DE102022103744A1 - Verfahren zum zumindest partiellen Rezyklieren und/oder Reparieren eines elektrischen Energiespeichers - Google Patents

Verfahren zum zumindest partiellen Rezyklieren und/oder Reparieren eines elektrischen Energiespeichers Download PDF

Info

Publication number
DE102022103744A1
DE102022103744A1 DE102022103744.4A DE102022103744A DE102022103744A1 DE 102022103744 A1 DE102022103744 A1 DE 102022103744A1 DE 102022103744 A DE102022103744 A DE 102022103744A DE 102022103744 A1 DE102022103744 A1 DE 102022103744A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cell
energy storage
filling
storage cell
cells
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022103744.4A
Other languages
English (en)
Inventor
Andreas Stemp
Stefan Kerscher
Stephan Maier
Werner Seliger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102022103744.4A priority Critical patent/DE102022103744A1/de
Priority to CN202380014474.9A priority patent/CN118235271A/zh
Priority to PCT/EP2023/051906 priority patent/WO2023156164A1/de
Publication of DE102022103744A1 publication Critical patent/DE102022103744A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/008—Disposal or recycling of fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/08—Structural combinations, e.g. assembly or connection, of hybrid or EDL capacitors with other electric components, at least one hybrid or EDL capacitor being the main component
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/10—Multiple hybrid or EDL capacitors, e.g. arrays or modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/14—Arrangements or processes for adjusting or protecting hybrid or EDL capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/78—Cases; Housings; Encapsulations; Mountings
    • H01G11/82—Fixing or assembling a capacitive element in a housing, e.g. mounting electrodes, current collectors or terminals in containers or encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/54—Reclaiming serviceable parts of waste accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/52—Reclaiming serviceable parts of waste cells or batteries, e.g. recycling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/78—Cases; Housings; Encapsulations; Mountings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04664—Failure or abnormal function
    • H01M8/04671—Failure or abnormal function of the individual fuel cell
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zumindest partiellen Rezyklieren und/oder Reparieren eines elektrischen Energiespeichers (1) aufweisend zumindest einen Zellverbund (2a, 2b) aus mehreren, mittels einer Füllung (14) in einem Speichergehäuse (5) des elektrischen Energiespeichers (1) gefügten, elektrischen Energiespeicherzellen (3, 3'), wobei bei dem Verfahren zumindest eine Energiespeicherzelle (3') des zumindest einen Zellverbunds (2a, 2b) aus der die Energiespeicherzellen (3, 3') zumindest teilweise umgebenden Füllung (14) entfernt wird, indem die zumindest eine Energiespeicherzelle (3') mittels zumindest eines Magneten (19), welcher auf ein Zellgehäuse (8) der zumindest einen Energiespeicherzelle (3') wirkt, aus der Füllung (14) ausgelöst wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zumindest partiellen Rezyklieren und/oder Reparieren eines elektrischen Energiespeichers aufweisend zumindest einen Zellverbund aus mehreren, mittels einer Füllung in einem Speichergehäuse des elektrischen Energiespeichers gefügten, elektrischen Energiespeicherzellen.
  • Vorliegend richtet sich das Interesse auf elektrische Energiespeicher, welche beispielsweise als Traktionsakkumulatoren für elektrifizierte Kraftfahrzeuge, also Elektro- oder Hybridfahrzeuge, verwendet werden können. Ein solcher elektrischer Energiespeicher weist üblicherweise ein Speichergehäuse auf, in dessen Aufnahmeraum zumindest ein Zellverbund aus mehreren, miteinander verschalteten Energiespeicherzellen angeordnet ist. Dabei ist es aus dem Stand der Technik, beispielsweise der EP 0 454 017 B1 , bekannt, die Energiespeicherzellen zur Halterung in einer Füllung, beispielsweise einer ausgehärteten Vergussmasse oder einem Schüttgut, einzubetten. Auch die DE 10 2007 010 742 B4 offenbart einen Zellverbund aus Batteriezellen, in dem die Batteriezellen mittels einer Vergussmasse fixiert sind.
  • Im Falle, dass zumindest eine der Energiespeicherzellen defekt ist, kann es vorkommen, dass der gesamte Energiespeicher entsorgt werden muss, da eine Separierung bzw. ein Auslösen der Energiespeicherzellen aus der Füllung aufgrund der zumeist gut haftenden adhäsiven Verbindung zwischen der Füllung und Zellgehäusen der Energiespeicherzellen nicht oder nur unter hohem Aufwand möglich ist. Dies ist insbesondere aus Nachhaltigkeitsgründen nicht wünschenswert.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung zum zumindest partiellen Rezyklieren und/oder Reparieren eines elektrischen Energiespeichers bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum zumindest partiellen Rezyklieren und/oder Reparieren eines elektrischen Energiespeichers, welcher zumindest einen Zellverbund aus mehreren, mittels einer Füllung in einem Speichergehäuse des elektrischen Energiespeichers gefügten, elektrischen Energiespeicherzellen aufweist. Bei dem Verfahren wird zumindest eine Energiespeicherzelle des zumindest einen Zellverbunds aus der die Energiespeicherzellen zumindest teilweise umgebenden Füllung entfernt, indem die zumindest eine Energiespeicherzelle mittels zumindest eines Magneten, welcher auf ein Zellgehäuse der zumindest einen Energiespeicherzelle wirkt, aus der Füllung ausgelöst, insbesondere herausgezogen oder herausgedrückt, wird.
  • Der elektrische Energiespeicher ist insbesondere eine wiederaufladbare Traktionsbatterie, vorzugsweise ein Hochvoltenergiespeicher, für ein elektrifiziertes Kraftfahrzeug. Der elektrische Energiespeicher kann mehrere miteinander verschaltete Zellverbunde bzw. Zellpakete aufweisen, von welchen jeder Zellverbund bzw. jedes Zellpaket mehrere miteinander verschaltete Energiespeicherzellen aufweist. Die Energiespeicherzellen sind bevorzugt Rundzellen, welche jeweils ein Zellgehäuse mit einer zylindrischen Mantelfläche und zwei kreisförmigen Deckflächen aufweisen. In dem Zellgehäuse ist ein galvanisches Element der Energiespeicherzelle angeordnet. Die eine Deckfläche bildet einen Zelldeckel aus, welcher beispielsweise Zellpole bzw. Zellterminals der Energiespeicherzelle aufweisen kann. Die andere Deckfläche bildet einen Zellboden aus, welcher beispielsweise ein Entgasungselement zum Auslassen eines Heißgases im Falle eines thermischen Ereignisses der Energiespeicherzelle aufweisen kann. Die Zellgehäuse der Energiespeicherzellen sind insbesondere aus einem Metall ausgebildet. Zum Ausbilden des zumindest einen Zellverbunds sind die Rundzellen beispielsweise stehend in einem Aufnahmeraum eines Speichergehäuses des elektrischen Energiespeichers angeordnet, sodass eine Oberseite des Zellverbunds durch die Zelldeckel und eine Unterseite des Zellverbunds durch die Zellböden der Energiespeicherzellen gebildet wird.
  • Zum Verschalten der Energiespeicherzellen ist ein Zellkontaktiersystem auf der die Zellpole aufweisenden Seite des zumindest einen Zellverbunds, beispielsweise der Oberseite des zumindest einen Zellverbunds, angeordnet und mit den Zellpolen elektrisch und mechanisch verbunden, beispielsweise verschweißt. Dabei kann vorgesehen sein, dass mittels des Zellkontaktiersystems die Energiespeicherzellen innerhalb eines Zellverbunds seriell verschaltet sind und mehrere Zellverbunde parallel verschaltet sind.
  • Unter anderem zum Fixieren bzw. Fügen der Energiespeicherzellen in dem Aufnahmeraum wird der zumindest eine Zellverbund in eine Füllung eingebettet. Die Füllung wird durch zumindest partielles Befüllen des Aufnahmeraums mit einem Füllstoff gebildet. Der Füllstoff ist vorzugsweise ein Schaum. Der Füllstoff umgibt den zumindest einen Zellverbund dabei zumindest teilweise. Insbesondere ist der Füllstoff in Zellzwischenräumen zwischen den Mantelflächen der Energiespeicherzellen angeordnet und bedeckt außerdem die Oberseite des Zellverbunds, sodass auch das Zellkontaktiersystem in die Füllung eingebettet ist. Auch kann der Füllstoff die Unterseite des zumindest einen Zellverbunds bedecken, an welcher die Entgasungselemente der Energiespeicherzellen angeordnet sein können. Ein solcher Füllstoff erhöht außerdem die Steifigkeit des elektrischen Energiespeichers und schützt die Energiespeicherzellen bei einer unfallbedingten Krafteinwirkungen, beispielsweise bei einem Seitencrash, sodass ein Kurzschluss zwischen Energiespeicherzellen verhindert werden kann.
  • Zum Rezyklieren bzw. Recyclen des elektrischen Energiespeichers, beispielsweise am Ende einer Lebensdauer der Energiespeicherzellen, sollen alle Energiespeicherzellen aus der Füllung ausgelöst bzw. von der Füllung getrennt werden. Die ausgelösten Energiespeicherzellen können Abfallprodukte sein oder als Ausgangsmaterialien für eine Weiterverwendung dienen. Zum Reparieren des elektrischen Energiespeichers im Falle eines Defekts zumindest einer Energiespeicherzelle, soll nur diese Energiespeicherzelle oder höchstens der Zellverbund, in welchem die defekte Energiespeicherzelle angeordnet ist, aus der Füllung herausgetrennt werden. Die Trennung erfolgt dabei magnetisch, entweder mittels Magnetscheidens oder Wirbelstromscheidens. Dazu wird zumindest ein Magnet verwendet, von welchem die Zellgehäuse der Energiespeicherzellen, abhängig von deren Material, angezogen oder abgestoßen werden. Der zumindest eine Magnet kann beispielsweise ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet sein. Bei der Verwendung des Magneten können außerdem geeignete Maßnahmen ergriffen werden, um elektrische Kurzschlüsse zwischen unterschiedlichen elektrischen Potentialen zu verhindern.
  • Im Falle von ferromagnetischen Materialien der Zellgehäuse werden die Zellgehäuse von dem Magneten angezogen und die Energiespeicherzellen können aus der Füllung herausgezogen werden, wobei diese Form der magnetischen Trennung als Magnetscheiden bezeichnet wird. Im Falle, dass die Zellgehäuse aus einem elektrisch leitenden, aber unmagnetischen Material bestehen, werden die Zellgehäuse von dem Magneten abgestoßen und die Energiespeicherzellen können aus der Füllung herausgedrückt werden, wobei diese Form der magnetischen Trennung als Wirbelstromscheiden bezeichnet wird.
  • Durch einen solchen Prozess des Herauslösens der einzelnen Energiespeicherzellen aus einer Füllung kann in vorteilhafter Weise ein besonders nachhaltiger elektrischer Energiespeicher bereitgestellt werden.
  • Zum Auslösen der zumindest einen Energiespeicherzelle aus der Füllung wird der zumindest eine Magnet vorzugsweise an einer Deckfläche des Zellgehäuses der zumindest einen Energiespeicherzelle angesetzt. Im Falle, dass die Füllung nicht nur in den Zellzwischenräumen angeordnet ist, sondern auch die Oberseite und/oder die Unterseite des Zellverbunds bedeckt, wird vor dem Auslösen der zumindest einen Energiespeicherzelle insbesondere die Füllung zumindest im Bereich zumindest einer der Deckflächen des Zellgehäuses entfernt. Beispielsweise kann die Füllung mittels eines Stanzwerkzeugs durch Ausstanzen entfernt werden. Das Stanzwerkzeug ist insbesondere ein elektrisch nichtleitendes Werkzeug. Durch das Ausstanzen wird in der Füllung ein Kanal für die zumindest eine Energiespeicherzelle gebildet, durch welche die Energiespeicherzelle mittels des zumindest einen Magneten aus der Füllung herausbewegt werden kann. Im Falle, dass die Energiespeicherzelle mittels des zumindest einen Magneten aus der Füllung herausgezogen wird, wird die Füllung an derjenigen Deckfläche entfernt, an welcher auch der Magnet angesetzt wird. Im Falle, dass die Energiespeicherzelle mittels des zumindest einen Magneten aus der Füllung herausgedrückt wird, wird die Füllung zumindest an der dem Magneten gegenüberliegenden Deckfläche entfernt. Vor dem Auslösen der zumindest einen zu entfernenden Energiespeicherzelle wird außerdem das die Energiespeicherzellen verschaltende Zellkontaktiersystem zumindest im Bereich der zumindest einen zu entfernenden Energiespeicherzelle entfernt.
  • Es erweist sich als vorteilhaft, wenn beim Herstellen des elektrischen Energiespeichers eine Hüllschicht an den Zellgehäusen der Energiespeicherzellen und/oder an dem Zellkontaktiersystem angeordnet wird, durch welche beim Befüllen des Speichergehäuses mit dem Füllstoff keine adhäsive Verbindung zwischen der Füllung und den Zellgehäusen und/oder zwischen der Füllung und dem Zellkontaktiersystem hergestellt wird. Somit werden die Energiespeicherzellen durch die Füllung zwar in dem Aufnahmeraum fixiert, es entsteht aber aufgrund der Hüllschicht keine adhäsive Verbindung zwischen den Zellgehäuse und dem Füllstoff der Füllung. Die Hüllschicht kann beispielsweise eine Folie, insbesondere eine Kunststofffolie, sein, welche die Zellgehäuse und/oder das Zellkontaktiersystem zumindest bereichsweise umgibt. Auch kann die Hüllschicht eine Beschichtung der Zellgehäuse und/oder des Zellkontaktiersystems sein.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung wird zum Reparieren des elektrischen Energiespeichers im Falle zumindest einer defekten Energiespeicherzelle die defekte Energiespeicherzelle lokalisiert und mittels des zumindest Magneten entfernt. Anschließend wird eine neue, funktionstüchtige Energiespeicherzelle in einen durch Entfernen der defekten Energiespeicherzelle entstandenen Hohlraum der Füllung eingesetzt. Nach Einsetzen der neuen, funktionstüchtigen Energiespeicherzelle kann die Füllung wieder vervollständig werden, beispielsweise indem wieder Füllstoff in den Aufnahmeraum eingebracht wird, welcher die neue Energiespeicherzelle zumindest bereichsweise umgibt und sie somit in dem Aufnahmeraum hält.
  • Dabei kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine defekte Energiespeicherzelle anhand von Signalen einer Überwachungssensorik der Energiespeicherzellen identifiziert wird und mittels einer Schablone, die auf den zumindest einen von der Füllung umgebenen Zellverbund aufgelegt wird, und/oder durch Abstandsmessung unter Verwendung eines bekannten Plans des elektrischen Energiespeichers in der Füllung lokalisiert wird. Eine solche Überwachungssensorik kann an jeder Energiespeicherzelle oder an jedem Zelleverbund vorgesehen sein und beispielsweise zur Überwachung einer Temperatur, einer Zell(verbund)spannung, eines Zell(verbund)stroms, etc. ausgebildet sein. Die Überwachungssensoriken der Energiespeicherzellen können beispielsweise mit einem Steuergerät des elektrischen Energiespeichers kommunizieren, welcher einen Defekt zumindest einer Energiespeicherzelle anhand der Signale der Überwachungssensoriken erkennt. Sobald diese zumindest eine defekte Energiespeicherzelle identifiziert wurde, wird ihr Einbauort in dem Aufnahmeraum des Speichergehäuses ermittelt, um sie entfernen zu können. Dabei kann beispielsweise eine Schablone verwendet werden oder der Aufnahmeraum des Speichergehäuses kann vermessen werden.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines elektrischen Energiespeichers;
    • 2a bis 2d schematische Darstellungen von Schritten zum Entfernen zumindest einer Energiespeicherzelle des elektrischen Energiespeichers gemäß 1; und
    • 3a bis 3d schematische Darstellungen von Schritten zum Einbringen zumindest einer neuen Energiespeicherzelle für eine Reparatur des elektrischen Energiespeichers gemäß 1.
  • In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt einen elektrischen Energiespeicher 1 für ein Kraftfahrzeug. Der elektrische Energiespeicher 1 weist hier mehrere Zellverbunde 2a, 2b aus Energiespeicherzellen 3, 3' auf, welche hier als Rundzellen ausgebildet sind und stehend in einem Aufnahmeraum 4 eines Speichergehäuses 5 des elektrischen Energiespeichers 1 angeordnet sind. Das Speichergehäuse 5 weist einen Gehäuseboden 6 und einen Gehäusedeckel 7 auf, welche mechanisch verbunden sind und den Aufnahmeraum 4 abschließen. Die Energiespeicherzellen 3, 3' weisen Zellgehäuse 8 mit einem zylindrischen Zellmantel 9, einer ersten Deckfläche 10 in Form von einem Zelldeckel und einer zweiten Deckfläche 11 in Form von einem Zellboden auf. An den Zelldeckeln 10 sind Zellpole 12 der Energiespeicherzellen 3, 3' angeordnet, welche zum Verschalten der Energiespeicherzellen 3, 3' mittels eines Zellkontaktiersystems 13 elektrisch verbunden sind. Das Zellkontaktiersystem 13 kann beispielsweise Zellverbinder aufweisen, welche mit den Zellpolen 12 verschweißt sind.
  • Der Aufnahmeraum 4 ist außerdem mit einer Füllung 14 befüllt, welche die Zellverbunde 2a, 2b hier vollständig umgibt. Dadurch sind die Energiespeicherzellen 3, 3' sowie das Zellkontaktiersystem 13 in die Füllung 14 eingebettet. Die Füllung 14 ist insbesondere ein Schaum. Zum Verhindern einer adhäsiven Verbindung zwischen der Füllung 14 und den Zellgehäusen 8 sowie der Füllung 14 und dem Zellkontaktiersystem 13 sind die Energiespeicherzellen 3 sowie das Zellkontaktiersystem 13 zumindest bereichsweise von einer Hüllschicht 15, beispielsweise einer Kunststofffolie, umgeben. Diese Hüllschicht 15 ist somit zwischen den Zellgehäusen 8 bzw. dem Zellkontaktiersystem 13 und der Füllung 14 angeordnet. Zum Erhöhen einer Wärmeleitfähigkeit zwischen den Energiespeicherzellen 3, 3' und einem hier nicht gezeigten Kühler des elektrischen Energiespeichers 1 kann ein Wärmeleitklebstoff zwischen der die Zellgehäuse 8 umgebenden Hüllschicht 15 und der Füllung 14 angeordnet sein.
  • Hier weist die Energiespeicherzelle 3' des Zellverbunds 2a einen Defekt 16 auf, welcher eine Funktionstüchtigkeit des gesamten elektrischen Energiespeichers 1 beeinträchtigt. Wenn beispielsweise von einer Überwachungssensorik der Defekt 16 erkannt wurde, so kann beispielsweise der Fahrer des Kraftfahrzeugs angewiesen werden, eine Werkstatt aufzusuchen. Um zu verhindern, dass der gesamte Energiespeicher 1 entsorgt werden muss, kann zumindest die defekte Energiespeicherzelle 3' oder der betreffende Zellblock 2a, in welchem die defekte Energiespeicherzelle 3' angeordnet ist, mit den in 2a bis 2d beschriebenen Schritten magnetisch aus der Füllung 14 ausgelöst und somit entfernt werden. Dazu wird das Speichergehäuse 4 geöffnet, indem, wie in 2a gezeigt, beispielsweise der Gehäusedeckel 7 entfernt wird. Ein Einbauort der defekten Energiespeicherzelle 3 kann beispielsweise mittels einer Schablone 17 aufgefunden werden und somit die defekte Energiespeicherzelle 3' bzw. der betreffende Zellblock 2a in der Füllung 14 lokalisiert werden.
  • Wie in 2b gezeigt, wird die Füllung 14 zumindest oberhalb der defekten Energiespeicherzelle 3', hier oberhalb des defekten Zellblocks 2a, entfernt. Beispielsweise kann die Füllung 14 mittels eines nicht leitenden Stanzwerkzeuges 18 „ausgestochen“ und somit entfernt werden. Aufgrund der fehlenden adhäsiven Verbindung zwischen dem Zellkontaktiersystem 13 und der Füllung 14 durch die Hüllschicht 15 löst sich die Füllung 14 leicht von dem Zellkontaktiersystem 13.
  • In einem nächsten, in 2c gezeigten Schritt wird der zu dem defekten Zellverbund 2a gehörige Bereich 13a des Zellkontaktiersystems 13 von dem zu dem funktionstüchtigen Zellverbund 2b gehörigen Bereich 13b des Zellkontaktiersystems 13 getrennt und der Bereich 13a wird entfernt. Die Energiespeicherzellen 3, 3` des defekten Zellverbunds 2a werden somit dekontaktiert. In 2d ist die magnetische Auslösung der defekten Energiespeicherzelle 3' aus der Füllung 14 gezeigt. Die Energiespeicherzellen 3, 3' weisen hier ein magnetisches Zellgehäuse 8 auf. Daher kann die defekte Energiespeicherzelle 3' mittels eines Magneten 19 aus der Füllung 14 herausgezogen werden, wobei die Hüllschicht 15 zumindest teilweise in der Füllung 14 verbleiben kann.
  • Im Falle, dass der Energiespeicher 1 komplett recycelt werden soll, werden nach Öffnen des Speichergehäuses 4 die Füllung 14 und das Zellkontaktiersystem 13 oberhalb der Zellverbunde 2a, 2b entfernt und die Energiespeicherzellen 3, 3' werden entweder einzeln nacheinander oder mehrere gleichzeitig, mittels eines oder mehrerer Magnete 19 aus der Füllung 14 herausgezogen.
  • Im Falle, dass der Energiespeicher 1 repariert werden soll, wird wie in 3a gezeigt, eine hinterbliebene Stelle bzw. ein Hohlraum 20 in der Füllung 14, welcher durch Auslösen der defekten Energiespeicherzelle 3' entsteht, gereinigt. Dazu wird das Hüllmaterial 15 der defekten Energiespeicherzelle 3`, welches in der Füllung 14 verblieben sein kann, sowie gegebenenfalls der Wärmeleitklebstoff bestmöglich entfernt. Dann wird, wie in 3b gezeigt, eine neue, nicht defekte Energiespeicherzelle 3'', deren Zellgehäuse 8 ebenfalls bereichsweise mit einer Hüllschicht 15 bedeckt ist, in die hinterbliebene Stelle 20 eingesetzt und das Zellkontaktiersystem 13 wird an die neue Energiespeicherzelle 3'' angebunden, indem der Bereich 13a wieder mit dem Zellverbund 2a elektrisch verbunden wird. Zum Gewährleisten einer Funktionstüchtigkeit des reparierten Energiespeichers 1 können elektrische Tests durchgeführt werden. Außerdem wird, wie in 3c die Füllung 14 wieder hergestellt, indem neuer Füllstoff 21 in den Aufnahmeraum 4 eingebracht wird und der Zellverbund 2a erneut, zumindest partiell, verschäumt wird. Dann kann, wie in 3d gezeigt, an einer Oberfläche der Füllung 14 großflächig Klebstoff 22 angebracht werden und der Gehäusedeckel 7aufgesetzt und angeklebt werden. Anschließend kann der elektrische Energiespeicher 1 weiterverwendet werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 0454017 B1 [0002]
    • DE 102007010742 B4 [0002]

Claims (8)

  1. Verfahren zum zumindest partiellen Rezyklieren und/oder Reparieren eines elektrischen Energiespeichers (1) aufweisend zumindest einen Zellverbund (2a, 2b) aus mehreren, mittels einer Füllung (14) in einem Speichergehäuse (5) des elektrischen Energiespeichers (1) gefügten, elektrischen Energiespeicherzellen (3, 3'), wobei bei dem Verfahren zumindest eine Energiespeicherzelle (3`) des zumindest einen Zellverbunds (2a, 2b) aus der die Energiespeicherzellen (3, 3') zumindest teilweise umgebenden Füllung (14) entfernt wird, indem die zumindest eine Energiespeicherzelle (3') mittels zumindest eines Magneten (19), welcher auf ein Zellgehäuse (8) der zumindest einen Energiespeicherzelle (3`) wirkt, aus der Füllung (14) ausgelöst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Auslösen der zumindest einen Energiespeicherzelle (3`) aus der Füllung (14) der zumindest eine Magnet (19) an einer Deckfläche (10, 11) des Zellgehäuses (8) der zumindest einen Energiespeicherzelle (3`) angesetzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Auslösen der zumindest einen Energiespeicherzelle (3`) die Füllung (14) zumindest im Bereich einer der Deckflächen (10, 119) des Zellgehäuses (8) der zumindest einen Energiespeicherzelle (3`) entfernt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (14) mittels eines Stanzwerkzeugs (18) durch Ausstanzen entfernt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Auslösen der zumindest einen Energiespeicherzelle (3`) ein die Energiespeicherzellen (3, 3') verschaltendes Zellkontaktiersystem (13) zumindest im Bereich (13a) der zumindest einen auszulösenden Energiespeicherzelle (3`) entfernt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Reparieren des elektrischen Energiespeichers (1) im Falle zumindest einer defekten Energiespeicherzelle (3'), die defekte Energiespeicherzelle (3') lokalisiert und mittels des zumindest einen Magneten (19) entfernt wird und eine neue, funktionstüchtige Energiespeicherzelle (3") in einen durch Entfernen der defekten Energiespeicherzelle (3') entstandenen Hohlraum (20) der Füllung (14) eingesetzt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine defekte Energiespeicherzelle (3`) anhand von Signalen einer Überwachungssensorik der Energiespeicherzellen (3, 3') identifiziert wird und mittels einer Schablone (17), die auf den zumindest einen von der Füllung (14) umgebenen Zellverbund (2a, 2b) aufgelegt wird, und/oder durch Abstandsmessung unter Verwendung eines bekannten Plans des elektrischen Energiespeichers (1) in der Füllung (14) lokalisiert wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Herstellen des elektrischen Energiespeichers (1) eine Hüllschicht (15) an den Zellgehäusen (8) der Energiespeicherzellen (3, 3') und/oder an einem die Energiespeicherzellen (3, 3') verschaltenden Zellkontaktiersystem (13) angeordnet wird, durch welche beim Befüllen des Speichergehäuses (5) mit einem Füllstoff zum Ausbilden der Füllung (14) eine adhäsive Verbindung zwischen der Füllung (14) und den Zellgehäusen (8) und/oder zwischen der Füllung (14) und dem Zellkontaktiersystem (13) verhindert wird.
DE102022103744.4A 2022-02-17 2022-02-17 Verfahren zum zumindest partiellen Rezyklieren und/oder Reparieren eines elektrischen Energiespeichers Pending DE102022103744A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022103744.4A DE102022103744A1 (de) 2022-02-17 2022-02-17 Verfahren zum zumindest partiellen Rezyklieren und/oder Reparieren eines elektrischen Energiespeichers
CN202380014474.9A CN118235271A (zh) 2022-02-17 2023-01-26 用于至少部分地回收和/或修复电能量存储器的方法
PCT/EP2023/051906 WO2023156164A1 (de) 2022-02-17 2023-01-26 Verfahren zum zumindest partiellen rezyklieren und/oder reparieren eines elektrischen energiespeichers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022103744.4A DE102022103744A1 (de) 2022-02-17 2022-02-17 Verfahren zum zumindest partiellen Rezyklieren und/oder Reparieren eines elektrischen Energiespeichers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022103744A1 true DE102022103744A1 (de) 2023-08-17

Family

ID=85122109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022103744.4A Pending DE102022103744A1 (de) 2022-02-17 2022-02-17 Verfahren zum zumindest partiellen Rezyklieren und/oder Reparieren eines elektrischen Energiespeichers

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN118235271A (de)
DE (1) DE102022103744A1 (de)
WO (1) WO2023156164A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023100047A1 (de) 2023-01-03 2024-07-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fortbewegungsmittel, Zellpaket und Verfahren zur Reparatur eines Zellpaketes

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0454017B1 (de) 1990-04-26 1995-12-06 ABBPATENT GmbH Hochtemperaturspeicherbatterie
US20110223468A1 (en) 2010-03-15 2011-09-15 Electronvault, Inc. Variable Energy System
DE102007010742B4 (de) 2007-02-27 2012-12-06 Daimler Ag Zellverbund einer Batterie, Batterie und deren Verwendung
US20170207430A1 (en) 2016-01-18 2017-07-20 Mean Green Products, LLC Repairable battery pack device and method of use
DE102019121030A1 (de) 2019-08-05 2021-02-11 Weber Automation GmbH & Co. KG Vorrichtung und Verfahren zur Aufnahme von mindestens einem wenigstens teilweise magnetischen oder magnetisierbaren Gegenstand, insbesondere Magnetgreifer zur Aufnahme mindestens einer Batteriezelle, sowie Industrieroboter
GB2588391A (en) 2019-10-18 2021-04-28 Xerotech Ltd A battery pack and method for removing at least one cell from a battery pack
DE102021005958A1 (de) 2021-12-02 2022-01-27 Daimler Ag Verfahren zur Reparatur eines Batteriemoduls
WO2022139430A1 (ko) 2020-12-24 2022-06-30 주식회사 엘지에너지솔루션 자력을 이용한 고정장치를 가진 배터리 팩 및 그 제조 방법, 배터리 팩의 배터리 셀 교체 방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008034870B4 (de) * 2008-07-26 2011-06-22 Daimler AG, 70327 Batterie mit mehreren Batteriezellen und Verfahren zur Herstellung einer Batterie
US9159967B1 (en) * 2014-09-22 2015-10-13 John Lippert Hanson Battery storage and dispensing system
CN212384758U (zh) * 2020-07-09 2021-01-22 珠海中力新能源科技有限公司 一种无损拆解单体电池的刀具
CN212649136U (zh) * 2020-07-26 2021-03-02 无锡顺达智能自动化工程股份有限公司 一站式机器人自动换电站

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0454017B1 (de) 1990-04-26 1995-12-06 ABBPATENT GmbH Hochtemperaturspeicherbatterie
DE102007010742B4 (de) 2007-02-27 2012-12-06 Daimler Ag Zellverbund einer Batterie, Batterie und deren Verwendung
US20110223468A1 (en) 2010-03-15 2011-09-15 Electronvault, Inc. Variable Energy System
US20170207430A1 (en) 2016-01-18 2017-07-20 Mean Green Products, LLC Repairable battery pack device and method of use
DE102019121030A1 (de) 2019-08-05 2021-02-11 Weber Automation GmbH & Co. KG Vorrichtung und Verfahren zur Aufnahme von mindestens einem wenigstens teilweise magnetischen oder magnetisierbaren Gegenstand, insbesondere Magnetgreifer zur Aufnahme mindestens einer Batteriezelle, sowie Industrieroboter
GB2588391A (en) 2019-10-18 2021-04-28 Xerotech Ltd A battery pack and method for removing at least one cell from a battery pack
WO2022139430A1 (ko) 2020-12-24 2022-06-30 주식회사 엘지에너지솔루션 자력을 이용한 고정장치를 가진 배터리 팩 및 그 제조 방법, 배터리 팩의 배터리 셀 교체 방법
DE102021005958A1 (de) 2021-12-02 2022-01-27 Daimler Ag Verfahren zur Reparatur eines Batteriemoduls

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023100047A1 (de) 2023-01-03 2024-07-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fortbewegungsmittel, Zellpaket und Verfahren zur Reparatur eines Zellpaketes

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023156164A1 (de) 2023-08-24
CN118235271A (zh) 2024-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017218470B4 (de) Stromschienenmodul
DE102012214964A1 (de) Batteriezelle, Batterie und Kraftfahrzeug
WO2023156164A1 (de) Verfahren zum zumindest partiellen rezyklieren und/oder reparieren eines elektrischen energiespeichers
DE102012018036A1 (de) Batterie
DE102021102338A1 (de) Elektrischer Energiespeicher
DE102016216664A1 (de) Verfahren zur Feststellung der Funktionssicherheit einer Batterie
DE102009035478A1 (de) Batterie und Verfahren zum Herstellen einer Batterie
DE102014008312A1 (de) Kraftfahrzeug mit elektrisch isolierter Hochvoltkomponente
DE102020003870A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Reparatur einer Batterie
DE102020128794A1 (de) Testanordnung und Verfahren zum Testen einer mechanischen Belastbarkeit einer Batteriezelle
DE102017218567A1 (de) Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen Speichereinrichtung
DE102015215599A1 (de) Energiespeicheranordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung einer Energiespeicheranordnung
DE102018219466A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Stromführungseinrichtung, Anschlussdose für eine Fahrzeugbatterie und Kraftfahrzeug
DE102013000867A1 (de) Aufnahme für wenigstens eine Batterie- oder Akkumulatorzelle sowie Verfahren zum Überprüfen der Wandung einer Aufnahme für wenigstens eine Batterie- oder Akkumulatorzelle auf eine Beschädigung
DE102009035455A1 (de) Batterie und Verfahren zum Herstellen einer Batterie
DE102021005958A1 (de) Verfahren zur Reparatur eines Batteriemoduls
EP4139987A1 (de) Komponententräger für zellverbinder
DE102013002152A1 (de) Elektrische Speicherzelle, elektrisches Speichermodul sowie Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Speicherzelle
DE102021102017A1 (de) Elektrischer Energiespeicher für den Einbau in ein elektrifiziertes Kraftfahrzeug
DE102019219194A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Zellverbinderverbunds, Zellverbinderverbund, Batteriepaket und Vorrichtung
DE102011120512A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung der Qualität einer Einzelzelle zumindest bei deren Herstellung
DE102020115485A1 (de) Haltevorrichtung für Batteriezellen
WO2016116467A1 (de) Verfahren zur fertigung einer pouchzelle
DE102019215335A1 (de) Zellgehäuse zur Anordnung von Batteriezellen
DE102019219194B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines Zellverbinderverbunds, Zellverbinderverbund, Batteriepaket und Vorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified