EP2617096A1 - Electrochemical cell of an accumulator - Google Patents

Electrochemical cell of an accumulator

Info

Publication number
EP2617096A1
EP2617096A1 EP11807855.9A EP11807855A EP2617096A1 EP 2617096 A1 EP2617096 A1 EP 2617096A1 EP 11807855 A EP11807855 A EP 11807855A EP 2617096 A1 EP2617096 A1 EP 2617096A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cell
conductor track
track structure
sensor element
cell according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11807855.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Adrian Goldberg
Peter Marcinkowski
Claudia Feller
Mareike Wolter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP2617096A1 publication Critical patent/EP2617096A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/484—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring electrolyte level, electrolyte density or electrolyte conductivity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to electrochemical cells of a rechargeable battery.
  • the accumulator may be formed with one or more such cells.
  • the cells are lithium-ion cells, also in the various modifications, such as e.g. et al also lithium polymer or lithium-air cells.
  • Threshold temperature another internal temperature increase occurs, which can lead to the destruction of the cell and even to a fire.
  • a locally limited overheating within the cell which can be called a hot spot is sufficient.
  • At least one sensor element is present at an electrochemical cell of an accumulator according to the invention.
  • the sensor element (s) is / are arranged integrated therein within the cell and a sensor element is designed as an electrically conductive layer-shaped conductor track structure on a surface of a dielectric laminate formed in the form of a thin film.
  • the wiring pattern is also reasonable up to the outer edge arranged for an electrical contact pre see ⁇ ne areas with a further dielectric in the form of a film formed upper laminate, which is arranged on the conductor track structure, sealed fluid-tight if necessary.
  • These laminates can be made of plastic or ceramic.
  • suitable polymers are polyimide, polyethylene, polypropylene, PTFE,
  • the polymers used should be stable up to a temperature of at least 80 ° C and be resistant to the conditions prevailing within an electrochemical cell conditions.
  • a suitable ceramic is, for example, ⁇ 1 ⁇ 0 3 , Si 3 N 4 , SiO / AL 2 0 3 or Zr0 2 .
  • plastics are suitable because of their flexible deformability, so they can also be used in wound cells.
  • a sensor element can be designed as a temperature sensor, a pressure sensor, a force measuring sensor, a sensor for determining the electrical conductivity, the half-cell potential and / or a sensor for measuring the impedance in the cell.
  • a usable in the invention sensor element may have a maximum thickness of 150 ⁇ , preferably ⁇ 100 pm. This makes it readily possible to use this within a cell and not negatively affect the actual operation of the cell.
  • a sensor element designed as a temperature sensor can be a thermistor or thermocouple.
  • a thermistor can be used to measure a temperature-dependent change in the electrical resistance and from this the temperature in the cell can be determined.
  • the conductor track structure may be formed with two different metals, which are connected to one another in an electrically conductive manner in one area.
  • the Seebeck effect can be exploited.
  • exposed areas of the conductor track structure may be formed from the different metals or these areas may be electrically connected to the different metals.
  • a sensitive region can be formed on the conductor track structure. This can be meandering, for example.
  • at least one region of a sensitive region can be formed with a piezoceramic material, which can be contacted via the electrically conductive interconnect structure.
  • At least part of the electrical wiring pattern may be formed with metallic particles contained in a binder.
  • the formation of such a conductor track structure can be carried out by applying a thin layer of such a mixture to a surface of a laminate, for example by screen printing, inkjet printing, dispensing, pad printing or aerosol printing.
  • the metallic particles in the binder matrix should be distributed therein and contained in a sufficient number that the electrical conductivity is given.
  • a binder which may be a suitable polymer, may be cured as a thin layer after application and formation of the wiring pattern. This can also be done after placing the upper laminate covering the conductor track structure. This
  • Operation can be carried out with known for the curing of polymers options.
  • the various ones may have a good electrical conductivity, such as. Platinum,
  • a part of the conductor track structure can also be formed from RuÜ 2 .
  • At least part of the strip conductor structure which can form only an electrically conductive connection for external contact, has the possibility of using a laminate which is provided with a correspondingly structured copper layer on the surface of the laminate on which the strip conductor structure is present ,
  • an outer envelope of polymeric material such as polymeric film, may be present to provide additional protection.
  • Submerge cell which affects at least the respective sensitive area.
  • sensor elements may also be present on a surface of an electrode of a cell or within a cell
  • the laminate with sensor element (s) should be arranged or formed in the cell such that at least one electrode makes electrically conductive contact with the
  • Electrolyte of the cell has, so that electrode (s) and electrolyte are electrically connected to each other.
  • Cell deployable sensor elements can be achieved.
  • the metal-polymer mixtures that can be used to print the printed circuit allow freely scalable geometries of printed conductor structures to be produced with a small layer thickness. Depending on the composition of the mixture used, different properties that can influence the respective sensor element can be set. Due to the possible use of an electric
  • Resistive measurement method can be kept small time constant for the measurement, which lead to a real-time detection of changing temperatures, pressures, forces or conductivities. So can directly influence the control of charging and
  • Discharging operations are taken by cells in which the respective electrical charging and discharging can be optimized, which contributes to a shortening of the time required for this, but while the safety is met. In experiments could be charged and discharged with 10% higher electrical currents.
  • a single or even several such sensor elements can be integrated into one cell. It can be a very precise measurement at specific locations or a spatially resolved measurement with multiple sensor elements are performed.
  • FIG. 1 shows in three views an example of a usable in electrochemical cells sensor element for determining the temperature
  • FIG. 2 shows a two-dimensional matrix arrangement of sensor elements
  • FIG. 3 shows in two views a further example of a sensor element that can be used in electrochemical cells for determining the temperature
  • FIG. 4 shows in three views an example of a sensor element that can be used in electrochemical cells for determining the pressure or for a force measurement
  • FIG. 5 shows in two views an example of a usable in electrochemical cells sensor element for determining the electrical conductivity.
  • FIG. 1 shows in three views an example of a sensor element designed to determine the temperature.
  • a conductor track structure 2 has been printed by screen printing in a sensitive area 2 'on a 25 micron thick film of polyimide as a laminate 1.
  • a mixture of one was sufficient viscous polymer in which particles of platinum with an average particle size d50 ⁇ 20 ⁇ m were contained.
  • the imprint was a 25 ⁇ thick layer
  • Laminate 3 applied.
  • the total thickness of the sensor element was ⁇ 90 ⁇ m.
  • the two laminates 1 and 3 were connected to one another in a material-locking manner such that a hermetic seal is provided, at least for the sensitive region 2 ', in which the conductor track structure 2 has been meander-shaped.
  • the temperature can be determined with the sensor element, since the electrical resistance of the Sen sorelements changes in proportion to the temperature.
  • a sensor element designed like this example is flexibly deformable and resistant to the conditions prevailing in electrochemical cells, in particular with regard to chemical resistance and temperature resistance.
  • FIG. 2 is intended to make clear that a large number of sensor elements, with conductor track structures 2 formed on a common laminate, are used for the
  • Sensor elements can be used. This can be a Measurement be performed with increased spatial resolution.
  • the arrangement of interconnect structures 2 can also be different than shown in Figure 2, for example, an irregular arrangement can be selected.
  • the accordingly formed on the laminate 1 Lei terbahn Siemensen 2 can be covered with a single gene upper laminate 3 or individualnatibahnstruktu Ren 2 each with an associated laminate and hermetically sealed.
  • Figure 3 shows an example of a sensor element, as it can also be used to determine temperatures.
  • This is again a lower Lami nat 1 of a polyimide film available.
  • a thin film 5 of ceramic is placed on top of this.
  • a printed conductor structure 2 as described for example according to Figure 1, printed.
  • On the entire surface was then again an upper laminate 3 of a
  • Polyimide film applied and at least along the outer edges cohesively and fluid-tightly connected to the laminate 1.
  • a matrix arrangement can also be used in cells.
  • the functionality corresponds to those explained in the example of FIG.
  • FIG. 3 shows a sensor element with which pressures or forces can be determined in three views
  • Figure 4 are three views of an example of an insertable in electrochemical cells sensor element for determining pressure and / or acting me shown chanical forces.
  • a printed conductor structure 2 in a sensitive region as an interdigitated structure, finger structure or meandering shape is likewise formed as in the example according to FIG.
  • ⁇ On the wiring pattern 2 in the sensitive region 2 'is similar been ⁇ defines a platelet-shaped electrically conductive element 4 (in the form of a graphite foil GDL. The whole is again covered with an upper laminate 3 as a polyimide film and it is obtained a hermetic seal.
  • the plate-shaped element 4 is pressed against the conductor track structure 2.
  • the plate-shaped element 4 is pressed against the individual structural elements of the printed conductor structure 2, as a result of which the electrical conductivity or electrical resistance changes as a function of the pressure or the force which can be used as a measure of pressure or force ,
  • the sensor element again had a total thickness ⁇ 90 ⁇ .
  • FIG. 5 shows in two views an example of a sensor element that can be used in electrochemical cells for determining the electrical conductivity, which can also be used as a reference sensor.
  • the laminate 1 which was again a polyimide film with a thickness of 25 ⁇ and with a structured copper layer (thickness 25 ⁇ ) for electrical connection contacts 2 '' was again with a printed circuit trace structure 2 in the form of several spaced apart parallel and provided the same length strip. These form electrodes. Except for at the outer edge left open areas for an electric ontakttechnik these were again covered with the upper laminate 3, which was circumferentially connected to the laminate 1 cohesively and fluid-tight at the outer edge.
  • FIG. 4 shows a 4-electrode arrangement with which the electrical conductivity of the electrolyte of the cell can be determined.
  • the electrical impedance of the respective cell can be determined via the three other electrodes.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

The invention relates to electrochemical cells of an accumulator. The object of the invention is to specify possible ways with which parameters within the cells of an accumulator can be easily and safely determined in close to real time conditions, with sufficient spatial resolution and with low additional technical expenditure. In an electrochemical cell according to the invention, at least one sensor element is arranged integrated inside the cell. In this context, a sensor element is embodied as an electrically conductive, layer-shaped conductor track structure on a surface of a dielectric laminate which is embodied in the form of thin foil. The conductor track structure is sealed in a fluid-tight fashion by a further dielectric laminate embodied in the form of a film, with the exception of regions which are arranged at the outer edge of said conductor track structure and are provided for the formation of electrical contact, said laminate being arranged on the conductor track structure.

Description

Elektrochemische Zelle eines Akkumulators  Electrochemical cell of a rechargeable battery
Die Erfindung betrifft elektrochemische Zellen eines Akkumulators. Dabei kann der Akkumulator mit einer oder mehreren solcher Zellen gebildet sein. Insbesondere handelt es sich bei den Zellen um Lithium-Ionen- Zellen, auch in den verschiedenen Modifikationen, wie- z.B. u.a. auch Lithium-Polymer oder Lithium-Luft- Zellen . The invention relates to electrochemical cells of a rechargeable battery. In this case, the accumulator may be formed with one or more such cells. In particular, the cells are lithium-ion cells, also in the various modifications, such as e.g. et al also lithium polymer or lithium-air cells.
Sowohl für die Entwicklung neuer solcher Zellen, wie auch während deren Betrieb ist eine interne Erfassung von Parametern in den Zellen gewünscht. Dies betrifft die momentane Temperatur, den Druck innerhalb der Zelle, die elektrische Leitfähigkeit, Impedanz und das Halbzellenpotential von Anode und Kathode. Both for the development of new such cells, as well as during their operation, an internal detection of parameters in the cells is desired. This concerns the instantaneous temperature, the pressure within the cell, the electrical conductivity, impedance and the half-cell potential of anode and cathode.
Bekanntermaßen beeinflussen die Lade- und As is known, the charging and
Entladevorgänge der Lithium-Ionen-Zellen deren Betriebsverhalten und die Lebensdauer. In Abhängigkeit der elektrischen Stromstärke beim Laden und Entladen dieser Zellen verkürzt oder verlängert sich auch die jeweils erforderliche Zeit. Erhöhte elektrische Lade und Entladeströme führen aber auch zu einer Temperaturerhöhung der Zellen. Insbesondere bei Lithium- lonen-Zellen kann das als „Thermal Run-Away" bekannt Problem auftreten, bei dem ab Erreichen einer Discharge processes of lithium-ion cells their performance and life. Dependent on The electric current during charging and discharging of these cells also shortens or lengthens the time required in each case. However, increased electrical charging and discharging currents also lead to an increase in the temperature of the cells. In particular in the case of lithium-ion cells, the problem known as the "thermal run-away" can occur in which, after reaching a
Schwellwerttemperatur eine weitere interne Temperaturerhöhung auftritt, die zur Zerstörung der Zelle und sogar zu einem Brand führen kann. Hierfür genügt eine lokal begrenzte Überhitzung innerhalb der Zelle die man als Hot-Spot bezeichnen kann. Threshold temperature another internal temperature increase occurs, which can lead to the destruction of the cell and even to a fire. For this purpose, a locally limited overheating within the cell which can be called a hot spot is sufficient.
Es ist daher seit längerem von Interesse, insbesonde re die Temperatur von in Rede stehenden Zellen zu messen. Dabei werden bisher geeignete Temperatursensoren von außen zugänglich an Zellen oder ganzen Akkumulatoren angebracht, wie dies z.B. aus WO It has therefore long been of interest, in particular the temperature of cells in question to measure. Hitherto, suitable temperature sensors have heretofore been attached to cells or whole accumulators, as described e.g. from where
2006/049393 AI und US 2009/0195210 AI bekannt ist. Damit ist es aber nicht möglich, lokal begrenzte Tem peraturerhöhungen innerhalb von elektrochemischen Zellen zu erfassen, zumindest ist dies nicht in ausreichend kurzer Zeit möglich, so dass die vorab genannten Probleme nicht mit ausreichender Sicherheit verhindert werden können. Darüber hinaus verkürzen erhöhte Temperaturen auch die Lebensdauer der Zellen 2006/049393 AI and US 2009/0195210 AI is known. However, this does not make it possible to detect locally limited temperature increases within electrochemical cells, at least this is not possible in a sufficiently short time, so that the abovementioned problems can not be prevented with sufficient certainty. In addition, increased temperatures also shorten the life of the cells
In der DE 10 2008 057 710 AI ist daher eine technische Lösung vorgeschlagen worden, mit der Temperaturen innerhalb solcher Zellen bestimmt werden können. Hierfür sollen als Temperatorsensor ausgebildete ode: betreibbare Glasfasern innerhalb der Zelle vorhanden sein. Hiermit entstehen aber Probleme mit den so erhaltenen Temperaturmesssignalen, die aufwändig bearbeitet und beispielsweise für eine Regelung der Lade- und Entladevorgänge in dafür geeigneter Form erst um- gewandelt werden müssen. In DE 10 2008 057 710 Al, therefore, a technical solution has been proposed with which temperatures within such cells can be determined. For this purpose, designed as a tempering sensor ode: operable glass fibers should be present within the cell. However, this causes problems with the temperature measurement signals thus obtained, which are elaborately processed and, for example, for a regulation of the charging and discharging processes in a suitable form only um- must be converted.
Weiterhin ist bisher keine geeignete technische Lö¬ sung bekannt, mit der innerhalb der Zellen auch der Innendruck oder die in Folge des Anschwellens und derFurthermore, so far no suitable technical solution Lö ¬ known with within the cells and the internal pressure or the swelling and the consecutive
Schwindung von Elektroden, die durch das Laden und Entladen auftreten, sich verändernden Druckverhältnisse detektieren zu können. Dies trifft auch auf die Bestimmung der elektrischenShrinkage of electrodes that occur due to charging and discharging, to be able to detect changing pressure conditions. This also applies to the determination of the electrical
Leitfähigkeit, der Impedanz und des Halbzellenpoten- tials zu. Conductivity, impedance and half cell potential.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten an- zugeben, mit denen Parameter innerhalb der Zellen eines Akkumulators einfach, sicher, mit ausreichender Ortsauflösung, zeitnah und mit geringem zusätzlichen technischem Aufwand bestimmt werden können. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden. It is therefore an object of the invention to specify options with which parameters within the cells of a rechargeable battery can be determined simply, reliably, with sufficient spatial resolution, in a timely manner and with little additional technical outlay. According to the invention, this object is achieved with the features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention can be realized with features described in the subordinate claims.
An einer erfindungsgemäßen elektrochemischen Zelle eines Akkumulators ist mindestens ein Sensorelement vorhanden. Das/die Sensorelement (e) ist/sind dabei innerhalb der Zelle in diese integriert angeordnet und ein Sensorelement ist als elektrisch leitende schichtförmige Leiterbahnstruktur auf einer Oberfläche eines dielektrischen in Form einer dünnen Folie ausgebildeten Laminats ausgebildet. Die Leiterbahnstruktur ist außerdem bis auf am äußeren Rand ange- ordnete für eine elektrische Kontaktierung vorgesehe¬ ne Bereiche mit einem weiteren dielektrischen in Form einer Folie ausgebildeten oberen Laminats, das auf der Leiterbahnstruktur angeordnet ist, bei Bedarf fluiddicht abgedichtet. At least one sensor element is present at an electrochemical cell of an accumulator according to the invention. The sensor element (s) is / are arranged integrated therein within the cell and a sensor element is designed as an electrically conductive layer-shaped conductor track structure on a surface of a dielectric laminate formed in the form of a thin film. The wiring pattern is also reasonable up to the outer edge arranged for an electrical contact pre see ¬ ne areas with a further dielectric in the form of a film formed upper laminate, which is arranged on the conductor track structure, sealed fluid-tight if necessary.
Diese Laminate können aus Kunststoff oder Keramik gebildet sein. Beispiele für geeignete Polymere sind Polyimid, Polyethylen, Polypropylen, PTFE, These laminates can be made of plastic or ceramic. Examples of suitable polymers are polyimide, polyethylene, polypropylene, PTFE,
Polycarbonat , Naflion oder Polyurethane. Polycarbonate, naflion or polyurethanes.
Die eingesetzten Polymere sollten bis zu einer Temperatur von mindestens 80 °C stabil und bei den innerhalb einer elektrochemischen Zelle herrschenden Bedingungen resistent sein. The polymers used should be stable up to a temperature of at least 80 ° C and be resistant to the conditions prevailing within an electrochemical cell conditions.
Eine geeignete Keramik ist beispielsweise Α1Ξ03, Si3N4, SiO/AL203 oder Zr02. A suitable ceramic is, for example, Α1 Ξ 0 3 , Si 3 N 4 , SiO / AL 2 0 3 or Zr0 2 .
Insbesondere Kunststoffe sind durch ihre flexible Verformbarkeit geeignet, Sie können dadurch auch in gewickelten Zellen eingesetzt werden. In particular, plastics are suitable because of their flexible deformability, so they can also be used in wound cells.
Ein Sensorelement kann als ein Temperatursensor, ein Drucksensor, ein Kraftmesssensor, ein Sensor zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit, des Halbzel- lenpotentials und/oder ein Sensor zur Messung der Impedanz in der Zelle ausgebildet sein. A sensor element can be designed as a temperature sensor, a pressure sensor, a force measuring sensor, a sensor for determining the electrical conductivity, the half-cell potential and / or a sensor for measuring the impedance in the cell.
Ein bei der Erfindung einsetzbares Sensorelement kann eine maximale Dicke von 150 μπι, bevorzugt < 100 pm aufweisen. Dadurch ist es ohne Weiteres möglich, dieses innerhalb einer Zelle einzusetzen und den eigentlichen Betrieb der Zelle nicht negativ zu beeinflussen . A usable in the invention sensor element may have a maximum thickness of 150 μπι, preferably <100 pm. This makes it readily possible to use this within a cell and not negatively affect the actual operation of the cell.
Ein als Temperatursensor ausgebildetes Sensorelement kann ein Thermistor oder Thermoelement sein. Bei ei- nem Thermistor kann eine sich temperaturabhängig verändernde Änderung des elektrischen Widerstands gemessen und daraus die Temperatur in der Zelle bestimmt werden. A sensor element designed as a temperature sensor can be a thermistor or thermocouple. In one A thermistor can be used to measure a temperature-dependent change in the electrical resistance and from this the temperature in the cell can be determined.
Bei einem Thermoelement kann die Leiterbahnstruktur mit zwei unterschiedlichen Metallen gebildet sein, die miteinander in einem Bereich elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Bei der Temperaturbestimmung kann der Seebeck-Effekt ausgenutzt werden. In the case of a thermocouple, the conductor track structure may be formed with two different metals, which are connected to one another in an electrically conductive manner in one area. When determining the temperature, the Seebeck effect can be exploited.
Für eine elektrische Kontaktierung vorgesehene frei liegende Bereiche der Leiterbahnstruktur können aus den unterschiedlichen Metallen gebildet oder diese Bereiche mit den unterschiedlichen Metallen elektrisch leitend verbunden sein. For an electrical contacting provided exposed areas of the conductor track structure may be formed from the different metals or these areas may be electrically connected to the different metals.
An der Leiterbahnstruktur kann ein sensitiver Bereich ausgebildet sein. Dieser kann beispielsweise mäander- förmig sein. Bei einem Druck- oder Kraftmesssensor kann zumindest ein Bereich eines sensitiven Bereichs mit einem piezokeramischen Werkstoff gebildet sein, der über die elektrisch leitende Leiterbahnstruktur kontaktiert sein kann. A sensitive region can be formed on the conductor track structure. This can be meandering, for example. In the case of a pressure or force measuring sensor, at least one region of a sensitive region can be formed with a piezoceramic material, which can be contacted via the electrically conductive interconnect structure.
Zumindest ein Teil der elektrischen Leiterbahnstruktur kann mit metallischen Partikeln, die in einem Binder enthalten sind, gebildet sein. Die Ausbildung einer solchen Leiterbahnstruktur kann durch Auftragen einer dünnen Schicht eines solchen Gemisches auf eine Oberfläche eines Laminats, beispielsweise durch Siebdrucken, Inkjetdruck, Dispensions-, Tampondruck oder Aerosoldrucken, erfolgen. Die metallischen Partikel in der Bindermatrix sollen darin so verteilt und mit einer ausreichenden Anzahl enthalten sein, dass die elektrische Leitfähigkeit gegeben ist. Ein Binder, der ein geeignetes Polymer sein kann, kann nach dem Auftrag und der Ausbildung der Leiterbahnstruktur als dünne Schicht, gehärtet werden. Dies kann auch nach dem Auflegen des oberen, die Leiter- bahnstruktur überdeckenden Laminats erfolgen. DieserAt least part of the electrical wiring pattern may be formed with metallic particles contained in a binder. The formation of such a conductor track structure can be carried out by applying a thin layer of such a mixture to a surface of a laminate, for example by screen printing, inkjet printing, dispensing, pad printing or aerosol printing. The metallic particles in the binder matrix should be distributed therein and contained in a sufficient number that the electrical conductivity is given. A binder, which may be a suitable polymer, may be cured as a thin layer after application and formation of the wiring pattern. This can also be done after placing the upper laminate covering the conductor track structure. This
Vorgang kann mit für die Härtung von Polymeren bekannten Möglichkeiten durchgeführt werden. Operation can be carried out with known for the curing of polymers options.
Als Metalle können die verschiedenen eine gut elekt- rische Leitfähigkeit aufweisende, wie z.B. Platin,As metals, the various ones may have a good electrical conductivity, such as. Platinum,
Silber, Gold oder auch Kupfer eingesetzt werden. Ist ein Sensorelement als Thermoelement ausgebildet, kann ein Teil der Leiterbahnstruktur auch aus RuÜ2 gebildet sein. Silver, gold or copper are used. If a sensor element is designed as a thermocouple, a part of the conductor track structure can also be formed from RuÜ 2 .
Zumindest ein Teil der Leiterbahnstruktur, der lediglich eine elektrisch leitende Verbindung für eine Kontaktierung von außen bilden kann, besteht die Möglichkeit ein Laminat einzusetzen, das mit einer ent- sprechend strukturierten Kupferschicht, auf der Oberfläche des Laminats auf dem die Leiterbahnstruktur vorhanden ist, versehen ist. At least part of the strip conductor structure, which can form only an electrically conductive connection for external contact, has the possibility of using a laminate which is provided with a correspondingly structured copper layer on the surface of the laminate on which the strip conductor structure is present ,
Bei keramischen Laminaten kann eine äußere Umhüllung aus polymerem Material, beispielsweise Polymerfolie, vorhanden sein, um einen zusätzlichen Schutz zu erreichen. For ceramic laminates, an outer envelope of polymeric material, such as polymeric film, may be present to provide additional protection.
Mit der Erfindung besteht die Möglichkeit ein oder mehrere Sensorelement ( e } in den Elektrolyten einerWith the invention there is the possibility of one or more sensor element (s) in the electrolyte of a
Zelle einzutauchen, was zumindest den jeweiligen sensitiven Bereich betrifft. Sensorelemente können aber auch an einer Oberfläche einer Elektrode einer Zelle oder einer innerhalb der Zelle vorhandenen Submerge cell, which affects at least the respective sensitive area. However, sensor elements may also be present on a surface of an electrode of a cell or within a cell
Separatoreinrichtung angebracht sein. Das Laminat mit Sensorelement (en) sollte in der Zelle so angeordnet oder ausgebildet sein, dass mindestens eine Elektrode elektrisch leitenden Kontakt zum Separator be attached. The laminate with sensor element (s) should be arranged or formed in the cell such that at least one electrode makes electrically conductive contact with the
Elektrolyten der Zelle hat, so dass Elektrode (n) und Elektrolyt elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Electrolyte of the cell has, so that electrode (s) and electrolyte are electrically connected to each other.
Durch den Einsatz von. dünnen Folien für die Laminate und der Dickschichttechnologie für die Leiterbahn- struktur kann eine kleine Gesamtdicke von in einerThrough the use of. thin films for the laminates and the thick-film technology for the interconnect structure can have a small overall thickness of in one
Zelle einsetzbaren Sensorelementen erreicht werden. Durch die für das Aufdrucken der Leiterbahn einsetzbaren Metall-Polymermischungen lassen frei skalierbare Geometrien von Leiterbahnstrukturen bei kleiner Schichtdicke herstellen. Je nach Komposition des eingesetzten Gemischs können unterschiedliche Eigenschaften, die das jeweilige Sensorelement beeinflussen können, eingestellt werden. Durch den möglichen Einsatz einer elektrisch Cell deployable sensor elements can be achieved. The metal-polymer mixtures that can be used to print the printed circuit allow freely scalable geometries of printed conductor structures to be produced with a small layer thickness. Depending on the composition of the mixture used, different properties that can influence the respective sensor element can be set. Due to the possible use of an electric
resistiven Messmethode können kleine Zeit konstanten für die Messung eingehalten werden, die zu einer Echtzeiterfassung sich verändernder Temperaturen, Drücken, Kräften oder Leitfähigkeiten führen. So kann unmittelbar Einfluss auf die Regelung bei Lade- undResistive measurement method can be kept small time constant for the measurement, which lead to a real-time detection of changing temperatures, pressures, forces or conductivities. So can directly influence the control of charging and
Entladevorgängen von Zellen genommen werden, in dem der jeweilige elektrische Lade- und Entladestrom optimiert werden kann, was zu einer Verkürzung der hierfür erforderlichen Zeit beiträgt und dabei aber die Sicherheit eingehalten wird. Bei Versuchen konnte mit 10 % höheren elektrischen Strömen ge- und entladen werden. Discharging operations are taken by cells in which the respective electrical charging and discharging can be optimized, which contributes to a shortening of the time required for this, but while the safety is met. In experiments could be charged and discharged with 10% higher electrical currents.
Durch die kleinen Abmaße und Eigenmasse kann ein einzelnes oder auch mehrere solcher Sensorelemente in eine Zelle integriert werden. Es kann eine sehr ge- naue Messung gezielt an bestimmten Orten oder eine ortsaufgelöste Messung mit mehreren Sensorelementen durchgeführt werden. Due to the small dimensions and net mass, a single or even several such sensor elements can be integrated into one cell. It can be a very precise measurement at specific locations or a spatially resolved measurement with multiple sensor elements are performed.
Nachfolgend soll die Erfindung an Hand von Beispielen näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail with reference to examples.
Dabei zeigen: Showing:
Figur 1 in drei Ansichten ein Beispiel eines bei elektrochemischen Zellen einsetzbaren Sensorelements zur Bestimmung der Temperatur; 1 shows in three views an example of a usable in electrochemical cells sensor element for determining the temperature;
Figur 2 eine zweidimensionale Matrixanordnung von Sensorelementen;  FIG. 2 shows a two-dimensional matrix arrangement of sensor elements;
Figur 3 in zwei Ansichten ein weiteres Beispiel eines bei elektrochemischen Zellen einsetzbaren Sensorelements zur Bestimmung der Temperatur; FIG. 3 shows in two views a further example of a sensor element that can be used in electrochemical cells for determining the temperature;
Figur 4 in drei Ansichten ein Beispiel eines bei elektrochemischen Zellen einsetzbaren Sensorelements zur Bestimmung des Druckes oder für eine Kraftmessung und FIG. 4 shows in three views an example of a sensor element that can be used in electrochemical cells for determining the pressure or for a force measurement, and FIG
Figur 5 in zwei Ansichten ein Beispiel eines bei elektrochemischen Zellen einsetzbaren Sensorelements zur Bestimmung der der elektrischen Leitfähigkeit. 5 shows in two views an example of a usable in electrochemical cells sensor element for determining the electrical conductivity.
In Figur 1 wird in drei Ansichten ein Beispiel eines für die Bestimmung der Temperatur ausgebildeten Sensorelements gezeigt. FIG. 1 shows in three views an example of a sensor element designed to determine the temperature.
Dabei ist auf einer 25 um dicken Folie aus Polyimid als Laminat 1 eine Leiterbahnstruktur 2 durch Siebdruck in einem sensitiven Bereich 2' aufgedruckt worden. Hierfür wurde ein Gemisch aus einem ausreichend viskosen Polymer, in dem Partikel aus Platin mit ei- ner mittleren Partikelgröße d50 < 20 μπι enthalten wa- ren, eingesetzt. Vor dem Aufdruck wurde eine 25 μιη dicke Schicht ausIn this case, a conductor track structure 2 has been printed by screen printing in a sensitive area 2 'on a 25 micron thick film of polyimide as a laminate 1. For this purpose, a mixture of one was sufficient viscous polymer in which particles of platinum with an average particle size d50 <20 μm were contained. Before the imprint was a 25 μιη thick layer
Kupfer fotolithografisch strukturiert, so dass elektrische Anschlusskontakte 2'' für die oder als Bestandteil der Leiterbahnstruktur 2 ausgebildet worden sind. Auf diesen Aufbau wurde dann wieder eine dünne Folie aus Polyimid mit einer Dicke < 30 pm als oberesCopper photolithographically structured so that electrical connection contacts 2 '' have been formed for or as part of the conductor track structure 2. Then, again, a thin film of polyimide having a thickness of <30 μm as the upper was formed on this structure
Laminat 3 aufgebracht. Laminate 3 applied.
Die Gesamtdicke des Sensorelements war dabei < 90 um. Die beiden Laminate 1 und 3 wurden so Stoffschlüssig miteinander verbunden, dass ein hermetischer Ab- schluss zumindest für den sensitiven Bereich 2', in dem die Leiterbahnstruktur 2 mäanderförmig ausgebildet worden ist. The total thickness of the sensor element was <90 μm. The two laminates 1 and 3 were connected to one another in a material-locking manner such that a hermetic seal is provided, at least for the sensitive region 2 ', in which the conductor track structure 2 has been meander-shaped.
Bei Anlegen einer konstanten elektrischen Spannung von außen an die beiden Anschlusskontakte 2' ' kann dann die Temperatur mit dem Sensorelement bestimmt werden, da sich der elektrische Widerstand des Sen- sorelements proportional zur Temperatur ändert. When applying a constant electrical voltage from the outside to the two terminal contacts 2 '' then the temperature can be determined with the sensor element, since the electrical resistance of the Sen sorelements changes in proportion to the temperature.
Ein wie dieses Beispiel ausgebildetes Sensorelement ist flexibel verformbar und bei den in elektrochemischen Zellen herrschenden Bedingungen beständig, ins- besondere was die chemische Beständigkeit, die Temperaturbeständigkeit betrifft. A sensor element designed like this example is flexibly deformable and resistant to the conditions prevailing in electrochemical cells, in particular with regard to chemical resistance and temperature resistance.
Mit Figur 2 soll verdeutlicht werden, dass eine Viel¬ zahl von Sensorelementen, mit auf einem gemeinsamen Laminat ausgebildeten Leiterbahnstrukturen 2 für dieFIG. 2 is intended to make clear that a large number of sensor elements, with conductor track structures 2 formed on a common laminate, are used for the
Sensorelemente einsetzbar sind. Dadurch kann eine Messung mit erhöhter Ortsauflösung durchgeführt werden. Die Anordnung von Leiterbahnstrukturen 2 kann aber auch anders als in Figur 2 gezeigt, beispielsweise auch eine unregelmäßige Anordnung gewählt werden . Sensor elements can be used. This can be a Measurement be performed with increased spatial resolution. The arrangement of interconnect structures 2 can also be different than shown in Figure 2, for example, an irregular arrangement can be selected.
Die entsprechend auf dem Laminat 1 ausgebildeten Lei terbahnstrukturen 2 können gemeinsam mit einem einzi gen oberen Laminat 3 oder einzelne Leiterbahnstruktu ren 2 jeweils mit einem zugeordneten Laminat abgedeckt und hermetisch abgeschlossen werden. The accordingly formed on the laminate 1 Lei terbahnstrukturen 2 can be covered with a single gene upper laminate 3 or individual Leiterbahnstruktu Ren 2 each with an associated laminate and hermetically sealed.
Figur 3 zeigt ein Beispiel eines Sensorelements, wie es ebenfalls zur Bestimmung von Temperaturen eingesetzt werden kann. Dabei ist wieder ein unteres Lami nat 1 aus einer Polyimidfolie vorhanden. Auf diese wird eine dünne Folie 5 aus Keramik aufgelegt. Auf der nach oben gewandten Seite der wurde eine Leiterbahnstruktur 2, wie zum Beispiel nach Figur 1 beschrieben, aufgedruckt. Auf die gesamte Fläche wurde dann wieder ein oberes Laminat 3 aus einer Figure 3 shows an example of a sensor element, as it can also be used to determine temperatures. This is again a lower Lami nat 1 of a polyimide film available. On top of this, a thin film 5 of ceramic is placed. On the upwardly facing side of a printed conductor structure 2, as described for example according to Figure 1, printed. On the entire surface was then again an upper laminate 3 of a
Polyimidfolie aufgebracht und zumindest entlang der äußeren Ränder Stoffschlüssig und fluiddicht mit dem Laminat 1 verbunden. Polyimide film applied and at least along the outer edges cohesively and fluid-tightly connected to the laminate 1.
Mit einer Mehrzahl dieser Sensorelemente kann ebenfalls eine Matrixanordnung in Zellen eingesetzt werden. Die Funktionalität entspricht denen, wie beim Beispiel nach Figur 1 erläutert. With a plurality of these sensor elements, a matrix arrangement can also be used in cells. The functionality corresponds to those explained in the example of FIG.
Die Figur 3 zeigt ein Sensorelement mit dem Drück oder Kräfte bestimmt werden können in drei Ansichten FIG. 3 shows a sensor element with which pressures or forces can be determined in three views
In Figur 4 sind drei Ansichten eines Beispiels eines bei elektrochemischen Zellen einsetzbaren Sensorelements zur Bestimmung von Druck und/oder wirkenden me chanischen Kräften gezeigt. In Figure 4 are three views of an example of an insertable in electrochemical cells sensor element for determining pressure and / or acting me shown chanical forces.
Auch hier ist auf einer 25 um dicken Polyimidfolie als Laminat 1 eine strukturierte Kupferschicht (Dicke 25 μιη) für Anschlusskontakte 2' ' , wie beim Beispiel nach Figur 1 ausgebildet. Außerdem ist eine Leiterbahnstruktur 2 in einem sensitiven Bereich als interdigitale Struktur, Fingerstruktur oder mäanderförmig ebenfalls wie beim Beispiel nach Figur 1 ausgebildet. Here again, a structured copper layer (thickness 25 μm) for connection contacts 2 "is formed on a 25 μm thick polyimide film as laminate 1, as in the example according to FIG. In addition, a printed conductor structure 2 in a sensitive region as an interdigitated structure, finger structure or meandering shape is likewise formed as in the example according to FIG.
Auf der Leiterbahnstruktur 2 im sensitiven Bereich 2' ist ein plättchenförmiges elektrisch leitendes Element 4 in Form einer Graphitfolie (GDL ähnlich aufge¬ legt. Das Ganze wird wieder mit einem oberen Laminat 3 als Polyimidfolie abgedeckt und es wird ein hermetischer Abschluss erreicht. On the wiring pattern 2 in the sensitive region 2 'is similar been ¬ defines a platelet-shaped electrically conductive element 4 (in the form of a graphite foil GDL. The whole is again covered with an upper laminate 3 as a polyimide film and it is obtained a hermetic seal.
Wirkt nun ein Druck oder eine Druckkraft, wie mit dem Pfeil angedeutet, wird das plättchenförmige Element 4 gegen die Leiterbahnstruktur 2 gedrückt. Druck- oder kraftabhängig wird das plättchenförmige Element 4 gegen die einzelnen Strukturelemente der Leiterbahnstruktur 2 gedrückt, wodurch sich die elektrische Leitfähigkeit bzw. der elektrische Widerstand in Abhängigkeit des Druckes oder der Kraft verändert, die/der als Maß für Druck bzw. Kraft herangezogen werden kann. Now acts a pressure or a compressive force, as indicated by the arrow, the plate-shaped element 4 is pressed against the conductor track structure 2. Depending on pressure or force, the plate-shaped element 4 is pressed against the individual structural elements of the printed conductor structure 2, as a result of which the electrical conductivity or electrical resistance changes as a function of the pressure or the force which can be used as a measure of pressure or force ,
Das Sensorelement hatte wieder eine Gesamtdicke < 90 μπι. The sensor element again had a total thickness <90 μπι.
Figur 5 zeigt in zwei Ansichten ein Beispiel eines bei elektrochemischen Zellen einsetzbaren Sensorelements zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit, das auch als Referenzsensor eingesetzt werden kann. Das Laminat 1, das wieder eine Polyimidfolie mit einer Dicke von 25 μπι und mit einer strukturierten Kupferschicht (Dicke 25 μπι) für elektrische Anschlusskontakte 2' ' versehen war, wurde wieder mit einer aufgedruckten Leiterbahnstruktur 2 in Form mehrerer in einem Abstand zueinander angeordneter paralleler und gleich langer Schichtstreifen versehen. Diese bilden dabei Elektroden. Bis auf am äußeren Rand frei gelassene Bereiche für eine elektrische ontaktierung wurden diese wieder mit dem oberen Laminat 3 abgedeckt, das am äußeren Rand umlaufend mit dem Laminat 1 stoffschlüssig und fluiddicht verbunden wurde. FIG. 5 shows in two views an example of a sensor element that can be used in electrochemical cells for determining the electrical conductivity, which can also be used as a reference sensor. The laminate 1, which was again a polyimide film with a thickness of 25 μπι and with a structured copper layer (thickness 25 μπι) for electrical connection contacts 2 '' was again with a printed circuit trace structure 2 in the form of several spaced apart parallel and provided the same length strip. These form electrodes. Except for at the outer edge left open areas for an electric ontaktierung these were again covered with the upper laminate 3, which was circumferentially connected to the laminate 1 cohesively and fluid-tight at the outer edge.
In Figur 4 ist eine 4-Elektrodenanordnung gezeigt, mit der die elektrische Leitfähigkeit des Elektrolyten der Zelle bestimmt werden kann. FIG. 4 shows a 4-electrode arrangement with which the electrical conductivity of the electrolyte of the cell can be determined.
Bei Nutzung einer dieser vier Elektroden als Referenzelektrode kann über die drei anderen Elektroden die elektrische Impedanz der jeweiligen Zelle bestimmt werden. When using one of these four electrodes as a reference electrode, the electrical impedance of the respective cell can be determined via the three other electrodes.

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektrochemische Zelle eines Akkumulators mit mindestens einem Sensorelement, 1. Electrochemical cell of an accumulator having at least one sensor element,
dadurch gekennzeichnet, dass das/die Sensorelement (e) innerhalb der Zelle in diese integriert angeordnet ist/sind und ein Sensorelement als elektrisch leitende schichtförmige Leiterbahnstruktur (2) auf einer Oberfläche eines dielektrischen in Form einer dünnen Folie ausgebildeten Laminats (1) ausgebildet ist und die Leiterbahnstruktur (2) bis auf am äußeren Rand angeordnete für eine elektrische Kontaktierung vorgesehene Bereiche mit einem weiteren dielektrischen in Form einer Folie ausgebildeten Laminats (3), das auf der Leiterbahnstruktur (2) angeordnet ist, fluiddicht abgedichtet ist.  characterized in that the sensor element (s) is / are integrated within the cell and a sensor element is designed as an electrically conductive layered printed conductor structure (2) on a surface of a dielectric laminate (1) in the form of a thin film, and the conductor track structure (2) is sealed in a fluid-tight manner except for regions provided for electrical contacting at the outer edge with a further dielectric film-shaped laminate (3) which is arranged on the conductor track structure (2).
2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laminate (1, 3) aus einem Polymer oder einer Keramik gebildet sind. 2. Cell according to claim 1, characterized in that the laminates (1, 3) are formed from a polymer or a ceramic.
3. Zelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensorelement als ein Temperatursensor, ein Drucksensor, ein Kraftmesssensor, ein Sensor zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit, des Halbzellenpotentials und/oder ein Sensor zur Messung der Impedanz in der Zelle ausgebildet ist. 3. Cell according to claim 1 or 2, characterized in that a sensor element as a temperature sensor, a pressure sensor, a force measuring sensor, a sensor for determining the electrical conductivity, the half cell potential and / or a sensor for measuring the impedance in the cell is formed.
4. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensorelement eine maximale Dicke von 150 μπι aufweist. 4. Cell according to one of the preceding claims, characterized in that a sensor element has a maximum thickness of 150 μπι.
5. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor als Thermistor oder als Thermoelement ausge- bildet ist, wobei bei einem Thermoelement die Leiterbahnstruktur (2) mit zwei unterschiedlichen Metallen gebildet ist, die miteinander in einem Bereich elektrisch leitend miteinander verbunden sind und für eine elektrische Kontak- tierung vorgesehene frei liegende Bereiche aus den unterschiedlichen Metallen gebildet oder diese Bereiche mit den unterschiedlichen Metallen elektrisch leitend verbunden sind. 5. Cell according to one of the preceding claims, characterized in that a temperature sensor as a thermistor or as a thermocouple ausge- is formed, wherein in a thermocouple, the conductor track structure (2) is formed with two different metals, which are connected to each other in an electrically conductive manner with each other and provided for electrical Kontak- ting free-lying areas of the different metals or these areas with the different metals are electrically connected.
Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Sensorelement (e) in den Elektrolyten der Zelle eingetaucht, an einer Oberfläche einer der Cell according to one of the preceding claims, characterized in that one or more sensor element (s) immersed in the electrolyte of the cell, on a surface of one of
Elektroden der Zelle oder einer Oberfläche einer Separatoreinrichtung angebracht ist/sind. Attached electrodes of the cell or a surface of a separator is / are.
Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle eine Lithium-Ionen Zelle oder eine Modifikation einer Lithium-Ionen-Zelle ist. Cell according to one of the preceding claims, characterized in that the cell is a lithium-ion cell or a modification of a lithium-ion cell.
Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Leiterbahnstruktur (2) ein sensitiver Bereich { 2 ) ausgebildet ist. Cell according to one of the preceding claims, characterized in that a sensitive area {2) is formed on the conductor track structure (2).
Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der sensitive Bereich (21) der Leiterbahnstruktur (2) als inter¬ digitale Struktur und/oder mit einem Cell according to one of the preceding claims, characterized in that the sensitive region (2 1 ) of the conductor track structure (2) as an inter ¬ digital structure and / or with a
piezokeramischen Werkstoff ausgebildet ist. piezoceramic material is formed.
Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnstruktur (2) mit metallischen Partikeln und einem Binder ausgebildet ist . Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem sensi tiven Bereich (2V) der Leiterbahnstruktur (2) und dem oberen Laminat (3) ein plättchenförmige elektrisch leitendes Element (4) angeordnet ist Cell according to one of the preceding claims, characterized in that the conductor track structure (2) is formed with metallic particles and a binder. Cell according to one of the preceding claims, characterized in that between the sensi tive region (2 V ) of the conductor track structure (2) and the upper laminate (3) a platelet-shaped electrically conductive element (4) is arranged
EP11807855.9A 2010-09-15 2011-09-14 Electrochemical cell of an accumulator Withdrawn EP2617096A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010046307.8A DE102010046307B4 (en) 2010-09-15 2010-09-15 Electrochemical cell of a rechargeable battery
PCT/DE2011/001745 WO2012041278A1 (en) 2010-09-15 2011-09-14 Electrochemical cell of an accumulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2617096A1 true EP2617096A1 (en) 2013-07-24

Family

ID=45476245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP11807855.9A Withdrawn EP2617096A1 (en) 2010-09-15 2011-09-14 Electrochemical cell of an accumulator

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9391348B2 (en)
EP (1) EP2617096A1 (en)
DE (1) DE102010046307B4 (en)
WO (1) WO2012041278A1 (en)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012208509A1 (en) * 2012-05-22 2013-11-28 Robert Bosch Gmbh Apparatus for determining a state quantity of a cell for converting chemical energy into electrical energy, cell, cell module and method for determining a state quantity of a cell
DE102012209709B4 (en) 2012-06-11 2021-10-07 Robert Bosch Gmbh Protection device for an electronic component, electrical circuit, electrochemical energy store, method for producing an electrical circuit and use of a flexible sheath
US10107867B2 (en) 2013-11-12 2018-10-23 Infineon Technologies Ag Sensor arrangement, battery cell and energy system
DE102014201162A1 (en) * 2014-01-23 2015-07-23 Robert Bosch Gmbh Battery cell, battery pack and transport container
DE102015201532A1 (en) * 2015-01-29 2016-08-04 Robert Bosch Gmbh Separating membrane for creating a fluid-tight interior for an electrical component, electrical circuit, electrochemical energy storage and method for producing an electrical circuit
JP6612720B2 (en) * 2016-11-28 2019-11-27 本田技研工業株式会社 Secondary battery
DE102017206663A1 (en) * 2017-04-20 2018-10-25 Robert Bosch Gmbh Battery pack and electric vehicle
DE102018209324A1 (en) 2018-06-12 2019-12-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Monitoring of batteries
TWI651884B (en) * 2018-07-20 2019-02-21 元智大學 Proton battery manufacturing method and proton battery module
US20200076016A1 (en) * 2018-09-04 2020-03-05 Hutchinson Technology Incorporated Sensored Battery Pouch
US11322806B2 (en) * 2019-09-13 2022-05-03 Hutchinson Technology Incorporated Sensored battery electrode
JP2021166213A (en) * 2020-04-06 2021-10-14 日亜化学工業株式会社 Light emitting device or optical member
DE102021124057A1 (en) 2021-09-17 2023-03-23 Volkswagen Aktiengesellschaft battery cell
DE102022124636A1 (en) 2022-09-26 2024-03-28 Audi Aktiengesellschaft Sensor device for a composite component, underrun protection with such a sensor device and method for its production

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3733193C1 (en) * 1987-10-01 1988-11-24 Bosch Gmbh Robert NTC temperature sensor and process for the production of NTC temperature sensor elements
JPH1116610A (en) * 1997-06-23 1999-01-22 Yuasa Corp Storage battery
JP2002313431A (en) * 2001-04-11 2002-10-25 Mitsubishi Materials Corp Nonaqueous electrolyte secondary battery
KR100801635B1 (en) 2004-11-02 2008-02-05 주식회사 엘지화학 Member for Measurement of Cell Voltage And Temperature in Battery Pack
JP4569640B2 (en) 2008-01-31 2010-10-27 株式会社デンソー Battery temperature control device
DE102008057710A1 (en) * 2008-11-17 2010-05-27 Li-Tec Battery Gmbh According to galvanic principles operating electrical device, such as a lithium-ion battery, with a temperature sensor
US9054397B2 (en) * 2009-08-11 2015-06-09 Amphenol Thermometrics, Inc. Battery cell with integrated sensing platform
US8636407B2 (en) * 2010-02-17 2014-01-28 United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Wireless temperature sensor having no electrical connections and sensing method for use therewith

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
See also references of WO2012041278A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010046307B4 (en) 2018-04-12
DE102010046307A1 (en) 2012-03-15
WO2012041278A1 (en) 2012-04-05
US9391348B2 (en) 2016-07-12
US20130236755A1 (en) 2013-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010046307B4 (en) Electrochemical cell of a rechargeable battery
DE69908803T2 (en) CONNECTED ELECTRODE WITH PTC POLYMER
EP3155871B1 (en) Planar heating element with a structure of ptc resistance
CN109873163B (en) Current collector, pole piece and battery thereof and application
DE10313005B4 (en) Backup battery and method for its manufacture
DE69636651T2 (en) BATTERIEZUSTANDSPRÜFGERÄT
EP1872426A1 (en) Electrochemical element
DE102019108521B4 (en) stack battery
CN108808111A (en) Layer-built battery
WO2008113644A2 (en) Sensor element of a gas sensor
DE112016005147T5 (en) Internal battery heating unit with thin printing foil
DE102016220353A1 (en) GAS SENSOR
EP2666205A1 (en) Exothermic component, electrode construction, electrical energy cell and cell arrangement, and production method and driving method
EP2558849A1 (en) Ion-sensitive sensor element
DE102016207334A1 (en) Measuring device for determining a temperature and battery device
EP3058614B1 (en) Switching device for an electrochemical energy storage and energy storage system
DE102009051216A1 (en) Electrochemical energy store and method for the thermal stabilization of an electrochemical energy store
DE102012223756A1 (en) Lithium-ion battery cell for drive system of motor vehicle, has monitoring circuit designed to record measurement variable of battery cell, where monitoring circuit is directly arranged on top of battery cell housing cover
WO2018215233A1 (en) Sensor arrangement and battery system having a sensor arrangement of this kind
DE102020129496A1 (en) battery cell
EP3613095A1 (en) Segmented electrode unit, battery and method for producing a segmented electrode unit
DE102021101804A1 (en) STORAGE CELL FOR AN ELECTRICAL ENERGY STORAGE WITH CELL-INTERNAL HEATER AND BATTERY FOR A MOTOR VEHICLE
DE102009037144B4 (en) Contact element for electrically contacting a current-generating electrochemical cell and manufacturing method for the same
WO2020201009A1 (en) Two-part reference electrode
DE102012223704A1 (en) Battery cell with accelerometer

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20130308

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20150416

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20181219

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20190430