DE102017213251A1

DE102017213251A1 - battery cell

Info

Publication number: DE102017213251A1
Application number: DE102017213251.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dufaux
Original assignee: Lithium Energy and Power GmbH and Co KG
Current assignee: Lithium Energy and Power GmbH and Co KG
Priority date: 2017-08-01
Filing date: 2017-08-01
Publication date: 2019-02-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle (2), umfassend eine Elektrodeneinheit (10) mit einer Anode (21), einer Kathode (22) und einem zwischen der Anode (21) und der Kathode (22) angeordneten Separator (50), wobei der Separator (50) eine elektrisch leitfähige Kernschicht (53) aufweist, welche zwischen einer ersten ionisch durchlässigen Randschicht (51) und einer zweiten ionisch durchlässigen Randschicht (52) angeordnet ist. Der Separator (50) ist derart ausgestaltet, dass durch eine elektrische Ansteuerung der Kernschicht (53) eine ionische Durchlässigkeit der Kernschicht (53) verringert wird.

The invention relates to a battery cell (2), comprising an electrode unit (10) having an anode (21), a cathode (22) and a separator (50) arranged between the anode (21) and the cathode (22), the separator (50) has an electrically conductive core layer (53) which is arranged between a first ionically permeable edge layer (51) and a second ionically permeable edge layer (52). The separator (50) is designed in such a way that an ionic permeability of the core layer (53) is reduced by electrical activation of the core layer (53).

Description

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle, welche eine Elektrodeneinheit mit einer Anode, einer Kathode und einem zwischen der Anode und der Kathode angeordneten Separator umfasst. Dabei weist der Separator eine elektrisch leitfähige Kernschicht auf, welche zwischen einer ersten ionisch durchlässigen Randschicht und einer zweiten ionisch durchlässigen Randschicht angeordnet ist.The invention relates to a battery cell, which comprises an electrode unit with an anode, a cathode and a separator arranged between the anode and the cathode. In this case, the separator has an electrically conductive core layer, which is arranged between a first ionically permeable edge layer and a second ionically permeable edge layer.

Stand der TechnikState of the art

Elektrische Energie ist mittels Batterien speicherbar. Batterien wandeln chemische Reaktionsenergie in elektrische Energie um. Hierbei werden Primärbatterien und Sekundärbatterien unterschieden. Primärbatterien sind nur einmal funktionsfähig, während Sekundärbatterien, die auch als Akkumulator bezeichnet werden, wieder aufladbar sind. Eine Batterie umfasst dabei eine oder mehrere Batteriezellen.Electrical energy can be stored by means of batteries. Batteries convert chemical reaction energy into electrical energy. Here, a distinction is made between primary batteries and secondary batteries. Primary batteries are only functional once, while secondary batteries, also referred to as accumulators, are rechargeable. A battery comprises one or more battery cells.

In einem Akkumulator finden insbesondere sogenannte Lithium-Ionen-Batteriezellen Verwendung. Diese zeichnen sich unter anderem durch hohe Energiedichten, thermische Stabilität und eine äußerst geringe Selbstentladung aus. Lithium-Ionen-Batteriezellen kommen unter anderem in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Elektrofahrzeugen (Electric Vehicle, EV), Hybridfahrzeugen (Hybride Electric Vehicle, HEV) sowie Plug-In-Hybridfahrzeugen (Plug-In-Hybride Electric Vehicle, PHEV) zum Einsatz.In particular, so-called lithium-ion battery cells are used in an accumulator. These are characterized among other things by high energy densities, thermal stability and extremely low self-discharge. Lithium-ion battery cells are used, inter alia, in motor vehicles, in particular in electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HEV) and plug-in hybrid electric vehicles (PHEV).

Lithium-Ionen-Batteriezellen weisen eine positive Elektrode, die auch als Kathode bezeichnet wird, und eine negative Elektrode, die auch als Anode bezeichnet wird, auf. Die Kathode sowie die Anode umfassen je einen Stromableiter, auf den ein Aktivmaterial aufgebracht ist. Bei dem Aktivmaterial für die Kathode handelt es sich beispielsweise um ein Metalloxid. Bei dem Aktivmaterial für die Anode handelt es sich beispielsweise um Graphit oder Silizium.Lithium-ion battery cells have a positive electrode, also referred to as a cathode, and a negative electrode, also referred to as an anode. The cathode and the anode each comprise a current conductor, on which an active material is applied. The active material for the cathode is, for example, a metal oxide. The active material for the anode is, for example, graphite or silicon.

In das Aktivmaterial der Anode sind Lithiumatome eingelagert. Beim Betrieb der Batteriezelle, also bei einem Entladevorgang, fließen Elektronen in einem äußeren Stromkreis von der Anode zur Kathode. Innerhalb der Batteriezelle wandern Lithiumionen bei einem Entladevorgang von der Anode zur Kathode. Dabei lagern die Lithiumionen aus dem Aktivmaterial der Anode reversibel aus, was auch als Deinterkalation bezeichnet wird. Bei einem Ladevorgang der Batteriezelle wandern die Lithiumionen von der Kathode zu der Anode. Dabei lagern die Lithiumionen wieder in das Aktivmaterial der Anode reversibel ein, was auch als Interkalation bezeichnet wird.In the active material of the anode lithium atoms are embedded. During operation of the battery cell, ie during a discharge process, electrons flow in an external circuit from the anode to the cathode. Within the battery cell, lithium ions migrate from the anode to the cathode during a discharge process. The lithium ions from the active material of the anode store reversibly, which is also called deintercalation. During a charging process of the battery cell, the lithium ions migrate from the cathode to the anode. In this case, the lithium ions reversibly store back into the active material of the anode, which is also referred to as intercalation.

Die Elektroden der Batteriezelle sind folienartig ausgebildet und unter Zwischenlage einer Separatorlage, welche die Anode von der Kathode trennt, zu einem Elektrodenwickel gewunden. Ein solcher Elektrodenwickel wird auch als Jelly-Roll bezeichnet. Die Elektroden können auch zu einem Elektrodenstapel übereinander geschichtet sein oder auf eine andere Art eine Elektrodeneinheit bilden. Eine Batteriezelle umfasst in der Regel eine oder mehrere Elektrodeneinheiten.The electrodes of the battery cell are formed in the manner of a foil and wound into an electrode winding with the interposition of a separator layer which separates the anode from the cathode. Such an electrode winding is also referred to as a jelly roll. The electrodes can also be stacked to form an electrode stack or in another way form an electrode unit. A battery cell usually comprises one or more electrode units.

Aus der EP 3 093 905 A1 ist eine gattungsgemäße Batteriezelle mit einer Elektrodeneinheit bekannt. Die Elektrodeneinheit weist einen Separator mit einer elektrisch leitfähigen Kernschicht auf, welche zwischen einer ersten ionisch durchlässigen Randschicht und einer zweiten ionisch durchlässigen Randschicht angeordnet ist.From the EP 3 093 905 A1 a generic battery cell with an electrode unit is known. The electrode unit has a separator with an electrically conductive core layer, which is arranged between a first ionically permeable edge layer and a second ionically permeable edge layer.

Aus der JP 2016-225261 ist eine Sekundärbatterie bekannt, welche eine Anode, eine Kathode und einen zwischen der Anode und der Kathode angeordneten Separator aufweist. In dem Separator ist dabei eine metallische Schicht angeordnet.From the JP 2016-225261 For example, a secondary battery is known which has an anode, a cathode, and a separator disposed between the anode and the cathode. In the separator while a metallic layer is arranged.

Aus der US 2015/0325829 A1 ist ebenfalls ein Separator für eine Sekundärbatterie bekannt. Der Separator umfasst dabei ein Polyolefinsubstrat sowie eine auf einer oder auf beiden Flächen des Substrats gebildete Heißschmelzschicht aus Nanofasern.From the US 2015/0325829 A1 Also, a separator for a secondary battery is known. The separator comprises a polyolefin substrate and a nanofiber hot melt layer formed on one or both surfaces of the substrate.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird eine Batteriezelle vorgeschlagen, welche eine Elektrodeneinheit mit einer Anode, einer Kathode und einem zwischen der Anode und der Kathode angeordneten Separator umfasst. Dabei weist der Separator eine elektrisch leitfähige Kernschicht auf, welche zwischen einer ersten ionisch durchlässigen Randschicht und einer zweiten ionisch durchlässigen Randschicht angeordnet ist.A battery cell is proposed, which comprises an electrode unit with an anode, a cathode and a separator arranged between the anode and the cathode. In this case, the separator has an electrically conductive core layer, which is arranged between a first ionically permeable edge layer and a second ionically permeable edge layer.

Erfindungsgemäß ist der Separator derart ausgestaltet, dass durch eine elektrische Ansteuerung der Kernschicht eine ionische Durchlässigkeit der Kernschicht verringert wird.According to the invention, the separator is designed in such a way that an ionic permeability of the core layer is reduced by electrical activation of the core layer.

Im regulären Betrieb der Batteriezelle ist die Kernschicht dabei ionisch durchlässig, wodurch der ganze Separator ionisch durchlässig ist. Bei einem erkannten Fehler der Batteriezelle, welcher beispielsweise zu einem thermischen Durchgehen der Batteriezelle führen könnte, kann somit durch entsprechende Ansteuerung der Kernschicht die ionische Durchlässigkeit der Kernschicht und damit auch die ionische Durchlässigkeit des Separators verringert oder vollständig aufgehoben werden. Dadurch wird der Transport von Lithiumionen in der Batteriezelle gehemmt oder unterbunden und die Batteriezelle gelangt in einen sicheren Zustand.During normal operation of the battery cell, the core layer is ionically permeable, whereby the entire separator is ionically permeable. In the case of a detected fault of the battery cell, which could lead, for example, to thermal runaway of the battery cell, the ionic permeability of the core layer and thus also the ionic permeability of the separator can thus be reduced or completely eliminated by appropriate control of the core layer. As a result, the transport of lithium ions in the battery cell is inhibited or prevented and the battery cell is in a safe state.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die erste ionisch durchlässige Randschicht und/oder die zweite ionisch durchlässige Randschicht des Separators ein Polymer auf. Alternativ bestehen die erste ionisch durchlässige Randschicht und/oder die zweite ionisch durchlässige Randschicht aus einem Polymer. According to a preferred embodiment of the invention, the first ionically permeable surface layer and / or the second ionically permeable surface layer of the separator comprise a polymer. Alternatively, the first ionically permeable surface layer and / or the second ionically permeable surface layer consist of a polymer.

Vorzugsweise sind die erste ionisch durchlässige Randschicht und die zweite ionisch durchlässige Randschicht gleichartig ausgestaltet. Das bedeutet, dass die die erste ionisch durchlässige Randschicht und die zweite ionisch durchlässige Randschicht aus dem gleichen Material gefertigt sind und eine gleiche Stärke aufweisen. Unter der Stärke der jeweiligen Randschicht ist in diesem Fall eine Ausdehnung in eine Richtung quer zu einer Oberfläche der Kernschicht zu verstehen.Preferably, the first ionically permeable edge layer and the second ionically permeable edge layer are configured identically. This means that the first ionically permeable surface layer and the second ionically permeable surface layer are made of the same material and have the same thickness. In this case, the thickness of the respective edge layer is to be understood to mean an expansion in a direction transverse to a surface of the core layer.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kernschicht aus einem porösen Metall gefertigt und somit elektrisch leitfähig. Die Kernschicht kann beispielsweise als löchrige Metallfolie ausgestaltet sein. Die Kernschicht kann ebenso als geschäumte Metallfolie ausgestaltet sein. Ferner kann die Kernschicht gitterartig ausgestaltet sein. Wichtig ist, dass die Kernschicht Löcher oder Poren aufweist, durch welche ein Transport von Lithiumionen in der Batteriezelle möglich ist.According to an advantageous embodiment of the invention, the core layer is made of a porous metal and thus electrically conductive. The core layer may be configured, for example, as a holey metal foil. The core layer may also be configured as a foamed metal foil. Furthermore, the core layer can be configured like a grid. It is important that the core layer has holes or pores through which a transport of lithium ions in the battery cell is possible.

Wenn durch eine entsprechende elektrische Ansteuerung der Kernschicht eine Erwärmung der Kernschicht stattfindet, so werden die benachbart angeordneten Randschichten ebenfalls erwärmt. Wenn die Randschichten dadurch auf eine Temperatur erwärmt werden, die höher als ihre Schmelztemperatur ist, so schmilzt das Material der Randschichten und verstopft die Poren oder Löcher der Kernschicht. Dadurch werden die ionische Durchlässigkeit der Kernschicht und damit auch die ionische Durchlässigkeit des Separators verringert oder vollständig aufgehoben. Dadurch wird der Transport von Lithiumionen in der Batteriezelle gehemmt oder unterbunden und die Batteriezelle gelangt in einen sicheren Zustand.If a heating of the core layer takes place by means of a corresponding electrical activation of the core layer, then the adjacently arranged edge layers are likewise heated. When the edge layers are thereby heated to a temperature higher than their melting temperature, the material of the edge layers melts and clogs the pores or holes of the core layer. As a result, the ionic permeability of the core layer and thus also the ionic permeability of the separator are reduced or completely eliminated. As a result, the transport of lithium ions in the battery cell is inhibited or prevented and the battery cell is in a safe state.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die erste ionisch durchlässige Randschicht und/oder die zweite ionisch durchlässige Randschicht eine Schmelztemperatur zwischen 85 °C und 135 °C auf. Eine solche Temperatur wird im regulären Betrieb der Batteriezelle nicht erreicht. Somit besteht nicht die Gefahr, dass die Randschichten im regulären Betrieb der Batteriezelle schmelzen.According to an advantageous embodiment of the invention, the first ionically permeable surface layer and / or the second ionically permeable surface layer have a melting temperature between 85 ° C and 135 ° C. Such a temperature is not reached in regular operation of the battery cell. Thus, there is no risk that the surface layers melt during regular operation of the battery cell.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Batteriezelle eine Stromquelle, die derart mit dem Separator verbunden ist, dass bei Zuschalten der Stromquelle ein Heizstrom durch die Kernschicht fließt. Beispielsweise ist die Stromquelle an gegenüberliegenden Rändern der Kernschicht angeschlossen. Der Heizstrom bewirkt dabei die Erwärmung der Kernschicht und der Randschichten bis zum Schmelzen des Materials der Randschichten.According to an advantageous development of the invention, the battery cell comprises a current source which is connected to the separator such that when the current source is switched on, a heating current flows through the core layer. For example, the power source is connected to opposite edges of the core layer. The heating current causes the heating of the core layer and the edge layers until the melting of the material of the surface layers.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die erste ionisch durchlässige Randschicht und/oder die zweite ionisch durchlässige Randschicht mit einem Elektrolyt getränkt, welcher ein Treibmittel, insbesondere Kohlenstoffdioxid, umfasst. Der Elektrolyt liegt dabei vorzugsweise in flüssiger Form vor.According to a further advantageous embodiment of the invention, the first ionically permeable surface layer and / or the second ionically permeable surface layer are impregnated with an electrolyte which comprises a blowing agent, in particular carbon dioxide. The electrolyte is preferably present in liquid form.

Der Elektrolyt ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass das besagte Treibmittel entweicht, wenn eine vorgegebene Spannung, beispielsweise 5 V, an dem Elektrolyt anliegt.The electrolyte is preferably designed such that the said propellant escapes when a predetermined voltage, for example 5 V, is applied to the electrolyte.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Batteriezelle eine Spannungsquelle, die derart mit der Elektrodeneinheit verbunden ist, dass bei Zuschalten der Spannungsquelle eine von der Spannungsquelle gelieferte Spannung, beispielsweise 5 V, an der ersten Randschicht und/oder an der zweiten Randschicht des Separators anliegt.According to an advantageous development of the invention, the battery cell comprises a voltage source which is connected to the electrode unit in such a way that when the voltage source is switched on, a voltage supplied by the voltage source, for example 5 V, is applied to the first boundary layer and / or to the second boundary layer of the separator ,

Durch Zuschalten der Spannungsquelle liegt die von der Spannungsquelle gelieferte Spannung somit an dem Elektrolyt an, mit welchem die Randschicht getränkt ist. Daraufhin wird das Treibmittel des Elektrolyten in der Randschicht gasförmig und entweicht. Das Treibmittel dehnt sich dabei aus und verdrängt den Elektrolyt aus der Randschicht. Dadurch werden die ionische Durchlässigkeit der Randschicht und damit auch die ionische Durchlässigkeit des Separators verringert oder vollständig aufgehoben. Dadurch wird der Transport von Lithiumionen in der Batteriezelle gehemmt oder unterbunden und die Batteriezelle gelangt in einen sicheren Zustand.By connecting the voltage source, the voltage supplied by the voltage source is thus applied to the electrolyte, with which the boundary layer is impregnated. Then, the blowing agent of the electrolyte in the surface layer is gaseous and escapes. The propellant expands and displaces the electrolyte from the surface layer. As a result, the ionic permeability of the surface layer and thus also the ionic permeability of the separator are reduced or completely eliminated. As a result, the transport of lithium ions in the battery cell is inhibited or prevented and the battery cell is in a safe state.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in die Kernschicht des Separators Silizium eingebracht. Das Silizium ist dabei derart in die Kernschicht des Separators eingebracht, dass die Kernschicht Löcher oder Poren aufweist, durch welche ein Transport von Lithiumionen in der Batteriezelle möglich ist.According to another advantageous embodiment of the invention, silicon is introduced into the core layer of the separator. The silicon is introduced into the core layer of the separator in such a way that the core layer has holes or pores through which a transport of lithium ions in the battery cell is possible.

Durch eine entsprechende elektrische Ansteuerung der Kernschicht, insbesondere durch elektrisches Verbinden der Kernschicht mit anodischem Potential, werden Lithiumionen in die Kernschicht eingelagert. Die Kernschicht wird also mit Lithiumionen geladen. Dadurch dehnt sich die Kernschicht mit dem Silizium aus. Die Ausdehnung erfolgt dabei unter anderem in die Poren oder Löcher der Kernschicht hinein, welche somit verkleinert werden oder ganz verschwinden. Ferner entsteht durch die Ausdehnung der Kernschicht ein Druck auf die Kernschicht, wodurch die Poren oder Löcher zusätzlich verkleinert werden. Dadurch werden die ionische Durchlässigkeit der Kernschicht und damit auch die ionische Durchlässigkeit des Separators verringert oder vollständig aufgehoben. Dadurch wird der Transport von Lithiumionen in der Batteriezelle gehemmt oder unterbunden und die Batteriezelle gelangt in einen sicheren Zustand.By a corresponding electrical activation of the core layer, in particular by electrically connecting the core layer with anodic potential, lithium ions are incorporated into the core layer. The core layer is thus charged with lithium ions. As a result, the core layer expands with the silicon. The expansion takes place, inter alia, in the pores or holes of the core layer, which are thus reduced or disappear completely. Furthermore, the expansion of the core layer creates a pressure on the core layer, as a result of which the pores or holes additionally be downsized. As a result, the ionic permeability of the core layer and thus also the ionic permeability of the separator are reduced or completely eliminated. As a result, the transport of lithium ions in the battery cell is inhibited or prevented and the battery cell is in a safe state.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Batteriezelle daher ein Schaltelement, mittels welchem die Kernschicht des Separators mit der Anode elektrisch verbindbar ist. Das Schaltelement ist vorzugsweise ein steuerbarer Schalter, beispielsweise ein Transistor oder ein Relais, welcher an die Anode und an die Kernschicht des Separators angeschlossen ist. Wenn das Schaltelement geschlossen wird, so ist die Kernschicht mit dem anodischen Potential verbunden und es werden Lithiumionen in die Kernschicht mit dem Silizium eingelagert.According to an advantageous development of the invention, the battery cell therefore comprises a switching element, by means of which the core layer of the separator is electrically connectable to the anode. The switching element is preferably a controllable switch, for example a transistor or a relay, which is connected to the anode and to the core layer of the separator. When the switching element is closed, the core layer is connected to the anodic potential and lithium ions are incorporated into the core layer with the silicon.

Vorzugsweise umfasst die Batteriezelle ein Spannungsmessgerät, welches mit der Kernschicht des Separators und mit der Anode verbunden ist. Mittels des Spannungsmessgeräts ist eine Potentialdifferenz zwischen dem Separator und der Anode messbar. Wenn die gemessene Potentialdifferenz zwischen dem Separator und der Anode absinkt, so ist dies möglicherweise auf ein dendritisches Wachstum auf der Anode zurückzuführen. Mittels des Spannungsmessgeräts kann also ein dendritisches Wachstum auf der Anode rechtzeitig erkannt werden bevor ein Kurzschluss zwischen Anode und Separator oder Anode und Kathode entsteht.The battery cell preferably comprises a voltage measuring device, which is connected to the core layer of the separator and to the anode. By means of the voltage measuring device, a potential difference between the separator and the anode can be measured. If the measured potential difference between the separator and the anode decreases, this may be due to dendritic growth on the anode. Thus, a dendritic growth on the anode can be recognized in good time by means of the voltage measuring device before a short circuit occurs between the anode and separator or anode and cathode.

Eine erfindungsgemäße Batteriezelle findet vorteilhaft Verwendung in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV) oder in einer stationären Batterie.A battery cell according to the invention advantageously finds use in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), in a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or in a stationary battery.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Eine erfindungsgemäße Batteriezelle kann im Fehlerfall zur Verhinderung eines thermischen Durchgehens durch Verringerung der ionischen Durchlässigkeit des Separators in verhältnismäßig kurzer Zeit sicher abgeschaltet werden. In einer erfindungsgemäßen Batteriezelle, welche eine Kernschicht aus porösem Metall aufweist, kann die ionische Durchlässigkeit des Separators verringert werden, indem nur eine verhältnismäßig geringe Menge an Wärmeenergie in die Batteriezelle eingebracht wird. Das poröse Metall beeinflusst dabei die Funktion der Batteriezelle im regulären Betrieb nicht. Der zusätzlich erforderliche Bauraum für die Kernschicht aus porösem Metall ist ferner verhältnismäßig klein. In einer erfindungsgemäßen Batteriezelle, welche eine Kernschicht mit Silizium aufweist, kann die ionische Durchlässigkeit des Separators verringert werden, ohne Wärmeenergie in die Batteriezelle einzubringen. Vorteilhaft ist der Prozess der Verringerung der ionischen Durchlässigkeit des Separators reversibel. Auch ist kein hoher Strom zur Auslösung des besagten Prozesses erforderlich. Das Silizium beeinflusst dabei die Funktion der Batteriezelle im regulären Betrieb nicht. Der zusätzlich erforderliche Bauraum für die Kernschicht mit Silizium ist ferner verhältnismäßig klein. Durch eine Messung der Potentialdifferenz zwischen dem Separator und der Anode kann ferner ein dendritisches Wachstum auf der Anode frühzeitig erkannt werden.In the event of a fault, a battery cell according to the invention can be safely switched off in a relatively short time to prevent thermal runaway by reducing the ionic permeability of the separator. In a battery cell of the present invention having a core layer of porous metal, the ionic permeability of the separator can be reduced by introducing only a relatively small amount of heat energy into the battery cell. The porous metal does not affect the function of the battery cell in regular operation. The additionally required space for the core layer of porous metal is also relatively small. In a battery cell according to the invention, which has a core layer with silicon, the ionic permeability of the separator can be reduced without introducing heat energy into the battery cell. Advantageously, the process of reducing the ionic permeability of the separator is reversible. Also, no high current is required to initiate said process. The silicon does not influence the function of the battery cell during regular operation. The additionally required space for the core layer with silicon is also relatively small. Furthermore, by measuring the potential difference between the separator and the anode, dendritic growth on the anode can be detected early.

Figurenlistelist of figures

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below.

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Batteriezelle,
2 eine schematische Darstellung einer Elektrodeneinheit gemäß einer ersten Ausführungsform,
3 eine schematische Darstellung einer Elektrodeneinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform und
4 eine schematische Darstellung einer Elektrodeneinheit gemäß einer dritten Ausführungsform.

Show it:

1 a schematic representation of a battery cell,
2 a schematic representation of an electrode unit according to a first embodiment,
3 a schematic representation of an electrode unit according to a second embodiment and
4 a schematic representation of an electrode unit according to a third embodiment.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, wherein a repeated description of these elements is dispensed with in individual cases. The figures illustrate the subject matter of the invention only schematically.

Eine Batteriezelle 2 ist in 1 schematisch dargestellt. Die Batteriezelle 2 umfasst ein Zellengehäuse 3, welches beispielsweise prismatisch, insbesondere quaderförmig, ausgebildet ist. Die Batteriezelle 2 umfasst ein negatives Terminal 11 und ein positives Terminal 12. Über die beiden Terminals 11, 12 kann eine von der Batteriezelle 2 zur Verfügung gestellte Spannung abgegriffen werden. Ferner kann die Batteriezelle 2 über die beiden Terminals 11, 12 auch geladen werden.A battery cell 2 is in 1 shown schematically. The battery cell 2 includes a cell housing 3 , which is for example prismatic, in particular cuboid, formed. The battery cell 2 includes a negative terminal 11 and a positive terminal 12 , About the two terminals 11 . 12 can one from the battery cell 2 provided voltage can be tapped. Furthermore, the battery cell 2 over the two terminals 11 . 12 also be loaded.

Innerhalb des Zellengehäuses 3 der Batteriezelle 2 ist eine Elektrodeneinheit 10 angeordnet, welche zwei Elektroden, nämlich eine Anode 21 und eine Kathode 22, aufweist. Die Anode 21 und die Kathode 22 sind jeweils folienartig ausgeführt. Die Elektrodeneinheit 10 umfasst ferner einen ebenfalls folienartig ausgebildeten Separator 50.Inside the cell case 3 the battery cell 2 is an electrode unit 10 arranged, which two electrodes, namely an anode 21 and a cathode 22 , having. The anode 21 and the cathode 22 are each carried out like a foil. The electrode unit 10 further comprises a likewise film-like separator 50 ,

Die Anode 21 umfasst ein anodisches Aktivmaterial 41 und einen Stromableiter 31, welche flächig aneinander gelegt und miteinander verbunden sind. Der Stromableiter 31 der Anode 21 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Kupfer, und elektrisch mit dem negativen Terminal 11 der Batteriezelle 2 verbunden.The anode 21 includes an anodic active material 41 and a current collector 31 , which are laid flat against each other and interconnected. The current collector 31 the anode 21 is made electrically conductive and made of a metal, such as copper, and electrically to the negative terminal 11 the battery cell 2 connected.

Die Kathode 22 umfasst ein kathodisches Aktivmaterial 42 und einen Stromableiter 32, welche flächig aneinander gelegt und miteinander verbunden sind. Der Stromableiter 32 der Kathode 22 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Aluminium, und elektrisch mit dem positiven Terminal 12 der Batteriezelle 2 verbunden.The cathode 22 comprises a cathodic active material 42 and a current collector 32 , which are laid flat against each other and interconnected. The current collector 32 the cathode 22 is made electrically conductive and made of a metal, such as aluminum, and electrically to the positive terminal 12 the battery cell 2 connected.

Die Anode 21 und die Kathode 22 sind durch den Separator 50 voneinander separiert, welcher mehrschichtig aufgebaut ist. Der Separator 50 ist dabei zwischen dem anodischen Aktivmaterial 41 und dem kathodischen Aktivmaterial 42 angeordnet. Der Separator 50 ist ionisch leitfähig, also für Lithiumionen durchlässig, ausgebildet.The anode 21 and the cathode 22 are through the separator 50 separated from each other, which is constructed multi-layered. The separator 50 is between the anodic active material 41 and the cathodic active material 42 arranged. The separator 50 is ionically conductive, that is permeable to lithium ions.

Der Separator 50 umfasst eine elektrisch leitfähige und ionisch durchlässige Kernschicht 53. Die Kernschicht 53 ist zwischen einer ersten ionisch durchlässigen Randschicht 51 und einer zweiten ionisch durchlässigen Randschicht 52 angeordnet. Die erste Randschicht 51 sowie die zweite Randschicht 52 sind elektrisch isolierend aber für Lithiumionen durchlässig ausgebildet.The separator 50 comprises an electrically conductive and ionically permeable core layer 53 , The core layer 53 is between a first ionically permeable surface layer 51 and a second ionically permeable surface layer 52 arranged. The first boundary layer 51 as well as the second boundary layer 52 are electrically insulating but permeable to lithium ions.

Ferner umfasst die Batteriezelle 2 einen Elektrolyt, welcher ebenfalls innerhalb des Zellengehäuses 3 angeordnet ist. Der Elektrolyt liegt beispielsweise in flüssiger Form vor, wobei das Zellengehäuse 3 flüssigkeitsdicht ausgebildet ist, so dass kein Elektrolyt austreten kann.Furthermore, the battery cell includes 2 an electrolyte which also within the cell housing 3 is arranged. The electrolyte is present for example in liquid form, wherein the cell housing 3 is formed liquid-tight, so that no electrolyte can escape.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Elektrodeneinheit 10 gemäß einer ersten Ausführungsform für die in 1 dargestellte Batteriezelle 2. Der Separator 50 der Elektrodeneinheit 10 umfasst eine Kernschicht 53, die aus einem porösen Metall gefertigt und somit elektrisch leitfähig ist. Die Kernschicht 53 ist beispielsweise gitterartig ausgestaltet. Somit weist die Kernschicht 53 Löcher auf, durch welche ein Transport von Lithiumionen durch den Separator 50 hindurch möglich ist. 2 shows a schematic representation of an electrode unit 10 according to a first embodiment of the in 1 illustrated battery cell 2 , The separator 50 the electrode unit 10 includes a core layer 53 , which is made of a porous metal and thus electrically conductive. The core layer 53 is configured, for example, lattice-like. Thus, the core layer 53 Holes through which a transport of lithium ions through the separator 50 through is possible.

Die erste ionisch durchlässige Randschicht 51 und die zweite ionisch durchlässige Randschicht 52 des Separators 50 sind jeweils aus einem Polymer gefertigt. Die erste ionisch durchlässige Randschicht 51 und die zweite ionisch durchlässige Randschicht 52 weisen vorliegend eine Schmelztemperatur zwischen 85 °C und 135 °C auf. Die erste ionisch durchlässige Randschicht 51 und die zweite ionisch durchlässige Randschicht 52 sind vorliegend gleichartig ausgestaltet. Das bedeutet insbesondere, dass die erste ionisch durchlässige Randschicht 51 und die zweite ionisch durchlässige Randschicht 52 aus dem gleichen Material gefertigt sind und eine gleiche Stärke aufweisen.The first ionically permeable surface layer 51 and the second ionically permeable surface layer 52 of the separator 50 are each made of a polymer. The first ionically permeable surface layer 51 and the second ionically permeable surface layer 52 In the present case have a melting temperature between 85 ° C and 135 ° C. The first ionically permeable surface layer 51 and the second ionically permeable surface layer 52 are configured in the same way here. This means in particular that the first ionically permeable surface layer 51 and the second ionically permeable surface layer 52 are made of the same material and have the same thickness.

Eine Stromquelle 70 ist derart mit dem Separator 50 verbunden, dass bei Zuschalten der Stromquelle 70 mittels eines Schaltelements 82 ein Heizstrom durch die Kernschicht 53 des Separators 50 fließt. Dabei ist die Stromquelle 70 an gegenüberliegenden Rändern der Kernschicht 53 angeschlossen. Das Schaltelement 82 ist mit der Stromquelle 70 in Reihe geschaltet und beispielsweis als ansteuerbarer Transistor ausgeführt.A power source 70 is so with the separator 50 connected to that when connecting the power source 70 by means of a switching element 82 a heating current through the core layer 53 of the separator 50 flows. Here is the power source 70 at opposite edges of the core layer 53 connected. The switching element 82 is with the power source 70 connected in series and designed, for example, as a controllable transistor.

Durch Zuschalten der Stromquelle 70 bewirkt der Heizstrom eine Erwärmung der Kernschicht 53 des Separators 50. Dadurch werden die benachbart angeordneten Randschichten 51, 52 ebenfalls erwärmt. Insbesondere werden die beiden Randschichten 51, 52 dabei auf eine Temperatur erwärmt, die höher als ihre Schmelztemperatur ist. Somit schmilzt das Material der Randschichten 51, 52 und verstopft dadurch die Löcher in der Kernschicht 53 des Separators 50. Dadurch werden die ionische Durchlässigkeit der Kernschicht 53 und damit auch die ionische Durchlässigkeit des Separators 50 aufgehoben. Dadurch wird der Transport von Lithiumionen durch in der Elektrodeneinheit 10 unterbunden.By connecting the power source 70 causes the heating current heating of the core layer 53 of the separator 50 , As a result, the adjacently arranged edge layers 51 . 52 also heated. In particular, the two boundary layers 51 . 52 heated to a temperature higher than their melting temperature. Thus, the material melts the surface layers 51 . 52 and thereby clogs the holes in the core layer 53 of the separator 50 , This will increase the ionic permeability of the core layer 53 and thus also the ionic permeability of the separator 50 canceled. Thereby, the transport of lithium ions through in the electrode unit becomes 10 prevented.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Elektrodeneinheit 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform für die in 1 dargestellte Batteriezelle 2. Der Separator 50 der Elektrodeneinheit 10 umfasst eine Kernschicht 53, in welche Silizium eingebracht ist und welche elektrisch leitfähig ist. Die Kernschicht 53 weist dabei Poren auf, durch welche ein Transport von Lithiumionen durch den Separator 50 hindurch möglich ist. 3 shows a schematic representation of an electrode unit 10 according to a second embodiment of the in 1 illustrated battery cell 2 , The separator 50 the electrode unit 10 includes a core layer 53 into which silicon is introduced and which is electrically conductive. The core layer 53 has pores through which a transport of lithium ions through the separator 50 through is possible.

Die erste ionisch durchlässige Randschicht 51 und die zweite ionisch durchlässige Randschicht 52 des Separators 50 sind beispielsweise aus einem Polymer oder aus einer Keramik gefertigt. Die erste ionisch durchlässige Randschicht 51 und die zweite ionisch durchlässige Randschicht 52 sind vorliegend gleichartig ausgestaltet. Das bedeutet insbesondere, dass die erste ionisch durchlässige Randschicht 51 und die zweite ionisch durchlässige Randschicht 52 aus dem gleichen Material gefertigt sind und eine gleiche Stärke aufweisen.The first ionically permeable surface layer 51 and the second ionically permeable surface layer 52 of the separator 50 are made of a polymer or of a ceramic, for example. The first ionically permeable surface layer 51 and the second ionically permeable surface layer 52 are configured in the same way here. This means in particular that the first ionically permeable surface layer 51 and the second ionically permeable surface layer 52 are made of the same material and have the same thickness.

Ein Schaltelement 82 ist an die Kernschicht 53 des Separators 50 und an die Anode 21 angeschlossen. Mittels des Schaltelements 82 ist die Kernschicht 53 des Separators 50 mit der Anode 21 elektrisch verbindbar. Das Schaltelement 82 ist beispielsweise ein ansteuerbarer Transistor.A switching element 82 is at the core layer 53 of the separator 50 and to the anode 21 connected. By means of the switching element 82 is the core layer 53 of the separator 50 with the anode 21 electrically connectable. The switching element 82 is, for example, a controllable transistor.

Durch Schließen des Schaltelements 82 erfolgt eine elektrische Verbindung der Kernschicht 53 des Separators 50 mit anodischem Potential. Daraufhin werden Lithiumionen in die Kernschicht 53 eingelagert. Die Kernschicht 53 wird also mit Lithiumionen geladen. Dadurch dehnt sich die Kernschicht 53 mit dem Silizium aus. Die Ausdehnung erfolgt dabei unter anderem in die Poren in der Kernschicht 53 hinein, welche somit verkleinert werden und verschwinden. Ferner entsteht durch die Ausdehnung der Kernschicht 53 ein Druck auf die Kernschicht 53, wodurch die Poren innerhalb der Kernschicht 53 zusätzlich verkleinert werden. Infolge dessen werden die ionische Durchlässigkeit der Kernschicht 53 und damit auch die ionische Durchlässigkeit des Separators 50 aufgehoben. Dadurch wird der Transport von Lithiumionen durch in der Elektrodeneinheit 10 hindurch unterbunden.By closing the switching element 82 an electrical connection of the core layer takes place 53 of the separator 50 with anodic potential. Then, lithium ions become the core layer 53 stored. The core layer 53 is therefore charged with lithium ions. As a result, the core layer expands 53 out with the silicon. The expansion takes place, inter alia, in the pores in the core layer 53 into, which are thus reduced and disappear. Furthermore, it is caused by the expansion of the core layer 53 a pressure on the core layer 53 causing the pores within the core layer 53 in addition to be downsized. As a result, the ionic permeability of the core layer becomes 53 and thus also the ionic permeability of the separator 50 canceled. Thereby, the transport of lithium ions through in the electrode unit becomes 10 prevented through.

Ferner ist ein Spannungsmessgerät 80 mit der Kernschicht 53 des Separators 50 und mit der Anode 21 verbunden. Mittels des Spannungsmessgeräts 80 ist eine Potentialdifferenz zwischen dem Separator 50 und der Anode 21 messbar. Wenn die gemessene Potentialdifferenz zwischen dem Separator 50 und der Anode 21 absinkt, so ist dies wahrscheinlich auf ein dendritisches Wachstum auf der Anode 21 zurückzuführen. Mittels des Spannungsmessgeräts 80 kann also ein dendritisches Wachstum auf der Anode 21 frühzeitig erkannt werden, insbesondere bevor ein Kurzschluss zwischen Anode 21 und der Kathode 22 entsteht.Further, a voltmeter 80 with the core layer 53 of the separator 50 and with the anode 21 connected. By means of the voltage measuring device 80 is a potential difference between the separator 50 and the anode 21 measurable. When the measured potential difference between the separator 50 and the anode 21 this is probably due to dendritic growth on the anode 21 due. By means of the voltage measuring device 80 So can a dendritic growth on the anode 21 be detected early, especially before a short circuit between anode 21 and the cathode 22 arises.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer Elektrodeneinheit 10 gemäß einer dritten Ausführungsform für die in 1 dargestellte Batteriezelle 2. Der Separator 50 der Elektrodeneinheit 10 umfasst eine Kernschicht 53, die aus einem porösen Metall gefertigt und somit elektrisch leitfähig ist. Die Kernschicht 53 ist beispielsweise gitterartig ausgestaltet. Somit weist die Kernschicht 53 Löcher auf, durch welche ein Transport von Lithiumionen durch den Separator 50 hindurch möglich ist. 4 shows a schematic representation of an electrode unit 10 according to a third embodiment for the in 1 illustrated battery cell 2 , The separator 50 the electrode unit 10 includes a core layer 53 , which is made of a porous metal and thus electrically conductive. The core layer 53 is configured, for example, lattice-like. Thus, the core layer 53 Holes through which a transport of lithium ions through the separator 50 through is possible.

Die erste ionisch durchlässige Randschicht 51 und die zweite ionisch durchlässige Randschicht 52 des Separators 50 sind beispielsweise aus einem Polymer gefertigt. Die erste ionisch durchlässige Randschicht 51 und die zweite ionisch durchlässige Randschicht 52 sind vorliegend gleichartig ausgestaltet. Das bedeutet insbesondere, dass die erste ionisch durchlässige Randschicht 51 und die zweite ionisch durchlässige Randschicht 52 aus dem gleichen Material gefertigt sind und eine gleiche Stärke aufweisen.The first ionically permeable surface layer 51 and the second ionically permeable surface layer 52 of the separator 50 are made of a polymer, for example. The first ionically permeable surface layer 51 and the second ionically permeable surface layer 52 are configured in the same way here. This means in particular that the first ionically permeable surface layer 51 and the second ionically permeable surface layer 52 are made of the same material and have the same thickness.

Der Elektrolyt der Batteriezelle 2 liegt in flüssiger Form vor und umfasst ein Treibmittel, beispielsweise Kohlenstoffdioxid, in gelöster Form. Der Elektrolyt ist derart ausgebildet, dass das Treibmittel entweicht, wenn eine vorgegebene Spannung von beispielsweise 5 V an dem Elektrolyt anliegt. Die Randschichten 51, 52 des Separators 50 sind mit dem Elektrolyt getränkt, welcher die ionische Durchlässigkeit der Randschichten 51, 52 und damit des Separators 50 gewährleistet.The electrolyte of the battery cell 2 is in liquid form and comprises a propellant, for example carbon dioxide, in dissolved form. The electrolyte is designed such that the blowing agent escapes when a predetermined voltage of, for example, 5 V is applied to the electrolyte. The marginal layers 51 . 52 of the separator 50 are impregnated with the electrolyte, which is the ionic permeability of the surface layers 51 . 52 and thus the separator 50 guaranteed.

Eine Spannungsquelle 90 ist derart mit der Elektrodeneinheit 10 verbunden, dass bei Zuschalten der Spannungsquelle 90 mittels eines Schaltelements 82 eine von der Spannungsquelle 90 gelieferte Spannung zwischen der Kernschicht 53 des Separators 50 und der Anode 21 anliegt. Das Schaltelement 82 ist mit der Spannungsquelle 90 in Reihe geschaltet und beispielsweis als ansteuerbarer Transistor ausgeführt. Die von der Spannungsquelle 90 gelieferte Spannung beträgt beispielsweise 5 V.A voltage source 90 is so with the electrode unit 10 connected when connecting the voltage source 90 by means of a switching element 82 one from the voltage source 90 supplied tension between the core layer 53 of the separator 50 and the anode 21 is applied. The switching element 82 is with the voltage source 90 connected in series and designed, for example, as a controllable transistor. The from the voltage source 90 supplied voltage is for example 5 V.

Durch Zuschalten der Spannungsquelle 90 liegt die von der Spannungsquelle 90 gelieferte Spannung zwischen der Kernschicht 53 des Separators 50 und der Anode 21 an der ersten Randschicht 51 beidseitig an. Die besagte Spannung von vorliegend 5 V liegt somit an dem Elektrolyt an, mit welchem die erste Randschicht 51 getränkt ist. Daraufhin wird das Treibmittel des Elektrolyten in der ersten Randschicht gasförmig und entweicht. Das Treibmittel dehnt sich dabei aus und verdrängt den Elektrolyt aus der ersten Randschicht 51 des Separators 50. Dadurch werden die ionische Durchlässigkeit der ersten Randschicht 51 und damit auch die ionische Durchlässigkeit des Separators 50 aufgehoben. Dadurch wird der Transport von Lithiumionen durch in der Elektrodeneinheit 10 unterbunden.By connecting the voltage source 90 is that of the voltage source 90 supplied tension between the core layer 53 of the separator 50 and the anode 21 at the first boundary layer 51 on both sides. The said voltage of present 5 V is thus applied to the electrolyte, with which the first surface layer 51 is soaked. Then, the blowing agent of the electrolyte in the first boundary layer is gaseous and escapes. The propellant expands and displaces the electrolyte from the first boundary layer 51 of the separator 50 , As a result, the ionic permeability of the first boundary layer 51 and thus also the ionic permeability of the separator 50 canceled. Thereby, the transport of lithium ions through in the electrode unit becomes 10 prevented.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 3093905 A1 [0007]EP 3093905 A1 [0007]
JP 2016225261 [0008]JP 2016225261 [0008]
US 2015/0325829 A1 [0009]US 2015/0325829 A1 [0009]

Claims

Batteriezelle (2), umfassend eine Elektrodeneinheit (10) mit einer Anode (21), einer Kathode (22) und einem zwischen der Anode (21) und der Kathode (22) angeordneten Separator (50), wobei der Separator (50) eine elektrisch leitfähige Kernschicht (53) aufweist, welche zwischen einer ersten ionisch durchlässigen Randschicht (51) und einer zweiten ionisch durchlässigen Randschicht (52) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator (50) derart ausgestaltet ist, dass durch eine elektrische Ansteuerung der Kernschicht (53) eine ionische Durchlässigkeit der Kernschicht (53) verringert wird.A battery cell (2) comprising an electrode unit (10) having an anode (21), a cathode (22) and a separator (50) disposed between the anode (21) and the cathode (22), the separator (50) having a electrically conductive core layer (53), which is arranged between a first ionically permeable edge layer (51) and a second ionically permeable edge layer (52), characterized in that the separator (50) is designed such that by electrically driving the core layer (53) reduces ionic permeability of the core layer (53).

Batteriezelle (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste ionisch durchlässige Randschicht (51) und/oder die zweite ionisch durchlässige Randschicht (52) ein Polymer aufweisen oder aus einem Polymer bestehen.Battery cell (2) after Claim 1 , characterized in that the first ionically permeable edge layer (51) and / or the second ionically permeable edge layer (52) comprise a polymer or consist of a polymer.

Batteriezelle (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste ionisch durchlässige Randschicht (51) und die zweite ionisch durchlässige Randschicht (52) gleichartig ausgestaltet sind.Battery cell (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the first ionically permeable edge layer (51) and the second ionically permeable edge layer (52) are configured identically.

Batteriezelle (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernschicht (53) aus einem porösen Metall gefertigt ist.Battery cell (2) according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the core layer (53) is made of a porous metal.

Batteriezelle (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste ionisch durchlässige Randschicht (51) und/oder die zweite ionisch durchlässige Randschicht (52) eine Schmelztemperatur zwischen 85 °C und 135 °C aufweisen.Battery cell (2) after Claim 4 , characterized in that the first ionically permeable edge layer (51) and / or the second ionically permeable edge layer (52) have a melting temperature between 85 ° C and 135 ° C.

Batteriezelle (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (2) eine Stromquelle (70) umfasst, die derart mit dem Separator (50) verbunden ist, dass bei Zuschalten der Stromquelle (70) ein Heizstrom durch die Kernschicht (53) fließt.Battery cell (2) according to one of Claims 4 to 5 , characterized in that the battery cell (2) comprises a current source (70) which is connected to the separator (50) such that when the current source (70) is switched on, a heating current flows through the core layer (53).

Batteriezelle (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste ionisch durchlässige Randschicht (51) und/oder die zweite ionisch durchlässige Randschicht (52) mit einem Elektrolyt getränkt sind, welcher ein Treibmittel umfasst.Battery cell (2) according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the first ionically permeable edge layer (51) and / or the second ionically permeable edge layer (52) are impregnated with an electrolyte comprising a blowing agent.

Batteriezelle (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt derart ausgebildet ist, dass das Treibmittel entweicht, wenn eine vorgegebene Spannung an dem Elektrolyt anliegt.Battery cell (2) after Claim 7 , characterized in that the electrolyte is formed such that the blowing agent escapes when a predetermined voltage is applied to the electrolyte.

Batteriezelle (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (2) eine Spannungsquelle (90) umfasst, die derart mit der Elektrodeneinheit (10) verbunden ist, dass bei Zuschalten der Spannungsquelle (90) eine von der Spannungsquelle 90 gelieferte Spannung an der ersten Randschicht (51) und/oder an der zweiten Randschicht (52) anliegt.Battery cell (2) according to one of Claims 7 to 8th , characterized in that the battery cell (2) comprises a voltage source (90) which is connected to the electrode unit (10) such that when the voltage source (90) is switched on, a voltage supplied by the voltage source 90 is applied to the first boundary layer (51). and / or on the second edge layer (52).

Batteriezelle (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kernschicht (53) des Separators (50) Silizium eingebracht ist.Battery cell (2) according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that in the core layer (53) of the separator (50) silicon is introduced.

Batteriezelle (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (2) ein Schaltelement (82) umfasst, mittels welchem die Kernschicht (53) des Separators (50) mit der Anode (21) elektrisch verbindbar ist.Battery cell (2) after Claim 10 , characterized in that the battery cell (2) comprises a switching element (82), by means of which the core layer (53) of the separator (50) with the anode (21) is electrically connectable.

Batteriezelle (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (2) ein Spannungsmessgerät (80) umfasst, welches mit der Kernschicht (53) des Separators (50) und mit der Anode (21) verbunden ist.Battery cell (2) according to one of Claims 10 to 11 , characterized in that the battery cell (2) comprises a voltage measuring device (80) which is connected to the core layer (53) of the separator (50) and to the anode (21).

Verwendung einer Batteriezelle (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV) oder in einer stationären Batterie.Use of a battery cell (2) according to one of the preceding claims in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), in a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or in a stationary battery.