WO2013053440A1 - Verfahren und system zur herstellung einer elektrochemischen zelle und batterie mit einer anzahl dieser elektrochemischen zellen - Google Patents

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

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    • H01M4/0438—Processes of manufacture in general by electrochemical processing
    • H01M4/044—Activating, forming or electrochemical attack of the supporting material
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for producing an electrochemical cell and to 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 pointed out that such a method and a correspondingly designed electrochemical cell also independent of motor vehicles z. B. can be operated in a stationary operation.
  • the present invention is based on the object, an improved method and an improved system for producing electrochemical cells and to provide a battery having a number of correspondingly manufactured electrochemical cells.
  • the production method comprises the following steps: feeding a Vorpro- product of the electrochemical cell to a filling device, filling the precursor of the electrochemical cell with an electrolyte, a Supplying the preliminary product of the electrochemical cell to a charging device, carrying out a first charging of the precursor of the electrochemical cell, feeding a precursor of the electrochemical cell to a rolling device, rolling the precursor of the electrochemical cell with at least one, preferably two rolling Rolling, supplying the precursor of the electrochemical cell to a measuring device, detecting parameter data of the precursor of the electrochemical cell for determining at least one subsequent treatment for the precursor of electrochemical cell, transmitting the parameter data to a control unit, assigning the precursor of the electrochemical cell to the parameter data, preferably storing the parameter data to the precursor of the electrochemical cell, determining by means of the control unit, whether for the product data assigned precursor of the electrochemical cell there is a predetermined relationship of the parameter data with
  • 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.
  • a precursor of an electrochemical cell is to be understood as meaning, in particular, an electrode arrangement already provided with a cladding.
  • the sheath may protect the chemical components of the electrode assembly from undesirable interaction with the environment.
  • the sheath protects the electrode assembly from the ingress of water or water vapor from the environment.
  • the 'envelope is preferably formed like a film.
  • the envelope should affect the passage of heat energy as little as possible.
  • the envelope has at least two molded parts.
  • An electrode arrangement in this context means the arrangement of at least two electrodes and an electrolyte arranged therebetween.
  • the electrolyte may be partially absorbed by a separator. Then the separator separates the electrodes.
  • the electrode arrangement serves also for storing chemical energy and for its conversion into electrical energy.
  • the electrode assembly is also capable of converting electrical to chemical energy.
  • the electrodes are formed plate-shaped or foil-like.
  • the electrodes are preferably arranged in the form of a stack. According to another preferred embodiment, the electrodes may also be wound up.
  • the electrode arrangement may preferably also comprise lithium or another alkali metal in ionic form.
  • 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, not only a number of predetermined parameter values but, if appropriate, also a single predetermined parameter value should be understood by predetermined parameter values.
  • the step of first charging the precursor of the electrochemical cell is performed within 4 hours, and preferably within 3 hours after the step of performing the charging of the precursor of the electrochemical cell with an electrolyte.
  • the step of first charging the precursor of the electrochemical cell is performed with a charging current that is in a range of 0.02 to 0.04 C, and is preferably 0.03 C.
  • the step of first charging the preliminary product of the electrochemical cell is performed with a charging time that is in a range of 0.5 min to 2.0 min, and preferably 1 min.
  • the electrochemical cell manufacturing process comprises the steps of: supplying the preliminary product of the electrochemical cell to an aging apparatus and performing a first aging of the precursor of the electrochemical cell, in particular a Tempems the precursor of the electrochemical cell.
  • the electrochemical cell manufacturing process comprises the steps of: feeding the precursor of the electrochemical cell to an aging device and performing a first aging of the precursor of the electrochemical cell; in particular a tempering of the precursor of the electrochemical cell.
  • the electrochemical cell preparation process comprises supplying the precursor of the electrochemical cell to the rolling apparatus and rolling the precursor of the electrochemical cell with at least one, preferably two, rolling rollers.
  • the production method preferably has the following step before the step of feeding the preliminary product of the electrochemical cell to the filling device. an application of the precursor of the electrochemical cell to a workpiece carrier.
  • the step of acquiring parameter data includes at least one of the following detection steps: detecting a change in the internal resistance of the electrochemical cell precursor after applying a pressure, particularly detecting a change in internal resistance after application of a Pressure on side surfaces of the preferably flat-shaped electrochemical cell, detecting an internal resistance of the precursor of the electrochemical cell, detecting a hardness of the precursor of the electrochemical cell, detecting an internal pressure of the precursor of the electrochemical cell, detecting a rest voltage of the precursor of the electrochemical cell, detecting a capacitance of the precursor of the electrochemical cell or detecting internal structures of the precursor of the electrochemical cell by means of an X-ray method.
  • the change in the internal resistance of the precursor of the electrochemical cell after applying pressure to side surfaces of the precursor electrochemical cells or the hardness of the precursor electrochemical cells have become the preferred parameters for assessing the quality of the precursors of electrochemical cells or for the determination of subsequent treatments of the precursors electrochemical cells proved.
  • a pressure is applied to a precursor of the electrochemical cell and the precursor yields to the electrochemical cell
  • the internal resistance changes. Therefore, a pressure can be applied to the precursor of the electrochemical cell and the change of the internal resistance can be measured.
  • the precursors of the electrochemical cells which are relatively hard and whose internal resistance changes little after applying pressure to the side surfaces, do not gas after closure.
  • a flat electrochemical cell is to be understood as meaning an electrochemical cell whose external shape is characterized by two essentially parallel surfaces whose vertical distance from one another is shorter than the average length of the cell measured parallel to these surfaces. Between these surfaces, often surrounded by a packaging or a cell housing, the electrochemically active constituents of the Cell arranged. Such cells are often surrounded by a multilayer 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 determining by the control unit comprises at least one of the following determining steps: determining whether the transmitted parameter data has predetermined first parameter values, determining whether the transmitted parameter data does not have predetermined second parameter values, determining whether the transmitted parameter data exceed predetermined third parameter values, determining whether the transmitted parameter data falls below predetermined fourth parameter values or determining whether the transmitted parameter data are within a predetermined parameter value range by a predetermined fifth parameter value.
  • the step of performing the first predetermined treatment of the precursor of the electrochemical cell comprises supplying the precursor of the electrochemical cell to a charging device and performing a second charging of the precursor of the electrochemical cell. More preferably, after the step of performing the second charging of the precursor of the electrochemical cell, the manufacturing process comprises supplying the precursor of the electrochemical cell to the rolling apparatus and rolling the precursor of the electrochemical cell with at least one, preferably two, rolling rollers.
  • the step of performing the first predetermined treatment of the precursor of the electrochemical cell comprises supplying the precursor of the electrochemical cell to an aging device and performing a second aging of the precursor of the electrochemical cell, in particular a second annealing of the precursor of the electrochemical cell.
  • the electrochemical cell manufacturing process comprises, after the step of performing the second aging of the precursor of the electrochemical cell: feeding the precursor of the electrochemical cell to the rolling apparatus and rolling the precursor of the electrochemical cell with at least one, preferably two, rolling rollers ,
  • the step of performing the first predetermined treatment of the precursor of the electrochemical cell comprises supplying the precursor of the electrochemical cell to a forming device and performing a forming treatment of the precursor of the electrochemical cell.
  • the step of performing a forming treatment of the precursor of the electrochemical cell comprises: performing a first forming of the precursor of the electrochemical cell in a range of 25 to 40% of the rated capacity, performing a second forming of the precursor of the electrochemical cell in a range of 75 to 90% of the rated capacity and performing a third forming of the precursor of the electrochemical cell to 100% of the rated capacity.
  • performing the predetermined treatment of the precursor of the electrochemical cell in response to at least one of the determining steps comprises: advancing the electrochemical cell precursor to subsequent manufacturing stations when the presence of the predetermined relationship of the parameter data with respect to the predetermined parameter values has been determined ,
  • this object is achieved in a system for producing electrochemical cells characterized in that the system comprises: a filling device configured for filling the precursor of an electrochemical cell with an electrolyte, a first supply device configured to supply the preliminary product of the electrochemical cell to the filling device, a charging device configured to carry out a first charging of the precursor of the electrochemical cell, a second supply device configured to supply the precursor of the electrochemical cell to the charging device, a rolling device with at least one, preferably two rolling rollers arranged and configured for rolling the precursor of the electrochemical cell, a fourth feeding device configured for supplying the precursor of the electrochemical cell to the rolling device, a measuring device configured for detecting parameter data of the precursor of the electrochemical cell for determination at least one subsequent treatment of the precursor of the electrochemical cell, a fifth supply device configured to m feeding the precursor of the electrochemical cell to the measuring device, a control unit to which the detected parameter data of the precursor of the electrochemical cell are transmitted and which is configured, assigning the precursor of the electrochemical cell to
  • the measuring device is preferably designed to detect at least one of the following parameters: Change of the internal resistance of the precursor of the electrochemical cell after application of a pressure, in particular change of the internal resistance after application of pressure to side surfaces of the preferably flat precursor of the electrochemical cell Cell, internal resistance of the precursor of the electrochemical cell, hardness of the precursor of the electrochemical cell, internal pressure of the precursor of the electrochemical cell, rest voltage of the precursor of the electrochemical cell, capacity of the precursor of the electrochemical cell or internal structures of the precursor of the electrochemical cell.
  • the system for producing electrochemical cells preferably has at least one of the following devices: an aging device designed for aging, in particular for tempering the precursor of the electrochemical cell, and a third supply device configured for supplying the precursor of the electrochemical cell to the aging device.
  • the object is achieved for a battery in that its electrochemical cells have been produced according to one of the manufacturing methods listed above and / or with one of the production systems listed above.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an electrochemical cell
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a system for producing electrochemical cells according to the present invention
  • FIG. 4a is a flowchart of a first preferred embodiment
  • 4b is a flowchart of a second preferred embodiment
  • FIG. 4c is a flowchart of a third preferred embodiment
  • FIG. 5 is a flowchart of electrochemical forming treatment
  • Fig. 7 is an illustration of preferred steps in determining whether a predetermined relationship of the parameter data with respect to predetermined parameter values exists.
  • 1 shows a schematic representation of an electrochemical cell 1.
  • the electrochemical cell 1 has an active region 5, a cell packing 4 which surrounds the active region 5, and a first current conductor 2 and a second current conductor 3.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a system for producing electrochemical cells 1 according to an exemplary embodiment.
  • the production system 100 comprises a filling device 11, which is designed and arranged to fill the intermediate product of the electrochemical cell 1 with an electrolyte, and a first supply device 10, which is designed and arranged to supply the preliminary product of the electrochemical cell 1 to the first filling device 11 is.
  • the manufacturing system 100 has a charging device 13, which is designed and arranged to charge the precursor of the electrochemical cell 1, and a second feeding device 12, which is designed and arranged to supply the precursor of the electrochemical cell 1 to the charging device 13.
  • the manufacturing system 100 comprises an aging device 15 configured and arranged to age the precursor of the electrochemical cell 1, and a third supply device 14 configured and arranged to supply the precursor of the electrochemical cell 1 to the aging device 15.
  • the manufacturing system 100 has a rolling device 17 with at least one rolling element Roller, preferably two rollers 18, 19, and a fourth feeding device 16, which is designed and arranged for supplying the precursor of the electrochemical cell 1 to the rolling device 17.
  • the production system 100 has a measuring device 21, which is used to acquire parameter data D Par . of the precursor of the electrochemical cell 1 is designed and arranged, and a fifth feeding device 20, which is designed and arranged to supply the precursor of the electrochemical cell 1 to the measuring device 21.
  • the production system 100 has a control unit 22 to which the acquired parameter data D Par . be transmitted. Particularly preferably, the transport of the precursor of the electrochemical cell 1 via a roller conveyor or a rail guide.
  • FIG. 3 shows a flowchart for a manufacturing method of electrochemical cells 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the precursor of the electrochemical cell 1 of the filling device 11 is supplied in a step S2.
  • the precursor of the electrochemical cell 1 is filled with an electrolyte.
  • the precursor of the electrochemical cell 1 of the charging device 13 is supplied.
  • a first charging of the precursor of the electrochemical cell 1 is performed in a step S5.
  • a step S6 and / or in a step S10 the precursor of the electrochemical cell 1 of the rolling device 17 is supplied.
  • the precursor of the electrochemical cell 1 is rolled with at least one, preferably two rolling rollers 18, 19.
  • the precursor of the electrochemical cell 1 is supplied to the measuring device 21, and in a step S13, the parameter data D Par . of the precursor of the electrochemical cell 1, wherein in a step S14 the detected parameter data Dpar. the control unit 22 and assigned in a step S15 this parameter data D Par the precursor of the electrochemical cell 1.
  • the control unit 22 it is determined in a step S16 whether these parameter data D Par. have a predetermined relationship with respect to predetermined parameter values W Par .
  • a first predetermined treatment is selected and carried out for this preliminary product of the electrochemical cell. Otherwise, if the parameter data D Par the predetermined relationship with respect to the predetermined parameter values W Par ., W Par , W Par . 2 - Par 3 , W Par 4 , W Part . 5 , a second predetermined treatment may optionally be selected and performed for this precursor of the electrochemical cell.
  • a second predetermined treatment may optionally be selected and performed for this precursor of the electrochemical cell.
  • a first predetermined treatment on the precursor of electrochemical cell 1 performed.
  • the precursor of the electrochemical cell 1 can be applied to a workpiece carrier.
  • FIG. 4 a shows a flow chart of a partial section of a preferred embodiment, in which the precursor of the electrochemical cell 1 is supplied to the aging device 15 in a step S 8 and subsequently a first aging of the precursor of the electrochemical cell 1 is performed in a step S 9.
  • the precursor of the electrochemical cell 1 of the rolling device 17 is supplied and in a step S7, the precursor of the electrochemical cell 1 with at least one, preferably two rolling rollers 18, 19 rolled.
  • 4b shows a flow chart of a subsection of a further preferred embodiment, in which the precursor of the electrochemical cell 1 is supplied to the charging device 13 in a step S18 and subsequently, in a step S19, a second charging of the precursor of the charging device 13 is effected. chemical cell 1 is performed.
  • the precursor of the electrochemical cell 1 of the rolling device 17 is supplied and in a step S21, the precursor of the electrochemical cell 1 with at least one, preferably two rolling Rolls 18, 19 rolled.
  • FIG. 4c shows a flowchart of a subsection of a further preferred embodiment, in which the precursor of the electrochemical cell 1 is supplied to the aging device 15 in a step S22 and a second aging of the precursor of the electrochemical cell 1 is subsequently performed in a step S23.
  • the precursor of the electrochemical cell 1 of the rolling device 17 is supplied and in a step S25, the product of the electrochemical cell 1 with at least one, preferably rolled two rolling rollers 18, 19.
  • an aging device 15 was used for the step S9 of the first aging of the precursor of the electrochemical cell 1 and the step S23 of the second aging of the precursor of the electrochemical cell 1, but it is also possible according to the present invention for these steps to use different aging devices.
  • a charging device 13 was used for the step S5 of the first charging of the preliminary product of the electrochemical cell 1 and for the step S18 of the second charging of the precursor of the electrochemical cell 1, but it is also possible according to the present invention These steps use different charging devices.
  • a rolling Device 17 is used, but it is also possible according to the present invention to use different rolling devices for these steps.
  • FIGS. 4 a, 4 b and 4 c can be combined as desired both with one another and with the embodiment shown in FIG. 5.
  • Fig. 5 shows a flow chart of a portion of the electrochemical cell manufacturing process 1.
  • a first predetermined treatment is selected and performed when the parameter data Dpar. the predetermined relationship with respect to the predetermined parameter values Wpar., Wpar.1, W Par . 2 , W par. 3, Wp ar .4, Wp art . 5
  • a second predetermined treatment may be selected and performed for the precursor of the electrochemical cell 1 when the parameter data Dp ar has the predetermined relationship with respect to the predetermined parameter values W Par ., Wp ar , W Par2 , W Par . 3 , W Par 4 , Wp art 5 not have.
  • the first predetermined treatment includes a step S27 of performing a forming treatment of the precursor of the electrochemical cell 1.
  • the step S27 of performing the forming treatment preferably comprises the steps of first forming the precursor of the electrochemical cell 1 in a step S27a, preferably in a range of 25 to 40% of the rated capacity, and in step S27b a second forming of the precursor of the electrochemical cell 1, preferably in a range of 75 to 90% of the rated capacity is performed, and in which a third forming of the precursor of the electrochemical cell 1, preferably to 100% of the rated capacity is performed in a step S27c.
  • the step of acquiring parameter data may include a step S13a of detecting a change of the indoor data.
  • FIG. 7 shows a representation of preferred embodiments in the determination in step S16 as to whether the parameter data D Par . a predetermined relationship with respect to predetermined parameter values W Par ., W Par. i, Wp ar . 2 , Wp ar 3 , W par . 4 , Wpart.5 have.
  • step S16 may include a step S16a of determining whether the parameter data D Par . first predetermined parameter values W Par 1 and / or a step S16b of determining whether the parameter data D Par. second predetermined parameter values W Par . 2 and / or a step S16c of determining whether the parameter data D par . predetermined third parameter values W Par .
  • the present invention further relates to a battery having these electrochemical cells, in particular a designed for use in a motor vehicle battery having these electrochemical cells. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung elektrochemischer Zellen (1) für eine Batterie weist die Schritte auf: (S2) Zuführen eines Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an eine Befüllungsvorrichtung (11), (S3) Befüllen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) mit einem Elektrolyten, (S4) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an eine Anladevorrichtung (13), (S5) Durchführen eines erstes Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), (S10) Zuführen eines Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an eine Walzvorrichtung (17), (S11) Walzen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen (18, 19), (S12) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an eine Messvorrichtung (21), (S13) Erfassen von Parameterdaten (DPar.) des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) zur Bestimmung mindestens einer nachfolgenden Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), (S14) Übermitteln der Parameterdaten (DPar.) an eine Steuereinheit (22), (S15) Zuweisen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) zu den Parameterdaten (Dpar ), vorzugsweise Abspeichern der Parameterdaten (DPar.) zu dem Vorprodukt der elektrochemischen Zelle (1), (S16) Bestimmen mittels der Steuereinheit (22), ob für das den Parameterdaten zugewiesene Vorprodukt der elektrochemische Zelle (1) eine vorbestimmte Beziehung der Parameterdaten (DPar.) in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte (WPar., WPar.1, WPar.2, WPar.3, WPar 4, WPart.5) vorliegt, (S17a) Durchführen einer ersten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ), wenn ein Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten (DPar.) in Bezug auf die vorbestimmten (WPar, WPar.1, WPar.2. WPar.3, WPar.4, WPart.5) bestimmt worden ist, und vorzugsweise (S17b) Durchführen einer zweiten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), wenn ein Nicht- Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten (DPar.) in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte (WPar., WPar1, WPar.2, WPar.3, WPar.4, WPart.5) bestimmt worden ist.

Description

Verfahren und System 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 und ein System zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle sowie eine Batterie mit einer Anzahl nach diesem Verfahren hergestellten elektrochemischen Zellen. Hiermit wir der gesamte Inhalt der Prioritätsanmeldung DE 10 201 1 1 15 495 durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Anmeldung.
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 Kraft- fahrzeugen z. B. in einem stationären Einsatz betrieben werden kann.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren und Systeme zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle, entsprechende elektrochemische Zellen und Batterien mit einer Anzahl elektrochemischer Zellen bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Ver- fahren und ein verbessertes System zur Herstellung elektrochemischer Zellen sowie eine Batterie mit einer Anzahl entsprechend hergestellter elektrochemischer Zellen bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung elektrochemischer Zellen nach Anspruch 1 , ein System zur Herstellung elektrochemischer Zellen nach Anspruch 17 und durch eine Batterie nach Anspruch 20 gelöst. Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Nach einem ersten Gesichtspunkt wird bei einem Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen für eine Batterie diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Herstellungsverfahren folgende Schritte aufweist: ein Zuführen eines Vorpro- duktes der elektrochemischen Zelle an eine Befüllungsvorrichtung, ein Befüllen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle mit einem Elektrolyten, ein Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an eine Anlade- vorrichtung, ein Durchführen eines erstes Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, ein Zuführen eines Vorproduktes der elektro- chemischen Zelle an eine Walzvorrichtung, ein Walzen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen, ein Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an eine Messvorrichtung, ein Erfassen von Parameterdaten des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle zur Bestimmung mindestens einer nachfolgenden Behandlung für das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle, ein Übermitteln der Parameterdaten an eine Steuereinheit, ein Zuweisen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle zu den Parameterdaten, vorzugsweise ein Abspeichern der Parameterdaten zu dem Vorprodukt der elektrochemischen Zelle, ein Bestimmen mittels der Steuereinheit, ob für das den Parameterdaten zugewiesene Vorprodukt der elektrochemischen Zelle eine vorbestimmte Beziehung der Parameterdaten in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte vorliegt, ein Durchführen einer ersten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, wenn ein Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte bestimmt worden ist, und vorzugsweise ein Durchführen einer zweiten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, wenn ein Nicht-Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte bestimmt worden ist.
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 einem Vorprodukt einer elektrochemischen Zelle soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine bereits mit einer Umhüllung versehene Elektrodenanordnung verstanden werden. Unter der Umhüllung ist in diesem Zusammenhang eine Einrichtung zu verstehen, welche auch den Austritt von Chemikalien aus der Elektrodenanordnung in die Umgebung verhindert. Weiter kann die Umhüllung die chemischen Bestandteile der Elektrodenanordnung vor unerwünschter Wechselwirkung mit der Umgebung schützen. Bevorzugt schützt die Umhüllung die Elektrodenanordnung vor dem Zutritt von Wasser oder Wasserdampf aus der Umgebung. Die' Umhüllung ist bevorzugt folienartig ausgebildet. Die Umhüllung soll den Durchtritt von Wärmeenergie möglichst wenig beeinträchtigen. Bevorzugt weist die Umhüllung wenigstens zwei Formteile auf.
Unter einer Elektrodenanordnung ist in diesem Zusammenhang die Anordnung wenigstens zweier Elektroden und eines dazwischen angeordneten Elektrolyten zu verstehen. Der Elektrolyt kann teilweise von einem Separator aufgenommen sein. Dann trennt der Separator die Elektroden. Die Elektrodenanordnung dient auch zum Abspeichern chemischer Energie und zu deren Wandlung in elektrische Energie. Im Fall einer wiederaufladbaren galvanischen Zelle ist die Elektrodenanordnung auch zur Wandlung von elektrischer in chemische Energie in der Lage. Bevorzugt sind die Elektroden plattenförmig oder folienartig ausge- bildet. Bevorzugt sind bei der Elektrodenanordnung die Elektroden stapeiförmig angeordnet. Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform können die Elektroden auch aufgewickelt sein. Bevorzugt kann die Elektrodenanordnung Lithium oder ein anderes Alkalimetall auch in ionischer Form aufweisen.
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. Bevorzugt wird bei dem Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen der Schritt des ersten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle innerhalb von 4 Stunden und vorzugsweise innerhalb von 3 Stunden nach dem Schritt des Durchführens des Befüllens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle mit einem Elektrolyten durchgeführt wird. Bevorzugt wird bei dem Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen der Schritt des ersten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle mit einem Ladestrom durchgeführt wird, der in einem Bereich von 0,02 bis 0,04 C liegt und vorzugsweise 0,03 C beträgt.
Bevorzugt wird bei dem Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen der Schritt des ersten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle mit einer Anladezeit durchgeführt wird, die in einem Bereich von 0,5 min bis 2,0 min liegt und vorzugsweise 1 min beträgt. Bevorzugt weist das Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen nach dem Schritt des Durchführens des ersten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle und vor dem Schritt des Zuführens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an die Walzvorrichtung folgende Schritte auf: ein Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an eine Alterungsvorrichtung und ein Durchführen eines erstes Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, insbesondere eines Tempems des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle.
Bevorzugt weist das Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen nach dem Schritt des Walzens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen folgende Schritte auf: ein Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an eine Alterungsvorrichtung und ein Durchführen eines erstes Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, insbesondere eines Temperns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle.
Bevorzugt weist das Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen nach dem Schritt des Durchführens des ersten Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle auf: ein Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an die Walzvorrichtung und ein Walzen des Vorproduktes der elektro- chemischen Zelle mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen.
Bevorzugt weist das Herstellungsverfahren vor dem Schritt des Zuführens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an die Befüllungsvorrichtung folgenden Schritt auf. ein Aufbringen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle auf einen Werkstückträger. Bevorzugt weist bei dem Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen der Schritt des Erfassens von Parameterdaten mindestens einen der folgenden Erfassungsschritte auf: ein Erfassen einer Änderung des Innenwiderstandes des Vorproduktes 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, ein Erfassen eines Innenwiderstandes des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, ein Erfassen einer Härte des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, ein Erfassen eines Innendruckes des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, ein Erfassen einer Ruhespannung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, ein Erfassen einer Kapazität des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle oder ein Erfassen innerer Strukturen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle mittels eines Röntgenverfahrens. Insbesondere die Änderung des Innenwiderstandes des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle nach Anlegen eines Druckes auf Seitenflächen des Vorproduktes elektrochemischer Zellen oder die Härte des Vorproduktes elektrochemischer Zellen haben sich als bevorzugte Parameter für die Beurteilung der Güte der Vorprodukte elektrochemischer Zellen bzw. für die Bestimmung nachfolgender Behandlungen der Vorprodukte elektrochemischer Zellen erwiesen. Wenn an ein Vorprodukt der elektrochemischen Zelle ein Druck angelegt wird und das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle nachgibt, ändert sich der Innenwiderstand. Daher kann ein Druck an das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle angelegt und die Änderung des Innenwiderstandes gemessen werden. Die Vorprodukte der elektrochemischen Zellen, die relativ hart sind und deren Innen- widerstand sich nach Anlegen eines Druckes auf die Seitenflächen wenig verändert, gasen nach dem Verschließen nicht mehr aus. Über die Änderung des Innenwiderstand in Bezug auf die Druckänderung kann somit eine besonders einfache Zuordnung der Vorprodukte der elektrochemische Zelle zu verschiedenen Arten der Güte und damit zu entsprechenden nachfolgenden Be- handlungen erfolgen.
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 Folienverpackung 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.
Bevorzugt weist bei dem Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen der Schritt des Bestimmens mittels der Steuereinheit mindestens einen der folgenden Bestimmungsschritte auf: ein Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte erste Parameterwerte aufweisen, ein Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte zweite Parameterwerte nicht aufweisen, ein Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte dritte Parameterwerte überschreiten, ein Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte vierte Parameterwerte unterschreiten oder ein Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten sich innerhalb eines vorbestimmten Parameterwertebereiches um einen vorbestimmten fünften Parameterwert befinden.
Bevorzugt weist bei dem Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen der Schritt des Durchführens der ersten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle auf: ein Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an eine Anladevorrichtung und ein Durchführen eines zweiten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle. Besonders bevorzugt weist das Herstellungsverfahren nach dem Schritt des Durchführens des zweiten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle auf: ein Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an die Walzvorrichtung und ein Walzen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen.
Bevorzugt weist bei dem Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen der Schritt des Durchführens der ersten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle auf: ein Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an eine Alterungsvorrichtung und ein Durchführen eines zweiten Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, insbesondere eines zweiten Temperns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle. Besonders bevorzugt weist das Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen nach dem Schritt des Durchführens des zweiten Alterns des Vor- Produktes der elektrochemischen Zelle auf: ein Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an die Walzvorrichtung und ein Walzen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen.
Bevorzugt weist bei dem Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen der Schritt des Durchführens der ersten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle auf: ein Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an eine Formierungsvorrichtung und ein Durchführen einer Formierbehandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle. In diesem Zusammenhang weist besonders bevorzugt der Schritt des Durch- führens einer Formierbehandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle auf: ein Durchführen eines ersten Formierens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle in einem Bereich von 25 bis 40 % der Nennkapazität, ein Durchführen eines zweiten Formierens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle in einem Bereich von 75 bis 90 % der Nennkapazität und ein Durchführen eines dritten Formierens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle auf 100 % der Nennkapazität.
Bevorzugt weist das Durchführen der vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle in Abhängigkeit von mindestens einem Ergebnis der Bestimmungsschritte auf: ein Weiterführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an nachfolgende Fertigungsstationen, wenn ein Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte bestimmt worden ist.
Nach einem zweiten Gesichtspunkt wird diese Aufgabe bei einem System zur Herstellung elektrochemischer Zellen dadurch gelöst, dass das System aufweist: eine Befüllungsvorrichtung ausgestaltet zum Befüllen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle mit einem Elektrolyten, ein erste Zuführungsvorrichtung ausgestaltet zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an die Befüllungsvorrichtung, eine Anladevorrichtung ausgestaltet zum Durchführen eines ersten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, eine zweite Zuführungsvorrichtung ausgestaltet zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an die Anladevorrichtung, eine Walzvorrichtung mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen angeordnet und ausgestaltet zum Walzen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, eine vierte Zuführungsvorrichtung ausgestaltet zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an die Walzvorrichtung, eine Messvorrichtung ausgestaltet zum Erfassen von Parameterdaten des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle zur Bestimmung mindestens einer nachfolgenden Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, eine fünfte Zuführungsvorrichtung ausgestaltet zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an die Messvorrichtung, eine Steuereinheit, an welche die erfassten Parameterdaten des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle übermittelt werden und welche ausgestaltet ist, ein Zuweisen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle zu den Parameterdaten, vorzugsweise ein Abspeichern der Parameterdaten zu dem Vorprodukt der elektrochemischen Zelle durchzuführen, wobei die Steuereinheit weiterhin ausgestaltet ist, zu bestimmen, ob für das den Parameterdaten zugewiesene Vorprodukt der elektrochemischen Zelle eine vorbestimmte Beziehung der Parameterdaten in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte vorliegt, und eine Durchführung einer ersten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle anzuweisen, wenn ein Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte bestimmt worden ist, und vorzugsweise eine Durchführung einer zweiten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle anzuweisen, wenn ein Nicht-Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten in Bezug auf die vorbestimmten Para- meterwerte bestimmt worden ist. Bevorzugt ist bei dem System zur Herstellung elektrochemischer Zellen die Messvorrichtung zu Erfassung mindestens eines der folgenden Parameter ausgestaltet: Änderung des Innenwiderstandes des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle nach Anlegen eines Druckes, insbesondere Änderung des Innenwiderstandes nach Anlegen eines Druckes auf Seitenflächen des vorzugsweise flach ausgestalteten Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, Innenwiderstand des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, Härte des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, Innendruck des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, Ruhespannung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle, Kapazität des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle oder innere Strukturen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle.
Bevorzugt weist das System zur Herstellung elektrochemischer Zellen mindestens eine der folgenden Vorrichtungen auf: eine Alterungsvorrichtung ausgestaltet zum Altern, insbesondere zum Tempern des Vorproduktes der elektro- chemischen Zelle und eine dritte Zuführungsvorrichtung ausgestaltet zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle an die Alterungsvorrichtung.
Nach einem dritten Gesichtspunkt wird für eine Batterie die Aufgabe dadurch gelöst, dass deren elektrochemischen Zellen nach einem der vorstehend aufge- führten Herstellungsverfahren und/oder mit einem der vorstehend aufgeführten Herstellungssysteme hergestellt worden sind.
Im Folgenden werden Gesichtspunkte der Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und mit Hilfe von Figuren näher beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Zelle, Fig. 2 eine schematische Darstellung eines System zur Herstellung elektrochemischer Zellen nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm für ein Herstellungsverfahren elektrochemischer
Zellen nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 4a ein Ablaufdiagramme einer ersten bevorzugten Ausführungsform, Fig. 4b ein Ablaufdiagramme einer zweiten bevorzugten Ausführungsform, Fig. 4c ein Ablaufdiagramme einer dritten bevorzugten Ausführungsform, Fig. 5 ein Ablaufdiagramm zur Formierbehandlung elektrochemischer
Zellen,
Fig. 6 eine Darstellung bevorzugter Schritte bei der Erfassung von Parameterdaten und
Fig. 7 eine Darstellung bevorzugter Schritte bei einer Bestimmung, ob eine vorbestimmte Beziehung der Parameterdaten in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte vorliegen. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Zelle 1. Die elektrochemischen Zelle 1 weist einen aktiven Bereich 5, eine Zellenverpackung 4, die den aktiven Bereich 5 umgibt, sowie einen ersten Stromableiter 2 und einen zweiten Stromableiter 3 auf.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines System zur Herstellung elektro- chemischer Zellen 1 nach einem Ausführungsbeispiel. Das Herstellungssystem 100 weist eine Befüllungsvorrichtung 11 , die ausgestaltet und angeordnet ist, das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 mit einem Elektrolyten zu befüllen, und eine erste Zuführungsvorrichtung 10 auf, die zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 an die erste Befüllungsvorrichtung 11 ausgestaltet und angeordnet ist. Weiterhin weist das Herstellungssystem 100 eine Anladevorrichtung 13, die zum Anladen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 ausgestaltet und angeordnet ist, und eine zweite Zuführungsvorrichtung 12 auf, die zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 an die Anladevorrichtung 13 ausgestaltet und angeordnet ist. Weiterhin weist das Herstellungssystem 100 eine Alterungsvorrichtung 15, die zum Altern des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 ausgestaltet und angeordnet ist, und eine dritte Zuführungsvorrichtung 14 auf, die zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 an die Alterungsvorrichtung 15 ausgestaltet und angeordnet ist. Weiterhin weist das Her- Stellungssystem 100 eine Walzvorrichtung 17 mit mindestens einer rollierenden Walze, vorzugsweise zwei Walzen 18, 19, und eine vierte Zuführungsvorrichtung 16 auf, die zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 an die Walzvorrichtung 17 ausgestaltet und angeordnet ist. Weiterhin weist das Herstellungssystem 100 eine Messvorrichtung 21 , die zum Erfassen von Parameterdaten DPar. des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 ausgestaltet und angeordnet ist, und eine fünfte Zuführungsvorrichtung 20 auf, die zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 an die Messvorrichtung 21 ausgestaltet und angeordnet ist. Weiterhin weist das Herstellungssystem 100 eine Steuereinheit 22 auf, an welche die erfassten Para- meterdaten DPar. übermittelt werden. Besonders bevorzugt erfolgt der Transport des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 über eine Rollenbahn oder eine Schienenführung.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen 1 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Herstellungsverfahren wird in einem Schritt S2 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 der Befüllungsvorrichtung 11 zugeführt. Nachfolgend wird in einem Schritt S3 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 mit einem Elektrolyten befüllt. In einem Schritt S4 wird das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 der Anladevorrichtung 13 zugeführt. Nachfolgend wird in einem Schritt S5 ein erstes Anladen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 durchgeführt. In einem Schritt S6 und/oder in einem Schritt S10 wird das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 der Walzvorrichtung 17 zugeführt. Nachfolgend wird in einem Schritt S7 bzw. in einem Schritt S11 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen 18, 19 gewalzt. In einem Schritt S12 wird das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 der Messvorrichtung 21 zugeführt und in einem Schritt S13 werden die Parameterdaten DPar. des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 erfasst, wobei in einem Schritt S14 die erfassten Parameterdaten Dpar. der Steuereinheit 22 übermittelt und in einem Schritt S15 diese Para- meterdaten DPar dem Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 zugewiesen werden. Mittels der Steuereinheit 22 wird in einem Schritt S16 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., WPar , WPar 2, WPar.3 > WPar , WPart.5 aufweisen, wird für dieses Vorprodukt der elektrochemischen Zelle eine erste vorbestimmte Behandlung ausgewählt und durchgeführt. Anderenfalls, wenn die Parameterdaten DPar die vorbestimmte Beziehung in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte WPar., WPar , WPar.2- Par 3, WPar 4, WPart.5 nicht aufweisen, kann für dieses Vorprodukt der elektrochemischen Zelle wahlweise eine zweite vorbestimmte Behandlung ausgewählt und durchgeführt werden. Wenn in dem Schritt S16 bestimmt wird, dass die Parameterdaten DPar. die vorbestimmte Beziehung in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte WPar, WPar.i , WPar 2, WPar.3, WPar 4, WPart.5 aufweisen, wird in einem Schritt S17a eine erste vorbestimmte Behandlung an dem Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 durch- geführt. Bevorzugt kann vor dem Schritt S2 in einem Schritt S2 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 auf einen Werkstückträger aufgebracht werden.
Fig. 4a zeigt ein Ablaufdiagramm eines Teilabschnitts einer bevorzugten Ausführungsform, bei der in einem Schritt S8 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 der Alterungsvorrichtung 15 zugeführt wird und nachfolgend in einem Schritt S9 ein erstes Altern des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 durchgeführt wird. Bei dieser Ausführungsform wird bevorzugt vor dem Schritt S8 des Zuführens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 an die Alterungsvorrichtung 15 in einem Schritt S6 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 der Walzvorrichtung 17 zugeführt und in einem Schritt S7 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen 18, 19 gewalzt.
Fig. 4b zeigt ein Ablaufdiagramm eines Teilabschnitts einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bei der in einem Schritt S18 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 der Anladevorrichtung 13 zugeführt wird und nach- folgend in einem Schritt S19 ein zweites Anladen des Vorproduktes der elektro- chemischen Zelle 1 durchgeführt wird. Bei dieser Ausführungsform wird bevorzugt nach dem Schritt S19 des zweiten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 in einem Schritt S20 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 der Walzvorrichtung 17 zugeführt und in einem Schritt S21 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen 18, 19 gewalzt.
Fig. 4c zeigt ein Ablaufdiagramm eines Teilabschnitts einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bei der in einem Schritt S22 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 der Alterungsvorrichtung 15 zugeführt wird und nach- folgend in einem Schritt S23 ein zweites Altern des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 durchgeführt wird. Bei dieser Ausführungsform wird bevorzugt nach dem Schritt S23 des zweiten Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 in einem Schritt S24 das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 der Walzvorrichtung 17 zugeführt und in einem Schritt S25 das Vor- produkt der elektrochemischen Zelle 1 mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen 18, 19 gewalzt.
Bei den gezeigten Ausführungsformen wurde für den Schritt S9 des ersten Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 und für den Schritt S23 des zweiten Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 eine Alterungsvorrichtung 15 verwendet, es ist aber nach der vorliegenden Erfindung auch möglich, für diese Schritte verschiedene Alterungsvorrichtungen zu verwenden.
Bei den gezeigten Ausführungsformen wurde für den Schritt S5 des ersten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 und für den Schritt S18 des zweiten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 eine An- ladevorrichtung 13 verwendet, es ist aber nach der vorliegenden Erfindung auch möglich, für diese Schritte verschiedene Anladevorrichtungen zu verwenden.
Bei den gezeigten Ausführungsformen wurde für die Schritte S7, S11 , S21 und S25 des Walzens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 eine Walz- Vorrichtung 17 verwendet, es ist aber nach der vorliegenden Erfindung auch möglich, für diese Schritte verschiedene Walzvorrichtungen zu verwenden.
Weiterhin können die in den Figuren 4a, 4b und 4c gezeigten Ausführungsformen sowohl miteinander als auch mit der in der Fig. 5 gezeigten Aus- führungsform beliebig kombiniert werden.
Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Teilabschnitts des Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen 1. Wie in der Beschreibung zu Fig. 3 ausgeführt wurde, wird für das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 eine erste vorbestimmte Behandlung ausgewählt und durchgeführt, wenn die Parameterdaten Dpar. die vorbestimmte Beziehung in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte Wpar., Wpar.1 , WPar.2, WPar.3, Wpar.4, Wpart.5 aufweisen, und kann für das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle 1 wahlweise eine zweite vorbestimmte Behandlung ausgewählt und durchgeführt werden, wenn die Parameterdaten Dpar die vorbestimmte Beziehung in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte WPar., Wpar , WPar2, WPar.3, WPar 4, Wpart 5 nicht aufweisen.
Die erste vorbestimmte Behandlung weist einen Schritt S27 des Durchführens einer Formierbehandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 auf. Der Schritt S27 des Durchführens der Formierbehandlung weist bevorzugt nachfolgende Schritte auf, bei denen in einem Schritt S27a ein erstes Formieren des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 , vorzugsweise in einem Bereich von 25 bis 40 % der Nennkapazität durchgeführt wird, und bei denen in einem Schritt S27b ein zweites Formieren des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 , vorzugsweise in einem Bereich von 75 bis 90 % der Nennkapazität durchgeführt wird, und bei denen in einem Schritt S27c ein dritten Formieren des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 , vorzugsweise auf 100 % der Nennkapazität durchgeführt wird.
Fig. 6 zeigt eine Darstellung bevorzugter Schritte bei der Erfassung von Parameterdaten. Wie in der Fig. 6 gezeigt ist, kann der Schritt des Erfassens von Parameterdaten einen Schritt S13a des Erfassens einer Änderung des Innen- Widerstandes des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle nach Anlegen eines Druckes, insbesondere auf Seitenflächen des Vorproduktes der vorzugsweise flach ausgestalteten elektrochemischen Zelle 1 und/oder einen Schritt S13b des Erfassens eines Innenwiderstandes des Vorproduktes der elektro- chemischen Zelle 1 und/oder einen Schritt S13c des Erfassens einer Härte des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 und/oder einen Schritt S13d des Erfassens eines Innendruckes des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 und/oder einen Schritt S13e des Erfassens einer Ruhespannung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 und/oder einen Schritt S13f des Erfassens einer Kapazität des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 und/oder einen Schritt S13g des Erfassens innerer Strukturen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle 1 mittels eines Röntgenverfahrens aufweisen.
Fig. 7 zeigt eine Darstellung bevorzugter Ausführungen bei der Bestimmung in dem Schritt S16, ob die Parameterdaten DPar. eine vorbestimmte Beziehung in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte WPar., WPar.i , Wpar.2, Wpar 3, WPar.4, Wpart.5 aufweisen. Wie in der Fig. 7 gezeigt ist, kann der Schritt S16 einen Schritt S16a des Bestimmens, ob die Parameterdaten DPar. erste vorbestimmte Parameterwerte WPar 1 aufweisen und/oder einen Schritt S16b des Bestimmens, ob die Parameterdaten DPar. zweite vorbestimmte Parameterwerte WPar.2 nicht auf- weisen und/oder einen Schritt S16c des Bestimmens, ob die Parameterdaten DPar. vorbestimmte dritte Parameterwerte WPar.3 überschreiten und/oder einen Schritt S16d des Bestimmens, ob die Parameterdaten DPar. vorbestimmte vierte Parameterwerte WPar 4 unterschreiten und/oder einen Schritt S16e des Bestimmens aufweisen, ob die Parameterdaten DPar. sich innerhalb eines Para- meterbereiches um einen vorbestimmten fünften Parameterwert WPar 3 befinden.
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 aufweist. Bezugszeichenliste
1 elektrochemische Zelle
2 erster Stromableiter
3 zweiter Stromableiter
4 Zellenverpackung
5 aktiver Bereich
10 erste Zuführungsvorrichtung
11 Befüllungsvorrichtung
12 zweite Zuführungsvorrichtung
13 Anladevorrichtung
14 dritte Zuführungsvorrichtung
15 Alterungsvorrichtung
16 vierte Zuführungsvorrichtung
17 Walzvorrichtung
18 erste Walze
19 zweite Walze
20 fünfte Zuführungsvorrichtung
21 Messvorrichtung
22 Steuereinheit
100 Herstellungssystem
51 Aufbringen des Vorproduktes auf einen Werkstückträger
52 Zuführen des Vorproduktes an eine Befüllungsvorrichtung
53 Befüllen des Vorproduktes mit einem Elektrolyten S4 Zuführen des Vorproduktes an eine Anladevorrichtung
55 Durchführen eines erstes Anladens des Vorproduktes
56 Zuführen des Vorproduktes an eine Walzvorrichtung
57 Walzen des Vorproduktes mit rollierenden Walzen
58 Zuführen des Vorproduktes an eine Alterungsvorrichtung S9 Durchführen eines erstes Alterns des Vorproduktes
510 Zuführen des Vorproduktes an eine Walzvorrichtung
51 1 Walzen des Vorproduktes mit rollierenden Walzen 512 Zuführen des Vorproduktes an eine Messvorrichtung
513 Erfassen von Parameterdaten des Vorproduktes
S13a Erfassen einer Änderung des Innenwiderstandes des Vorproduktes nach Anlegen eines Druckes
S13b Erfassen eines Innenwiderstandes des Vorproduktes
S13c Erfassen einer Härte des Vorproduktes
S13d Erfassen eines Innendruckes des Vorproduktes
S13e Erfassen einer Ruhespannung des Vorproduktes
S13f Erfassen einer Kapazität des Vorproduktes
S13g Erfassen innerer Strukturen des Vorproduktes
514 Übermitteln der Parameterdaten an eine Steuereinheit
515 Zuweisen des Vorproduktes zu den Parameterdaten
516 Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten eine vorbestimmte Beziehung in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte aufweisen S16a Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte erste Parameterwerte aufweisen
S16b Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte zweite
Parameterwerte nicht aufweisen
S16c Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte dritte Parameterwerte überschreiten
S16d Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten vorbestimmte vierte
Parameterwerte unterschreiten
S16e Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten sich innerhalb eines vorbestimmten Parameterwertebereiches um einen vorbestimmten fünften Parameterwert befinden
S17a Auswählen und Durchführen einer vorbestimmten ersten Behandlung des
Vorproduktes der elektrochemischen Zelle
S17b Auswählen und Durchführen einer vorbestimmten zweiten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle
S18 Zuführen des Vorproduktes an eine Anladevorrichtung
519 Durchführen eines zweiten Anladens des Vorproduktes
520 Zuführen des Vorproduktes an eine Walzvorrichtung 521 Walzen des Vorproduktes mit rollierenden Walzen
522 Zuführen des Vorproduktes an eine Alterungsvorrichtung
523 Durchführen eines zweiten Alterns des Vorproduktes
524 Zuführen des Vorproduktes an eine Walzvorrichtung
525 Walzen des Vorproduktes mit rollierenden Walzen
526 Zuführen des Vorproduktes an eine Formierungsvorrichtung
527 Durchführen einer Formierbehandlung des Vorproduktes
S27a Durchführen eines ersten Formierens des Vorproduktes in einem Bereich von 25 bis 40 % der Nennkapazität
S27b Durchführen eines zweiten Formierens des Vorproduktes in einem
Bereich von 75 bis 90 % der Nennkapazität
S27c Durchführen eines dritten Formierens des Vorproduktes auf 100 % der
Nennkapazität

Claims

Patentansprüche
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1 ) für eine Batterie, insbesondere für eine zur Anwendung in Kraftfahrzeugen ausgestaltete Batterie, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellungsverfahren die Schritte aufweist:
(52) Zuführen eines Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an eine Befüllungsvorrichtung (11 ),
(53) Befüllen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) mit einem Elektrolyten,
(54) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an eine Anladevorrichtung (13),
(55) Durchführen eines erstes Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ),
(S6, S10) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle
(1) an eine Walzvorrichtung (17),
(S7, S11 ) Walzen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden
Walzen (18, 19),
(512) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) an eine Messvorrichtung (21 ),
(513) Erfassen von Parameterdaten (DPar.) des Vorproduktes der
elektrochemischen Zelle (1) zur Bestimmung mindestens einer nachfolgenden Behandlung für das Vorprodukt der elektrochemischen Zelle (1),
(514) Übermitteln der Parameterdaten (DPar.) an eine Steuereinheit (22),
(515) Zuweisen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) zu den Parameterdaten (Dpar.), vorzugsweise Abspeichern der Parameterdaten (Dpar.) zu dem Vorprodukt der elektrochemischen Zelle
(1).
(516) Bestimmen mittels der Steuereinheit (22), ob für das den Parameterdaten zugewiesene Vorprodukt der elektrochemische Zelle (1) eine vorbestimmte Beziehung der Parameterdaten (DPar.) in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte (WPar., WPar.i, WPar.2,
Wpar.3, Wpar.4, WPart.5) Vorliegt,
(S17a) Durchführen einer ersten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), wenn ein Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten (DPar.) in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte (WPar., Wpar.i , WPar.2, WPar.3, WPar.4, WPart 5) bestimmt worden ist, und vorzugsweise
(S17b) Durchführen einer zweiten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), 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, WPart5) bestimmt worden ist.
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S5) des ersten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) innerhalb von 4 Stunden und vorzugsweise innerhalb von 3 Stunden nach dem Schritt (S3) des Durchführens des Befüllens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) mit einem Elektrolyten durchgeführt wird.
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt (S5) des ersten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) mit einem Ladestrom durchgeführt wird, der in einem Bereich von 0,02 bis 0,04 C liegt und vorzugsweise 0,03 C beträgt.
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S5) des ersten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) mit einer Anladezeit durchgeführt wird, die in einem Bereich von 0,5 min bis 2,0 min liegt und vorzugsweise 1 min beträgt.
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt (S5) des Durchführens des ersten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) und vor dem Schritt (S10) des Zuführens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an die Walzvorrichtung (17) das Herstellungsverfahren folgende Schritte aufweist:
(58) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) an eine Alterungsvorrichtung (15) und
(59) Durchführen eines erstes Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ), insbesondere eines Temperns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1).
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt (S7) des Walzens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen (18, 19) das Herstellungsverfahren folgende Schritte aufweist:
(58) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) an eine Alterungsvorrichtung (15) und
(59) Durchführen eines erstes Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ), insbesondere eines Temperns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1).
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt (S9) des Durchführens des ersten Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) das Herstellungsverfahren aufweist: (510) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) an die Walzvorrichtung und
(51 1 ) Walzen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen (18, 19).
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellungsverfahren vor dem Schritt (S2) des Zuführens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) an die Befüllungsvorrichtung (11 ) folgenden Schritt aufweist:
(S1 ) Aufbringen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) auf einen Werkstückträger.
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S13) des Erfassens von Parameterdaten (DPar.) mindestens einen der folgenden Erfassungsschritte aufweist:
(S13a) Erfassen einer Änderung des Innenwiderstandes des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) nach Anlegen eines Druckes, insbesondere Erfassen einer Änderung des
Innenwiderstandes nach Anlegen eines Druckes auf
Seitenflächen der vorzugsweise flach ausgestalteten
elektrochemischen Zelle (1),
(S13b) Erfassen eines Innenwiderstandes des Vorproduktes der
elektrochemischen Zelle (1),
(S13c) Erfassen einer Härte des Vorproduktes der elektrochemischen
Zelle (1),
(S13d) Erfassen eines Innendruckes des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), (S13e) Erfassen einer Ruhespannung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ),
(S13f) Erfassen einer Kapazität des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) oder
(S13g) Erfassen innerer Strukturen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) mittels eines Röntgenverfahrens.
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S16) des Bestimmens mittels der Steuereinheit (21) mindestens einen der folgenden Bestimmungsschritte aufweist:
(S16a) Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten (DPar.) vorbestimmte erste Parameterwerte (WSwt.i) aufweisen,
(S16b) Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten (DPar.) vorbestimmte zweite Parameterwerte (Wswt.2) nicht aufweisen,
(S16c) Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten (DPar.) vorbestimmte dritte Parameterwerte (WSwt.3) überschreiten,
(S16d) Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten (DPar.) vorbestimmte vierte Parameterwerte (WSwt.4) unterschreiten oder
(S16e) Bestimmen, ob die übermittelten Parameterdaten (DPar.) sich innerhalb eines vorbestimmten Parameterwertebereiches um einen vorbestimmten fünften Parameterwert (WSwt.5) befinden.
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S15a) des Durchführens der ersten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) aufweist:
(518) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an eine Anladevorrichtung (13) und
(519) Durchführen eines zweiten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ). Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1 ) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt (S19) des Durchführens des zweiten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) das Herstellungsverfahren aufweist:
(520) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an die Walzvorrichtung und
(521 ) Walzen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen (18, 19).
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S17a) des Durchführens der ersten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) aufweist:
(522) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an eine Alterungsvorrichtung (15) und
(523) Durchführen eines zweiten Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ), insbesondere eines zweiten Temperns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ).
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt (S22) des Durchführens des zweiten Alterns des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) das Herstellungsverfahren aufweist:
(524) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an die Walzvorrichtung und
(525) Walzen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen (18, 19). Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S17a) des Durchführens der ersten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) aufweist:
(526) Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an eine Formierungsvorrichtung und
(527) Durchführen einer Formierbehandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ).
Herstellungsverfahren elektrochemischer Zellen (1 ) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (S27) des Durchführens der Formierbehandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) aufweist:
(S27a) Durchführen eines ersten Formierens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) in einem Bereich von 25 bis 40 % der Nennkapazität,
(S27b) Durchführen eines zweiten Formierens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) in einem Bereich von 75 bis 90 % der Nennkapazität und
(S27c) Durchführen eines dritten Formierens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) auf 100 % der Nennkapazität.
System zur Herstellung elektrochemischer Zellen (1 ) gemäß einem Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 aufweisend:
- eine Befüllungsvorrichtung (1 1 ) ausgestaltet zum Befüllen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) mit einem Elektrolyten,
- ein erste Zuführungsvorrichtung (10) ausgestaltet zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an die Befüllungsvorrichtung (11 ),
- eine Anladevorrichtung (13) ausgestaltet zum Durchführen eines ersten Anladens des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1), - eine zweite Zuführungsvorrichtung (12) ausgestaltet zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) an die Anlade- vorrichtung (13),
- eine Walzvorrichtung (17) mit mindestens einer, vorzugsweise zwei rollierenden Walzen (18, 19) angeordnet und ausgestaltet zum Walzen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ),
- eine vierte Zuführungsvorrichtung (16) ausgestaltet zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an die Walzvorrichtung (17),
- eine Messvorrichtung (21) ausgestaltet zum Erfassen von Parameterdaten (Dpar.) des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) zur Bestimmung mindestens einer nachfolgenden Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1),
- eine fünfte Zuführungsvorrichtung (20) ausgestaltet zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) an die Messvorrichtung (22),
eine Steuereinheit (22), an welche die erfassten Parameterdaten (Dpar.) des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) übermittelt werden und welche ausgestaltet ist, ein Zuweisen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) zu den Parameterdaten (Dpar ), vorzugsweise ein Abspeichern der Parameterdaten (DPar.) zu dem Vorprodukt der elektrochemischen Zelle (1) durchzuführen, wobei die Steuereinheit (22) weiterhin ausgestaltet ist, zu bestimmen, ob für das den Parameterdaten zugewiesene Vorprodukt der elektrochemischen Zelle (1 ) eine vorbestimmte Beziehung der Parameterdaten (Dpar.) in Bezug auf vorbestimmte Parameterwerte (WPar., WPar.i , Wpar.2, Wpar.3, Wpar.4, Wpart.5) vorliegt, und eine Durchführung einer ersten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) anzuweisen, wenn ein Vorliegen der vorbestimmten Beziehung der Parameterdaten (DPar.) in Bezug auf die vorbestimmten Parameterwerte (Wpar., Wpar.1 , WPar.2, WPar.3. Wpar 4, Wpart.5) bestimmt worden ist, und vorzugsweise eine Durchführung einer zweiten vorbestimmten Behandlung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) anzuweisen, wenn ein Nicht-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.
System zur Herstellung elektrochemischer Zellen (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (21 ) zu Erfassung mindestens eines der folgenden Parameter ausgestaltet ist:
Änderung des Innenwiderstandes des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ) nach Anlegen eines Druckes, insbesondere Änderung des Innenwiderstandes nach Anlegen eines Druckes auf Seitenflächen des vorzugsweise flach ausgestalteten Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ),
Innenwiderstand des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ), Härte des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ),
Innendruck des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ), Ruhespannung des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1 ), Kapazität des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) oder innere Strukturen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1).
System zur Herstellung elektrochemischer Zellen (1 ) nach Anspruch 17 oder 18 , gekennzeichnet durch mindestens eine der folgenden Vorrichtungen:
eine Alterungsvorrichtung (15) ausgestaltet zum Altern, insbesondere zum Tempern des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) und - eine dritte Zuführungsvorrichtung (14) ausgestaltet zum Zuführen des Vorproduktes der elektrochemischen Zelle (1) an die Alterungsvorrichtung (15).
Batterie mit einer Anzahl elektrochemischer Zellen, die gemäß einem der Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 und/oder ge- mäß einem System zur Herstellung elektrochemischer Zellen nach einem der Ansprüche 17 bis 19 hergestellt worden sind.
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