WO2016120107A1 - Separating membrane for creating a fluid-tight internal space for an electrical component, electrical switch, electrochemical energy store and method for producing an electrical switch - Google Patents

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WO2016120107A1
WO2016120107A1 PCT/EP2016/050878 EP2016050878W WO2016120107A1 WO 2016120107 A1 WO2016120107 A1 WO 2016120107A1 EP 2016050878 W EP2016050878 W EP 2016050878W WO 2016120107 A1 WO2016120107 A1 WO 2016120107A1
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separation membrane
electrical component
electrical
contact point
circuit
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PCT/EP2016/050878
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Nicola Mingirulli
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Robert Bosch Gmbh
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    • 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
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • Separating membrane for creating a fluid-tight interior for an electrical component, electrical circuit, electrochemical energy storage and method for producing an electrical circuit
  • the present invention relates to a separation membrane for providing a fluid-tight interior space for an electrical component, in relation to a chemical-corrosive environment, to a corresponding electrical circuit, an electrochemical energy store and to a corresponding one
  • the monitoring of the operating state for example the voltage and the temperature
  • the battery cells may be, for example, lithium-ion batteries.
  • Energy storage a method for producing an electrical circuit and a use of a flexible sheath.
  • Separating membrane for creating a relation to a chemical-corrosive environment in particular an electrolyte of an electrochemical
  • a separation membrane can shield a sensor, such as a pressure sensor, from a chemically-corrosive electrolyte, protect the sensor, and at the same time, do not distort a measurement.
  • a separation membrane can serve as a protective film, with a potential guide over the
  • Separation membrane can be done.
  • the separation membrane having the following features: an outer surface facing the environment that is chemically resistant to the chemical-corrosive environment; a innenwendstelle to the interior innen.stelle for electrical
  • An electrochemical energy store can be understood as meaning a battery or accumulator, for example a lithium-based battery.
  • the electrochemical energy storage can be used as a battery for a
  • a separation membrane can be understood a protective film.
  • the separation membrane may have a bulge for forming the interior or part of the interior, or may be bulged accordingly, so that the separation membrane may be used, for example, as a sensor package.
  • An electrical component can be understood as meaning an electrical or electromechanical circuit, for example a sensor device or a sensor such as, for example, a pressure sensor or a temperature sensor.
  • the separation membrane can be made of an electrolyte-resistant composite film.
  • Outer surface of the separation membrane may comprise a material which is low in interaction or interaction with the chemically corrosive environment.
  • the material of the outer surface can be any material which is low in interaction or interaction with the chemically corrosive environment.
  • Separating membrane to be understood which is electrically conductive contactable.
  • the interior contact point facing the interior can be contacted with the electrical component in an electrically conductive manner.
  • the outside of the chemical-corrosive environment facing external contact point can be contacted electrically conductive.
  • the line section and the inner contact point an electrically conductive connection to a with the
  • External contact point for example, on an extension or a
  • the inner surface of the separation membrane is formed of a sealable material.
  • the sealable material may be a thermoplastic material, such as polypropylene. Such a material is inexpensive and easy to process.
  • the outer surface and an inner surface of the separation membrane may be formed of an electrically insulating material.
  • the lead portion may be a metal foil disposed between the electrically insulating materials of the outer surface and the inner surface.
  • the inner pad may be a portion of the lead portion that is free of the insulating material of the inner surface. Accordingly, the outer pad may have a portion of the inner surface of the insulating material of the inner surface
  • the contact points can be exempted in the form of contact points.
  • the contact points can be exempted, for example, by laser ablation, mechanical removal or chemical removal.
  • Such a composite film, which has at least partially a core formed from a metal foil, is easy to handle.
  • the separation membrane may have a bulge for shaping the interior space and a joining area annularly surrounding the bulge for connecting the separation membrane to a further separation membrane.
  • the joining region can be connected in a fluid-tight and electrically insulating manner to the further separating membrane via a sealable material.
  • the separation membrane and the further separation membrane can completely enclose the interior.
  • an outer surface of the separation membrane having an outer surface of the further separation membrane, an outer surface of the inner surface of the separation membrane opposite to the outer surface
  • Separating membrane are connected via the joining region with a surface of the electrical component or other device.
  • the separation membrane may have a continuation adjoining the joining region.
  • the external contact point may be on the extension.
  • the joining area may have a round, oval or rectangular outline.
  • the extension may be a strip extending away from the joining region. The extension can be used, for example, to connect the separation membrane with a current collector of an electrochemical energy storage.
  • the separation membrane may be a further facing the interior
  • the separating membrane may have an outer contact point facing the surroundings. Accordingly, the separation membrane can have a further line section, which electrically conductively connects the further inner contact point and the further outer contact point.
  • the separation membrane may have a first external contact point and a second external contact point.
  • an electrical component can be controlled via a two-wire interface.
  • the line section of the separation membrane is connected in a fluid-tight and electrically insulating manner to the further line section of the separation membrane via a sealable material.
  • the invention relates to an electrical circuit for arrangement within a chemically corrosive environment, in particular within an electrolyte of an electrochemical energy store, the electrical circuit having the following features: a separating membrane which creates a fluid-tight interior space in relation to the chemical-corrosive environment; and at least one electrical component having at least one electrical contact, wherein the electrical component is arranged in the interior, and wherein the contact of the electrical component is electrically conductively connected to the inner contact point of the separation membrane.
  • an electrical circuit can be understood as meaning a sensor such as, for example, a pressure sensor in a sensor package, wherein the sensor package is designed to protect the sensor from a negative interaction in a chemically corrosive environment, for example from an electrolyte. So can under the separation membrane a
  • the separation membrane may be arranged adjacent to at least one subregion of the at least one electrical component.
  • the inner contact point can be arranged.
  • the portion may include the inner contact point.
  • the contact of the electrical component may be connected via a cohesive, positive or non-positive connection with the inner contact point.
  • Connection methods are used. For example, a
  • solder joint or a clamp can be used to make the connection.
  • the electric circuit as a sensor for detecting a
  • State variable of the electrochemical energy storage device may be formed.
  • the state variable may be, for example, an internal pressure, a temperature or an electrical voltage.
  • the electrical circuit can be designed as a pressure sensor.
  • the electrical circuit may be arranged in the interior of a pressure transmission medium for transmitting a pressure from the
  • the electrical component may be designed as a pressure sensor.
  • a pressure transmission medium for example, an oil can be used.
  • the electrical component may have a circuit carrier and a sensor element arranged on the circuit carrier.
  • the contact may be part of the component or of the circuit carrier.
  • an evaluation can be arranged next to the sensor element.
  • the sensor element and the evaluation can be arranged on one side of the circuit substrate.
  • Circuit carrier may be a circuit board with traces and pads.
  • the separation membrane may be disposed adjacent to the sensor element facing away from the side of the circuit carrier.
  • the separating membrane can abut against a portion of the circuit carrier which encompasses the contact of the electrical component, wherein the
  • the separation membrane can first be applied to the circuit carrier and subsequently can be created from the outside, the electrically conductive connection between the contact and the inner pad, for example by a cohesive or non-positive connection.
  • the electrical circuit may comprise a further separation diaphragm and the electrical component may be arranged between the separation diaphragms.
  • a further contact of the electrical component with an inner contact point of the further separation membrane may be electrically connected.
  • two potentials of an operating voltage required for operating the electrical component can be conducted via separate separating membranes.
  • the electrically conductive line sections of the separation membranes can extend over the entire surfaces of the separation membranes.
  • the said two separation membranes can each have an electrical
  • Joining areas can be joined together by means of a fluid-tight and electrically insulating joining seam.
  • the seam can be a self-contained ring represent. In this way, located within the joint seam portions of the separation membranes can form the interior.
  • the interior not occupied by the electrical component can be filled with a fluid.
  • the fluid can be understood to mean a pressure-transmitting medium or pressure-transmitting material.
  • the fluid may be configured to direct a physical state variable of the environment to the electrical component. Such an embodiment is particularly suitable for pressure measurement.
  • An electrochemical energy store with the following features is presented: a housing in which a galvanic cell with at least one
  • Pantograph and an electrolyte is arranged; and a said electrical circuit disposed within the housing, wherein the outer contact pad of the separation membrane is electrically connected to the current collector.
  • the battery may be a lithium based battery such as a lithium ion battery.
  • An electrolyte can be understood as meaning an electrolyte medium.
  • a method for producing an electrical circuit comprising the following steps:
  • edge regions of the separation membrane can be materially connected, for example, using a sealable material, with edge regions of another separation membrane or the device.
  • a fluid-tight interior can be formed, in which the component is protected from the influences of a chemically-corrosive environment.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a separation membrane and an electrical circuit according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of an electric circuit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of an electrical circuit according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 5 is a schematic representation of an electrochemical
  • the electrical circuit 100 has a separation membrane 102.
  • the separation membrane 102 is designed to create a fluid-tight interior 106 in relation to a chemically corrosive environment 104.
  • an electrical component 108 is arranged in the fluid-tight inner space 106.
  • the separation membrane 102 has an outer surface 110, an inner contact point 112, an outer contact point 114 and a line section 116.
  • the outer surface 110 is chemically resistant to the chemical corrosive environment 104.
  • the inner pad 112 faces the inner space 106.
  • the inner contact point 112 is electrically conductively connected to the electrical component 108.
  • the outer pad 114 faces the environment 104.
  • the line section 116 extends at least between the inner pad 112 and the outer pad 114 and electrically connects the inner pad 112 to the outer pad 114.
  • the separation membrane 102 is made of a
  • the separation membrane 102 is made of electrolyte-resistant film.
  • the separation membrane 102 is made of an electrolyte-resistant metallic composite foil. So will the
  • Separation membrane 102 also referred to as protective film 102.
  • the separating membrane 102 may be made of a metal foil, which is coated on both sides with an electrically insulating material.
  • the conduit portion 116 may in this case be formed by the metal foil, which may extend over an entire area of the separation membrane.
  • the metal foil which may extend over an entire area of the separation membrane.
  • Line portion 116 may be embodied as a conductor track, which is embedded between two electrically insulating film layers.
  • a conductor track can extend exclusively between the contact points 114, 116.
  • the electrical component 108 is designed as a sensor.
  • the separating membrane 102 forms a chemically resistant and electrolyte-tight sensor packaging, for example for a pressure measurement.
  • the separation membrane 102 can be made in one piece or be composed of several, for example, two individual separation membranes.
  • the electrical component 108 is designed as a sensor.
  • the separation membrane 102 is used alone or together with another separation membrane as a sensor package. This additional feedthroughs are avoided and thereby saves costs.
  • Sensor signal is passed over the separation membranes 102.
  • An electrical contact of the device 108 is typically at two
  • the separation membrane 102 has, in one exemplary embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, extensions via which the separation membrane 102 can be electrically connected to the current collectors of a battery.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional illustration of an electrical circuit 100 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the electrical circuit may be an embodiment of an electrical circuit 100 shown in FIG. 1.
  • the electrical component 108 comprises a circuit carrier 220, a sensor element 222 and a
  • Evaluation electronics 224 The sensor element 222 and the evaluation electronics 224 are arranged on a first side of the circuit carrier 220. Of the
  • Circuit carrier 220 has conductor tracks 226 which connect the sensor element 222 to the evaluation electronics 224 in an electrically conductive manner. Furthermore, the interconnects 226 produce an electrically conductive connection to a first contact 228 and an electrically conductive further connection to a second contact 230 of the electrical component 108.
  • the electrical circuit 100 has, as already shown in Fig. 1 a
  • the separation membrane 102 has a bulge 232. Subsequent to the bulge 232, the separation membrane 102 is at a Subregion 234 of the electrical component 108 arranged adjacent.
  • the bulge 232 is a cap-shaped bulge 232, which has a substantially round shape in a plan view, as also shown in FIG. This results for the portion 234 of the electrical component 108, in which the
  • Separating diaphragm 102 rests against the electrical component 108, an annular, circular in a tolerance range.
  • the inner contact point 112 of the separation membrane 102 bears against the first contact 228 of the electrical component 108.
  • the first contact 228 of the electrical component 108 is aligned with the inner pad 112 and electrically conductively connected thereto.
  • the electrical circuit 100 has in the illustrated in Fig. 2
  • Embodiment a further separation membrane 202.
  • the others are the others.
  • Separation membrane 202 is arranged on a first side of the circuit substrate 220 opposite second side of the circuit substrate 220 adjacent. Thus, at least a portion of the further separating membrane 202 is disposed adjacent to a surface of the electrical component 108. Both the separating membrane 102 and the further separating membrane 202 each have a joining region 236. The joining area 236 encloses the
  • Separation membrane 102 with the further separation membrane 202 to connect are connected to one another in a fluid-tight and electrical insulating manner via a sealed seam 237, for example using a sealable material 238.
  • the separating membrane 102 and the others surround it
  • Separating membrane 202 the interior 106 completely.
  • the further separating membrane 202 lies continuously directly against a surface of the electrical component 108 in a section enclosed by the sealing seam 237.
  • the further separation membrane 202 has a further inner contact point 212. Furthermore, the separation membrane 202 has a further external contact point 214. The further inner contact point 212 and the further outer contact point 214 are electrically conductively connected via a further line section 216. A further inner contact point 212 comprehensive portion of the other Line section 216 is located on a second contact 230 comprising further portion 240 of the electrical component 108 at. The second contact 230 of the electrical component 108 is to the other
  • Inner contact point 212 aligned and connected to this electrically conductive.
  • the first contact 228 of the electrical component 108 via the first separation membrane 102 to the outer pad 114 is electrically connected and the second electrical contact 230 of the electrical component 108 via the further separation membrane 202 or second separation membrane 202 with the another external contact point 214 electrically connected.
  • Line section 116 of the separation membrane 102 is electrically conductively connected to the external contact point 114 and the second contact 230 is electrically conductively connected to the further external contact point 214 via a further line section of the separation membrane 102 that is electrically insulated from the line section 116.
  • the outer contact point 114 and the further outer contact point 214 are each as an extension of the separation membrane 102 and the other
  • Separating membrane 202 is formed. The extensions are shown more clearly in FIG. 3.
  • At least the conduit portion 116 of the separation membrane 102 is coated with a sealable material. In this case, the inner contact point 112 and the outer contact point 114 are to be contacted
  • the contact points are, for example, by
  • the separating membrane 102 and the further separating membrane 202 are fluid-tightly and electrically insulatingly connected to one another via the sealable material 238.
  • the separation membrane 102 and the further separation membrane 202 enclose an electrical component 108.
  • the electrical circuit 100 thus created is intended to be arranged within a chemically corrosive environment 104.
  • the chemically-corrosive environment 104 is an electrolyte
  • electrochemical energy storage such as a lithium-ion battery.
  • the electrical circuit 100 shown in FIG. 2 is configured as a sensor for detecting a state variable, in particular a physical state variable such as pressure or temperature, in the chemically corrosive environment 104.
  • 5 shows an electrical circuit 100 arranged in an electrolyte of an electrochemical energy store.
  • the interior space 106 not occupied by the electrical component 108 is filled with a fluid 242. If the electrical component 108 is a pressure sensor, the interior space 106 not occupied by the electrical component 108 is filled with a pressure-transmitting medium 242, for example an incompressible liquid.
  • the protective film 102, 202 is electrically connected to metallized areas or metallic openings in the printed circuit board substrate 220.
  • the protective film has extensions that with the
  • Pantographs are connected to a battery.
  • a connection of the protective films 102, 202 takes place with the printed circuit board substrate 220 via welding points (Laser welding, ultrasonic friction welding, ...), via terminal contacts by external device made of polypropylene or for example via solder contacts.
  • welding points Laser welding, ultrasonic friction welding, Certainly, via terminal contacts by external device made of polypropylene or for example via solder contacts.
  • a seal and at the same time electrical insulation takes place in one
  • a full surface coated with the sealing material composite film is used, wherein the metal core to the
  • contacting sites is exposed, for example via laser ablation, mechanical abrasion or chemical erosion.
  • the sensor housing 100 provides signal routing over the protective films 102.
  • the contacts are realized via laser welding points.
  • the sealing is realized by heat sealing, wherein the sealing materials 238 are sufficiently insulating that no short circuit occurs.
  • the separation membrane 102 is generally for pressure sensors in aggressive media that can be protected with metallic films and over
  • Two-wire interfaces are to be controlled, can be used.
  • One possible field of application is the use of sensors inside Li ion battery cells, as in
  • Fig. 5 is outlined.
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of an electrical circuit 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the electrical circuit may be a plan view of the electrical circuit 100 shown in FIG.
  • a separation membrane 102 has a bulge 232. Subsequent to the bulge 232 is the
  • Separation membrane 102 disposed adjacent to a portion 234 of the electrical component 108.
  • the separation membrane 102 has a joining region 236. In the joining region 236, the separating membrane 102 is connected to another
  • Separating membrane 202 connected. Via a laser welding point 350, the separating membrane 102 is electrically conductively connected to an internal contact point 112, not shown in FIG. 3, with an electrical component 108.
  • the separation membrane has an electrically conductive contactable extension 352, which acts as an external contact point 114.
  • the further extension 354 acts as a further external contact point 214 of the further separation membrane 202.
  • the separation membrane 102 is designed as an overhead film to which an electrical potential Phi2 is applied via the external contact pad 114 and the further separation membrane 202 is designed as a film lying below, to which another electrical potential Phil via the external contact pad 214 is applied is created.
  • the bulge 232, the sub-area 234 and the joining area 236 are formed in a circular shape according to this embodiment, but can
  • FIG. 4 shows a flowchart of a method 460 according to a
  • the method 460 for producing an electrical circuit has at least three steps in order to produce an electrical circuit.
  • the electrical circuit may be an exemplary embodiment of an electrical circuit 100 shown in FIGS. 1 to 3.
  • an electrical component which comprises at least one electrical contact. Furthermore, at least one separating membrane is provided, as described above.
  • the separation membrane is arranged or aligned with respect to the electrical component. In this case, the separation membrane creates an interior in which the electrical component is or will be arranged. The contact of the electrical component is electrically connected to the inner contact point of the separation membrane.
  • the interior space formed by the separation membrane is closed in a fluid-tight manner.
  • a sealable material is used for this purpose.
  • the electrical circuit thus produced is against a chemically-corrosive Environment, in particular an electrolyte of an electrochemical
  • metal foils having a thickness sufficient to prevent the permeation of battery electrolyte.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of an electrochemical
  • an electrical circuit 100 is arranged in the electrochemical energy storage.
  • the electrical circuit 100 may be a variant of an exemplary embodiment, as described in FIGS. 1 to 3.
  • the electrochemical energy store 570 is a battery such as, for example, a lithium-sulfur or a lithium-ion battery.
  • the electrochemical energy store 570 has a housing 571 from which a negative electrode 572 and a positive electrode 574 are led out.
  • the electrodes 572, 574 are as
  • the housing 571 is filled with an electrolyte 576.
  • the electrolyte 576 creates a chemical-corrosive environment 104 for the electrical circuit 100.
  • the electrical circuit 100 is disposed in and surrounded by the electrolyte 576.
  • An external contact point 114 of the electrical circuit 100 is positive
  • Electrode 574 electrically connected.
  • Another external contact point 214 of the electrical circuit 100 is electrically conductively connected to the negative electrode 572.
  • the electrical circuit 100 is formed in one embodiment of the
  • the separation membrane or protective film has the function of a sensor packaging for the internal pressure measurement of the battery with signal routing over the protective film.
  • One aspect of the idea described herein is monitoring the health and safety of batteries 570 and battery cells, particularly lithium-sulfur and lithium-ion batteries for electric vehicles.
  • FIG. 5 shows, by way of example, an integration of pressure sensors 100 in environments which are potentially chemically corrosive, for example an environment prevailing in a battery cell.
  • a pressure sensor 100 is shown here, which can be addressed with a two-wire interface.
  • sealable material e.g., polypropylene
  • Film sections the electrolyte-soaked battery wraps.
  • the foil sections are heat-sealed, resulting in a tight seam for the purpose of the battery.
  • an exemplary embodiment comprises an "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

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Abstract

The invention relates to a separating membrane (102) for creating an internal space (106), which is fluid-tight with respect to a chemically corrosive environment (104), in particular an electrolyte (576) of an electrochemical energy store (570), for an electrical component (108). The separating membrane (102) comprises an outer surface (110) which is chemically resistant with respect to the chemically corrosive environment (104), an internal contact point (112), oriented toward the internal space (106), for establishing electrical contact with the electrical component (108), an external contact point (114) oriented toward the environment (104), and a conductor section (116) which connects the internal contact point (112) and the external contact point (114) in electrically conductive fashion.

Description

Beschreibung Titel  Description title
Trennmembran zum Schaffen eines fluiddichten Innenraums für ein elektrisches Bauelement, elektrische Schaltung, elektrochemischer Energiespeicher sowie Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Schaltung  Separating membrane for creating a fluid-tight interior for an electrical component, electrical circuit, electrochemical energy storage and method for producing an electrical circuit
Stand der Technik State of the art
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Trennmembran zum Schaffen eines gegenüber einer chemisch-korrosiven Umgebung fluiddichten Innenraums für ein elektrisches Bauelement, auf eine entsprechende elektrische Schaltung, einen elektrochemischen Energiespeicher sowie auf ein entsprechendes The present invention relates to a separation membrane for providing a fluid-tight interior space for an electrical component, in relation to a chemical-corrosive environment, to a corresponding electrical circuit, an electrochemical energy store and to a corresponding one
Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Schaltung. Method for producing an electrical circuit.
Gegenwärtig geschieht die Überwachung des Betriebszustandes, beispielsweise der Spannung und der Temperatur, an Batteriezellen für Elektrofahrzeuge durch extern angebrachte Sensoren. Bei den Batteriezellen kann es sich beispielsweise um Lithium- Ionen- Batterien handeln. Im Rahmen der fortschreitenden At present, the monitoring of the operating state, for example the voltage and the temperature, to battery cells for electric vehicles by externally mounted sensors. The battery cells may be, for example, lithium-ion batteries. As part of the progressive
Entwicklung wird es immer wichtiger, eine genauere Messung durchzuführen oder die Messung neuartiger Messgrößen, beispielsweise Druck zu ermöglichen. Development, it is increasingly important to perform a more accurate measurement or to allow the measurement of novel measures, such as pressure.
Leider sind die Umweltbedingungen innerhalb der Batteriezelle nicht ohne Weiteres für klassische Verpackungsmaterialien, wie Moldmasse, PCB, Unfortunately, the environmental conditions within the battery cell are not readily apparent for classic packaging materials, such as molding compound, PCB,
Klebstoffe oder Gele geeignet. Typische medienbeständige Sensorkonzepte zum Beispiel für den Abgasstrang oder das Getriebeöl sind aufgrund der deutlich abweichenden Chemie eines Batterieelektrolyten ungeeignet. Weiterhin besteht seitens der Batteriehersteller die Befürchtung, durch Einbringen von neuen Materialien aufgrund möglicher chemischer Reaktionen mit dem Elektrolyten die chemische Zellstabilität zu gefährden. Die DE 10 2012 209 709 AI offenbart eine Schutzvorrichtung für ein elektrisches Bauelement, eine elektrische Schaltung, einen elektrochemischen Adhesives or gels suitable. Typical media-resistant sensor concepts, for example for the exhaust gas line or the gear oil, are unsuitable due to the distinctly different chemistry of a battery electrolyte. Furthermore, the battery manufacturers fear that the introduction of new materials may jeopardize chemical cell stability due to possible chemical reactions with the electrolyte. DE 10 2012 209 709 AI discloses a protective device for an electrical component, an electrical circuit, an electrochemical
Energiespeicher, ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Schaltung und eine Verwendung einer flexiblen Hülle. Energy storage, a method for producing an electrical circuit and a use of a flexible sheath.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Against this background, the approach presented here becomes one
Trennmembran zum Schaffen eines gegenüber einer chemisch-korrosiven Umgebung, insbesondere einem Elektrolyten eines elektrochemischen Separating membrane for creating a relation to a chemical-corrosive environment, in particular an electrolyte of an electrochemical
Energiespeichers, fluiddichten Innenraums für ein elektrisches Bauelement, weiterhin eine verbesserte elektrische Schaltung, ein verbesserter Energy storage, fluid-tight interior for an electrical component, further improved electrical circuit, an improved
elektrochemischer Energiespeicher sowie schließlich ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Schaltung gemäß den Electrochemical energy storage and finally a corresponding method for producing an electrical circuit according to the
Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Main claims presented. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.
Eine Trennmembran kann einen Sensor wie beispielsweise einen Drucksensor von einem chemisch-korrosiven Elektrolyten abschirmen, den Sensor schützen und gleichzeitig eine Messung nicht verfälschen. Eine derartige Trennmembran kann als eine Schutzfolie dienen, wobei eine Potenzialführung über die A separation membrane can shield a sensor, such as a pressure sensor, from a chemically-corrosive electrolyte, protect the sensor, and at the same time, do not distort a measurement. Such a separation membrane can serve as a protective film, with a potential guide over the
Trennmembran erfolgen kann. Separation membrane can be done.
Es wird eine Trennmembran zum Schaffen eines gegenüber einer chemischkorrosiven Umgebung, insbesondere einem Elektrolyten eines It is a separation membrane for creating a relation to a chemically corrosive environment, in particular an electrolyte of a
elektrochemischen Energiespeichers, fluiddichten Innenraums für ein electrochemical energy store, fluid-tight interior for a
elektrisches Bauelement vorgestellt, wobei die Trennmembran die folgenden Merkmale aufweist: eine der Umgebung zuwendbare Außenoberfläche, die in Bezug auf die chemisch-korrosive Umgebung chemisch resistent ist; eine dem Innenraum zuwendbare Innenkontaktstelle zum elektrischen electrical component, the separation membrane having the following features: an outer surface facing the environment that is chemically resistant to the chemical-corrosive environment; a innenwendstelle to the interior innenkontaktstelle for electrical
Kontaktieren des elektrischen Bauelements; eine der Umgebung zuwendbare Außenkontaktstelle; und einen Leitungsabschnitt, der die Innenkontaktstelle und die Außenkontaktstelle elektrisch leitend verbindet. Contacting the electrical component; one of the environment zuwendbare external contact point; and a line section electrically connecting the inner pad and the outer pad.
Unter einem elektrochemischen Energiespeicher kann eine Batterie oder Akkumulator, beispielsweise eine lithiumbasierende Batterie verstanden werden. Der elektrochemische Energiespeicher kann als eine Batterie für ein An electrochemical energy store can be understood as meaning a battery or accumulator, for example a lithium-based battery. The electrochemical energy storage can be used as a battery for a
Elektrofahrzeug verwendet werden. Unter einer Trennmembran kann eine Schutzfolie verstanden werden. Die Trennmembran kann eine Auswölbung zum Ausbilden des Innenraums oder eines Teils des Innenraums aufweisen oder entsprechend auswölbbar sein, sodass die Trennmembran beispielsweise als eine Sensorverpackung eingesetzt werden kann. Unter einem elektrischen Bauelement kann eine elektrische oder elektromechanische Schaltung, beispielsweise eine Sensoreinrichtung oder ein Sensor wie beispielsweise einen Drucksensor oder ein Temperatursensor verstanden werden. Die Trennmembran kann aus einer elektrolytbeständigen Verbundfolie gefertigt sein. Die Electric vehicle to be used. Under a separation membrane can be understood a protective film. The separation membrane may have a bulge for forming the interior or part of the interior, or may be bulged accordingly, so that the separation membrane may be used, for example, as a sensor package. An electrical component can be understood as meaning an electrical or electromechanical circuit, for example a sensor device or a sensor such as, for example, a pressure sensor or a temperature sensor. The separation membrane can be made of an electrolyte-resistant composite film. The
Außenoberfläche der Trennmembran kann ein Material aufweisen, welches wechselwirkungsarm oder wechselwirkungsfrei gegenüber der chemischkorrosiven Umgebung ist. Das Material der Außenoberfläche kann Outer surface of the separation membrane may comprise a material which is low in interaction or interaction with the chemically corrosive environment. The material of the outer surface can
wechselwirkungsarm oder wechselwirkungsfrei gegenüber dem Elektrolyten eines elektrochemischen Energiespeichers wie beispielsweise einer Lithium- Ionen- Batterie sein. Unter einer Innenkontaktstelle kann ein Bereich der be low-interaction or interaction with respect to the electrolyte of an electrochemical energy storage such as a lithium-ion battery. Under an indoor contact point, an area of the
Trennmembran verstanden werden, der elektrisch leitend kontaktierbar ist. So kann die dem Innenraum zugewandte Innenkontaktstelle mit dem elektrischen Bauelement elektrisch leitend kontaktiert werden. Die der chemisch-korrosiven Umgebung zugewandte Außenkontaktstelle kann elektrisch leitend kontaktiert werden. So kann über die Außenkontaktstelle, den Leitungsabschnitt sowie die Innenkontaktstelle eine elektrisch leitende Verbindung zu einem mit der Separating membrane to be understood, which is electrically conductive contactable. Thus, the interior contact point facing the interior can be contacted with the electrical component in an electrically conductive manner. The outside of the chemical-corrosive environment facing external contact point can be contacted electrically conductive. Thus, via the external contact point, the line section and the inner contact point an electrically conductive connection to a with the
Innenkontaktstelle verbundenen elektrischen Bauelement hergestellt werden, das zumindest teilweise von der Trennmembran eingehüllt ist. Die Internal contact point connected electrical component are produced, which is at least partially enveloped by the separation membrane. The
Außenkontaktstelle kann beispielsweise an einem Fortsatz oder einem External contact point, for example, on an extension or a
Randbereich der Trennmembran angeordnet sein. Gemäß einer Ausführungsform ist die Innenoberfläche der Trennmembran aus einem siegelfähigen Material gebildet. Bei dem siegelfähigen Material kann es sich um ein Thermoplastmaterial, beispielsweise um Polypropylen handeln. Ein solches Material ist kostengünstig und gut verarbeitbar. Be arranged edge region of the separation membrane. According to one embodiment, the inner surface of the separation membrane is formed of a sealable material. The sealable material may be a thermoplastic material, such as polypropylene. Such a material is inexpensive and easy to process.
Die Außenoberfläche und eine Innenoberfläche der Trennmembran können aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet sein. Der Leitungsabschnitt kann eine zwischen den elektrisch isolierenden Materialien der Außenoberfläche und der Innenoberfläche angeordnete Metallfolie sein. Die Innenkontaktstelle kann ein von dem isolierenden Material der Innenoberfläche freigestellter Bereich des Leitungsabschnitts sein. Entsprechend kann die Außenkontaktstelle ein von dem isolierenden Material der Innenoberfläche freigestellter Bereich des The outer surface and an inner surface of the separation membrane may be formed of an electrically insulating material. The lead portion may be a metal foil disposed between the electrically insulating materials of the outer surface and the inner surface. The inner pad may be a portion of the lead portion that is free of the insulating material of the inner surface. Accordingly, the outer pad may have a portion of the inner surface of the insulating material of the inner surface
Leitungsabschnitts sein. Die Kontaktstellen können in Form von Kontaktpunkten freigestellt sein. Die Kontaktstellen können beispielsweise durch Laserablation, mechanischen Abtrag oder chemischen Abtrag freigestellt sein. Eine solche Verbundfolie, die zumindest abschnittsweise einen aus einer Metallfolie gebildeten Kern aufweist, ist einfach zu handhaben. Be line section. The contact points can be exempted in the form of contact points. The contact points can be exempted, for example, by laser ablation, mechanical removal or chemical removal. Such a composite film, which has at least partially a core formed from a metal foil, is easy to handle.
Die Trennmembran kann eine Auswölbung zum Ausformen des Innenraums und einen die Auswölbung ringförmig umschließenden Fügebereich zum Verbinden der Trennmembran mit einer weiteren Trennmembran aufweisen. Insbesondere kann der Fügebereich über ein siegelfähiges Material fluiddicht und elektrisch isolierend mit der weiteren Trennmembran verbunden werden. Dabei können die Trennmembran und die weitere Trennmembran den Innenraum komplett umschließen. Dabei kann eine Außenoberfläche der Trennmembran mit einer Außenoberfläche der weiteren Trennmembran, eine der Außenoberfläche gegenüberliegende Innenoberfläche der Trennmembran mit der The separation membrane may have a bulge for shaping the interior space and a joining area annularly surrounding the bulge for connecting the separation membrane to a further separation membrane. In particular, the joining region can be connected in a fluid-tight and electrically insulating manner to the further separating membrane via a sealable material. The separation membrane and the further separation membrane can completely enclose the interior. Here, an outer surface of the separation membrane having an outer surface of the further separation membrane, an outer surface of the inner surface of the separation membrane opposite to the outer surface
Außenoberfläche der weiteren Trennmembran oder alternativ die der Outer surface of the further separation membrane or alternatively the of
Außenoberfläche gegenüberliegende Innenoberfläche der Trennmembran mit einer der Außenoberfläche gegenüberliegenden Innenoberfläche der weiteren Trennmembran miteinander verbunden werden. Alternativ kann die Outer surface opposite inner surface of the separation membrane with an outer surface opposite the inner surface of the further separation membrane are interconnected. Alternatively, the
Trennmembran über den Fügebereich mit einer Oberfläche des elektrischen Bauelements oder einer anderen Einrichtung verbunden werden. Dabei kann die Trennmembran einen an den Fügebereich anschließenden Fortsatz aufweisen. Die Außenkontaktstelle kann an dem Fortsatz sein. Der Fügebereich kann einen runden, ovalen oder rechteckigen Umriss aufweisen. Der Fortsatz kann ein sich von dem Fügebereich wegerstreckender Streifen sein. Der Fortsatz kann beispielsweise verwendet werden, um die Trennmembran mit einem Stromabnehmer eines elektrochemischen Energiespeichers zu verbinden. Separating membrane are connected via the joining region with a surface of the electrical component or other device. In this case, the separation membrane may have a continuation adjoining the joining region. The external contact point may be on the extension. The joining area may have a round, oval or rectangular outline. The extension may be a strip extending away from the joining region. The extension can be used, for example, to connect the separation membrane with a current collector of an electrochemical energy storage.
Die Trennmembran kann eine dem Innenraum zugewandte weitere The separation membrane may be a further facing the interior
Innenkontaktstelle zum elektrischen Kontaktieren des elektrischen Bauelements aufweisen. Ferner kann die Trennmembran eine der Umgebung zugewandte weitere Außenkontaktstelle aufweisen. Entsprechend kann die Trennmembran einen weiteren Leitungsabschnitt aufweisen, der die weitere Innenkontaktstelle und die weitere Außenkontaktstelle elektrisch leitend verbindet. So kann ein erster Kontakt des elektrischen Bauelements elektrisch leitend mit der Having inner contact point for electrically contacting the electrical component. Furthermore, the separating membrane may have an outer contact point facing the surroundings. Accordingly, the separation membrane can have a further line section, which electrically conductively connects the further inner contact point and the further outer contact point. Thus, a first contact of the electrical component electrically conductive with the
Außenkontaktstelle verbunden werden sowie ein zweiter elektrischer Kontakt des elektrischen Bauelements mit der weiteren Außenkontaktstelle verbunden werden. Somit kann die Trennmembran eine erste Außenkontaktstelle sowie eine zweite Außenkontaktstelle aufweisen. Vorteilhaft kann ein Sensor External contact point are connected and a second electrical contact of the electrical component to be connected to the other external contact point. Thus, the separation membrane may have a first external contact point and a second external contact point. Advantageously, a sensor
beziehungsweise allgemein formuliert ein elektrisches Bauelement über eine Zweidrahtschnittstelle angesteuert werden. or in general terms, an electrical component can be controlled via a two-wire interface.
Günstig ist es auch, wenn der Leitungsabschnitt der Trennmembran über ein siegelfähiges Material fluiddicht und elektrisch isolierend mit dem weiteren Leitungsabschnitt der Trennmembran verbunden ist. It is also favorable if the line section of the separation membrane is connected in a fluid-tight and electrically insulating manner to the further line section of the separation membrane via a sealable material.
Es wird eine elektrische Schaltung zur Anordnung innerhalb einer chemischkorrosiven Umgebung, insbesondere innerhalb eines Elektrolyten eines elektrochemischen Energiespeichers vorgestellt, wobei die elektrische Schaltung die folgenden Merkmale aufweist: eine genannte Trennmembran, die einen gegenüber der chemisch-korrosiven Umgebung fluiddichten Innenraum schafft; und zumindest ein elektrisches Bauelement mit zumindest einem elektrischen Kontakt, wobei das elektrische Bauelement in dem Innenraum angeordnet ist, und wobei der Kontakt des elektrischen Bauelements elektrisch leitend mit der Innenkontaktstelle der Trennmembran verbunden ist. The invention relates to an electrical circuit for arrangement within a chemically corrosive environment, in particular within an electrolyte of an electrochemical energy store, the electrical circuit having the following features: a separating membrane which creates a fluid-tight interior space in relation to the chemical-corrosive environment; and at least one electrical component having at least one electrical contact, wherein the electrical component is arranged in the interior, and wherein the contact of the electrical component is electrically conductively connected to the inner contact point of the separation membrane.
Unter einer elektrischen Schaltung kann in diesem Fall ein Sensor wie beispielsweise ein Drucksensor in einer Sensorverpackung verstanden werden, wobei die Sensorverpackung ausgebildet ist, den Sensor vor einer negativen Wechselwirkung in einer chemisch-korrosiven Umgebung beispielsweise vor einem Elektrolyten zu schützen. So kann unter der Trennmembran eine In this case, an electrical circuit can be understood as meaning a sensor such as, for example, a pressure sensor in a sensor package, wherein the sensor package is designed to protect the sensor from a negative interaction in a chemically corrosive environment, for example from an electrolyte. So can under the separation membrane a
Sensorverpackung verstanden werden. Dabei können zusätzliche Sensor packaging understood. It can be additional
Durchführungen in der Trennmembran beziehungsweise der Sensorverpackung vermieden werden. Passages in the separation membrane or the sensor packaging can be avoided.
Die Trennmembran kann an zumindest einem Teilbereich des zumindest einen elektrischen Bauelements anliegend angeordnet sein. In dem Teilbereich kann beispielsweise die Innenkontaktstelle angeordnet sein. So kann der Teilbereich die Innenkontaktstelle umfassen. The separation membrane may be arranged adjacent to at least one subregion of the at least one electrical component. In the partial area, for example, the inner contact point can be arranged. Thus, the portion may include the inner contact point.
Der Kontakt des elektrischen Bauelements kann über eine stoffschlüssige, formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindung mit der Innenkontaktstelle verbunden sein. Vorteilhafterweise können auf diese Weise erprobte The contact of the electrical component may be connected via a cohesive, positive or non-positive connection with the inner contact point. Advantageously, proven in this way
Verbindungsverfahren eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein  Connection methods are used. For example, a
Schweißpunkt, eine Lötverbindung oder eine Klemmung zum Herstellen der Verbindung verwendet werden. Ferner kann die elektrische Schaltung als ein Sensor zur Erfassung einerWelding point, a solder joint or a clamp can be used to make the connection. Further, the electric circuit as a sensor for detecting a
Zustandsgröße des elektrochemischen Energiespeichers ausgebildet sein. Bei der Zustandsgröße kann es sich beispielsweise um einen Innendruck, eine Temperatur oder eine elektrische Spannung handeln. So kann die elektrische Schaltung beispielsweise als ein Drucksensor ausgebildet sein. State variable of the electrochemical energy storage device may be formed. The state variable may be, for example, an internal pressure, a temperature or an electrical voltage. For example, the electrical circuit can be designed as a pressure sensor.
Dazu kann die elektrische Schaltung ein in dem Innenraum angeordnetes Druckübertragungsmedium zum Übertragen eines Drucks von der For this purpose, the electrical circuit may be arranged in the interior of a pressure transmission medium for transmitting a pressure from the
Trennmembran zu dem elektrischen Bauelement aufweisen. Beispielsweise kann in diesem Fall das elektrische Bauelement als ein Drucksensor ausgeführt sein. Als Druckübertragungsmedium kann beispielsweise ein Öl eingesetzt werden. Das elektrische Bauelement kann einen Schaltungsträger und ein an dem Schaltungsträger angeordnetes Sensorelement aufweisen. Dabei kann der Kontakt ein Teil des Bauelements oder des Schaltungsträgers sein. Auf dem Schaltungsträger kann neben dem Sensorelement eine Auswerteelektronik angeordnet sein. Dabei können das Sensorelement und die Auswerteelektronik auf einer Seite des Schaltungsträgers angeordnet sein. Bei dem Have separation membrane to the electrical component. For example, in this case, the electrical component may be designed as a pressure sensor. As a pressure transmission medium, for example, an oil can be used. The electrical component may have a circuit carrier and a sensor element arranged on the circuit carrier. In this case, the contact may be part of the component or of the circuit carrier. On the circuit carrier, an evaluation can be arranged next to the sensor element. In this case, the sensor element and the evaluation can be arranged on one side of the circuit substrate. In which
Schaltungsträger kann es sich um eine Leiterplatte mit Leiterbahnen und Kontaktstellen handeln. Die Trennmembran kann auf der dem Sensorelement abgewandten Seite des Schaltungsträgers anliegend angeordnet sein. Circuit carrier may be a circuit board with traces and pads. The separation membrane may be disposed adjacent to the sensor element facing away from the side of the circuit carrier.
Die Trennmembran kann an einem den Kontakt des elektrischen Bauelements umfassenden Teilbereich des Schaltungsträgers anliegen, wobei die The separating membrane can abut against a portion of the circuit carrier which encompasses the contact of the electrical component, wherein the
Innenkontaktstelle und der Kontakt des elektrischen Bauelements zueinander ausgerichtet und elektrisch leitend verbunden sind. Beispielsweise kann die Trennmembran zunächst an den Schaltungsträger angelegt werden und nachträglich kann von außen die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Kontakt und der Innenkontaktstelle geschaffen werden, beispielsweise durch eine stoffschlüssige oder kraftschlüssige Verbindung. Inner contact point and the contact of the electrical component aligned with each other and are electrically connected. For example, the separation membrane can first be applied to the circuit carrier and subsequently can be created from the outside, the electrically conductive connection between the contact and the inner pad, for example by a cohesive or non-positive connection.
Gemäß einer Ausführungsform kann die elektrische Schaltung eine weitere genannte Trennmembran aufweisen und das elektrische Bauelement kann zwischen den Trennmembranen angeordnet sein. Dabei kann ein weiterer Kontakt des elektrischen Bauelements mit einer Innenkontaktstelle der weiteren Trennmembran elektrisch leitend verbunden sein. Auf diese Weise können beispielsweise zwei Potenziale einer zum Betrieb des elektrischen Bauelements erforderlichen Betriebsspannung über getrennte Trennmembranen geführt werden. Dadurch können sich die elektrisch leitenden Leitungsabschnitte der Trennmembranen über die gesamten Flächen der Trennmembranen erstrecken. According to one embodiment, the electrical circuit may comprise a further separation diaphragm and the electrical component may be arranged between the separation diaphragms. In this case, a further contact of the electrical component with an inner contact point of the further separation membrane may be electrically connected. In this way, for example, two potentials of an operating voltage required for operating the electrical component can be conducted via separate separating membranes. As a result, the electrically conductive line sections of the separation membranes can extend over the entire surfaces of the separation membranes.
Die genannten zwei Trennmembranen können je einen das elektrische The said two separation membranes can each have an electrical
Bauelement ringförmig umschließenden Fügebereich aufweisen. Die Have component annularly surrounding joining area. The
Fügebereiche können über eine fluiddichte und elektrisch isolierende Fügenaht zusammengefügt sein. Die Fügenaht kann einen in sich geschlossenen Ring darstellen. Auf diese Weise können die sich innerhalb der Fügenaht befindlichen Abschnitte der Trennmembranen den Innenraum ausformen. Joining areas can be joined together by means of a fluid-tight and electrically insulating joining seam. The seam can be a self-contained ring represent. In this way, located within the joint seam portions of the separation membranes can form the interior.
Der nicht von dem elektrischen Bauelement eingenommene Innenraum kann mit einem Fluid gefüllt sein. Unter dem Fluid kann ein Druckübertragungsmedium oder Druckübertragungsmaterial verstanden werden. Das Fluid kann ausgebildet sein, eine physikalische Zustandsgröße der Umgebung an das elektrische Bauelement zu leiten. Eine solche Ausführungsform eignet sich insbesondere zur Druckmessung. The interior not occupied by the electrical component can be filled with a fluid. The fluid can be understood to mean a pressure-transmitting medium or pressure-transmitting material. The fluid may be configured to direct a physical state variable of the environment to the electrical component. Such an embodiment is particularly suitable for pressure measurement.
Es wird ein elektrochemischer Energiespeicher mit folgenden Merkmalen vorgestellt: ein Gehäuse, in dem eine galvanische Zelle mit zumindest einem An electrochemical energy store with the following features is presented: a housing in which a galvanic cell with at least one
Stromabnehmer und einem Elektrolyten angeordnet ist; und eine genannte elektrischen Schaltung, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei die Außenkontaktstelle der Trennmembran elektrisch leitend mit dem Stromabnehmer verbunden ist. Pantograph and an electrolyte is arranged; and a said electrical circuit disposed within the housing, wherein the outer contact pad of the separation membrane is electrically connected to the current collector.
Unter einem elektrochemischen Energiespeicher kann eine Batterie Under an electrochemical energy storage, a battery
beispielsweise für ein Elektrofahrzeug verstanden werden. Bei der Batterie kann es sich um eine lithiumbasierende Batterie wie beispielsweise eine Lithium- Ionen- Batterie handeln. Unter einem Elektrolyt kann ein Elektrolytmedium verstanden werden. For example, be understood for an electric vehicle. The battery may be a lithium based battery such as a lithium ion battery. An electrolyte can be understood as meaning an electrolyte medium.
Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Schaltung vorgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: A method for producing an electrical circuit is presented, the method comprising the following steps:
Bereitstellen zumindest eines elektrischen Bauelements mit zumindest einem elektrischen Kontakt und zumindest einer Trennmembran; Providing at least one electrical component having at least one electrical contact and at least one separation membrane;
Anordnen der Trennmembran gegenüber dem elektrischen Bauelement, wobei die Trennmembran einen Innenraum schafft, in dem das elektrische Bauelement angeordnet ist, wobei der Kontakt des elektrischen Bauelements elektrisch leitend mit der Innenkontaktstelle der Trennmembran verbunden ist; und Arranging the separation membrane with respect to the electrical component, wherein the separation membrane creates an interior in which the electrical component is arranged, wherein the contact of the electrical component is electrically connected to the inner pad of the separation membrane; and
Fluiddichtes Verschließen des Innenraums. Fluid-tight closing of the interior.
Zum Verschließen des Innenraums können Randbereiche der Trennmembran stoffschlüssig, beispielsweise unter Verwendung eines siegelfähigen Materials, mit Randbereichen einer weiteren Trennmembran oder des Bauelements verbunden werden. Dadurch kann ein fluiddichter Innenraum ausgeformt werden, in dem das Bauteil geschützt vor den Einflüssen einer chemisch-korrosiven Umgebung angeordnet ist. To close the interior edge regions of the separation membrane can be materially connected, for example, using a sealable material, with edge regions of another separation membrane or the device. As a result, a fluid-tight interior can be formed, in which the component is protected from the influences of a chemically-corrosive environment.
Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Also by this embodiment of the invention in the form of a
Herstellungsverfahrens kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. Manufacturing process, the object underlying the invention can be solved quickly and efficiently.
Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten The approach presented here will be described below with reference to the attached
Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: Illustrated drawings by way of example. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Trennmembran und einer elektrischen Schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 1 is a schematic representation of a separation membrane and an electrical circuit according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung einer elektrischen Schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; FIG. 2 is a schematic sectional view of an electric circuit according to an embodiment of the present invention; FIG.
Fig. 3 eine schematische Aufsichtdarstellung einer elektrischen Schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 3 is a schematic plan view of an electrical circuit according to an embodiment of the present invention;
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem 4 is a flowchart of a method according to a
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und Embodiment of the present invention; and
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines elektrochemischen Fig. 5 is a schematic representation of an electrochemical
Energiespeichers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren Energy storage according to an embodiment of the present invention. In the following description of favorable embodiments of the present invention are for the in the various figures
dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche represented and similar elements acting the same or similar
Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Reference numeral used, wherein a repeated description of these elements is omitted.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Schaltung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die elektrische Schaltung 100 weist eine Trennmembran 102 auf. Die Trennmembran 102 ist ausgebildet, gegenüber einer chemisch-korrosiven Umgebung 104 einen fluiddichten Innenraum 106 zu schaffen. Dabei ist in dem fluiddichten Innenraum 106 ein elektrisches Bauelement 108 angeordnet. Die Trennmembran 102 weist eine Außenoberfläche 110, eine Innenkontaktstelle 112, eine Außenkontaktstelle 114 sowie einen Leitungsabschnitt 116 auf. Die Außenoberfläche 110 ist in Bezug auf die chemisch-korrosive Umgebung 104 chemisch resistent. Die Innenkontaktstelle 112 ist dem Innenraum 106 zugewandt. Die Innenkontaktstelle 112 ist mit dem elektrischen Bauelement 108 elektrisch leitend verbunden. Die Außenkontaktstelle 114 ist der Umgebung 104 zugewandt. Der Leitungsabschnitt 116 erstreckt sich zumindest zwischen der Innenkontaktstelle 112 und der Außenkontaktstelle 114 und verbindet die Innenkontaktstelle 112 elektrisch leitend mit der Außenkontaktstelle 114. 1 shows a schematic representation of an electrical circuit 100 according to an embodiment of the present invention. The electrical circuit 100 has a separation membrane 102. The separation membrane 102 is designed to create a fluid-tight interior 106 in relation to a chemically corrosive environment 104. In this case, an electrical component 108 is arranged in the fluid-tight inner space 106. The separation membrane 102 has an outer surface 110, an inner contact point 112, an outer contact point 114 and a line section 116. The outer surface 110 is chemically resistant to the chemical corrosive environment 104. The inner pad 112 faces the inner space 106. The inner contact point 112 is electrically conductively connected to the electrical component 108. The outer pad 114 faces the environment 104. The line section 116 extends at least between the inner pad 112 and the outer pad 114 and electrically connects the inner pad 112 to the outer pad 114.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Trennmembran 102 aus einer In one embodiment, the separation membrane 102 is made of a
elektrolytbeständigen Folie gefertigt. Beispielsweise ist die Trennmembran 102 aus einer elektrolytbeständigen metallischen Verbundfolie gefertigt. So wird diemade of electrolyte-resistant film. For example, the separation membrane 102 is made of an electrolyte-resistant metallic composite foil. So will the
Trennmembran 102 auch als Schutzfolie 102 bezeichnet. Beispielsweise kann die Trennmembran 102 aus einer Metallfolie gefertigt sein, die beidseitig mit einem elektrisch isolierenden Material beschichtet ist. Der Leitungsabschnitt 116 kann in diesem Fall durch die Metallfolie gebildet sein, die sich über eine gesamte Fläche der Trennmembran erstrecken kann. Alternativ kann derSeparation membrane 102 also referred to as protective film 102. For example, the separating membrane 102 may be made of a metal foil, which is coated on both sides with an electrically insulating material. The conduit portion 116 may in this case be formed by the metal foil, which may extend over an entire area of the separation membrane. Alternatively, the
Leitungsabschnitt 116 als eine Leiterbahn ausgeführt sein, die zwischen zwei elektrisch isolierenden Folienschichten eingebettet ist. Beispielsweise kann sich eine solche Leiterbahn ausschließlich zwischen den Kontaktstellen 114, 116 erstrecken. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das elektrische Bauelement 108 als ein Sensor ausgeführt. Die Trennmembran 102 formt in diesem Fall eine chemisch beständige und gegen Elektrolyt dichte Sensorverpackung, beispielsweise für eine Druckmessung, aus. Line portion 116 may be embodied as a conductor track, which is embedded between two electrically insulating film layers. By way of example, such a conductor track can extend exclusively between the contact points 114, 116. According to an exemplary embodiment, the electrical component 108 is designed as a sensor. In this case, the separating membrane 102 forms a chemically resistant and electrolyte-tight sensor packaging, for example for a pressure measurement.
Die Trennmembran 102 kann einstückig hergestellt sein oder aus mehreren, beispielsweise zwei einzelnen Trennmembranen zusammengefügt sein. The separation membrane 102 can be made in one piece or be composed of several, for example, two individual separation membranes.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das elektrische Bauelement 108 als ein Sensor ausgeführt. Die Trennmembran 102 wird alleine oder zusammen mit einer weiteren Trennmembran als Sensorverpackung verwendet. Dabei werden zusätzliche Durchführungen vermieden und dadurch Kosten gespart. Ein According to an exemplary embodiment, the electrical component 108 is designed as a sensor. The separation membrane 102 is used alone or together with another separation membrane as a sensor package. This additional feedthroughs are avoided and thereby saves costs. One
Sensorsignal wird über die Trennmembranen 102 geführt. Eine elektrische Kontaktierung des Bauelements 108 wird typischerweise an zwei Sensor signal is passed over the separation membranes 102. An electrical contact of the device 108 is typically at two
unterschiedlichen Orten auf einer Leiterplatte, auf der der Sensor angebracht ist, hergestellt. Die Trennmembran 102 verfügt in einem Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigt, über Fortsätze, über die die Trennmembran 102 mit den Stromabnehmern einer Batterie elektrisch verbunden werden kann. different locations on a printed circuit board on which the sensor is mounted manufactured. The separation membrane 102 has, in one exemplary embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, extensions via which the separation membrane 102 can be electrically connected to the current collectors of a battery.
Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer elektrischen Schaltung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der elektrischen Schaltung kann es sich um ein Ausführungsbeispiel einer in Fig. 1 gezeigten elektrischen Schaltung 100 handeln. Das elektrische Bauelement 108 umfasst einen Schaltungsträger 220, ein Sensorelement 222 sowie eine FIG. 2 shows a schematic sectional illustration of an electrical circuit 100 according to an exemplary embodiment of the present invention. The electrical circuit may be an embodiment of an electrical circuit 100 shown in FIG. 1. The electrical component 108 comprises a circuit carrier 220, a sensor element 222 and a
Auswerteelektronik 224. Das Sensorelement 222 und die Auswerteelektronik 224 sind auf einer ersten Seite des Schaltungsträgers 220 angeordnet. Der Evaluation electronics 224. The sensor element 222 and the evaluation electronics 224 are arranged on a first side of the circuit carrier 220. Of the
Schaltungsträger 220 weist Leiterbahnen 226 auf, die das Sensorelement 222 mit der Auswerteelektronik 224 elektrisch leitend verbinden. Weiterhin stellen die Leiterbahnen 226 eine elektrisch leitende Verbindung zu einem ersten Kontakt 228 und eine elektrisch leitende weitere Verbindung zu einem zweiten Kontakt 230 des elektrischen Bauelements 108 her. Circuit carrier 220 has conductor tracks 226 which connect the sensor element 222 to the evaluation electronics 224 in an electrically conductive manner. Furthermore, the interconnects 226 produce an electrically conductive connection to a first contact 228 and an electrically conductive further connection to a second contact 230 of the electrical component 108.
Die elektrische Schaltung 100 weist wie bereits in Fig. 1 dargestellt eine The electrical circuit 100 has, as already shown in Fig. 1 a
Trennmembran 102 auf. Die Trennmembran 102 weist eine Auswölbung 232 auf. Anschließend an die Auswölbung 232 ist die Trennmembran 102 an einem Teilbereich 234 des elektrischen Bauelements 108 anliegend angeordnet. In dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Auswölbung 232 um eine kappenförmige Auswölbung 232, die in einer Aufsicht, wie auch in Fig. 3 dargestellt, eine im Wesentlichen runde Form aufweist. Daraus ergibt sich für den Teilbereich 234 des elektrischen Bauelements 108, in dem die Separation membrane 102 on. The separation membrane 102 has a bulge 232. Subsequent to the bulge 232, the separation membrane 102 is at a Subregion 234 of the electrical component 108 arranged adjacent. In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the bulge 232 is a cap-shaped bulge 232, which has a substantially round shape in a plan view, as also shown in FIG. This results for the portion 234 of the electrical component 108, in which the
Trennmembran 102 an dem elektrischen Bauelement 108 anliegt, eine ringförmige, in einem Toleranzbereich kreisförmige Form. Die Innenkontaktstelle 112 der Trennmembran 102 liegt an dem ersten Kontakt 228 des elektrischen Bauelements 108 an. Der erste Kontakt 228 des elektrischen Bauelements 108 ist zu der Innenkontaktstelle 112 ausgerichtet und mit dieser elektrisch leitend verbunden.  Separating diaphragm 102 rests against the electrical component 108, an annular, circular in a tolerance range. The inner contact point 112 of the separation membrane 102 bears against the first contact 228 of the electrical component 108. The first contact 228 of the electrical component 108 is aligned with the inner pad 112 and electrically conductively connected thereto.
Die elektrische Schaltung 100 weist in dem in Fig. 2 dargestellten The electrical circuit 100 has in the illustrated in Fig. 2
Ausführungsbeispiel eine weitere Trennmembran 202 auf. Die weitere Embodiment, a further separation membrane 202. The others
Trennmembran 202 ist auf einer der ersten Seite des Schaltungsträgers 220 gegenüberliegenden zweiten Seite des Schaltungsträgers 220 anliegend angeordnet. So ist zumindest ein Teilbereich der weiteren Trennmembran 202 an einer Oberfläche des elektrischen Bauelements 108 anliegend angeordnet. Sowohl die Trennmembran 102 als auch die weitere Trennmembran 202 weisen jeweils einen Fügebereich 236 auf. Der Fügebereich 236 umschließt denSeparation membrane 202 is arranged on a first side of the circuit substrate 220 opposite second side of the circuit substrate 220 adjacent. Thus, at least a portion of the further separating membrane 202 is disposed adjacent to a surface of the electrical component 108. Both the separating membrane 102 and the further separating membrane 202 each have a joining region 236. The joining area 236 encloses the
Innenraum 106 ringförmig. Der Fügebereich 236 ist ausgebildet, die Interior 106 annular. The joining region 236 is formed, the
Trennmembran 102 mit der weiteren Trennmembran 202 zu verbinden. Dabei sind die Trennmembran 102 und die weitere Trennmembran 202 im Fügebereich 236 über eine Siegelnaht 237, beispielsweise unter Verwendung eines siegelfähigen Materials 238 fluiddicht und elektrischen isolierend miteinander verbunden. Dabei umschließen die Trennmembran 102 und die weitere Separation membrane 102 with the further separation membrane 202 to connect. In this case, the separating membrane 102 and the further separating membrane 202 in the joining region 236 are connected to one another in a fluid-tight and electrical insulating manner via a sealed seam 237, for example using a sealable material 238. The separating membrane 102 and the others surround it
Trennmembran 202 den Innenraum 106 komplett. Die weitere Trennmembran 202 liegt dabei in einem von der Siegelnaht 237 umschlossenen Abschnitt durchgängig direkt an einer Oberfläche des elektrischen Bauelements 108 an. Separating membrane 202 the interior 106 completely. In this case, the further separating membrane 202 lies continuously directly against a surface of the electrical component 108 in a section enclosed by the sealing seam 237.
Die weitere Trennmembran 202 weist eine weitere Innenkontaktstelle 212 auf. Weiterhin weist die Trennmembran 202 eine weitere Außenkontaktstelle 214 auf. Die weitere Innenkontaktstelle 212 sowie die weitere Außenkontaktstelle 214 sind über einen weiteren Leitungsabschnitt 216 elektrisch leitend verbunden. Ein die weitere Innenkontaktstelle 212 umfassender Teilbereich des weiteren Leitungsabschnitts 216 liegt an einem den zweiten Kontakt 230 umfassenden weiteren Teilbereich 240 des elektrischen Bauelements 108 an. Der zweite Kontakt 230 des elektrischen Bauelements 108 ist zu der weiteren The further separation membrane 202 has a further inner contact point 212. Furthermore, the separation membrane 202 has a further external contact point 214. The further inner contact point 212 and the further outer contact point 214 are electrically conductively connected via a further line section 216. A further inner contact point 212 comprehensive portion of the other Line section 216 is located on a second contact 230 comprising further portion 240 of the electrical component 108 at. The second contact 230 of the electrical component 108 is to the other
Innenkontaktstelle 212 ausgerichtet und mit dieser elektrisch leitend verbunden. Inner contact point 212 aligned and connected to this electrically conductive.
In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der erste Kontakt 228 des elektrischen Bauelements 108 über die erste Trennmembran 102 mit der Außenkontaktstelle 114 elektrisch leitend verbunden und der zweite elektrische Kontakt 230 des elektrischen Bauelements 108 über die weitere Trennmembran 202 oder zweite Trennmembran 202 mit der weiteren Außenkontaktstelle 214 elektrisch leitend verbunden. In the embodiment shown in FIG. 2, the first contact 228 of the electrical component 108 via the first separation membrane 102 to the outer pad 114 is electrically connected and the second electrical contact 230 of the electrical component 108 via the further separation membrane 202 or second separation membrane 202 with the another external contact point 214 electrically connected.
In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind sowohl der erste Kontakt 228 als auch der zweite Kontakt 230 über die Trennmembran 102 mit der In an embodiment not shown, both the first contact 228 and the second contact 230 via the separation membrane 102 with the
Außenkontaktstelle 114 beziehungsweise der weiteren Außenkontaktstelle 214 elektrisch leitend verbunden, wobei der erste Kontakt 228 über den External contact point 114 and the other external contact point 214 electrically conductively connected, wherein the first contact 228 via the
Leitungsabschnitt 116 der Trennmembran 102 mit der Außenkontaktstelle 114 elektrisch leitend verbunden ist und der zweite Kontakt 230 über einen zu dem Leitungsabschnitt 116 elektrisch isolierten weiteren Leitungsabschnitt der Trennmembran 102 mit der weiteren Außenkontaktstelle 214 elektrisch leitend verbunden ist. Line section 116 of the separation membrane 102 is electrically conductively connected to the external contact point 114 and the second contact 230 is electrically conductively connected to the further external contact point 214 via a further line section of the separation membrane 102 that is electrically insulated from the line section 116.
Die Außenkontaktstelle 114 sowie die weitere Außenkontaktstelle 214 sind jeweils als ein Fortsatz der Trennmembran 102 respektive der weiteren The outer contact point 114 and the further outer contact point 214 are each as an extension of the separation membrane 102 and the other
Trennmembran 202 ausgebildet. Die Fortsätze sind in Fig. 3 deutlicher dargestellt. Separating membrane 202 is formed. The extensions are shown more clearly in FIG. 3.
In einem Ausführungsbeispiel ist zumindest der Leitungsabschnitt 116 der Trennmembran 102 mit einem siegelfähigen Material überzogen. Dabei sind die Innenkontaktstelle 112 sowie die Außenkontaktstelle 114 als zu kontaktierenderIn one embodiment, at least the conduit portion 116 of the separation membrane 102 is coated with a sealable material. In this case, the inner contact point 112 and the outer contact point 114 are to be contacted
Kontaktpunkt freigelegt. Die Kontaktpunkte werden beispielsweise durch Contact point exposed. The contact points are, for example, by
Laserablation, mechanischen Abtrag oder chemischen Abtrag freigelegt. Dies gilt analog auch für einen weiteren Leitungsabschnitt 216 oder eine weitere Laser ablation, mechanical removal or chemical removal exposed. This also applies analogously to another line section 216 or another
Trennmembran 202. Die Trennmembran 102 und die weitere Trennmembran 202 sind über das siegelfähige Material 238 fluiddicht und elektrischen isolierend miteinander verbunden. Die Trennmembran 102 und die weitere Trennmembran 202 umschließen ein elektrisches Bauelement 108. Die so geschaffene elektrische Schaltung 100 ist zur Anordnung innerhalb einer chemisch-korrosiven Umgebung 104 vorgesehen. So handelt es sich in einem Ausführungsbeispiel bei der chemisch-korrosiven Umgebung 104 um einen Elektrolyten eines Separating membrane 202. The separating membrane 102 and the further separating membrane 202 are fluid-tightly and electrically insulatingly connected to one another via the sealable material 238. The separation membrane 102 and the further separation membrane 202 enclose an electrical component 108. The electrical circuit 100 thus created is intended to be arranged within a chemically corrosive environment 104. Thus, in one embodiment, the chemically-corrosive environment 104 is an electrolyte
elektrochemischen Energiespeichers, wie beispielsweise einer Lithium-Ionen- Batterie. electrochemical energy storage, such as a lithium-ion battery.
In einem Ausführungsbeispiel ist die in Fig. 2 dargestellte elektrische Schaltung 100 als ein Sensor zur Erfassung einer Zustandsgröße, insbesondere einer physikalischen Zustandsgröße wie beispielsweise Druck oder Temperatur, in der chemisch-korrosiven Umgebung 104 ausgebildet. Fig. 5 zeigt eine in einem Elektrolyten eines elektrochemischen Energiespeichers angeordnete elektrische Schaltung 100. In one embodiment, the electrical circuit 100 shown in FIG. 2 is configured as a sensor for detecting a state variable, in particular a physical state variable such as pressure or temperature, in the chemically corrosive environment 104. 5 shows an electrical circuit 100 arranged in an electrolyte of an electrochemical energy store.
In einem Ausführungsbeispiel ist der nicht von dem elektrischen Bauelement 108 eingenommene Innenraum 106 mit einem Fluid 242 gefüllt. Wenn es sich bei dem elektrischen Bauelement 108 um einen Drucksensor handelt, so ist der nicht von dem elektrischen Bauelement 108 eingenommene Innenraum 106 mit einem Druckübertragungsmedium 242, beispielsweise einer inkompressiblen Flüssigkeit gefüllt. In one embodiment, the interior space 106 not occupied by the electrical component 108 is filled with a fluid 242. If the electrical component 108 is a pressure sensor, the interior space 106 not occupied by the electrical component 108 is filled with a pressure-transmitting medium 242, for example an incompressible liquid.
Dabei werden in einem Ausführungsbeispiel Sensorsignale der In one embodiment, sensor signals of the
Zweidrahtschnittstelle des elektrischen Bauelements 108 über zwei elektrisch isolierte Leitungsabschnitte 116, 216 der zumindest teilweise metallischen Schutzfolie 102 beziehungsweise Schutzfolien 102, 202 geführt. Dabei ist die Schutzfolie 102, 202 mit metallisierten Bereichen oder metallischen Einlassungen in dem Leiterplattensubstrat 220 elektrisch verbunden. In einem günstigen Ausführungsbeispiel verfügt die Schutzfolie über Fortsätze, die mit den Two-wire interface of the electrical component 108 via two electrically insulated line sections 116, 216 of the at least partially metallic protective film 102 and protective films 102, 202 out. In this case, the protective film 102, 202 is electrically connected to metallized areas or metallic openings in the printed circuit board substrate 220. In a favorable embodiment, the protective film has extensions that with the
Stromabnehmern einer Batterie verbunden werden. Pantographs are connected to a battery.
In Varianten des dargestellten Ausführungsbeispiels erfolgt eine Verbindung der Schutzfolien 102, 202 mit dem Leiterplattensubstrat 220 über Schweißpunkte (Laserschweißen, Ultraschallreibschweißen, ...), über Klemmkontakte durch äußere Vorrichtung aus Polypropylen oder beispielsweise über Lötkontakte. Eine Abdichtung und gleichzeitig elektrische Isolation erfolgt in einem In variants of the illustrated embodiment, a connection of the protective films 102, 202 takes place with the printed circuit board substrate 220 via welding points (Laser welding, ultrasonic friction welding, ...), via terminal contacts by external device made of polypropylene or for example via solder contacts. A seal and at the same time electrical insulation takes place in one
Ausführungsbeispiel über siegelfähiges Material 238. Embodiment about sealable material 238.
In einem Ausführungsbeispiel wird eine vollflächig mit dem Siegelmaterial beschichtete Verbundfolie eingesetzt, wobei der Metallkern an den zu In one embodiment, a full surface coated with the sealing material composite film is used, wherein the metal core to the
kontaktierenden Stellen freigelegt wird, beispielsweise über Laserablation, mechanischen Abtrag oder chemischen Abtrag. contacting sites is exposed, for example via laser ablation, mechanical abrasion or chemical erosion.
In einer Variante des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels schafft das Sensorgehäuse 100 eine Signalführung über die Schutzfolien 102. Die Kontakte sind über Laserschweißpunkte realisiert. Die Abdichtung ist über Heißsiegeln realisiert, wobei die Siegelmaterialien 238 ausreichend isolierend sind, dass kein Kurzschluss entsteht. In a variant of the embodiment shown in FIG. 2, the sensor housing 100 provides signal routing over the protective films 102. The contacts are realized via laser welding points. The sealing is realized by heat sealing, wherein the sealing materials 238 are sufficiently insulating that no short circuit occurs.
Die Trennmembran 102 ist generell für Drucksensoren in aggressiven Medien, die mit metallischen Folien geschützt werden können und über The separation membrane 102 is generally for pressure sensors in aggressive media that can be protected with metallic films and over
Zweidrahtschnittstellen anzusteuern sind, einsetzbar. Ein mögliches Einsatzfeld ist der Einsatz von Sensoren im Inneren von Li- Ionen- Batteriezellen, wie dies inTwo-wire interfaces are to be controlled, can be used. One possible field of application is the use of sensors inside Li ion battery cells, as in
Fig. 5 skizziert ist. Fig. 5 is outlined.
Fig. 3 zeigt eine schematische Aufsichtdarstellung einer elektrischen Schaltung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der elektrischen Schaltung kann es sich um eine Aufsicht der in Fig. 2 dargestellten elektrischen Schaltung 100 handeln. Eine Trennmembran 102 weist eine Auswölbung 232 auf. Anschließend an die Auswölbung 232 ist die FIG. 3 shows a schematic plan view of an electrical circuit 100 according to an embodiment of the present invention. The electrical circuit may be a plan view of the electrical circuit 100 shown in FIG. A separation membrane 102 has a bulge 232. Subsequent to the bulge 232 is the
Trennmembran 102 an einem Teilbereich 234 des elektrischen Bauelements 108 anliegend angeordnet. Die Trennmembran 102 weist einen Fügebereich 236 auf. In dem Fügebereich 236 ist die Trennmembran 102 mit einer weiteren Separation membrane 102 disposed adjacent to a portion 234 of the electrical component 108. The separation membrane 102 has a joining region 236. In the joining region 236, the separating membrane 102 is connected to another
Trennmembran 202 verbunden. Über einen Laserschweißpunkt 350 ist die Trennmembran 102 an einer in Fig. 3 nicht dargestellten Innenkontaktstelle 112 mit einem elektrischen Bauelement 108 elektrisch leitend verbunden. Die Trennmembran weist einen elektrisch leitend kontaktierbaren Fortsatz 352 auf, der als Außenkontaktstelle 114 wirkt. Auf der zu dem Fortsatz 352 gegenüberliegenden Seite der Auswölbung 232 befindet sich ein weiterer Fortsatz 354. Der weitere Fortsatz 354 wirkt als weitere Außenkontaktstelle 214 der weiteren Trennmembran 202. Separating membrane 202 connected. Via a laser welding point 350, the separating membrane 102 is electrically conductively connected to an internal contact point 112, not shown in FIG. 3, with an electrical component 108. The separation membrane has an electrically conductive contactable extension 352, which acts as an external contact point 114. On the to the extension 352 opposite side of the bulge 232 is another extension 354. The further extension 354 acts as a further external contact point 214 of the further separation membrane 202.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Trennmembran 102 als eine oben liegende Folie ausgeführt, an die über die Außenkontaktstelle 114 ein elektrisches Potenzial Phi2 angelegt ist und die weitere Trennmembran 202 ist als eine unten liegende Folie ausgeführt, an die über die Außenkontaktstelle 214 ein weiteres elektrisches Potenzial Phil angelegt ist. Somit liegen die According to one embodiment, the separation membrane 102 is designed as an overhead film to which an electrical potential Phi2 is applied via the external contact pad 114 and the further separation membrane 202 is designed as a film lying below, to which another electrical potential Phil via the external contact pad 214 is applied is created. Thus lie the
Trennmembranen 102, 202 auf unterschiedlichen elektrischen Potenzialen. Separating membranes 102, 202 at different electrical potentials.
Die Auswölbung 232, der Teilbereich 234 und der Fügebereich 236 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel kreisförmig ausgeformt, können jedoch The bulge 232, the sub-area 234 and the joining area 236 are formed in a circular shape according to this embodiment, but can
beispielsweise auch rechteckig oder anders ausgeformt sein. for example, be rectangular or otherwise formed.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 460 gemäß einem 4 shows a flowchart of a method 460 according to a
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 460 zum Herstellen einer elektrischen Schaltung weist zumindest drei Schritte auf, um eine elektrische Schaltung herzustellen. Dabei kann es sich bei der elektrischen Schaltung um ein Ausführungsbeispiel einer in Fig. 1 bis Fig. 3 dargestellten elektrischen Schaltung 100 handeln. Embodiment of the present invention. The method 460 for producing an electrical circuit has at least three steps in order to produce an electrical circuit. In this case, the electrical circuit may be an exemplary embodiment of an electrical circuit 100 shown in FIGS. 1 to 3.
In einem Schritt 462 des Bereitstellens wird ein elektrisches Bauelement bereitgestellt, das zumindest einen elektrischen Kontakt umfasst. Ferner wird zumindest eine Trennmembran bereitgestellt, wie sie im vorangegangenen beschrieben ist. In einem darauf folgenden Schritt 464 des Anordnens wird die Trennmembran gegenüber dem elektrischen Bauelement angeordnet oder ausgerichtet. Dabei schafft die Trennmembran einen Innenraum, in dem das elektrische Bauelement angeordnet ist oder wird. Der Kontakt des elektrischen Bauelements ist elektrisch leitend mit der Innenkontaktstelle der Trennmembran verbunden. In einem abschließenden Schritt 466 des Verschließens wird der durch die Trennmembran gebildete Innenraum fluiddicht verschlossen. In a step 462 of providing, an electrical component is provided which comprises at least one electrical contact. Furthermore, at least one separating membrane is provided, as described above. In a subsequent step 464 of the arrangement, the separation membrane is arranged or aligned with respect to the electrical component. In this case, the separation membrane creates an interior in which the electrical component is or will be arranged. The contact of the electrical component is electrically connected to the inner contact point of the separation membrane. In a final step 466 of the closure, the interior space formed by the separation membrane is closed in a fluid-tight manner.
Beispielsweise wird dazu ein siegelfähiges Material verwendet. Die so hergestellte elektrische Schaltung ist gegenüber einer chemisch-korrosiven Umgebung, insbesondere einem Elektrolyten eines elektrochemischen For example, a sealable material is used for this purpose. The electrical circuit thus produced is against a chemically-corrosive Environment, in particular an electrolyte of an electrochemical
Energiespeichers, resistent. Energy storage, resistant.
Im vorgeschlagenen Verfahren wird zum Schutz des Sensors und seiner Verpackungsmaterialien in einem Ausführungsbeispiel auf Metallfolien zurückgegriffen, die über eine ausreichende Dicke verfügen, um die Permeation von Batterieelektrolyt zu verhindern. In the proposed method, to protect the sensor and its packaging materials in one embodiment, use is made of metal foils having a thickness sufficient to prevent the permeation of battery electrolyte.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrochemischen Fig. 5 shows a schematic representation of an electrochemical
Energiespeichers 570 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegendenEnergy storage 570 according to an embodiment of the present invention
Erfindung. In dem elektrochemischen Energiespeicher ist eine elektrische Schaltung 100 angeordnet. Dabei kann es sich bei der elektrischen Schaltung 100 um eine Variante eines Ausführungsbeispiels, wie dieses in Fig. 1 bis Fig. 3 beschrieben ist, handeln. Invention. In the electrochemical energy storage, an electrical circuit 100 is arranged. In this case, the electrical circuit 100 may be a variant of an exemplary embodiment, as described in FIGS. 1 to 3.
Bei dem elektrochemischen Energiespeicher 570 handelt es sich in einem Ausführungsbeispiel um eine Batterie wie beispielsweise eine Lithium-Schwefeloder eine Lithium- Ionen- Batterie. Der elektrochemische Energiespeicher 570 weist ein Gehäuse 571 auf, aus dem eine negative Elektrode 572 sowie eine positive Elektrode 574 herausgeführt sind. Die Elektroden 572, 574 sind alsIn one embodiment, the electrochemical energy store 570 is a battery such as, for example, a lithium-sulfur or a lithium-ion battery. The electrochemical energy store 570 has a housing 571 from which a negative electrode 572 and a positive electrode 574 are led out. The electrodes 572, 574 are as
Stromabnehmer ins Innere des Gehäuses 571 geführt. Das Gehäuse 571 ist mit einem Elektrolyten 576 befüllt. Der Elektrolyt 576 schafft eine chemisch-korrosive Umgebung 104 für die elektrische Schaltung 100. Die elektrische Schaltung 100 ist in dem Elektrolyt 576 angeordnet und von diesem somit umgeben. Eine Außenkontaktstelle 114 der elektrischen Schaltung 100 ist mit der positivenPantograph guided into the interior of the housing 571. The housing 571 is filled with an electrolyte 576. The electrolyte 576 creates a chemical-corrosive environment 104 for the electrical circuit 100. The electrical circuit 100 is disposed in and surrounded by the electrolyte 576. An external contact point 114 of the electrical circuit 100 is positive
Elektrode 574 elektrisch leitend verbunden. Eine weitere Außenkontaktstelle 214 der elektrischen Schaltung 100 ist mit der negativen Elektrode 572 elektrisch leitend verbunden. Die elektrische Schaltung 100 ist in einem Ausführungsbeispiel ausgebildet zurElectrode 574 electrically connected. Another external contact point 214 of the electrical circuit 100 is electrically conductively connected to the negative electrode 572. The electrical circuit 100 is formed in one embodiment of the
Batterieinnendruckmessung, wobei eine Signalführung über die Trennmembran der elektrischen Schaltung 100 geführt wird. So handelt es sich in einem Internal battery pressure measurement, wherein a signal guide over the separation membrane of the electrical circuit 100 is performed. So it is in one
Ausführungsbeispiel um einen mediengetrennten Drucksensor 100 für eine Li- lonen- Batterie 570 mit einer Potenzialführung über die als Schutzfolie wirkende Trennmembran der elektrischen Schaltung 100 beziehungsweise des Drucksensors 100. Die Trennmembran, beziehungsweise Schutzfolie hat die Funktion einer Sensorverpackung für die Batterieinnendruckmessung mit Signalführung über die Schutzfolie. Embodiment to a media-separated pressure sensor 100 for a Li-ion battery 570 with a potential guide on acting as a protective film separation membrane of the electrical circuit 100 and the Pressure sensor 100. The separation membrane or protective film has the function of a sensor packaging for the internal pressure measurement of the battery with signal routing over the protective film.
Ein Aspekt der hier beschriebenen Idee ist die Überwachung der Gesundheit und Sicherheit von Batterien 570 und Batteriezellen, insbesondere Lithium-Schwefel- und Lithium- Ionen- Batterien für Elektrofahrzeuge. One aspect of the idea described herein is monitoring the health and safety of batteries 570 and battery cells, particularly lithium-sulfur and lithium-ion batteries for electric vehicles.
Das in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt beispielhaft eine Integration von Drucksensoren 100 in Umgebungen, die potenziell chemisch korrosiv sind, beispielsweise hier eine in einer Batteriezelle herrschenden Umgebung. Speziell ist hier ein Drucksensor 100 gezeigt, der mit einer Zweidrahtschnittstelle angesprochen werden kann. The exemplary embodiment illustrated in FIG. 5 shows, by way of example, an integration of pressure sensors 100 in environments which are potentially chemically corrosive, for example an environment prevailing in a battery cell. In particular, a pressure sensor 100 is shown here, which can be addressed with a two-wire interface.
Bei einer entsprechenden Batterie 570 mit Folienverpackung umhüllen zwei mit siegelfähigem Material (beispielsweise Polypropylen) beschichtete In a corresponding foil-wrapped battery 570, two layers of sealable material (e.g., polypropylene) are coated
Folienabschnitte den elektrolytgetränkten Batteriewickel. Die Folienabschnitte werden heiß versiegelt, sodass eine für die Zwecke der Batterie dichte Fügenaht entsteht. Film sections the electrolyte-soaked battery wraps. The foil sections are heat-sealed, resulting in a tight seam for the purpose of the battery.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"- Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist. If an exemplary embodiment comprises an "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

Claims

Ansprüche  claims
1. Trennmembran (102) zum Schaffen eines gegenüber einer chemischkorrosiven Umgebung (104), insbesondere einem Elektrolyten (576) eines elektrochemischen Energiespeichers (570), fluiddichten A separating membrane (102) for creating a fluid-tight manner in relation to a chemically corrosive environment (104), in particular an electrolyte (576) of an electrochemical energy store (570)
Innenraums (106) für ein elektrisches Bauelement (108), wobei die Trennmembran (102) die folgenden Merkmale aufweist: eine der Umgebung (104) zuwendbare Außenoberfläche (110), die in Bezug auf die chemisch-korrosive Umgebung (104) chemisch resistent ist; eine dem Innenraum (106) zuwendbare Innenkontaktstelle (112) zum elektrischen Kontaktieren des elektrischen Bauelements (108); eine der Umgebung (104) zuwendbare Außenkontaktstelle (114); und einen Leitungsabschnitt (116), der die Innenkontaktstelle (112) und die Außenkontaktstelle (114) elektrisch leitend verbindet.  Interior space (106) for an electrical component (108), the separation membrane (102) comprising: an exterior surface (110) facing the environment (104) that is chemically resistant to the chemical corrosive environment (104) ; an inner contact point (112), which can be turned around the inner space (106), for electrically contacting the electrical component (108); one of the environment (104) zuwendbare external contact point (114); and a lead portion (116) electrically connecting the inner pad (112) and the outer pad (114).
2. Trennmembran (102) gemäß Anspruch 1, bei der eine Innenoberfläche der Trennmembran (102) aus einem siegelfähigen Material (238) gebildet ist. A separation membrane (102) according to claim 1, wherein an inner surface of the separation membrane (102) is formed of a sealable material (238).
3. Trennmembran (102) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Außenoberfläche (110) und eine Innenoberfläche der Trennmembran (102) aus einem elektrisch isolierenden Material (238) gebildet sind, der Leitungsabschnitt (116) eine zwischen den elektrisch isolierenden Materialien (238) der Außenoberfläche (110) und der Innenoberfläche angeordnete Metallfolie ist, die Innenkontaktstelle (112) ein von dem isolierenden Material (238) der Innenoberfläche freigestellter Bereich des Leitungsabschnitts (116) und die A separation membrane (102) according to any one of the preceding claims, wherein the outer surface (110) and an inner surface of the separation membrane (102) are formed of an electrically insulating material (238), the conduit portion (116) defines a between the electrically insulating materials (110). 238) of the outer surface (110) and the inner surface disposed metal foil, the inner pad (112) is one of the insulating material (238) of the inner surface Exempt region of the line section (116) and the
Außenkontaktstelle (114) ein von dem isolierenden Material (238) der Innenoberfläche freigestellter Bereich des Leitungsabschnitts (116) ist. External contact point (114) is an area of the line section (116) which is freed from the insulating material (238) of the inner surface.
Trennmembran (102) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, die eine Auswölbung (232) zum Ausformen des Innenraums (106) und einen die Auswölbung (232) ringförmig umschließenden Fügebereich (236) zum Verbinden der Trennmembran (102) mit einer weiteren Trennmembran (202) aufweist. Separation membrane (102) according to one of the preceding claims, which has a bulge (232) for forming the inner space (106) and a joining region (236) annularly surrounding the bulge (232) for connecting the separation membrane (102) to a further separation membrane (202). having.
Trennmembran (102) gemäß Anspruch 4, mit einem an den Fügebereich (236) anschließenden Fortsatz (352), wobei die Außenkontaktstelle (114) an dem Fortsatz (352) angeordnet ist. Separating membrane (102) according to claim 4, with an extension (352) adjoining the joining region (236), wherein the external contact point (114) is arranged on the extension (352).
Elektrische Schaltung (100) zur Anordnung innerhalb einer chemischkorrosiven Umgebung (104), insbesondere innerhalb eines Elektrolyten (576) eines elektrochemischen Energiespeichers (570), wobei die elektrische Schaltung (100) die folgenden Merkmale aufweist: eine Trennmembran (102) gemäß einem der vorangegangenen An electrical circuit (100) for placement within a chemically corrosive environment (104), particularly within an electrolyte (576) of an electrochemical energy store (570), the electrical circuit (100) comprising: a separation membrane (102) according to any one of the preceding
Ansprüche, die einen gegenüber der chemisch-korrosiven Umgebung (104) fluiddichten Innenraum (106) schafft; und zumindest ein elektrisches Bauelement (108) mit zumindest einem elektrischen Kontakt (228), wobei das elektrische Bauelement (108) in dem Innenraum (106) angeordnet ist, und wobei der Kontakt (228) des elektrischen Bauelements (108) elektrisch leitend mit einer Claims which provide a fluid-tight interior (106) opposite the chemical-corrosive environment (104); and at least one electrical component (108) having at least one electrical contact (228), wherein the electrical component (108) is arranged in the inner space (106), and wherein the contact (228) of the electrical component (108) is electrically conductive with a
Innenkontaktstelle (112) der Trennmembran (102) verbunden ist. Inner contact point (112) of the separation membrane (102) is connected.
Elektrische Schaltung (100) gemäß Anspruch 6, bei der der Kontakt (228) des elektrischen Bauelements (108) über eine stoffschlüssige, formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindung mit der Electrical circuit (100) according to claim 6, wherein the contact (228) of the electrical component (108) via a cohesive, positive or non-positive connection with the
Innenkontaktstelle (112) verbunden ist. Internal contact point (112) is connected.
Elektrische Schaltung (100) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 7, bei der die elektrische Schaltung (100) als ein Sensor zur Erfassung einer Zustandsgröße des elektrochemischen Energiespeichers (570) ausgebildet ist. Electrical circuit (100) according to one of claims 6 to 7, wherein the electrical circuit (100) as a sensor for detecting a State variable of the electrochemical energy store (570) is formed.
Elektrische Schaltung (100) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, mit einem in dem Innenraum (106) angeordnetem Electrical circuit (100) according to one of claims 6 to 8, with a in the interior (106) arranged
Druckübertragungsmedium zum Übertragen eines Drucks von der Trennmembran (102) zu dem elektrischen Bauelement (108), wobei das elektrische Bauelement (108) als ein Drucksensor ausgeführt ist. A pressure transmitting medium for transmitting a pressure from the separation membrane (102) to the electrical component (108), the electrical component (108) being implemented as a pressure sensor.
Elektrische Schaltung (100) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das elektrische Bauelement (108) einen Schaltungsträger (220) und ein an dem Schaltungsträger (220) angeordnetes Sensorelement (222) aufweist, wobei der Kontakt (228) ein Teil des Bauelements (108) oder des Schaltungsträgers (220) ist. Electric circuit (100) according to one of claims 6 to 9, wherein the electrical component (108) has a circuit carrier (220) and a sensor element (222) arranged on the circuit carrier (220), wherein the contact (228) forms part of the component (108) or the circuit carrier (220).
Elektrische Schaltung (100) gemäß Anspruch 10, bei der die An electrical circuit (100) according to claim 10, wherein the
Trennmembran (102) an einem den Kontakt (228) des elektrischen Bauelements (108) umfassenden Teilbereich des Schaltungsträgers (220) anliegt, und die Innenkontaktstelle (112) und der Kontakt (228) des elektrischen Bauelements (108) zueinander ausgerichtet und elektrisch leitend verbunden sind. Separation membrane (102) on a contact (228) of the electrical component (108) comprising part of the circuit substrate (220) is applied, and the inner pad (112) and the contact (228) of the electrical component (108) aligned and electrically conductively connected are.
Elektrische Schaltung (100) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 11, mit einer weiteren Trennmembran (202) gemäß einem der Electric circuit (100) according to one of claims 6 to 11, with a further separating membrane (202) according to one of the
vorangegangenen Ansprüche, wobei das elektrische Bauelement (108) zwischen den Trennmembranen (102, 202) angeordnet ist und ein weiterer Kontakt (230) des elektrischen Bauelements (108) mit einer Innenkontaktstelle (212) der weiteren Trennmembran (202) elektrisch leitend verbunden ist. preceding claims, wherein the electrical component (108) between the separation membranes (102, 202) is arranged and a further contact (230) of the electrical component (108) with an inner contact point (212) of the further separation membrane (202) is electrically connected.
Elektrische Schaltung (100) gemäß Anspruch 12, bei der die An electrical circuit (100) according to claim 12, wherein the
Trennmembranen (102, 202) je einen das elektrische Bauelement (108) ringförmig umschließenden Fügebereich (236) aufweisen, wobei die Fügebereiche (236) über eine fluiddichte und elektrisch isolierende Fügenaht (237) zusammengefügt sind. Separation membranes (102, 202) each have a the electrical component (108) annularly surrounding joining region (236), wherein the joining regions (236) via a fluid-tight and electrically insulating joint seam (237) are joined together.
14. Elektrochemischer Energiespeicher (570) mit folgenden Merkmalen: einem Gehäuse (571), in dem dem eine galvanische Zelle mit zumindest einem Stromabnehmer (574) und einem Elektrolyten (576) angeordnet ist; und einer elektrischen Schaltung (100) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 13, die innerhalb des Gehäuses (571) angeordnet ist, wobei eine Außenkontaktstelle (114) der Trennmembran (102) elektrisch leitend mit dem Stromabnehmer (574) verbunden ist. 14. An electrochemical energy store (570) comprising: a housing (571) in which a galvanic cell with at least one current collector (574) and an electrolyte (576) is arranged; and an electrical circuit (100) according to any one of claims 6 to 13 disposed within the housing (571), wherein an external contact pad (114) of the separation membrane (102) is electrically connected to the current collector (574).
15. Verfahren (460) zum Herstellen einer elektrischen Schaltung (100), wobei das Verfahren (460) folgende Schritte umfasst: 15. Method (460) for producing an electrical circuit (100), wherein the method (460) comprises the following steps:
Bereitstellen (462) zumindest eines elektrischen Bauelements (108) mit zumindest einem elektrischen Kontakt (228) und zumindest einer Trennmembran (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5; Providing (462) at least one electrical component (108) with at least one electrical contact (228) and at least one separation membrane (102) according to one of claims 1 to 5;
Anordnen (464) der Trennmembran (102) gegenüber dem elektrischen Bauelement (108), wobei die Trennmembran (102) einen Innenraum schafft, in dem das elektrische Bauelement (108) angeordnet ist, wobei der Kontakt (228) des elektrischen Bauelements (108) elektrisch leitend mit der Innenkontaktstelle (112) der Trennmembran (102) verbunden ist; und Arranging (464) the separation membrane (102) in relation to the electrical component (108), wherein the separation membrane (102) creates an interior space in which the electrical component (108) is arranged, wherein the contact (228) of the electrical component (108) electrically conductively connected to the inner pad (112) of the separation membrane (102); and
Fluiddichtes Verschließen (466) des Innenraums (106). Fluid tight closure (466) of the interior (106).
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