelle mit einem Nickelpartikel präpariert. Dafür muss sie unter Laborbedingungen geöffnet, abgewickelt und zurückgewickelt werden.
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Bereits im Stand der Technik es gibt einige, teilweise genormte Ansätze zum Testen von Batterien und/oder Akkus.
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Eine ausführliche Übersicht über entsprechende Testnormen und -vorschriften für automobilen Bereich sind z.B. in V. Ruiz, A. Pfrang, A. Kriston, N. Omar, P. Van den Bossche, L. Boon-Brett, A review of international abuse testing standards and regulations for lithium ion batteries in electric and hybrid electric vehicles; Renewable and Sustainable Energy Reviews 81(2018) 1427-1452 zu finden:
- 3.1.3 für Nageltest;
- 3.1.5 für Quetschtest;
- 3.2.2.1 und 3.3. fi.ir Aufheiztest;
- 3.2.2.2 für Nickelpartikel
- 3.2.2.3 für Implanttest.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Batterieprüfung zu schaffen, das es ermöglicht, Batterien ohne spezielle Vorbereitung derart zu prüfen, dass eine zuverlässige Aussage über die Qualität und/oder das Alter in der Zusammenschau mit der Qualität getroffen werden kann.
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Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine Batterietestvorrichtung mit einer Zentrifuge. Die Zentrifuge umfasst einen Zentrifugalarm, der an einem Ende des Zentrifugalarms eine Haltevorrichtung für eine zu testende Batterie aufweist, wobei die Zentrifuge ausgebildet ist, um eine Zentrifugalkraft auf die zu testende Batterie aufzubringen.
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Entsprechend Ausführungsbeispielen kann die Batterietestvorrichtung ein Gehäuse, z.B. in Form einer Prüfstands-Haube, umfassen. Das Gehäuse beherbergt die Zentrifuge. Es sei angemerkt, dass diese Gehäuse/Haube optional ist, z.B. wenn man die Versuche im dafür ausgelegten Raum durchführt oder den Prüfstand in den Brandoffen reinstellt, und die von der Zelle emittierte Gase nicht analysieren möchte, wird die Haube nicht benötigt. Auch im Falle der Temperierung der Versuchsumgebung für die Batterie hat die Habe Vorteile, insbesondere hinsichtlich Effizienz.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung liegt also die Erkenntnis zugrunde, dass durch die Anwendung einer Zentrifugalkraft auf eine Batterie wie z. B. eine Lithium-Ionen-Batterie, es ermöglicht wird, dass die Batterie, wie z. B. die Aktivmaterialschichten in der Zelle beispielsweise zuerst gegen das Zellengehäuse und später dann aneinandergedrückt werden, um eine innere Beschädigung herbeizuführen. Je nach Qualität und Alter wird das Durchgehen der einzelnen Zellen bei höheren oder niedrigeren Winkelgeschwindigkeit erfolgen, wobei eine Zufälligkeit des Ortes des internen Kurzschlusses sichergestellt wird. Ferner erfolgt auch keine Beeinflussung von benachbarten Zellen untereinander vor dem thermischen Durchgehen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die Verwendung einer Zentrifuge zur Prüfung von Batterien.
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Entsprechend Ausführungsbeispielen ist das Batterietestvorrichtungs-Gehäuse hermetisch abgeschlossen, wobei beispielsweise der Zentrifugalarm zusammen mit der Haltevorrichtung im Inneren des Batterietestvorrichtungs-Gehäuses angeordnet ist. Hierbei ist das Gehäuse entsprechend Ausführungsbeispielen auch brandbeständig ausgeführt. Dies hat den Sinn, dass eine Zerstörung der Batterie im Inneren des Gehäuses erfolgen kann, wobei vermieden wird, dass die Gefahr auch außerhalb der Batterietestvorrichtung besteht.
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Entsprechend einer Implementierung kann die Zentrifuge mittels eines Motors, z. B. eines E-Motors, angetrieben sein, der beispielsweise extern zu dem Batterietestvorrichtungs-Gehäuse angeordnet ist.
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Entsprechend Ausführungsbeispielen sind Mittel zur Überwachung der zu testenden Batterie vorgesehen. Diese Mittel zur Überwachung können beispielsweise ein Temperatursensor zur Messung der Temperatur im Inneren des Gehäuses der Batterietestvorrichtung bzw. ein Temperatursensor zur Temperaturmessung der zu testenden Zelle umfassen. Generell können die Temperatursensoren entweder an die Zelle angebracht werden, um die Zelloberflächentemperatur zu überwachen, oder irgendwo unter der Haube platziert werden, um die Umgebungstemperatur und/oder Temperatur von ausgestoßene Gase zu messen. Additiv kann als Mittel zur Überwachung ein Drucksensor (Messung Inneres des Batterietestvorrichtungs-Gehäuses), ein Gassensor (zur Ermittlung von eventuell austretendem Gas) und/oder eine Kamera zur optischen Überwachung der zu testenden Batterie zum Einsatz kommen. Auch wäre es denkbar, dass die Batterie elektrisch kontaktiert wird, um so Messungen durchzuführen.
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Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann die Batterietestvorrichtung zusätzlich Mittel zur Evakuierung des Batterietestvorrichtungs-Gehäuses und/oder Mittel zur Erzeugung eines Unterdrucks in dem Gehäuse und/oder zur Gaseinleitung (z. B. eines Edelgases zur Brandunterdrückung) umfassen. Weiter wäre es auch denkbar, dass entsprechend Ausführungsbeispielen Kühlmittel (Mittel zur Temperierung des Gehäuseinneren, z.B. in dem Batterietestvorrichtungs-Gehäuse zur Umgebungstemperierung) oder Mittel zur Temperierung der zu testenden Batterie (Batteriekühlung, z.B. via Luft oder Kühlmittel) an der Haltevorrichtung angeordnet sein können. Alternativ oder additiv wäre es auch denkbar Zündmittel (Spark ignition) im Gehäuse oder im Bereich der Batterie zu verwenden, um eine kontrollierte Abbrennung der ausgestoßene Gase zu erzwingen.
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Bezüglich des Zugarms sei angemerkt, dass dieser entsprechend bevorzugten, aber nicht notwendigen Ausführungsbeispielen ein Gegengewicht zur Vermeidung von Unwucht aufweist. Bezüglich der Haltevorrichtung sei angemerkt, dass diese an die Prüflingsgeometrie anpassbar sind. Beispielsweise könnte sich diese wechseln lassen oder es könnte ein Verstellmechanismus vorgesehen sein.
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Entsprechend Ausführungsbeispielen ist die Zentrifuge ausgebildet, um die Zentrifugalkraft entsprechend eines Brems- und/oder Beschleunigungsprofils oder entsprechend eines Brems- und/oder Beschleunigungsprofils mit zumindest zwei Maxima oder zumindest zwei Minima der Zentrifugalkraft aufzubringen. Eine weitere Variante für ein solches Brems- und/oder Beschleunigungsprofil wäre ein stufiges Profil.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Verfahren zum Batterietesten. Das Verfahren hat den Schritt des Beaufschlagens einer Zentrifugalkraft auf eine zu testende Batterie. Das Beaufschlagen wird mittels einer Zentrifuge durchgeführt, die einen Zentrifugalarm umfasst, der an einem Ende des Zentrifugalarms eine Haltevorrichtung für die Batterie aufweist. Des Weiteren umfasst das Verfahren den weiteren Schritt des Beobachtens einer Zerstörungssituation. Entsprechend Ausführungsbeispielen kann die Zerstörungssituation mittels Überwachungsmitteln (z. B. Sensoren aus der Gruppe umfassend Temperatursensor, Drucksensor, Gassensor oder Kamera) erfasst werden.
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Entsprechend einem Ausführungsbeispiel kann das oben bereits erwähnte Brems- und/oder Beschleunigungsprofil eingeprägt werden, um hier die Zentrifugalkraft entsprechend zu variieren. Dies erfolgt z.B. mittels einer Drehzahl- / Winkelgeschwindigkeits- / Frequenzsteuerung. Auch wäre es denkbar, Umgebungsbedingungen zu variieren, z.B. durch eine Temperaturreduzierung, durch eine Temperaturerhöhung oder durch eine Druckänderung.
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Weiterbildungen sind in Unteransprüchen definiert. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1a eine schematische Darstellung einer Batterietestvorrichtung gemäß einem Basisausführungsbeispiel; und
- 1b eine schematische Darstellung einer Batterietestvorrichtung gemäß einem erweiterten Ausführungsbeispiel.
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Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass gleichwirkende Elemente und Strukturen mit gleichem Bezugszeichen versehen sind, so dass die Beschreibung derer aufeinander anwendbar bzw. austauschbar ist.
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1a zeigt eine Batterietestvorrichtung 10 zum Testen einer Batterie 15 bzw. allgemein einer zu testenden Einheit mit einer Zentrifuge 20.
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Die Zentrifuge 20 kann beispielsweise durch nicht dargestellte Antriebsmittel sowie einen Zentrifugalarm 22 mit eine Haltevorrichtung 24 aufweisen. Die Haltevorrichtung 24 dienen zur Aufnahme der Batterie 15 und sind exzentrisch zu der Zentrifuge angeordnet. Die Zentrifuge ermöglich eine Rotation des Armes um die Rotationsachse 20r, so dass hierzu eine Winkelgeschwindigkeit φ für den Arm 22 einstellbar ist. Infolge dessen erfährt eine in den Haltemitteln 24 angeordnete, zu testende Batterie 15 eine Zentrifugalkraft Fz. Durch die Zentrifugalkraft werden die Elemente der zu testenden Batterie 15, infolge der Zentrifugalkraft Fz, mechanisch beansprucht.
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Beispielsweise werden beim Rotieren die Aktivmaterialschichten der Zelle/Batterie 15 verformt werden. Durch die unterschiedliche Elastizität der Schichten kann die kritische Annäherung noch vor dem Andrücken an das Zellen-Gehäuse stattfinden. Die Zellen und der Zeitpunkt des internen Kurzschlusses sind nur von der Homogenität und der Qualität der Schichten abhängig. Die Winkelgeschwindigkeit φ bzw. die Frequenz stellt dabei einen Stellparameter dar, der direkten Einfluss auf die ausgeübte Kraft Fz hat. φ ist also ein Stellparameter, anhand welchem die Belastung auf die Batterie festgelegt wird. Der Belastungstest kann z.B. mit heranwachsenden φ erfolgen. Mit der Alterung der Zellen und entsprechen der Bildung der Dendriten wird eine schnellere Auslösung des thermischen Durchgehens erwartet. Ziel dieses Belastungstest ist es beispielsweise die Qualitätsgrenzen von Batterien zu definieren und zu überprüfen.
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Bezugnehmend auf 1b wird nun ein weiteres Ausführungsbeispiel erläutert. 1b zeigt eine Batterietestvorrichtung 10' mit einem hermetisch abgeschlossenen, brandbeständigen Batterietestvorrichtungs-Gehäuse 30', einer Zentrifuge 20', die einen Zentrifugalarm 22' mit zwei Halterungen 24a' und 24b' umfasst. Der Zentrifugalarm wird über einen Antrieb 26', z. B. einen E-Motor, der in diesem Ausführungsbeispiel außerhalb des Gehäuses 30' liegt, angetrieben.
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In der Halterung 24a' kann die Batterie 15 aufgenommen werden, während die Halterung 24b' ein Gegengewicht 17 aufnimmt.
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Das hier verwendete Verfahren lässt sich wie folgt beschreiben. Das Verfahren baut auf der Anwendung von Zentrifugalkraft auf. In das hermetisch abgeschlossene und brandbeständige Batterietestvorrichtungs-Gehäuse 30' wird eine Zelle 15 bzw. ein Modulsegment auf die Halterung 24a' platziert. Entsprechend optionaler Ausführungsbeispiele kann die Halterung sich an die Prüflingsgeometrie anpassen. Hierbei können die Halterungen 24a', 24b' bzw. sogar der Haltearm 22 schnell gewechselt werden. Dies ist vorteilhaft, da so ein schneller Prüfungswechsel und eine Anpassung an den Prüfling erfolgen kann. Beispielsweise wäre es denkbar, dass die Halterungen für alle marktüblichen Zellen und Modulsegment ausgelegt sind, entweder durch Einstellmöglichkeit oder durch verschiedene passende Geometrien.
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Die Haltearme 24 werden von einem außerhalb des abgeschlossenen Volumens 30' befindlichen E-Motor 26' angetrieben. Durch den Einsatz des Gegengewichts 17 kann eine Unwucht vermieden werden.
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Im Falle einer Zerstörungssituation (thermisches Durchgehen) wirkt das Gehäuse 30' als Schutz nach extern. Im Inneren des Batterietestvorrichtungs-Gehäuses 30' können entsprechend Ausführungsbeispielen auch Schutzgase wie Edelgase verwendet werden, um z.B. einen Brand zu vermeiden.
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Entsprechend Ausführungsbeispielen umfasst die Batterietestvorrichtung 10' eine Überwachungsvorrichtung 40, z. B. eine Kamera zur Videoüberwachung. Diese kann außen am Gehäuse 30' vorgesehen sein und ist ausgebildet, um über einen durchsichtigen Bereich des Gehäuses 30' der Batterietestvorrichtung 10' (vgl. Fenster beim Brennofen) das Innere des Gehäuses 30' bzw. v.a. die Batterie 15 zu beobachten. Additiv oder alternativ kann die Überwachung auch mittels Druck-, Temperatur- und/oder Gassensoren (Detektion und Zusammensetzungsanalyse) erfolgen. Die Videoüberwachung kann beispielsweise durch Vorsehen der Kamera 40 im Inneren oder dadurch erfolgen, dass ein Teil des Gehäuses 30' durchsichtig ist. Für die Aufnahme der Temperatur- und Druckverläufe können Anschlüsse für die Sensoren bzw. Kabelführungen zur Durchführung der Sensoren durch das Gehäuse 30' vorgesehen sein (nicht eingestellt).
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Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel wäre es denkbar, dass die Umgebungsbedingungen im Sinne von dem im Inneren des Gehäuses 30' vorgesehenen Gas oder im Inneren des Gehäuses vorherrschenden Drucks oder der vorherrschenden Temperatur anpassbar sind. Denkbar wären, dass Edelgase zur Brandhemmung zum Einsatz kommen und hierfür ein entsprechender Anschluss in dem Gehäuse 30' vorgesehen sind. Über diesen Anschluss wäre auch eine Evakuierung zur Brandhemmung und/oder zur Erzeugung eines Unterdrucks denkbar. Auch wäre es denkbar, dass durch Kühlmittel oder auch durch Zündmittel die Umgebungsbedingen geändert werden.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die Steuerung des Antriebs 26'. Eine geeignete Steuerung 42' wird verwendet, um die Winkelgeschwindigkeit in kleinen Schritten zu erhöhen bzw. zu verringern und dadurch eine genau Bestimmung des kritischen Wertes zu erlauben. Hierzu steuert 42' die Drehzahl, Winkelgeschwindigkeit und/oder Frequenz des Motors 26' bzw. der Zentrifuge 20'. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass Aussagen über die Anfälligkeit (Herstellungsbedingt) und den Zustand (durch Altern) der Zelle anhand der Winkelgeschwindigkeit gemacht werden können. Bei Bedarf kann entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen Bremskraft, z. B. durch schnelles Abbremsen der Haltearme 22' nach dem thermischen Durchgehen oder bereits nach der Ventilöffnung für die Effektverstärkung ausgenutzt werden. Außerdem unterstützt schnelles Abbremsen die Bestimmung der Messparameter.
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Für die sinnvolle Beobachtung können gemäß Ausführungsbeispielen Überwachungsvorrichtungen integriert werden. Die Temperatur-, Druck und Gassensoren (Detektion und Zusammensetzungsanalyse) sowie die Videoüberwachung sind dabei Minimalanforderung. Der Einsatz von Edelgasen zur Brandunterdrückung muss ermöglicht werden. Ein entsprechender Anschluss soll am Gerät vorgesehen sein. Ferner ist das Gerät mit Dampf- oder funkenerzeugenden (spark igniter) Einrichtungen oder Umgebungstemperierung erweiterbar. Das Evakurieren kann als Alternative zu Edelgasen vorgesehen werden. Eine drehzahlgekoppelte Videoüberwachung macht ein Standbild des Prüflings möglich. Zu platzierende Sensoren werden z. B. über Bohrungs-Schleifringe angeschlossen. Eine Anbringung aktiver Kühlung an die Prüflinge ist möglich. Hierbei sei angemerkt, dass, falls man einen Prüfling mit aktiven Kühlung testen möchte, ein Anschluss (durch die Haube) an die temperierte Luft oder Kühlmittel vorhanden sein kann.
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Durch die Kombination aus genauer Detektion der Winkelgeschwindigkeit und der entsprechenden Überwachung bzw. der entsprechenden Beobachtung der Umgebungsparameter ist es möglich, eine eindeutige Bestimmung der Prozesszeitabläufe zu ermöglichen. Beispielsweise kann hierbei eine Aussage über den Prozessverlauf des thermischen Durchgehens gemacht werden und ein Zusammenhang zum Abstand oder zur Abstandsänderung zwischen Schichten, Drehzahl, Drehgeschwindigkeit, Rotationsfrequenz oder Ähnliches zeigen, wie die Qualität einer Zelle ist. Unter Prozessablauf sind alle wichtigen Prozessparameter wie Irreversibilitätstemperatur, Durchgangstemperatur, maximale Temperatur, Gasausstoßgeschwindigkeit, Gasausstoßrichtung usw. gemeint. Entsprechend Ausführungsbeispielen kann die Gasausstoßgeschwindigkeit und -richtung, die durch die Rotation verfälscht wird, rechentechnisch korrigiert werden.
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Das Anwendungsgebiet ist bevorzugt der Sicherheitstest von Lithium-Ionen-Batterien, z. B. durchgeführt beim Zellenhersteller, Endproduktherstellern oder Zertifizierern, Forschung und Entwicklung bei Chemie- und Zellenherstellern. Allgemein ist festzustellen, dass bei der vorgeschlagenen Prüfung des Prüflings durch das vorgeschlagene Testverfahren mindestens zehnmal weniger Energie zugeführt wird als durch den Einsatz von Heizfolien, was etwa 1 % oder weniger der in der Zelle gespeicherten Energie entspricht. Auch erfolgt kein Materialverschleiß, z. B. gegenüber dem Nageltest. Nicht nur aus ökonomischen Gründen ist dieses Verfahren besser, sondern auch aus Sicht der gegenseitigen Beeinflussung der Nachbarzellen vor dem thermischen Durchgehen.
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Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.
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Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 10'
- Batterietestvorrichtung
- 20,20'
- Zentrifuge
- 22,22'
- Zentrifugalarm
- 24, 24a, 24b
- Haltevorrichtung
- 15
- Batterie
- Fz
- Zentrifugalkraft
- 30, 30'
- Gehäuse
- 26'
- Motor
- 40
- Überwachungsvorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 8421469 [0006]
- EP 3316352 [0006]
