EP2710661A1 - Verfahren zur herstellung einer elektrochemischen zelle und batterie mit einer anzahl dieser elektrochemischen zellen - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer elektrochemischen zelle und batterie mit einer anzahl dieser elektrochemischen zellen

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EP2710661A1
EP2710661A1 EP12719275.5A EP12719275A EP2710661A1 EP 2710661 A1 EP2710661 A1 EP 2710661A1 EP 12719275 A EP12719275 A EP 12719275A EP 2710661 A1 EP2710661 A1 EP 2710661A1
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EP
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electrochemical cell
predetermined
par
parameter data
selecting
Prior art date
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Withdrawn
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EP12719275.5A
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Tim Schaefer
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Li Tec Battery GmbH
Original Assignee
Li Tec Battery GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an electrochemical cell and a battery having a number of electrochemical cells produced by this method.
  • Electrochemical energy stores also referred to below as electrochemical or galvanic cells
  • electrochemical or galvanic cells are often produced in the form of stackable units, from which by combining a plurality of such cells batteries for different applications, in particular for use in electrically powered vehicles can be produced.
  • the invention will be described in relation to the use in a motor vehicle, although it should be noted that such a method and a correspondingly designed electrochemical cell, regardless of motor vehicles z. B. can be operated in a stationary operation.
  • Various methods for producing an electrochemical cell, corresponding electrochemical cells and batteries with a number of electrochemical cells are known from the prior art.
  • the present invention has for its object to provide an improved method for producing an electrochemical cell and a battery with a number of correspondingly produced electrochemical cells.
  • the manufacturing method comprises the following steps: acquiring parameter data of an individual electrochemical cell to be investigated for determining at least one subsequent treatment step for the individual electrochemical cell, transmitting the parameter data to a control unit, assigning the electrochemical cell to the parameter data, preferably storing the parameter data to the electrochemical cell, determining by means of the control unit whether a predetermined relationship exists for the electrochemical cell assigned to the parameter data Parameter data is present with respect to predetermined parameter values, and performing a first predetermined treatment step of the electrochemical cell, if a presence of the predetermined the relationship of the parameter data with respect to the predetermined parameter values has been determined, and preferably performing a second predetermined electrochemical cell processing step, if a non-existence of the predetermined relationship of the parameter data with respect to the predetermined parameter values has been determined.
  • An advantage of this Method is that for the individual cell after a first treatment targeted subsequent treatment steps are determined, whereby their quality and yield in the manufacturing process can be increased.
  • an electrode assembly with electrodes and separator is first made and this electrode assembly is placed in a sheath, where appropriate, the electrolyte can then be added if the separator has been processed without electrolyte.
  • charging of the electrochemical cell to preferably 47 percent of their nominal capacity or 3.65 V cell voltage and processing steps such.
  • z. B the capture of parameter data to determine further treatment steps to increase the quality or yield, so that optionally a further treatment such.
  • hardening, rolling, brushing, stripping, doctoring, resting bearings, tempering, forming or degassing can be done.
  • an electrochemical cell is to be understood as meaning an electrochemical energy store, that is to say a device which stores energy in chemical form, delivers it in electrical form to a consumer and, preferably, can also receive it in electrical form from a charging device.
  • electrochemical energy stores are galvanic cells or fuel cells.
  • the electrochemical cell has at least one first and one second device for storing electrically different charges, as well as a means for producing an electrically active connection of these two devices, whereby charge carriers can be displaced between these two devices. Under the means for producing an electrical active compound z. B. to understand an electrolyte, which acts as an ion conductor.
  • parameter data should be understood to mean not only a plurality of parameter data, but possibly also a single parameter data. Accordingly, in this context, under predetermined parameter values, not only a number of predetermined ones Parameter values, but possibly also a single predetermined parameter value are understood.
  • the step of acquiring parameter data comprises detecting a change in the internal resistance of the electrochemical cell after applying a pressure, in particular on side surfaces of the preferably flat designed electrochemical cell.
  • the change in the internal resistance of the electrochemical cell upon application of pressure to side surfaces of the electrochemical cell has proven to be a preferred parameter for evaluating the quality of an electrochemical cell or determining subsequent processing steps of that electrochemical cell.
  • this electrochemical cell can pre-shape depending on its stiffness, resulting in a change in the internal resistance of the electrochemical cell upon application of an external pressure having a predetermined relationship with the state electrochemical cell stands.
  • the electrochemical cells which are relatively hard and whose internal resistance changes little after applying a pressure on the side surfaces, do not gas after closing.
  • a particularly simple and reliable assignment of the electrochemical cell to different types of quality and thus to corresponding subsequent treatment steps to increase the quality can thus take place.
  • the quality z For example, with the following relationship where c / R, the change of the internal resistance and dF the change of the applied force means:
  • a flat electrochemical cell is to be understood as meaning an electrochemical cell whose external shape is characterized by two essentially parallel surfaces whose perpendicular distance shorter than the measured parallel to these surfaces mean length of the cell. Between these surfaces, often surrounded by a packaging or a cell housing, the electrochemically active components of the cell are arranged. Such cells are often surrounded by a multi-layered foil packaging, which has at the edges of the cell packaging a sealed seam, which is formed by a permanent joining or closing of the foil packaging in the region of the sealed seam. Such cells are often referred to as pouch cells or as coffeebag cells.
  • the step of acquiring parameter data may comprise: detecting an internal resistance of the electrochemical cell, detecting an internal pressure of the electrochemical cell, detecting a quiescent voltage of the electrochemical cell, detecting a capacitance of the electrochemical cell, or detecting internal structures of the electrochemical cell X-ray procedures.
  • the method according to the invention can also be used in the formatting of the electrochemical cells in combination with a GITT method (electrostatic intermittent titration technique), which is adapted to the formatting.
  • the step of determining by means of the control unit has at least one of the following determining steps: determining whether the transmitted parameter data have predetermined first parameter values and / or determining whether the transmitted parameter data does not have predetermined second parameter values.
  • the step of determining by means of the control unit has at least one of the following determining steps: determining whether the transmitted parameter data exceed predetermined third parameter values and / or determining whether the transmitted parameter data falls below predetermined fourth parameter values.
  • the step of determining by means of the control unit may include the step of: determining whether the parameter data is within at least one predetermined parameter value range by a predetermined fifth parameter value.
  • the manufacturing method comprises at least one of the following treatment steps: selecting and performing at least one predetermined charging of the electrochemical cell depending on at least one result of the determining steps, selecting and performing at least one predetermined curing of the electrochemical cell depending on at least one result of the determining steps selecting and performing at least one predetermined rest storage of the electrochemical cell in response to at least one result of the determining steps, selecting and performing at least one predetermined forming of the electrochemical cell in response to at least one result of the determining steps, selecting and performing at least one predetermined rolling electrochemical cell depending on at least one result of the determining steps, selecting and performing at least one predetermined sweep of the electrochemical cell in response to at least one result of the determining steps, selecting and performing at least one predetermined sweeping of the electrochemical cell in response to at least one result of the determining steps selecting and performing at least one predetermined doctoring of the electrochemical cell in response to at least one result of the determining steps or selecting and performing at least one predetermined outgassing of the electrochemical cell in dependence on at least one result
  • An advantage of this embodiment is that when z. B. has been determined by the determination step that the electrochemical cell is particularly soft subsequent steps for curing can be performed, whereas when z. B. has been determined by the determination step that the electrochemical cell a has sufficient hardness, subsequent processing steps can be saved.
  • the object is achieved in that the electrochemical cells have been prepared according to one of the above-mentioned manufacturing method.
  • FIG. 8 is an illustration of preferred steps in a subsequent treatment for the individual electrochemical cell.
  • FIG. 1 shows a flow chart for a manufacturing method of an electrochemical cell according to a first embodiment.
  • step S1 parameter data D Par of an electrochemical cell to be examined is detected.
  • step S2 the parameter data D par . a control unit and, in a step S3, these parameter data D Par are assigned to the electrochemical cell.
  • the control unit it is determined whether these parameter data D Par . have a predetermined relationship with respect to predetermined parameter values W Par . If the parameter data D par . have the predetermined relationship with respect to the predetermined parameter values W Par. , a first predetermined subsequent treatment step S5 is determined for this electrochemical cell. Otherwise, if the parameter data D par . the predetermined relationship with respect to the predetermined parameter values W Par . If desired, a second predetermined subsequent treatment step S5 'can optionally be determined for this electrochemical cell.
  • Fig. 2 shows a flow chart for a manufacturing method of electrochemical cells according to a second embodiment, whose steps S1 to S3 correspond to those of the first embodiment, to which reference is made to avoid repetition.
  • a first predetermined subsequent treatment step S 5 is determined for this electrochemical cell. Otherwise, if the parameter data D par . If the predetermined first parameter values W Par are not present, a second predetermined subsequent treatment step S5 'can be determined for this electrochemical cell.
  • Fig. 3 shows a flow chart for a manufacturing method of electrochemical cells according to a third embodiment, whose steps S1 to S3 correspond to those of the first embodiment, which is referred to avoid repetition.
  • control unit determines whether these parameter data D Par . have predetermined second parameter values W Par 2 not. If the para- meter data D par . If the predetermined second parameter values Wp ar .2 are not present, a first predetermined subsequent treatment step S5 is determined for this electrochemical cell. Otherwise, if the parameter data Dpar have the predetermined second parameter values W Par .2, a second predetermined subsequent treatment step S5 'can be determined for this electrochemical cell.
  • Fig. 4 shows a flowchart for a manufacturing method of electrochemical cells according to a fourth embodiment, whose steps S1 to S3 correspond to those of the first embodiment, which is referred to avoid repetition.
  • control unit determines whether these parameter data D Par . exceed predetermined third parameter values Wp ar .3. If the parameter data D Par exceed the predetermined third parameter values Wp ar .3, a first predetermined subsequent treatment step S5 is determined for this electrochemical cell. Otherwise, if the parameter data D par . If the predetermined third parameter values W Par 3 are not exceeded, a second predetermined subsequent treatment step S5 'can be determined for this electrochemical cell.
  • FIG. 5 shows a flowchart for a method of producing electrochemical cells according to a fifth embodiment, whose steps S1 to S3 correspond to the first embodiment, which is referred to for avoiding repetitions.
  • control unit determines whether these parameter data Dp ar . predetermined fourth parameter values W Par . do not exceed. If the parameter data D par . If the predetermined fourth parameter values W Par are undershot, a first predetermined subsequent treatment step S5 is determined for this electrochemical cell. Otherwise, if the parameter data D par . the predetermined fourth parameter values W Par not fall below, a second predetermined subsequent treatment step S5 'can be determined for this electrochemical cell.
  • FIG. 6 shows a flow chart for a method of producing electrochemical cells according to a sixth embodiment, whose steps S1 to S3 correspond to those of the first embodiment, to which reference is made in order to avoid repetition.
  • control unit determines whether these parameter data D Par . are within a predetermined parameter range by a predetermined fifth parameter value W Par 5 . If the parameter data D par . within the predetermined parameter range by the predetermined fifth parameter value Wp ar . 5 , a first predetermined subsequent treatment step S5 is determined for this electrochemical cell. Otherwise, if the parameter data D par . are not within the predetermined parameter range by the predetermined fifth parameter value W Par 5 , a second predetermined subsequent treatment step S5 'can be determined for this electrochemical cell.
  • the step of acquiring parameter data may include a step S1a of detecting a change in the internal resistance of the electrochemical cell after application of a pressure, particularly on side surfaces of the preferably flat-shaped electrochemical cell and / or a step S1 b of detecting an internal resistance of the electrochemical cell and / or a step Si c of detecting an internal pressure of the electrochemical cell and / or a step S1 d of detecting a rest voltage of the electrochemical cell and / or a step Si e of detecting a capacitance of the electrochemical cell and / or a step S1 f of detecting internal structures of the electrochemical cell by means of an X-ray method.
  • the subsequent electrochemical cell treating process may include a step S5a of selecting and performing at least one predetermined charging of the electrochemical cell depending on at least one result of the determining steps S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e and / or a step S5b of selecting and performing at least one predetermined hardening of the electrochemical cell in response to at least one result of the determining steps S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e and / or a step S5c of selecting and performing at least one predetermined rest the electrochemical cell in dependence on at least one result of the determination steps S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e and / or a step S5d of selecting and performing at least one predetermined forming of the electrochemical cell in dependence on at least one result of the determination steps S4, S4a , S4a , S4
  • the present invention furthermore relates to a battery which has these electrochemical cells, in particular a battery designed for use in a motor vehicle, which has these electrochemical cells.

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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung elektrochemischer Zellen für eine Batterie weist die Schritte auf: (S1) Erfassen von Parameterdaten (DPar.) einer individuellen zu untersuchenden elektrochemischen Zelle zur Bestimmung mindestens eines nachfolgenden Behandlungsschrittes (S5) für die individuelle elektrochemische Zelle, (S2) Übermitteln der Parameterdaten (DPar.) an eine Steuereinheit, (S3) Zuweisen der elektrochemischen Zelle zu den Parameterdaten (Dpar.), vorzugsweise Abspeichern der Parameterdaten (DPar.) zu der elektrochemischen Zelle, (S4) Bestimmen mittels der Steuereinheit, ob für die den Parameterdaten zugewiesene elektrochemische Zelle eine vorbestimmte Beziehung der Parameterdaten (Dpar.) in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte (WPar., Wpar.1, Wpar.2, Wpar.3, WPar.4, Wpar.5) vorliegt, und Durchführen eines ersten vorbestimmten Behandlungsschrittes der elektrochemischen Zelle, wenn ein Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten (DPar.) in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte (WPar., Wpar.1, Wpar.2, Wpar.3, WPar.4, Wpar.5) bestimmt worden ist, und vorzugsweise Durchführen eines zweiten vorbestimmten Behandlungsschrittes der elektrochemischen Zelle, wenn ein Nicht-Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten (DPar.) in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte (WPar., Wpar.1, Wpar.2, Wpar.3, WPar.4, Wpar.5) bestimmt worden ist.

Description

Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle und Batterie mit einer Anzahl dieser elektrochemischen Zellen
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle und eine Batterie mit einer Anzahl nach diesem Verfahren hergestellten elektrochemischen Zellen.
Elektrochemische Energiespeicher, im Folgenden auch als elektrochemische oder galvanische Zellen bezeichnet, werden häufig in der Form stapelbarer Einheiten hergestellt, aus denen durch Zusammenfassung einer Mehrzahl solcher Zellen Batterien für verschiedene Anwendungen, insbesondere für einen Einsatz in elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen hergestellt werden können. Die Erfindung wird in Bezug auf den Einsatz in einem Kraftfahrzeug beschreiben, wobei allerdings darauf hinzuweisen ist, dass ein derartiges Verfahren und eine entsprechend ausgestaltete elektrochemische Zelle auch unabhängig von Kraftfahrzeugen z. B. in einem stationären Einsatz betrieben werden kann. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle, entsprechende elektrochemische Zellen und Batterien mit einer Anzahl elektrochemischer Zellen bekannt.
Hiermit wir der gesamte Inhalt der Prioritätsanmeldung DE 10 201 1 101 795 durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Anmeldung. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle und eine Batterie mit einer Anzahl entsprechend hergestellter elektrochemischer Zellen bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer elektro- chemischen Zelle nach Anspruch 1 und durch eine Batterie nach Anspruch 7 gelöst. Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Bei einem Verfahren zur Herstellung elektrochemischer Zellen für eine Batterie, insbesondere für eine zur Anwendung in Kraftfahrzeugen ausgestaltete Batterie, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Herstellungsverfahren folgende Schritte aufweist: ein Erfassen von Parameterdaten einer individuellen zu untersuchenden elektrochemischen Zelle zur Bestimmung mindestens eines nachfolgenden Behandlungsschrittes für die individuelle elektrochemische Zelle, ein Übermitteln der Parameterdaten an eine Steuereinheit, ein Zuweisen der elektrochemischen Zelle zu den Parameterdaten, vorzugsweise Abspeichern der Parameterdaten zu der elektrochemischen Zelle, ein Bestimmen mittels der Steuereinheit, ob für die den Parameterdaten zugewiesene elektrochemische Zelle eine vorbestimmte Beziehung der Parameterdaten in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte vorliegt, und ein Durchführen eines ersten vorbe- stimmten Behandlungsschrittes der elektrochemischen Zelle, wenn ein Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte bestimmt worden ist, und vorzugsweise ein Durchführen eines zweiten vorbestimmten Behandlungsschrittes der elektrochemischen Zelle, wenn ein Nicht- Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte bestimmt worden ist.. Ein Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass für die individuelle Zelle nach einer ersten Behandlung gezielt nachfolgende Behandlungsschritte bestimmt werden, wodurch deren Güte und die Ausbeute beim Herstellungsverfahren erhöht werden können. Zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle wird zuerst eine Elektrodenbaugruppe mit Elektroden und Separator angefertigt und diese Elektrodenbaugruppe in eine Umhüllung eingebracht, wobei gegebenenfalls der Elektrolyt danach zugegeben werden kann, falls der Separator ohne Elektrolyt verarbeitet worden ist. Anschließend können ein Anladen der elektrochemischen Zelle auf vorzugsweise 47 Prozent ihrer Nennkapazität bzw. 3,65 V Zellspannung und Bearbeitungsschritte wie z. B. Härten, Walzen, Ausstreichen, Abziehen, Abrakeln, Ruhelagern, Temperieren, Formieren oder Entgasen erfolgen. Anschließend kann z. B. die Erfassung von Parameterdaten zur Bestimmung weiterer Behandlungsschritte zur Erhöhung der Güte bzw. der Ausbeute erfolgen, so dass gegebenenfalls eine weitere Behandlung wie z. B. Härten, Walzen, Ausstreichen, Abziehen, Abrakeln, Ruhelagern, Temperieren, Formieren oder Entgasen erfolgen kann.
Unter einer elektrochemischen Zelle soll in diesem Zusammenhang ein elektro- chemischer Energiespeicher verstanden werden, also eine Einrichtung, die Energie in chemischer Form speichern, in elektrischer Form an einen Verbraucher abgeben und vorzugsweise auch in elektrischer Form aus einer Ladeeinrichtung aufnehmen kann. Wichtige Beispiele für solche elektrochemischen Energiespeicher sind galvanische Zellen oder Brennstoffzellen. Die elektro- chemische Zelle weist wenigstens eine erste und eine zweite Einrichtung zur Speicherung elektrisch unterschiedlicher Ladungen, sowie ein Mittel zur Herstellung einer elektrischen Wirkverbindung dieser beider genannten Einrichtungen auf, wobei Ladungsträger zwischen diesen beiden Einrichtungen verschoben werden können. Unter dem Mittel zur Herstellung einer elektrischen Wirkverbindung ist z. B. ein Elektrolyt zu verstehen, welcher als lonenleiter wirkt.
Unter Parameterdaten soll in diesem Zusammenhang nicht nur eine Mehrzahl an Parameterdaten, sondern gegebenenfalls auch ein einzelnes Parameterdatum verstanden werden. Dementsprechend soll in diesem Zusammenhang unter vorbestimmten Parameterwerten nicht nur eine Anzahl an vorbestimmten Parameterwerten, sondern gegebenenfalls auch ein einzelner vorbestimmter Parameterwert verstanden werden.
Bei dem Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Schritt des Erfassens von Parameterdaten ein Erfassen einer Änderung des Innenwiderstandes der elektrochemischen Zelle nach Anlegen eines Druckes, insbesondere auf Seitenflächen der vorzugsweise flach ausgestalteten elektrochemischen Zelle aufweist. Die Änderung des Innenwiderstandes der elektrochemischen Zelle nach Anlegen eines Druckes auf Seitenflächen der elektrochemischen Zelle hat sich als ein bevorzugter Parameter für die Beurteilung der Güte einer elektrochemischen Zelle bzw. für die Bestimmung nachfolgender Behandlungsschritte dieser elektrochemischen Zelle erwiesen. Wenn an die zu untersuchende elektrochemische Zelle von außen mechanisch ein Druck angelegt wird, kann sich diese elektrochemische Zelle in Abhängigkeit ihrer Steifheit vorformen, wodurch sich eine Änderung des Innenwiderstandes der elektrochemischen Zelle nach Anlegen eines äußeren Druckes ergibt, die einer vorbestimmten Beziehung zu dem Zustand der elektrochemischen Zelle steht. Die elektrochemischen Zellen, die relativ hart sind und deren Innenwiderstand sich nach Anlegen eines Druckes auf die Seitenflächen wenig verändert, gasen nach dem Verschließen nicht mehr aus. Über die Änderung des Innen- widerstand in Bezug auf die Druckänderung kann somit eine besonders einfache und zuverlässige Zuordnung der elektrochemische Zelle zu verschiedenen Arten der Güte und damit zu entsprechenden nachfolgenden Behandlungsschritten zur Erhöhung der Güte erfolgen. Dadurch kann die Güte z. B. mit der folgenden Beziehung ausgedrückt werden, bei der c/R, die Änderung des Innen- Widerstandes und dF die Änderung der angelegten Kraft bedeutet:
Güteparameter
Unter einer flachen elektrochemischen Zelle soll in diesem Zusammenhang eine elektrochemische Zelle verstanden werden, deren äußere Form durch zwei im wesentlichen parallele Flächen charakterisiert ist, deren senkrechter Abstand voneinander kürzer ist als die parallel zu diesen Flächen gemessene mittlere Länge der Zelle. Zwischen diesen Flächen sind, häufig umhüllt von einer Verpackung oder einem Zellgehäuse, die elektrochemisch aktiven Bestandteile der Zelle angeordnet. Solche Zellen sind häufig von einer mehrschichtigen Folien- Verpackung umgeben, die an den Rändern der Zellenverpackung eine Siegelnaht aufweist, die durch ein dauerhaftes Verbinden oder Schließen der Folienverpackung im Bereich der Siegelnaht gebildet ist. Derartige Zellen werden häufig auch als Pouch-Zellen oder als Coffeebag-Zellen bezeichnet.
Weiterhin kann der Schritt des Erfassens von Parameterdaten aufweisen: ein Erfassen eines Innenwiderstandes der elektrochemischen Zelle, ein Erfassen eines Innendruckes der elektrochemischen Zelle, ein Erfassen einer Ruhespannung der elektrochemischen Zelle, ein Erfassen einer Kapazität der elektrochemischen Zelle oder ein Erfassen innerer Strukturen der elektrochemischen Zelle mittels Röntgenverfahren. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren auch bei der Formatierung der elektrochemischen Zellen in Kombination mit einem GITT-Verfahren (galvano- static Intermittent Titration Technique), das an die Formatierung angepasst ist, verwendet werden.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Schritt des Bestimmens mittels der Steuereinheit mindestens einer der folgenden Bestimmungsschritte aufweist: ein Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte erste Parameterwerte aufweisen und/oder ein Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte zweite Parameterwerte nicht aufweisen.
Bevorzugt weist der Schritt des Bestimmens mittels der Steuereinheit min- destens einen der folgenden Bestimmungsschritte auf: ein Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte dritte Parameterwerte überschreiten und/oder ein Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte vierte Parameterwerte unterschreiten. Außerdem kann der Schritt des Bestimmens mittels der Steuereinheit den Schritt aufweisen: ein Bestimmen, ob die Parameterdaten sich innerhalb mindestens eines vorbestimmten Parameterwertebereiches um einen vorbestimmten fünften Parameterwert befinden. Bevorzugt weist das Herstellungsverfahren mindestens einen der nachfolgenden Behandlungsschritte aufweist: ein Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Anladens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte, ein Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Härtens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte, ein Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Ruhelagerns der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte, ein Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Formierens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte, ein Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Walzens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte, ein Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Ausstreichens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte, ein Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Abstreichens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte ein Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Abrakelns der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte oder ein Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Ausgasens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass wenn z. B. mit dem Bestimmungsschritt festgestellt worden ist, dass die elektrochemische Zelle besonderes weich ist nachfolgende Schritte zur Härtung durchgeführt werden können, wohingegen wenn z. B. mit dem Bestimmungsschritt festgestellt worden ist, dass die elektrochemische Zelle eine ausreichende Härte besitzt, nachfolgende Bearbeitungsschritte eingespart werden können.
Nach einem zweiten Gesichtspunkt wird bei einer Batterie die Aufgabe dadurch gelöst, dass deren elektrochemischen Zellen nach einem der oben genanten Herstellungsverfahren hergestellt worden sind.
Im Folgenden wird Gesichtspunkte der Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und mit Hilfe von Figuren näher beschrieben. Dabei zeigt
Fig. 1 ein Ablaufdiagramm für ein Herstellungsverfahren elektrochemischer
Zellen nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm für ein Herstellungsverfahren elektrochemischer
Zellen nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm für ein Herstellungsverfahren elektrochemischer
Zellen nach einem dritten Ausführungsbeispiel,
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm für ein Herstellungsverfahren elektrochemischer
Zellen nach einem vierten Ausführungsbeispiel,
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm für ein Herstellungsverfahren elektrochemischer
Zellen nach einem fünften Ausführungsbeispiel,
Fig. 6 ein Ablaufdiagramm für ein Herstellungsverfahren elektrochemischer
Zellen nach einem sechsten Ausführungsbeispiel
Fig. 7 eine Darstellung bevorzugter Schritte bei einer Erfassung von Parameterdaten und
Fig. 8 eine Darstellung bevorzugter Schritte bei einer nachfolgenden Behandlung für die individuelle elektrochemische Zelle. Fig. 1 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Herstellungsverfahren einer elektrochemischen Zelle nach einem ersten Ausführungsbeispiel. In einem Schritt S1 werden Parameterdaten DPar einer zu untersuchenden elektrochemischen Zelle erfasst. In einem Schritt S2 werden die Parameterdaten DPar. einer Steuereinheit übermittelt und in einem Schritt S3 werden diese Parameterdaten DPar der elektrochemischen Zelle zugewiesen. Mittels der Steuereinheit wird bestimmt, ob diese Parameterdaten DPar. eine vorbestimmte Beziehung in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte WPar. aufweisen. Falls die Parameterdaten DPar. die vorbestimmte Beziehung in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte WPar. aufweisen, wird für diese elektrochemische Zelle ein erster vorbestimmter nachfolgender Behandlungsschritt S5 bestimmt. Anderenfalls, wenn die Parameterdaten DPar. die vorbestimmte Beziehung in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte WPar. nicht aufweisen, kann für diese elektrochemische Zelle wahlweise ein zweiter vorbestimmter nachfolgender Behandlungsschritt S5' bestimmt werden.
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, deren Schritte S1 bis S3 denen des ersten Ausführungsbeispieles entsprechen, auf das zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen wird.
Mittels der Steuereinheit wird bestimmt, ob diese Parameterdaten DPar vorbestimmte erste Parameterwerte WPar.i aufweisen. Falls die Parameterdaten DPar. die vorbestimmten ersten Parameterwerte WPar 1 aufweisen, wird für diese elektrochemische Zelle ein erster vorbestimmter nachfolgender Behandlungs- schritt S5 bestimmt. Anderenfalls, wenn die Parameterdaten DPar. die vorbestimmten ersten Parameterwerte WPar nicht aufweisen, kann für diese elektrochemische Zelle ein zweiter vorbestimmter nachfolgender Behandlungsschritt S5' bestimmt werden.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen nach einem dritten Ausführungsbeispiel, deren Schritte S1 bis S3 denen des ersten Ausführungsbeispieles entsprechen, auf das zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen wird.
Mittels der Steuereinheit wird bestimmt, ob diese Parameterdaten DPar. vorbestimmte zweite Parameterwerte WPar 2 nicht aufweisen. Falls die Para- meterdaten DPar. die vorbestimmten zweiten Parameterwerte Wpar.2 nicht aufweisen, wird für diese elektrochemische Zelle ein erster vorbestimmter nachfolgender Behandlungsschritt S5 bestimmt. Anderenfalls, wenn die Parameterdaten Dpar die vorbestimmten zweiten Parameterwerte WPar.2 aufweisen, kann für diese elektrochemische Zelle ein zweiter vorbestimmter nachfolgender Behandlungsschritt S5' bestimmt werden.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen nach einem vierten Ausführungsbeispiel, deren Schritte S1 bis S3 denen des ersten Ausführungsbeispieles entsprechen, auf das zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen wird.
Mittels der Steuereinheit wird bestimmt, ob diese Parameterdaten DPar. vorbestimmte dritte Parameterwerte Wpar.3 überschreiten. Falls die Parameterdaten DPar die vorbestimmten dritten Parameterwerte Wpar.3 überschreiten, wird für diese elektrochemische Zelle ein erster vorbestimmter nachfolgender Be- handlungsschritt S5 bestimmt. Anderenfalls, wenn die Parameterdaten DPar. die vorbestimmten dritten Parameterwerte WPar 3 nicht überschreiten, kann für diese elektrochemische Zelle ein zweiter vorbestimmter nachfolgender Behandlungsschritt S5' bestimmt werden.
Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen nach einem fünften Ausführungsbeispiel, deren Schritte S1 bis S3 dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen, auf das zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen wird.
Mittels der Steuereinheit wird bestimmt, ob diese Parameterdaten Dpar. vorbestimmte vierte Parameterwerte WPar. nicht überschreiten. Falls die Para- meterdaten DPar. die vorbestimmten vierten Parameterwerte WPar unterschreiten, wird für diese elektrochemische Zelle ein erster vorbestimmter nachfolgender Behandlungsschritt S5 bestimmt. Anderenfalls, wenn die Parameterdaten DPar. die vorbestimmten vierten Parameterwerte WPar nicht unterschreiten, kann für diese elektrochemische Zelle ein zweiter vorbestimmter nachfolgender Behandlungsschritt S5' bestimmt werden.
Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen nach einem sechsten Ausführungsbeispiel, deren Schritte S1 bis S3 denen des ersten Ausführungsbeispieles entsprechen, auf das zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen wird.
Mittels der Steuereinheit wird bestimmt, ob diese Parameterdaten DPar. sich innerhalb eines vorbestimmten Parameterbereiches um einen vorbestimmten fünften Parameterwert WPar 5 befinden. Falls die Parameterdaten DPar. sich inner- halb des vorbestimmten Parameterbereiches um den vorbestimmten fünften Parameterwert Wpar.5 befinden, wird für diese elektrochemische Zelle ein erster vorbestimmter nachfolgender Behandlungsschritt S5 bestimmt. Anderenfalls, wenn die Parameterdaten DPar. sich nicht innerhalb des vorbestimmten Parameterbereiches um den vorbestimmten fünften Parameterwert WPar 5 befinden, kann für diese elektrochemische Zelle ein zweiter vorbestimmter nachfolgender Behandlungsschritt S5' bestimmt werden.
Fig. 7 zeigt eine Darstellung bevorzugter Schritte bei der Erfassung von Parameterdaten. Wie in der Fig. 7 gezeigt ist, kann der Schritt des Erfassens von Parameterdaten einen Schritt S1a des Erfassens einer Änderung des Innen- Widerstandes der elektrochemischen Zelle nach Anlegen eines Druckes, insbesondere auf Seitenflächen der vorzugsweise flach ausgestalteten elektrochemischen Zelle und/oder einen Schritt S1 b des Erfassens eines Innenwiderstandes der elektrochemischen Zelle und/oder einen Schritt Si c des Erfassens eines Innendruckes der elektrochemischen Zelle und/oder einen Schritt S1 d des Erfassens einer Ruhespannung der elektrochemischen Zelle und/oder einen Schritt Si e des Erfassens einer Kapazität der elektrochemischen Zelle und/oder einen Schritt S1 f des Erfassens innerer Strukturen der elektrochemischen Zelle mittels eines Röntgenverfahrens aufweisen. Fig. 8 zeigt eine Darstellung bevorzugter Schritte bei der gegebenenfalls bestimmten nachfolgenden Behandlung für die individuelle elektrochemische Zelle. Wie in der Fig. 8 gezeigt ist, kann das nachfolgende Behandlungsverfahren für die elektrochemische Zelle einen Schritt S5a des Auswählens und Durchführens mindestens eines vorbestimmten Anladens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e und/oder einen Schritt S5b des Auswählens und Durchführens mindestens eines vorbestimmten Härtens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e und/oder einen Schritt S5c des Auswählens und Durchführens mindestens eines vorbestimmten Ruhelagerns der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e und/oder einen Schritt S5d des Auswählens und Durchführens mindestens eines vorbestimmten Formierens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e und/oder einen Schritt S5e des Auswählens und Durchführens mindestens eines vorbestimmten Walzens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e und/oder einen Schritt S5f des Auswählens und Durchführens mindestens eines vorbestimmten Ausstreichens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e und/oder einen Schritt S5g des Auswählens und Durchführens mindestens eines vorbestimmten Ausgasens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e aufweisen.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Batterie, welche diese elektrochemischen Zellen aufweist, insbesondere eine zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug ausgestaltete Batterie, welche diese elektrochemischen Zellen auf- weist. Bezugszeichenliste
S1 Erfassen von Parameterdaten einer individuellen zu untersuchenden elektrochemischen Zelle
S1a Erfassen einer Änderung des Innenwiderstandes der elektrochemischen Zelle nach Anlegen eines Druckes
51 b Erfassen eines Innenwiderstandes der elektrochemischen Zelle
Sic Erfassen eines Innendruckes der elektrochemischen Zelle
S1d Erfassen einer Ruhespannung der elektrochemischen Zelle
Sie Erfassen einer Kapazität der elektrochemischen Zelle
S1f Erfassen innerer Strukturen der elektrochemischen Zelle mittels eines Röntgenverfahrens
52 Übermitteln der Parameterdaten an eine Steuereinheit
53 Zuweisen der Parameterdaten zu der elektrochemischen Zelle
54 Bestimmen mittels der Steuereinheit, ob eine vorbestimmte Beziehung vorliegt
S4a Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte erste
Parameterwerte aufweisen
S4b Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte zweite
Parameterwerte nicht aufweisen
S4c Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte dritte
Parameterwerte überschreiten
S4d Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdatenvorbestimmte vierte
Parameterwerte unterschreiten
S4e Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten sich innerhalb eines vorbestimmten Parameterwertebereiches um einen vorbestimmten fünften Parameterwert befinden
55 Auswählen und Durchführen eines ersten vorbestimmten Behandlungsschrittes der elektrochemischen Zelle
S5' Auswählen und Durchführen eines zweiten vorbestimmten Behandlungs- Schrittes der elektrochemischen Zelle S5a Auswählen und Durchführen eines vorbestimmten Anladens der elektrochemischen Zelle
S5b Auswählen und Durchführen eines vorbestimmten Härtens der elektrochemischen Zelle
S5c Auswählen und Durchführen eines vorbestimmten Ruhelagerns der elektrochemischen Zelle
S5d Auswählen und Durchführen eines vorbestimmten Formierens der elektrochemischen Zelle
S5e Auswählen und Durchführen eines vorbestimmten Walzens der elektro- chemischen Zelle
S5f Auswählen und Durchführen eines vorbestimmten Ausstreichens der elektrochemischen Zelle
S5g Auswählen und Durchführen eines vorbestimmten Ausgasens der elektrochemischen Zelle

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung elektrochemischer Zellen für eine Batterie, insbesondere für eine zur Anwendung in Kraftfahrzeugen ausgestaltete Batterie, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist:
(51) Erfassen von Parameterdaten (DPar.) einer individuellen zu untersuchenden elektrochemischen Zelle zur Bestimmung mindestens eines nachfolgenden Behandlungsschrittes (S5) für die individuelle elektrochemische Zelle,
(52) Übermitteln der Parameterdaten (DPar.) an eine Steuereinheit,
(53) Zuweisen der Parameterdaten (DPar.) zu der elektrochemischen Zelle, vorzugsweise Abspeichern der
Parameterdaten (DPar.) als zu der individuellen elektrochemischen Zelle zugehörig,
(54) Bestimmen mittels der Steuereinheit, ob für die den Parameterdaten zugewiesene elektrochemische Zelle eine vorbestimmte Beziehung der Parameterdaten (DPar.) in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte (WPar., WPar 1, WPar.2, Wpar.3, WPar 4, WPar1 5) vorliegt,
(55) Durchführen eines ersten vorbestimmten Behandlungsschrittes der elektrochemischen Zelle, wenn ein Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten (DPar.) in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte (WPar., WPar 1, WPar.2, WPar.3, WPar , WPart.5) bestimmt worden ist, und vorzugsweise Durchführen eines zweiten vorbestimmten Behandlungsschrittes der elektrochemischen Zelle, wenn ein Nicht-Vorliegen der vorbestimmten
Beziehung der Parameterdaten (DPar.) in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte (WPar., WPar.i , WPar.
2, WPar 3, WPar.4, WPar1.5) bestimmt worden ist. Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S1 ) des Erfassens von
Parameterdaten (DPar.) mindestens einen der folgenden Erfassungsschritte aufweist:
(S1 a) Erfassen einer Änderung des Innenwiderstandes der
elektrochemischen Zelle nach Anlegen eines Druckes, insbesondere Erfassen einer Änderung des Innenwiderstandes nach Anlegen eines Druckes auf Seitenflächen der vorzugsweise flach ausgestalteten elektrochemischen Zelle,
(S1 b) Erfassen eines Innenwiderstandes der elektrochemischen Zelle,
(Si c) Erfassen eines Innendruckes der elektrochemischen Zelle, (S1d) Erfassen einer Ruhespannung der elektrochemischen
Zelle,
(Sie) Erfassen einer Kapazität der elektrochemischen Zelle oder (S1f) Erfassen innerer Strukturen der elektrochemischen Zelle mittels eines Röntgenverfahrens.
3. Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S4) des Bestimmens mittels der Steuereinheit mindestens einen der folgenden Bestimmungsschritte aufweist:
(S4a) Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten (DPar.) vorbestimmte erste Parameterwerte (Wswt.i) aufweisen, (S4b) Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten (DPar.) vorbestimmte zweite Parameterwerte (WSwt.2) nicht aufweisen,
(S4c) Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten (DPar.) vorbestimmte dritte Parameterwerte (Wswt.3) überschreiten, S4d) Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten (DPar ) vorbestimmte vierte Parameterwerte (WSwt.4) unterschreiten oder
(S4e) Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten (DPar.) sich innerhalb eines vorbestimmten Parameterwertebereiches um einen vorbestimmten fünften Parameterwert (Wswt.s) befinden.
4. Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S5) des Durchführens des ersten vorbestimmten Behandlungsschrittes der elektrochemischen Zelle und/oder der Schritt (S5') des Durchführens des zweiten vorbestimmten Behandlungsschrittes der elektrochemischen Zelle mindestens einen der nachfolgenden Behandlungsschritte aufweist:
(S5a) Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbe- stimmten Anladens der elektrochemischen Zelle in
Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der
Bestimmungsschritte (S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e), (S5b) Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Härtens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der
Bestimmungsschritte (S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e), (S5c) Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Ruhelagerns der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der
Bestimmungsschritte (S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e),
(S5d) Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Formierens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der
Bestimmungsschritte (S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e), (S5e) Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Walzens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte (S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e), (S5f) Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Ausstreichens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der
Bestimmungsschritte (S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e), (S5g) Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Abstreichens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte (S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e),
(S5h) Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Abrakelns der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte (S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e) oder (S5i) Auswählen und Durchführen mindestens eines vorbestimmten Ausgasens der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte (S4, S4a, S4b, S4c, S4d, S4e).
5. Batterie mit einer Anzahl elektrochemischer Zellen, die nach einem der Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellt worden sind.
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