WO2018010922A1 - Dilatometer für elektrodenstapel - Google Patents

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WO2018010922A1
WO2018010922A1 PCT/EP2017/065179 EP2017065179W WO2018010922A1 WO 2018010922 A1 WO2018010922 A1 WO 2018010922A1 EP 2017065179 W EP2017065179 W EP 2017065179W WO 2018010922 A1 WO2018010922 A1 WO 2018010922A1
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WO
WIPO (PCT)
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electrode stack
force
dilatometer
power transmission
expansion
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/065179
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English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Sauerteig
Christoph Schlund
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2018010922A1 publication Critical patent/WO2018010922A1/de

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/005—Measuring force or stress, in general by electrical means and not provided for in G01L1/06 - G01L1/22
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a dilatometer for detecting an expansion tendency of the electrode stack occurring when charging an electrode stack.
  • the volume change of the electrodes described above must be in the corresponding battery cells or battery modules
  • Electrolytes wetted comprise a first electrode and a second electrode.
  • the first electrode is formed of porous, nanoscale, electrically conductive material.
  • the second electrode serves as
  • the arrangement comprises two contacts which are each connected to a different one of the two electrodes and between which an electrical voltage for charging the two electrodes can be applied. If the two electrodes are electrically charged by an electrical voltage applied between the two contacts, the nanoporous material of the first electrode expands or contracts.
  • the first electrode is further between a fixed support and a first end of a
  • Positioning element arranged such that the first electrode, the carrier and the positioning element over two opposite
  • the positioning member has a second end connected to an inductive displacement sensor. By means of the displacement sensor can occur during charging of the two electrodes expansion or
  • a dilatometer for detecting an electrode stack which is formed when a battery cell, in particular, is being charged
  • the dilatometer comprises a carrier unit with a carrier for receiving the electrode stack.
  • the dilatometer further comprises two contact elements, via which an electrical charging of the electrode stack can take place when the Electrode stack rests with a substantially perpendicular to a first direction oriented first outer surface on the support.
  • the dilatometer further comprises a power transmission unit with a
  • the force transmission element is provided to contact a substantially perpendicular to the first direction oriented second outer surface of the electrode stack by means of a first end during charging of the electrode stack and to allow taking place along the first direction free expansion of the electrode stack.
  • the force transmission element is provided to always contact the second outer surface of the electrode stack by means of the first end during charging of the electrode stack and one of the free expansion
  • Dilatometer further comprises a measuring unit, which is for detecting the
  • the power transmission element is provided so that when charging the electrode stack the
  • the outer surface of the electrode stack is the same as when charging the
  • Electrode stack occurring movement of the power transmission element is. This also means that an expansion of the electrode stack occurring during the charging of the electrode stack along the first direction can be determined on the basis of the movement of the force transmission element measured by the measuring unit. An increase in the charge occurring when charging the electrode stack
  • Electrode stack In other words, the expansion of the electrode stack along the first direction is a charge state dependent expansion.
  • the movement measured by the measuring unit is a measure of the free expansion of the electrode stack.
  • the movement measured by the measuring unit is a measure of an expansion of the electrode stack which is slowed down by the first force.
  • Force transmission element and the first force can measure.
  • measuring results of the measuring unit can also be used to determine an influence of the first force on the expansion of the electrode stack.
  • a constant mechanical counterforce represented by the first force is applied to the electrode stack.
  • the expansion of the electrode stack as a function of the constant mechanical counterforce examined and thus a
  • volumetric work of the electrode stack can be determined.
  • the first force during different measuring operations may have different amounts of force, so that the charging of the electrode stack may take place under different mechanical pressure conditions.
  • the measuring unit based on measurement results of the measuring unit, the
  • information about the Expansionsbesteben occurring during charging of the electrode stack or expansion behavior of the Electrode stack can be obtained.
  • Such information is very valuable, especially when the electrode stack is a battery cell intended for incorporation in battery modules or systems.
  • This information can be used to optimize a design of electrodes to be used in the electrode stack for mechanical stress so as to minimize expansion of the electrode stack.
  • Electrode stack then leads to an optimization of one of the
  • Electrode stack deliverable electrical power.
  • a mechanical tension of the force transmission element by an external system such as by pneumatic or hydraulic piston done.
  • an external system such as by pneumatic or hydraulic piston.
  • the measuring unit comprises a displacement sensor.
  • the displacement sensor is designed to charge one of a second end of the electrode when charging the electrode stack
  • the first end and the second end of the power transmission element are rigidly connected together.
  • the path traveled by the second end of the power transmission member along the first direction is equal to one of the first end of the first end
  • Electrode stack is adversely affected by the first end of the power transmission element by a corresponding path measurement.
  • the measuring unit comprises a force sensor arranged in the carrier unit.
  • the force sensor is further provided to measure the first force during charging of the electrode stack. It should be noted that when charging the
  • Electrode stack the force transmission element always contacted the resting on the carrier electrode stack by means of its first end. It should also be noted that when charging the electrode stack and the force sensor always contacted the carrier. Thereby, the first force from the force transmission element is applied to the electrode stack, of which
  • Force sensor exerted This means that the first force acts unadulterated on the force sensor, so that, by means of the force sensor arranged in this way, a very accurate measurement of the first force can be carried out.
  • a selective contacting of the outer surface of the carrier by the force sensor allows a punctual resting of the carrier on the force sensor. This ensures a full-surface
  • Power transmission element is a corresponding
  • Dilatometer whose force sensor contacts the outer surface of the carrier selectively, self-locking.
  • the power transmission unit comprises an elastic element and a bracing element.
  • the bracing element is provided to generate a force leading to a mechanical strain of the force transmission element contraction of the elastic element for generating the first force. In this way it is achieved that the mechanical tension of the
  • Power transmission element and thus the first force can be generated by means of such incorporated in a corresponding dilatometer components, without the need for an external system must be used.
  • Elastic modulus of the elastic element selected so that when charging the electrode stack of the force transmission element on the
  • Electrode stack exerted first force is less than a second force.
  • the second force is exerted during charging of the electrode stack due to a growing internal pressure of the electrode stack from the electrode stack to the force transmission element. This achieves in a simple manner that when charging the electrode stack, a movement of the second outer surface of the electrode stack is not completely slowed down by the first force. Consequently, when charging the electrode stack a
  • the elastic element is a spring.
  • a spring travel of the spring occurring along the first direction during the contraction of the spring is greater by a predefined factor or at least an order of magnitude than an expansion of the electrode stack along the first direction during charging of the electrode stack.
  • the predefined factor has, for example, a value of 10 3 , 10 4 or 10 5 . In this way it is ensured that a change in the amount of the first force resulting from a due to the expansion of the
  • Electrode stack occurring changing a length of the spring arises is negligible. It should be noted that the length of the spring extends along the first direction.
  • the first force represents a constant mechanical counteracting force counteracting the expansion of the electrode stack.
  • a constant mechanical counterforce is exerted on the electrode stack, which causes an expansion or expansion of the electrode stack
  • Electrode stack along the first direction allows.
  • Elastic modulus of the elastic member selected so that when charging the electrode stack that of the force transmission element on the
  • Electrode stack exerted first force compensates for a second force.
  • the second force is applied to the force transmitting member due to a growing internal pressure of the electrode stack from the electrode stack. In this way it is achieved that during charging of the electrode stack, a movement of the second outer surface of the electrode stack and thus an expansion or expansion of the electrode stack along the first direction are substantially prevented. It should be noted that when charging the electrode stack an expansion - related increase of the
  • Increase in an amount of the second force leads.
  • the increase of the internal pressure and thus the amount of the second force is dependent on mechanical properties of electrodes installed in the electrode stack. Since the first force compensates for the second force when the electrode stack is charged, an increase in the magnitude of the first force also occurs when the electrode stack is charged.
  • the first force represents one of the expansion of the electrode stack
  • the elastic member during charging of the electrode stack, a variable mechanical counterforce is exerted on the electrode stack, which substantially prevents the expansion of the electrode stack occurring along the first direction.
  • a path traveled by the second outer surface of the electrode stack along the first direction is greatly restricted and thereby defined.
  • Electrode stack is applied, which substantially prevents expansion of the electrode stack along the first direction.
  • the elastic element surrounds the force transmission element.
  • the elastic element on each two the force transmission element enclosing open end regions. The contracted by means of the bracing element elastic
  • Element presses with a first of its two open end portions against a side facing away from the first end of the force transmission element side of a first end portion of the force-transmitting element. The first end of the
  • Power transmission element comprises the first end of the
  • the power transmission unit comprises a first housing which the
  • the first housing has an open end area.
  • the open end portion of the first housing encloses the power transmission element.
  • Clamping element is a first screw-threaded element and has a continuous along its screw-in cavity.
  • Bracing element may further in the open end of the first
  • Housing be inserted. This can be done so that the first
  • screwable element surrounds the force transmission element and generates the contraction of the elastic element by screwing into the open end of the first housing.
  • the mechanical tension of the elastic element and consequently also the first force can be generated in a simple manner by screwing in the first screw-in element.
  • the power transmission unit comprises a rotation-preventing element, which is designed to co-rotate the power transmission element during
  • Power transmission unit a centering element, which is intended to center the enclosed by the first screw-threaded element force transmission element. In this way it is achieved that one, in particular of one Operator of the dilatometer caused misalignment of the power transmission element is prevented.
  • the carrier is designed in the form of a shell.
  • the force transmission element is designed in the form of a piston.
  • a first outer surface of the piston extending at its first end is larger than a second outer surface of the piston extending at a second end of the piston rigidly connected to the first end. In this way, one over the first outer surface of the
  • Electrode stack of the carrier uncomplicated and easily done.
  • a previously described dilatometer comprises a second screw-in element and two holes associated therewith.
  • Power transmission unit each have one of the two holes.
  • the carrier unit and the power transmission unit can be detachably connected to one another by screwing in the second screw-in element into the two bores positioned adjacent to one another.
  • a detachable connection between the carrier unit and the power transmission unit is provided in a simple manner.
  • at least one further second screw-threaded element can be provided which is formed in the same way as the second screw-in element.
  • At least one of the holes in each case has an insulating layer. In this way it is achieved that no electrical connection between the carrier unit and the power transmission unit can be produced via the second screw-in element.
  • a previously described dilatometer comprises a between the carrier unit and the
  • Power transmission unit mounted insulating. In this way, a full-surface electrical insulation and thus a full-surface
  • a previously described dilatometer comprises a sealing element enclosing the carrier.
  • a previously described dilatometer comprises a further sealing element enclosing the force transmission element.
  • Electrolyte ensured and penetration of contaminants, such as
  • At least one further sealing element can be provided, which is formed in the same way as a previously described sealing element.
  • the two contact elements preferably comprise a first contact element installed in the support and a second contact element installed in the force transmission element.
  • the two contact elements are preferably designed in the form of plug sockets.
  • a previously described dilatometer allows an on-site feasible measurement of a charge state-dependent expansion or expansion of an electrode stack, in particular in the form of a battery cell. According to some previously described
  • Figure 1 is a sectional view of a first dilatometer according to a first embodiment of the invention
  • Figure 2 is a sectional view of a second dilatometer according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 3 shows a plurality of progressions measured by means of the first dilatometer for different mechanical pressure conditions, which shows a plurality of charge-state-dependent expansions of FIG
  • FIG. 1 shows a first dilatometer 1 according to a first embodiment of the invention.
  • the first dilatometer 1 comprises a carrier unit 10 with a carrier in the form of a shell 1 1 for receiving a
  • Electrode stack 12 The electrode stack 12 is formed in the form of a battery cell.
  • the first dilatometer 1 further comprises a
  • the first dilatometer 1 comprises two contact elements (not shown) in the form of plug sockets, via which an electrical contacting of electrodes (not shown) present in the electrode stack 12 can take place. Charging of the electrode stack 12 can take place via the two contact elements when the electrode stack 12 rests on the shell 1 1 with a first outer surface oriented essentially perpendicular to a first direction R1.
  • the two contact elements comprise a built in the shell 1 1 first contact element and a built-in the piston 21 second
  • the electrodes of the electrode stack 12 comprise an anode and a cathode, are each coated on one side with active material and electrically insulated from one another by an ion-conducting separator.
  • the electrode stack 12 further comprises an electrolyte.
  • the electrode stack 12 is designed in particular in the form of a lithium-ion battery cell.
  • the piston 21 is provided to a substantially perpendicular to the first direction R1 oriented second outer surface of the electrode stack 12 by means of a located at a first end face over the entire surface
  • the piston 21 always contacted the second outer surface of the electrode stack 12 by means of its first end over the entire surface.
  • the power transmission unit 20 comprises a spring 22 in the form of a spring
  • the power transmission unit 20 further includes a first housing 24 which encloses the piston 21 and the spring 22.
  • the first housing 24 has a piston 21 enclosing the open end region 25.
  • the first screw-in element 23 can be inserted into the open end region 25 of the first housing 24 such that the first screw-in element 23 encloses the piston 21 and by screwing into the open end region 25 of the first housing 24 causes a contraction of the spring 22. Due to the contraction of the spring 22, a mechanical tension of the piston 21 is generated, so that the piston 21 presses against the electrode stack 12 with a first force resulting from the contraction of the spring 22.
  • Electrode stack 12 counteracting mechanical counterforce.
  • the power transmission unit 20 comprises a rotation-preventing element designed in the form of an axial needle bearing 27, which is provided to prevent co-rotation of the piston 21 when the first screw-in element 23 is screwed in.
  • the axial needle bearing 27 is disposed between the spring 22 and the piston 21.
  • the power transmission unit 20 further comprises a centering element in the form of a centering ring 28, which is intended to center the piston 21 enclosed by the first screw-in element 23.
  • the first dilatometer 1 comprises a measuring unit which has a force sensor 14 arranged in the carrier unit 10, on which the bowl 1 1 rests punctually.
  • the force sensor 14 is provided to measure the first force. Characterized in that the sound 1 1 rests selectively on the force sensor 14, a full-surface edition of the first end of the piston 21 extending end face of the piston 21 on the electrode stack 12 and consequently on an electrode stack 12 contacting inner surface of the shell 1 1 is ensured , Thus, the first dilatometer 1 is self-locking. This also achieves a full-surface mechanical contacting of the electrodes arranged in the electrode stack 12.
  • the measuring unit further comprises a displacement sensor 26 arranged in the force unit 20.
  • the displacement sensor 26 is designed to charge the battery during charging Electrode stack 12 to measure one of a protruding from the open end portion 25 of the first housing 24 second end of the piston 21 along the first direction R1 path traveled.
  • the second end of the piston 21 is rigidly connected to the electrode stack 12 contacting first end of the piston 21. Consequently, that of the second end of the
  • the displacement sensor 26 is for example a differential transformer displacement sensor (LVDT) or a capacitive displacement sensor.
  • LVDT differential transformer displacement sensor
  • the carrier unit 10 and the power transmission unit 20 are releasably connected to one another via a second screw-in element designed in the form of a screw 30.
  • a second screw-in element designed in the form of a screw 30.
  • Power transmission unit 20 each one of two holes and are positioned by screwing the screw 30 in the two adjacent to each other
  • the first dilatometer 1 further comprises an insulating element mounted between the carrier unit 10 and the power transmission unit 20 and formed in the form of a polyethylene ring 40.
  • Power transmission unit 20 are electrically insulated and sealed via the polyethylene ring 40.
  • the first dilatometer 1 may also comprise a sealing element enclosing the shell 11 and formed in the form of a sealing ring 41.
  • the first dilatometer 1 may further comprise a sealing element enclosing the piston 21 and formed in the form of a further sealing ring 42.
  • the sealing rings 41, 42 can to ensure a tightness in the Electrode stack 12 located electrolytes and to prevent ingress of impurities, such as water from the air, are provided. These sealing rings 41, 42 are not necessary when the first dilatometer 1 is operated in a dry space or within a protective atmosphere, such as in a glovebox.
  • the spring 22 for mechanical tension of the piston 21 can be omitted.
  • a free expansion of the electrode stack 12 along the first direction R1 can take place and be determined by means of the displacement sensor 26.
  • the spring 22 can be dispensed with for the mechanical tensioning of the piston 21 and the mechanical tensioning of the piston 21 can take place externally by means of pneumatic or hydraulic pistons.
  • FIG. 2 shows a second dilatometer 2 according to a second embodiment of the invention.
  • the second dilatometer 2 differs from the first dilatometer 1 in that the spring 22 is replaced by a metal sleeve 102.
  • Housing 24 causes a contraction of the metal sleeve 102.
  • a change in length of the metal sleeve 102 occurring during the contraction of the metal sleeve 102 along the first direction R1 is by several
  • the first force when charging the electrode stack 12, the first force must compensate for the second force exerted on the piston 21 from the electrode stack 12 due to a growing internal pressure of the electrode stack 12 to increase the expansion along the first direction R1
  • the first force represents a variable mechanical counterforce, which is measured by the force sensor 14.
  • an expansion-related development of the first force acting on the electrode stack 12 can be measured by means of the force sensor 14.
  • the overall height of a corresponding dilatometer 2 can be reduced by approximately along the first direction R1 extending length of the spring 22, whereby a very compact construction of such a dilatometer 2 is made possible.
  • FIG. 3 shows a first course V1 of a charge state-dependent first expansion of a first lithium-ion battery cell as a function of time measured by means of the first dilatometer 1.
  • the first expansion is measured during the first charging of the first battery cell.
  • the piston 21 exerts a first force on the first battery cell with such an amount that the first battery cell is exposed to a first mechanical pressure of 79 kPa.
  • the first expansion is given on a first axis s in microns ⁇ .
  • the time is given on a second axis t in hours h.
  • FIG 3 further shows a second curve V2 of a first voltage, which is shown as a function of time and bears against the first battery cell during the first charging of the first battery cell.
  • the first voltage is given on a parallel to the first axis oriented third axis U in volts V.
  • the first battery cell has a state of charge that changes between 0 and 1 during the first charging of the first battery cell.
  • FIG. 3 shows a third course V3 of a charge state-dependent second expansion of a second lithium-ion battery cell as a function of time measured by means of the first dilatometer 1.
  • the first and the second battery cells are identical.
  • the second expansion is measured during the first charging of the second battery cell.
  • the piston 21 exerts a first force on the second battery cell with an amount such that the second battery cell is exposed to a second mechanical pressure of almost 156 kPa, which is almost double the first pressure.
  • the second expansion is also indicated on the first axis s in microns ⁇ .
  • FIG. 3 further shows a fourth curve V4 of a second voltage, which is shown as a function of time and bears against the second battery cell during the first charging of the second battery cell.
  • the second voltage is also indicated on the third axis U in volts V.
  • the second battery cell has a state of charge that changes between 0 and 1 during the first charging of the second battery cell.
  • the first expansion of the first battery cell is greater than the second expansion of the second battery cell.
  • the first expansion of the first battery cell taking place during the first pressure is greater by a factor of approximately 1.5 than the second expansion taking place during the second pressure when the first battery cell and the second battery cell each have a charge state of 1. This means that a large increase in a mechanical pressure applied to an electrically charged lithium-ion battery cell becomes a leads to significant reduction of a charge state-dependent expansion of this battery cell.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dilatometer (1) zum Erfassen eines bei einem Aufladen eines Elektrodenstapels (12) vorkommenden Expansionsbestrebens des Elektrodenstapels (12). Das Dilatometer umfasst eine Trägereinheit (10) mit einem Träger (11) zum Aufnehmen des Elektrodenstapels (12) und zwei Kontaktelemente, über die ein elektrisches Aufladen des Elektrodenstapels (12) erfolgen kann, wenn der Elektrodenstapel (12) mit einer ersten Außenfläche auf dem Träger (11) aufliegt. Das Dilatometer (1) umfasst ferner eine Kraftübertragungseinheit (20) mit einem Kraftübertragungselement (21), das dazu vorgesehen ist, beim Aufladen des Elektrodenstapels (12) eine zweite Außenfläche des Elektrodenstapels (12) mittels eines ersten Endes stets zu kontaktieren und eine freie Expansion des Elektrodenstapels (12) zuzulassen und/oder eine der freien Expansion entgegenwirkende erste Kraft auf den Elektrodenstapel (12) auszuüben. Das Dilatometer (1) umfasst weiterhin eine Messeinheit (14, 26), die dazu ausgebildet ist, beim Aufladen des Elektrodenstapels (12) eine Bewegung des Kraftübertragungselements (21) und/oder die erste Kraft zu messen.

Description

Beschreibung Titel
Dilatometer für Elektrodenstapel
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dilatometer zum Erfassen eines bei einem Aufladen eines Elektrodenstapels vorkommenden Expansionsbestrebens des Elektrodenstapels.
Stand der Technik
Beim Laden beziehungsweise Entladen von Sekundärbatterien (Akkumulatoren) finden Ein- beziehungsweise Auslagerungsreaktionen von zum Beispiel Lithium- Atomen statt, die zur Expansion beziehungsweise Kontraktion von Elektroden von in solchen Sekundärbatterien vorhandenen Batteriezellen führen. Eine durch Expansion beziehungsweise Kontraktion hervorgerufene Volumenänderung der Elektroden ist abhängig von einer Chemie und einer Porosität der Elektroden sowie von einem in den Elektroden verwendeten Aktivmaterialanteil. Bei einer Einlagerung von aktiven Atomen in den Elektroden, wie zum Beispiel von Lithium-Atomen, kommt es zu einer Expansion beziehungsweise Ausdehnung der Elektroden. Bei einer Auslagerung von aktiven Atomen aus den Elektroden, wie zum Beispiel von Lithium-Atomen, kommt es zu einer Kontraktion der Elektroden. Folglich ist eine Dicke jeder der Elektroden und folglich eine Dicke der entsprechenden Batteriezelle abhängig von einem Ladezustand dieser Batteriezelle. Zudem führen Alterungseffekte ebenfalls zu einer Ausdehnung der Elektroden.
Die zuvor beschriebene Volumenänderung der Elektroden muss in den entsprechenden Batteriezellen beziehungsweise Batteriemodulen
beziehungsweise Batteriesystemen berücksichtigt beziehungsweise durch eine mechanische Gegenkraft kompensiert werden. Da bei neuentwickelten Batteriezellen, Batteriemodulen und Batteriesystemen die volumetrische
Energiedichte eine wesentliche Rolle spielt, muss eine Kompensation der Expansion der entsprechenden Elektroden auf kleinstem Bauraum erfolgen. In mechanisch steifen Batteriemodulen, die eine Gegenkraft auf die
entsprechenden Batteriezellen ausüben, entwickelt sich über die Lebensdauer solcher Batteriemodule ein Druckanstieg, der eine Alterung dieser Batteriezellen beschleunigen kann.
DE 103 1 1 487 B3 beschreibt eine Anordnung mit zwei Elektroden und einem Elektrolyten. Die zwei Elektroden werden jeweils zumindest teilweise von dem
Elektrolyten benetzt. Die zwei Elektroden umfassen eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode. Die erste Elektrode ist aus porösem, nanoskaligem, elektrisch leitendem Material ausgebildet. Die zweite Elektrode dient als
Gegenelektrode. Ferner umfasst die Anordnung zwei Kontakte, die jeweils mit einem anderen der zwei Elektroden verbunden sind und zwischen denen eine elektrische Spannung zum Aufladen der zwei Elektroden angelegt werden kann. Werden die zwei Elektroden durch eine zwischen den zwei Kontakten anliegende elektrische Spannung elektrisch aufgeladen, so expandiert oder kontrahiert das nanoporose Material der ersten Elektrode. Die erste Elektrode ist ferner zwischen einem feststehenden Träger und einem ersten Ende eines
Positionierungselements derartig angeordnet, dass die erste Elektrode den Träger und das Positionierungselement über zwei gegenüberliegende
Außenflächen kontaktiert. Das Positionierungselement weist ein zweites Ende auf, das mit einem induktiven Wegsensor verbunden ist. Mittels des Wegsensors kann eine beim Aufladen der zwei Elektroden auftretende Expansion oder
Kontraktion der ersten Elektrode gemessen werden.
Offenbarung der Erfindung Erfindungsgemäß wird ein Dilatometer zum Erfassen eines bei einem Aufladen eines insbesondere als Batteriezelle ausgebildeten Elektrodenstapels
vorkommenden Expansionsbestrebens des Elektrodenstapels bereitgestellt. Das Dilatometer umfasst eine Trägereinheit mit einem Träger zum Aufnehmen des Elektrodenstapels. Das Dilatometer umfasst ferner zwei Kontaktelemente, über die ein elektrisches Aufladen des Elektrodenstapels erfolgen kann, wenn der Elektrodenstapel mit einer im Wesentlichen senkrecht zu einer ersten Richtung orientierten ersten Außenfläche auf dem Träger aufliegt. Das Dilatometer umfasst weiterhin eine Kraftübertragungseinheit mit einem
Kraftübertragungselement. Das Kraftübertragungselement ist dazu vorgesehen, beim Aufladen des Elektrodenstapels eine im Wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung orientierte zweite Außenfläche des Elektrodenstapels mittels eines ersten Endes stets zu kontaktieren und eine entlang der ersten Richtung stattfindende freie Expansion des Elektrodenstapels zuzulassen. Alternativ oder zusätzlich ist das Kraftübertragungselement dazu vorgesehen, beim Aufladen des Elektrodenstapels die zweite Außenfläche des Elektrodenstapels mittels des ersten Endes stets zu kontaktieren und eine der freien Expansion
entgegenwirkende erste Kraft auf den Elektrodenstapel auszuüben. Das
Dilatometer umfasst ferner eine Messeinheit, die zum Erfassen des
Expansionsbestrebens des Elektrodenstapels dazu ausgebildet ist, beim
Aufladen des Elektrodenstapels eine Bewegung des Kraftübertragungselements und/oder die erste Kraft zu messen.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Bei dem zuvor beschriebenen Dilatometer ist das Kraftübertragungselement so vorgesehen, dass beim Aufladen des Elektrodenstapels das
Kraftübertragungselement die zweite Außenfläche des Elektrodenstapels mittels seines ersten Endes stets kontaktiert. Das bedeutet, dass beim Aufladen des Elektrodenstapels sich das Kraftübertragungselement und die zweite
Außenfläche des Elektrodenstapels nur zusammen als Einheit bewegen können. Das bedeutet ferner, dass eine beim Aufladen des Elektrodenstapels infolge seines Expansionsbestrebens vorkommende Bewegung der zweiten
Außenfläche des Elektrodenstapels gleich der beim Aufladen des
Elektrodenstapels vorkommende Bewegung des Kraftübertragungselements ist. Das bedeutet auch, dass eine beim Aufladen des Elektrodenstapels entlang der ersten Richtung vorkommende Expansion des Elektrodenstapels anhand der von der Messeinheit gemessenen Bewegung des Kraftübertragungselementes bestimmt werden kann. Ein beim Aufladen des Elektrodenstapels vorkommender Anstieg des
Ladezustands des Elektrodenstapels führt somit zu einem Anstieg des von der zweiten Außenfläche des Elektrodenstapels entlang der ersten Richtung zurückgelegten Wegs. Folglich ist die entlang der ersten Richtung erfolgende Expansion des Elektrodenstapels abhängig von dem Ladezustand des
Elektrodenstapels. Mit anderen Worten ist die entlang der ersten Richtung erfolgende Expansion des Elektrodenstapels eine ladezustandsabhängige Expansion.
In einem Fall, in dem das Kraftübertragungselement die freie Expansion des Elektrodenstapels zulässt, ist die von der Messeinheit gemessene Bewegung ein Maß für die freie Expansion des Elektrodenstapels. In einem weiteren Fall, in dem das Kraftübertragungselement die erste Kraft auf den Elektrodenstapel ausübt, ist die von der Messeinheit gemessene Bewegung ein Maß für eine durch die erste Kraft gebremste Expansion des Elektrodenstapels. Hier ist zu berücksichtigen, dass die Messeinheit sowohl die Bewegung des
Kraftübertragungselements als auch die erste Kraft messen kann. Das bedeutet, dass anhand von Messergebnissen der Messeinheit auch ein Einfluss der ersten Kraft auf die Expansion des Elektrodenstapels bestimmt werden kann. In einem Fall, in dem ein Betrag der ersten Kraft konstant ist, wird eine durch die erste Kraft dargestellte konstante mechanische Gegenkraft auf den Elektrodenstapel ausgeübt. In einem solchen Fall kann, anhand von Messergebnissen der Messeinheit, die Expansion des Elektrodenstapels in Abhängigkeit von der konstanten mechanischen Gegenkraft untersucht und somit auch eine
Volumenarbeit des Elektrodenstapels bestimmt werden. In einem anderen Fall, kann die erste Kraft während unterschiedlicher Messvorgänge unterschiedliche Kraftbeträge aufweisen, so dass das Aufladen des Elektrodenstapels unter unterschiedlichen mechanischen Druckverhältnissen stattfinden kann. In einem solchen Fall, kann, anhand von Messergebnissen der Messeinheit, die
Expansion des Elektrodenstapels für die unterschiedlichen mechanischen Druckverhältnisse bestimmt werden.
Zusammenfassend bedeutet das, dass, anhand von Messergebnissen der Messeinheit, Informationen über das beim Aufladen des Elektrodenstapels vorkommende Expansionsbesteben beziehungsweise Expansionsverhalten des Elektrodenstapels gewonnen werden können. Solche Informationen sind sehr wertvoll, insbesondere auch dann, wenn der Elektrodenstapel eine Batteriezelle ist, die zum Einbau in Batteriemodule oder Batteriesysteme vorgesehen ist. Diese Informationen können verwendet werden, um ein Design von in dem Elektrodenstapel zu verwendenden Elektroden hinsichtlich derer mechanischer Verspannung so zu optimieren, dass eine Minimierung der Expansion des Elektrodenstapels erfolgt. Eine solche Minimierung der Expansion des
Elektrodenstapels führt dann zu einer Optimierung einer von dem
Elektrodenstapel bereitstellbaren elektrischen Leistung.
Bevorzugt kann zum Erzeugen der ersten Kraft eine mechanische Verspannung des Kraftübertragungselements durch ein externes System, wie beispielsweise durch Pneumatik- oder Hydraulikkolben erfolgen. Vorteilhaft dabei ist, dass in einem entsprechenden Dilatometer keine Komponente vorgesehen sein muss, mittels derer die erste Kraft erzeugbar ist.
Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Messeinheit einen Wegsensor. Der Wegsensor ist dazu ausgebildet, beim Aufladen des Elektrodenstapels einen von einem zweiten Ende des
Kraftübertragungselements entlang der ersten Richtung zurückgelegten Weg zu messen und daraus eine entlang der ersten Richtung erfolgende Expansion des Elektrodenstapels zu bestimmen. Dabei sind das erste Ende und das zweite Ende des Kraftübertragungselements starr miteinander verbunden. Dadurch ist der von dem zweiten Ende des Kraftübertragungselements entlang der ersten Richtung zurückgelegte Weg gleich einem von dem ersten Ende des
Kraftübertragungselements entlang der ersten Richtung zurückgelegten Weg und somit auch gleich der entlang der ersten Richtung erfolgenden Expansion des Elektrodenstapels. Auf diese Weise wird vermieden, dass eine beim Aufladen des Elektrodenstapels zu erfolgende mechanische Kontaktierung des
Elektrodenstapels durch das erste Ende des Kraftübertragungselements durch eine entsprechende Wegmessung negativ beeinflusst wird.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Messeinheit einen in der Trägereinheit angeordneten Kraftsensor. Der
Kraftsensor ist dazu vorgesehen, eine dem ersten Ende des Kraftübertragungselements abgewandte Außenfläche des Trägers zu
kontaktieren, insbesondere punktuell zu kontaktieren. Der Kraftsensor ist ferner dazu vorgesehen, beim Aufladen des Elektrodenstapels die erste Kraft zu messen. Hierbei zu berücksichtigen ist, dass beim Aufladen des
Elektrodenstapels das Kraftübertragungselement den auf dem Träger aufliegenden Elektrodenstapel mittels seines ersten Endes stets kontaktiert. Ferner zu berücksichtigen ist, dass beim Aufladen des Elektrodenstapels auch der Kraftsensor den Träger stets kontaktiert. Dadurch wird die erste Kraft von dem Kraftübertragungselement auf den Elektrodenstapel, von dem
Elektrodenstapel auf den Träger und weiterhin von dem Träger auf den
Kraftsensor ausgeübt. Das bedeutet, dass die erste Kraft unverfälscht auf den Kraftsensor wirkt, so dass, mittels des so angeordneten Kraftsensors, eine sehr genaue Messung der ersten Kraft durchführbar ist. Eine punktuelle Kontaktierung der Außenfläche des Trägers durch den Kraftsensor ermöglicht ein punktuelles Aufliegen des Trägers auf dem Kraftsensor. Dies gewährleistet eine vollflächige
Auflage des Kraftübertragungselements auf dem Elektrodenstapel und folglich auch auf einer den Elektrodenstapel kontaktierenden Innenfläche des Trägers. Die vollflächige Auflage erfolgt über eine sich am ersten Ende des
Kraftübertragungselements erstreckende erste Außenfläche des
Kraftübertragungselements. Mit anderen Worten, ist ein entsprechendes
Dilatometer, dessen Kraftsensor die Außenfläche des Trägers punktuell kontaktiert, selbstarretierend.
Gemäß einer dritten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Kraftübertragungseinheit ein elastisches Element und ein Verspannungselement.
Das Verspannungselement ist dazu vorgesehen, zum Erzeugen der ersten Kraft eine zu einer mechanischen Verspannung des Kraftübertragungselements führende Kontraktion des elastischen Elements zu erzeugen. Auf diese Weise wird erreicht, dass die mechanische Verspannung des
Kraftübertragungselements und somit die erste Kraft mittels solcher in einem entsprechenden Dilatometer eingebauten Komponenten erzeugt werden können, ohne dass hierfür ein externes System eingesetzt werden muss.
Gemäß einer vierten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist ein
Elastizitätsmodul des elastischen Elements so ausgewählt, dass beim Aufladen des Elektrodenstapels die von dem Kraftübertragungselement auf den
Elektrodenstapel ausgeübte erste Kraft kleiner als eine zweite Kraft ist. Dabei wird die zweite Kraft beim Aufladen des Elektrodenstapels infolge eines wachsenden Innendrucks des Elektrodenstapels von dem Elektrodenstapel auf das Kraftübertragungselement ausgeübt. Dadurch wird in einfacher Weise erreicht, dass beim Aufladen des Elektrodenstapels eine Bewegung der zweiten Außenfläche des Elektrodenstapels nicht vollständig von der ersten Kraft gebremst wird. Folglich kann beim Aufladen des Elektrodenstapels eine
Ausdehnung beziehungsweise Expansion des Elektrodenstapels entlang der ersten Richtung unter der Einwirkung der ersten Kraft stattfinden.
Gemäß einer fünften bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das elastische Element eine Feder. Bevorzugt ist ein bei der Kontraktion der Feder entlang der ersten Richtung vorkommender Federweg der Feder um einen vordefinierten Faktor oder um wenigstens eine Größenordnung größer als eine beim Aufladen des Elektrodenstapels entlang der ersten Richtung erfolgende Expansion des Elektrodenstapels. Der vordefinierte Faktor hat beispielsweise einen Wert von 103, 104 oder 105. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass eine Änderung des Betrages der ersten Kraft, die infolge einer aufgrund der Expansion des
Elektrodenstapels vorkommenden Veränderung einer Länge der Feder entsteht, vernachlässigbar ist. Hierbei zu berücksichtigen ist, dass sich die Länge der Feder entlang der ersten Richtung erstreckt. Hier stellt die erste Kraft eine der Expansion des Elektrodenstapels entgegenwirkende konstante mechanische Gegenkraft dar. Mit anderen Worten wird beim Aufladen des Elektrodenstapels bevorzugt eine konstante mechanische Gegenkraft auf den Elektrodenstapel ausgeübt, die eine Ausdehnung beziehungsweise Expansion des
Elektrodenstapels entlang der ersten Richtung zulässt.
Gemäß einer sechsten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist ein
Elastizitätsmodul des elastischen Elements so ausgewählt, dass beim Aufladen des Elektrodenstapels die von dem Kraftübertragungselement auf den
Elektrodenstapel ausgeübte erste Kraft eine zweite Kraft kompensiert. Die zweite Kraft wird infolge eines wachsenden Innendrucks des Elektrodenstapels von dem Elektrodenstapels auf das Kraftübertragungselement ausgeübt. Auf diese Weise wird erreicht, dass beim Aufladen des Elektrodenstapels eine Bewegung der zweiten Außenfläche des Elektrodenstapels und somit eine Ausdehnung beziehungsweise Expansion des Elektrodenstapels entlang der ersten Richtung im Wesentlichen verhindert werden. Hierbei zu berücksichtigen ist, dass beim Aufladen des Elektrodenstapels ein expansionsbedingter Anstieg des
Innendrucks des Elektrodenstapels erfolgt, der zu einem expansionsbedingten
Anstieg eines Betrags der zweiten Kraft führt. Der Anstieg des Innendruckes und somit des Betrages der zweiten Kraft ist von mechanischen Eigenschaften von in dem Elektrodenstapel eingebauten Elektroden abhängig. Da beim Aufladen des Elektrodenstapels die erste Kraft die zweite Kraft kompensiert, erfolgt beim Aufladen des Elektrodenstapels auch ein Anstieg des Betrages der ersten Kraft.
Hier stellt die erste Kraft eine der Expansion des Elektrodenstapels
entgegenwirkende variable mechanische Gegenkraft dar. Mit anderen Worten wird beim Aufladen des Elektrodenstapels eine variable mechanische Gegenkraft auf den Elektrodenstapel ausgeübt, welche die entlang der ersten Richtung erfolgende Expansion des Elektrodenstapels im Wesentlichen verhindert. Somit wird beim Aufladen des Elektrodenstapels ein von der zweiten Außenfläche des Elektrodenstapels entlang der ersten Richtung zurückgelegter Weg stark begrenzt und dadurch festlegt. Gemäß einer siebten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das elastische
Element eine Hülse aus massivem Material, insbesondere eine Metallhülse. Dadurch wird in einfacher Weise erreicht, dass beim Aufladen des
Elektrodenstapels eine variable mechanische Gegenkraft auf den
Elektrodenstapel ausgeübt wird, die eine Expansion des Elektrodenstapels entlang der ersten Richtung im Wesentlichen verhindert.
Gemäß einer achten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umschließt das elastische Element das Kraftübertragungselement. Dabei weist das elastische Element zwei jeweils das Kraftübertragungselement umschließende offene Endbereiche auf. Das mittels des Verspannungselements kontrahierte elastische
Element drückt mit einem ersten seiner zwei offenen Endbereiche gegen eine dem ersten Ende des Kraftübertragungselements abgewandte Seite eines ersten Endbereichs des Kraftüberragungselements. Der erste Endbereich des
Kraftübertragungselements umfasst das erste Ende des
Kraftübertragungselements. Das mittels des Verspannungselements kontrahierte elastische Element drückt mit einem zweiten der zwei offenen Endbereiche gegen das Verspannungselement. Durch die zuvor beschriebene Anordnung, bei der das elastische Element das Kraftübertragungselement umschließt, wird eine mechanische Verspannung in einfacher Weise ermöglicht und zusätzlich auch eine Reduzierung einer Dimensionierung der Kraftübertragungseinheit entlang einer senkrecht zu der ersten Richtung orientierten zweiten Richtung erreicht.
Gemäß einer neunten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Kraftübertragungseinheit ein erstes Gehäuse, welches das
Kraftübertragungselement und das elastische Element umschließt. Dabei weist das erste Gehäuse einen offenen Endbereich auf. Der offene Endbereich des ersten Gehäuses umschließt das Kraftübertragungselement. Das
Verspannungselement ist ein erstes einschraubbares Element und weist einen entlang seiner Einschraubrichtung durchgehenden Hohlraum auf. Das
Verspannungselement kann ferner in den offenen Endbereich des ersten
Gehäuses eingefügt werden. Dies kann so erfolgen, dass das erste
einschraubbare Element das Kraftübertragungselement umschließt und durch Einschrauben in den offenen Endbereich des ersten Gehäuses die Kontraktion des elastischen Elements erzeugt. Dadurch sind die mechanische Verspannung des elastischen Elements und folglich auch die erste Kraft in einfacher Weise durch Einschrauben des ersten einschraubbaren Elements erzeugbar.
Gemäß einer zehnten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Kraftübertragungseinheit ein Rotationsverhinderungselement, das dazu ausgebildet ist, ein Mitdrehen des Kraftübertragungselements beim
Einschrauben des ersten einschraubbaren Elements zu verhindern. Auf diese Weise wird vermieden, dass die zweite Außenfläche des Elektrodenstapels durch ein Mitdrehen des diese kontaktierenden Kraftübertragungselements beschädigt wird.
Gemäß einer elften bevorzugten Weiterbildung umfasst die
Kraftübertragungseinheit ein Zentrierelement, das dazu vorgesehen ist, das von dem ersten einschraubbaren Element umschlossene Kraftübertragungselement zu zentrieren. Auf diese Weise wird erreicht, dass eine, insbesondere von einem Bediener des Dilatometers verursachte, Fehlausrichtung des Kraftübertragungselements verhindert wird.
Gemäß einer zwölften bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Träger in Form einer Schale ausgebildet. Auf diese Weise wird eine vollflächige Auflage des Elektrodenstapels auf einer Innenfläche des Trägers ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich ist das Kraftübertragungselement in Form eines Kolbens ausgebildet. Bevorzugt ist eine erste Außenfläche des Kolbens, die sich an seinem ersten Ende erstreckt, größer als eine zweite Außenfläche des Kolbens, die sich an einem mit dem ersten Ende starr verbundenen zweiten Ende des Kolbens erstreckt. Auf diese Weise wird eine über die erste Außenfläche des
Kolbens erfolgende vollflächige Auflage des Kolbens auf dem Elektrodenstapel ermöglicht.
Gemäß einer dreizehnten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Trägereinheit und die Kraftübertragungseinheit zum Einlegen des
Elektrodenstapels auf den Träger und zum Entfernen des Elektrodenstapels von dem Träger lösbar miteinander verbunden. Auf diese Weise können das
Einlegen des Elektrodenstapels auf dem Träger und das Entfernen des
Elektrodenstapels von dem Träger unkompliziert und problemlos erfolgen.
Gemäß einer vierzehnten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst ein zuvor beschriebenes Dilatometer ein zweites einschraubbares Element und zwei diesem zugeordnete Bohrungen. Die Trägereinheit und die
Kraftübertragungseinheit weisen jeweils eine der zwei Bohrungen auf. Die Trägereinheit und die Kraftübertragungseinheit sind durch Einschrauben des zweiten einschraubbaren Elements in die zwei angrenzend aneinander positionierten Bohrungen lösbar miteinander verbindbar. Somit wird eine lösbare Verbindung zwischen der Trägereinheit und der Kraftübertragungseinheit in einfacher Weise bereitgestellt. Bevorzugt kann auch wenigstens ein weiteres zweites einschraubbares Element vorgesehen sein, das in gleicher Weise wie das zweite einschraubbare Element ausgebildet ist.
Gemäß einer fünfzehnten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist wenigsten eine der Bohrungen jeweils eine Isolierschicht auf. Auf diese Weise wird erreicht, dass keine elektrische Verbindung zwischen der Trägereinheit und der Kraftübertragungseinheit über das zweite einschraubbare Element hergestellt werden kann.
Gemäß einer sechzehnten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst ein zuvor beschriebenes Dilatometer ein zwischen der Trägereinheit und der
Kraftübertragungseinheit angebrachtes Isolierelement. Auf diese Weise werden eine vollflächige elektrische Isolierung und somit auch eine vollflächige
Abdichtung der Trägereinheit und der Kraftübertragungseinheit erreicht.
Alternativ oder zusätzlich umfasst ein zuvor beschriebenes Dilatometer ein den Träger umschließendes Abdichtungselement. Alternativ oder zusätzlich umfasst ein zuvor beschriebenes Dilatometer ein das Kraftübertragungselement umschließendes weiteres Abdichtungselement. Auf diese Weise wird eine Betriebssicherheit beim Aufladen des Elektrodenstapels erhöht, indem eine Dichtigkeit hinsichtlich eines sich in dem Elektrodenstapel befindlichen
Elektrolyten sichergestellt und ein Eindringen von Verunreinigungen, wie zum
Beispiel von Wasser aus der Luft, vermieden wird. Bevorzugt kann auch wenigstens ein weiteres Abdichtungselement vorgesehen sein, das in gleicher Weise wie ein zuvor beschriebenes Abdichtungselement ausgebildet ist. Bei einem zuvor beschriebenen Dilatometer umfassen die zwei Kontaktelemente bevorzugt ein in dem Träger eingebautes erstes Kontaktelement und ein in dem Kraftübertragungselement eingebautes zweites Kontaktelement. Die zwei Kontaktelemente sind bevorzugt in Form von Stecker-Buchsen ausgebildet. Zusammenfassend ermöglicht ein zuvor beschriebenes Dilatometer eine an Ort und Stelle durchführbare Messung einer ladezustandsabhängigen Ausdehnung beziehungsweise Expansion eines insbesondere in Form einer Batteriezelle ausgebildeten Elektrodenstapels. Gemäß einigen zuvor beschriebenen
Weiterbildungen ist es möglich, beim Aufladen des Elektrodenstapels eine konstante mechanische Gegenkraft auf den Elektrodenstapel auszuüben.
Gemäß anderen zuvor beschriebenen Weiterbildungen ist es möglich, beim Aufladen des Elektrodenstapels eine variable mechanische Gegenkraft auf den Elektrodenstapel auszuüben. Dadurch kann der tatsächliche Einbauzustand von in einem solchen Elektrodenstapel zu verwendenden Elektroden nachbildet und dadurch optimiert werden. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. Für gleiche Komponenten und Parameter werden jeweils gleiche Bezugszeichen verwendet. Jede
Komponente und jeder Parameter werden jeweils einmalig eingeführt und bei Wiederholung jeweils als schon bekannt behandelt, unabhängig davon, auf welche Zeichnung oder auf welches Ausführungsbeispiel sich ein jeweils entsprechender Beschreibungsteil, in dem die entsprechende Komponente oder der entsprechende Parameter wiederholt vorkommt, bezieht. In den Zeichnungen sind:
Figur 1 eine Schnittansicht eines ersten Dilatometers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2 eine Schnittansicht eines zweiten Dilatometers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
Figur 3 mehrere mittels des ersten Dilatometers für unterschiedliche mechanische Druckverhältnisse gemessene Verläufe, die mehrere ladezustandsabhängige Expansionen von
Elektrodenstapeln in Abhängigkeit von der Zeit angeben.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt ein erstes Dilatometer 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das erste Dilatometer 1 umfasst eine Trägereinheit 10 mit einem in Form einer Schale 1 1 ausgebildeten Träger zum Aufnehmen eines
Elektrodenstapels 12. Der Elektrodenstapel 12 ist in Form einer Batteriezelle ausgebildet. Das erste Dilatometer 1 umfasst ferner eine
Kraftübertragungseinheit 20 mit einem in Form eines Kolbens 21 ausgebildeten Kraftübertragungselement. Das erste Dilatometer 1 umfasst zwei in Form von Stecker-Buchsen ausgebildete Kontaktelemente (nicht dargestellt), über die eine elektrische Kontaktierung von in dem Elektrodenstapel 12 vorhandenen Elektroden (nicht dargestellt) erfolgen kann. Über die zwei Kontaktelemente kann ein Aufladen des Elektrodenstapels 12 erfolgen, wenn der Elektrodenstapel 12 mit einer im Wesentlichen senkrecht zu einer ersten Richtung R1 orientierten ersten Außenfläche auf der Schale 1 1 aufliegt. Die zwei Kontaktelemente umfassen ein in der Schale 1 1 eingebautes erstes Kontaktelement und ein in dem Kolben 21 eingebautes zweites
Kontaktelement.
Die Elektroden des Elektrodenstapels 12 umfassen eine Anode und eine Kathode, sind jeweils einseitig mit aktivem Material beschichtet und durch einen ionenleitenden Separator elektrisch voneinander isoliert. Der Elektrodenstapel 12 umfasst ferner einen Elektrolyten. Der Elektrodenstapel 12 ist insbesondere in Form einer Lithium-Ionen-Batteriezelle ausgebildet.
Der Kolben 21 ist dazu vorgesehen, eine im Wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung R1 orientierte zweite Außenfläche des Elektrodenstapels 12 mittels einer sich an einem ersten Ende befindlichen Stirnseite vollflächig zu
kontaktieren. Somit ist es möglich, dass beim Aufladen des Elektrodenstapels 12 der Kolben 21 die zweite Außenfläche des Elektrodenstapels 12 mittels seines ersten Endes stets vollflächig kontaktiert.
Die Kraftübertragungseinheit 20 umfasst ein in Form einer Feder 22
ausgebildetes elastisches Element und ein in Form eines ersten einschraubbares
Elements 23 ausgebildetes Verspannungselement. Dabei umschließt die Feder 22 den Kolben 21 . Ferner weist das erste einschraubbare Element 23 einen entlang seiner Einschraubrichtung durchgehenden Hohlraum auf. Die Kraftübertragungseinheit 20 umfasst ferner ein erstes Gehäuse 24, welches den Kolben 21 und die Feder 22 umschließt. Dabei weist das erste Gehäuse 24 einen den Kolben 21 umschließenden offenen Endbereich 25 auf. Das erste einschraubbare Element 23 kann so in den offenen Endbereich 25 des ersten Gehäuses 24 eingefügt werden, dass das erste einschraubbare Element 23 den Kolben 21 umschließt und durch Einschrauben in den offenen Endbereich 25 des ersten Gehäuses 24 eine Kontraktion der Feder 22 verursacht. Durch die Kontraktion der Feder 22 wird eine mechanische Verspannung des Kolbens 21 erzeugt, so dass der Kolben 21 mit einer infolge der Kontraktion der Feder 22 entstehenden ersten Kraft gegen den Elektrodenstapel 12 drückt.
Ferner ist eine beim Aufladen des Elektrodenstapels12 entlang der ersten Richtung R1 erfolgende Expansion des Elektrodenstapels 12 vernachlässigbar gegenüber einem bei der Kontraktion der Feder 22 vorkommenden Federweg. Dadurch ist eine durch eine Änderung der Kontraktion der Feder 22
hervorgerufene Änderung eines Betrags der ersten Kraft vernachlässigbar. Folglich stellt die erste Kraft eine konstante und der Expansion des
Elektrodenstapels 12 entgegenwirkende mechanische Gegenkraft dar.
Die Kraftübertragungseinheit 20 umfasst ein in Form eines Axial-Nadellagers 27 ausgebildetes Rotationsverhinderungselement, das dazu vorgesehen ist, ein Mitdrehen des Kolbens 21 beim Einschrauben des ersten einschraubbaren Elements 23 zu verhindern. Das Axial-Nadellager 27 ist zwischen der Feder 22 und dem Kolben 21 angeordnet.
Die Kraftübertragungseinheit 20 umfasst ferner ein in Form eines Zentrierringes 28 ausgebildetes Zentrierelement, das dazu vorgesehen ist, das von dem ersten einschraubbaren Element 23 umschlossene Kolben 21 zu zentrieren.
Das erste Dilatometer 1 umfasst eine Messeinheit, die einen in der Trägereinheit 10 angeordneten Kraftsensor 14 aufweist, auf dem die Schale 1 1 punktuell aufliegt. Der Kraftsensor 14 ist dazu vorgesehen, die erste Kraft zu messen. Dadurch, dass die Schalle 1 1 punktuell auf dem Kraftsensor 14 aufliegt, wird eine vollflächige Auflage der sich am ersten Ende des Kolbens 21 erstreckenden Stirnseite des Kolbens 21 auf dem Elektrodenstapel 12 und folglich auch auf einer den Elektrodenstapel 12 kontaktierenden Innenfläche der Schale 1 1 gewährleistet. Somit ist das erste Dilatometer 1 selbstarretierend. Dadurch wird auch eine vollflächige mechanische Kontaktierung der in dem Elektrodenstapel 12 angeordneten Elektroden erreicht.
Die Messeinheit umfasst ferner einen in der Krafteinheit 20 angeordneten Wegsensor 26. Der Wegsensor 26 ist dazu ausgebildet, beim Aufladen des Elektrodenstapels 12 einen von einem aus dem offenen Endbereich 25 des ersten Gehäuses 24 herausragenden zweiten Ende des Kolbens 21 entlang der ersten Richtung R1 zurückgelegten Weg zu messen. Dabei ist das zweite Ende des Kolbens 21 starr mit dem den Elektrodenstapel 12 kontaktierenden ersten Ende des Kolbens 21 verbunden. Folglich ist der von dem zweiten Ende des
Kolbens 21 entlang der ersten Richtung R1 zurückgelegte Weg gleich der entlang der ersten Richtung R1 erfolgende Expansion des Elektrodenstapels 12. Der Wegsensor 26 ist beispielsweise ein Differentialtransformator-Wegsensor (LVDT) oder ein kapazitiver Wegsensor.
Die Trägereinheit 10 und die Kraftübertragungseinheit 20 sind über ein in Form einer Schraube 30 ausgebildetes zweites einschraubbares Element lösbar miteinander verbunden. Dazu weisen die Trägereinheit 10 und die
Kraftübertragungseinheit 20 jeweils eine von zwei Bohrungen auf und sind durch Einschrauben der Schraube 30 in die zwei angrenzend aneinander positionierten
Bohrungen lösbar miteinander verbindbar. Zum Einlegen des Elektrodenstapels 12 auf die Schale 1 1 kann die Krafteinheit 20 samt ihrer Einbauteile 21 , 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 durch Lösen der Schraube 30 abgenommen werden. Zur elektrischen Isolierung der Trägereinheit 10 und der Kraftübertragungseinheit 20 ist die Bohrung der Kraftübertragungseinheit 20 mit einer insbesondere aus
Polyethylen (PE) ausgebildeten Isolierschicht 31 versehen. Es kann auch eine weitere Schraube (nicht dargestellt) vorgesehen sein, die in gleicher Weise wie die Schraube 30 ausgebildet ist. Das erste Dilatometer 1 umfasst ferner ein zwischen der Trägereinheit 10 und der Kraftübertragungseinheit 20 angebrachtes und in Form eines Polyethylen- Rings 40 ausgebildetes Isolierelement. Die Trägereinheit 10 und die
Kraftübertragungseinheit 20 sind über den Polyethylen-Ring 40 elektrisch isoliert und abgedichtet.
Das erste Dilatometer 1 kann auch ein die Schale 1 1 umschließendes und in Form eines Dichtrings 41 ausgebildetes Abdichtungselement umfassen. Das erste Dilatometer 1 kann ferner auch ein den Kolben 21 umschließendes und in Form eines weiteren Dichtrings 42 ausgebildetes Abdichtungselement umfassen. Die Dichtringe 41 , 42 können zur Sicherstellung einer Dichtigkeit des sich in dem Elektrodenstapel 12 befindlichen Elektrolyten und zur Vermeidung eines Eindringens von Verunreinigungen, wie zum Beispiel von Wasser aus der Luft, vorgesehen werden. Diese Dichtringe 41 , 42 sind nicht notwendig, wenn das erste Dilatometer 1 in einem Trockenraum beziehungsweise innerhalb einer Schutzatmosphäre, wie zum Beispiel in einer Glovebox, betrieben wird.
In einer ersten Variante des ersten Dilatometers 1 kann die Feder 22 zur mechanischen Verspannung des Kolbens 21 entfallen. Hierbei kann beim Aufladen des Elektrodenstapels 12 eine freie Expansion des Elektrodenstapels 12 entlang der ersten Richtung R1 erfolgen und mittels des Wegsensors 26 bestimmt werden.
In einer zweiten Variante des ersten Dilatometers kann die Feder 22 zur mechanischen Verspannung des Kolbens 21 entfallen und die mechanische Verspannung des Kolbens 21 extern durch Pneumatik- oder Hydraulikkolben erfolgen.
Figur 2 zeigt ein zweites Dilatometer 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Das zweite Dilatometer 2 unterscheidet sich von dem ersten Dilatometer 1 dadurch, dass die Feder 22 durch eine Metallhülse 102 ersetzt wird.
Bei der zweiten Ausführungsform wird durch Einschrauben des ersten einschraubbaren Elements 23 in den offenen Endbereich 25 des ersten
Gehäuses 24 eine Kontraktion der Metallhülse 102 verursacht. Durch die
Kontraktion der Metallhülse 102 wird eine mechanische Verspannung des Kolbens 21 erzeugt, so dass der Kolben 21 mit einer infolge der Kontraktion der Metallhülse 102 entstehenden ersten Kraft gegen den Elektrodenstapel 12 drückt. Eine bei der Kontraktion der Metallhülse 102 entlang der ersten Richtung R1 stattfindende Längenänderung der Metallhülse 102 ist um mehrere
Größenordnungen kleiner als eine Expansion des Elektrodenstapels 12, die beim Aufladen des Elektrodenstapels 12 in Abwesenheit einer mechanischen
Verspannung des Kolbens 21 entlang der ersten Richtung R1 stattfinden würde. Aus diesem Grund wird beim Aufladen des Elektrodenstapels 12 eine Bewegung der den Kolben 21 kontaktierenden zweiten Außenfläche des Elektrodenstapels 12 durch die Metallhülse 102 im Wesentlichen verhindert. Mit anderen Worten wird beim Aufladen des Elektrodenstapels 12 einen von der zweiten Außenfläche des Elektrodenstapels 12 entlang der ersten Richtung R1 zurückgelegten Weg durch die sehr kleine bei der Kontraktion der Metallhülse 102 vorkommende Längenänderung der Metallhülse 102 stark begrenzt beziehungsweise festgelegt.
Das bedeutet, dass beim Aufladen des Elektrodenstapels 12 die erste Kraft die infolge eines wachsenden Innendrucks des Elektrodenstapels 12 von dem Elektrodenstapel 12 auf den Kolben 21 ausgeübte zweite Kraft kompensieren muss, um die entlang der ersten Richtung R1 erfolgende Expansion des
Elektrodenstapels 12 im Wesentlichen verhindern zu können. Das bedeutet ferner, dass beim Aufladen des Elektrodenstapels 12 ein expansionsbedingter Anstieg des Betrages der ersten Kraft erfolgt, um den wachsenden Innendruck des Elektrodenstapels 12 zu kompensieren. Folglich stellt hier die erste Kraft eine variable mechanische Gegenkraft dar, die durch den Kraftsensor 14 gemessen wird. Somit kann beim Aufladen des Elektrodenstapels 12 eine expansionsbedingte Entwicklung der auf den Elektrodenstapel 12 wirkenden ersten Kraft mittels des Kraftsensors 14 gemessen werden.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel und bei allen zuvor beschriebenen
Varianten, bei denen die Feder 22 entfällt, kann die Gesamtbauhöhe eines entsprechenden Dilatometers 2 in etwa um eine sich entlang der ersten Richtung R1 erstreckende Länge der Feder 22 reduziert werden, wodurch einen sehr kompakten Aufbau eines solchen Dilatometers 2 ermöglicht wird.
Figur 3 zeigt einen ersten Verlauf V1 einer mittels des ersten Dilatometers 1 gemessenen ladezustandsabhängigen ersten Expansion einer ersten Lithium- Ionen-Batteriezelle in Abhängigkeit von der Zeit. Die erste Expansion wird während des ersten Aufladens der ersten Batteriezelle gemessen. Während des ersten Aufladens der ersten Batteriezelle übt der Kolben 21 eine erste Kraft mit einem solchen Betrag auf die erste Batteriezelle aus, dass die erste Batteriezelle einem ersten mechanischen Druck von 79 kPa ausgesetzt wird. Die erste Expansion wird auf einer ersten Achse s in Mikrometern μηη angegeben. Die Zeit wird auf einer zweiten Achse t in Stunden h angegeben. Figur 3 zeigt ferner einen in Abhängigkeit von der Zeit dargestellten zweiten Verlauf V2 einer ersten Spannung, die während des ersten Aufladens der ersten Batteriezelle an der ersten Batteriezelle anliegt. Die erste Spannung wird auf einer parallel zur ersten Achse orientierten dritten Achse U in Volt V angegeben. Die erste Batteriezelle weist einen Ladezustand auf, der sich bei dem ersten Aufladen der ersten Batteriezelle zwischen 0 und 1 ändert.
Figur 3 zeigt einen dritten Verlauf V3 einer mittels des ersten Dilatometers 1 gemessenen ladezustandsabhängigen zweiten Expansion einer zweiten Lithium- Ionen-Batteriezelle in Abhängigkeit von der Zeit. Die erste und die zweite Batteriezellen sind gleich ausgebildet. Die zweite Expansion wird während des ersten Aufladens der zweiten Batteriezelle gemessen. Während des ersten Aufladens der zweiten Batteriezelle übt der Kolben 21 eine erste Kraft mit einem solchen Betrag auf die zweite Batteriezelle aus, dass die zweite Batteriezelle einem gegenüber dem ersten Druck fast doppelten zweiten mechanischen Druck von 156 kPa ausgesetzt wird. Die zweite Expansion wird auch auf der ersten Achse s in Mikrometer μηη angegeben.
Figur 3 zeigt ferner einen in Abhängigkeit von der Zeit dargestellten vierten Verlauf V4 einer zweiten Spannung, die während des ersten Aufladens der zweiten Batteriezelle an der zweiten Batteriezelle anliegt. Die zweite Spannung wird auch auf der dritten Achse U in Volt V angegeben. Die zweite Batteriezelle weist einen Ladezustand auf, der sich bei dem ersten Aufladen der zweiten Batteriezelle zwischen 0 und 1 ändert.
Aus der Figur 3 ist ersichtlich, dass für jeden von der ersten Batteriezelle und von der zweiten Batteriezelle angenommenen Ladezustand die erste Expansion der ersten Batteriezelle größer als die zweite Expansion der zweiten Batteriezelle ist. Insbesondere ist die bei dem ersten Druck stattfindende erste Expansion der ersten Batteriezelle um einen Faktor von etwa 1 , 5 größer als die bei dem zweiten Druck stattfindende zweite Expansion, wenn die erste Batteriezelle und die zweite Batteriezelle jeweils einen Ladezustand von 1 aufweisen. Das bedeutet, dass ein starker Anstieg eines auf eine sich elektrisch aufladende Lithium-Ionen-Batteriezelle ausgeübten mechanischen Druckes zu einer deutlichen Verringerung einer ladezustandsabhängigen Expansion dieser Batteriezelle führt.
Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung wird hiermit zur weiteren Offenbarung der Erfindung ergänzend auf die Darstellung in den Figuren 1 bis 3
Bezug genommen.

Claims

Ansprüche
1 . Dilatometer (1 ; 2) zum Erfassen eines bei einem Aufladen eines
insbesondere als Batteriezelle ausgebildeten Elektrodenstapels (12) vorkommenden Expansionsbestrebens des Elektrodenstapels (12), umfassend:
eine Trägereinheit (10) mit einem Träger (1 1 ) zum Aufnehmen des Elektrodenstapels (12);
zwei Kontaktelemente, über die ein elektrisches Aufladen des
Elektrodenstapels (12) erfolgen kann, wenn der Elektrodenstapel (12) mit einer im Wesentlichen senkrecht zu einer ersten Richtung (R1 ) orientierten ersten Außenfläche auf dem Träger (1 1 ) aufliegt;
eine Kraftübertragungseinheit (20) mit einem Kraftübertragungselement (21 ), das dazu vorgesehen ist, beim Aufladen des Elektrodenstapels (12) eine im Wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung (R1 ) orientierte zweite Außenfläche des Elektrodenstapels (12) mittels eines ersten
Endes stets zu kontaktieren und eine entlang der ersten Richtung (R1 ) stattfindende freie Expansion des Elektrodenstapels (12) zuzulassen und/oder eine der freien Expansion entgegenwirkende erste Kraft auf den Elektrodenstapel (12) auszuüben, und
- eine Messeinheit (14, 26), die zum Erfassen des Expansionsbestrebens des Elektrodenstapels (12) dazu ausgebildet ist, beim Aufladen des Elektrodenstapels (12) eine Bewegung des Kraftübertragungselements (21 ) und/oder die erste Kraft zu messen. 2. Dilatometer (1 ; 2) nach Anspruch 1 , wobei die Messeinheit einen Wegsensor
(26) umfasst, der dazu ausgebildet ist, beim Aufladen des Elektrodenstapels (12) einen von einem mit dem ersten Ende starr verbundenen zweiten Ende des Kraftübertragungselements (21 ) entlang der ersten Richtung (R1 ) zurückgelegten Weg zu messen und daraus eine entlang der ersten Richtung (R1 ) erfolgende Expansion des Elektrodenstapels (12) zu bestimmen. Dilatometer (1 ; 2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Messeinheit einen in der Trägereinheit (10) angeordneten Kraftsensor (14) umfasst, der dazu vorgesehen ist, eine dem ersten Ende des
Kraftübertragungselements (21 ) abgewandte Außenfläche des Trägers (1 1 ) zu kontaktieren, insbesondere punktuell zu kontaktieren, und beim Aufladen des Elektrodenstapels (12) die erste Kraft zu messen.
Dilatometer (1 ; 2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kraftübertragungseinheit (10) ein elastisches Element (22; 102) und ein Verspannungselement (23) umfasst, wobei das Verspannungselement (23) dazu vorgesehen ist, zum Erzeugen der ersten Kraft eine zu einer mechanischen Verspannung des Kraftübertragungselements (21 ) führende Kontraktion des elastischen Elements (22; 102) zu erzeugen.
Dilatometer (1 ) nach Anspruch 4, wobei ein Elastizitätsmodul des elastischen Elements (22) so ausgewählt ist, dass beim Aufladen des Elektrodenstapels (12) die von dem Kraftübertragungselement (21 ) auf den Elektrodenstapel (12) ausgeübte erste Kraft kleiner als eine infolge eines wachsenden Innendrucks des Elektrodenstapels (12) von dem Elektrodenstapel (12) auf das Kraftübertragungselement (21 ) aufgebübte zweite Kraft ist.
Dilatometer (1 ) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei das elastische Element (22) in Form einer Feder (22) ausgebildet ist und wobei ein bei der Kontraktion vorkommender Federweg der Feder (22) insbesondere um einen vordefinierten Faktor oder um wenigstens eine Größenordnung größer als eine beim Aufladen des Elektrodenstapels (12) erfolgende Expansion des Elektrodenstapels (12) entlang der ersten Richtung (R1 ) ist.
Dilatometer (2) nach Anspruch 4, wobei ein Elastizitätsmodul des elastischen Elements (102) so ausgewählt ist, dass beim Aufladen des Elektrodenstapels (12) die von dem Kraftübertragungselement (21 ) auf den Elektrodenstapel (12) ausgeübte erste Kraft eine infolge eines wachsenden Innendrucks des Elektrodenstapels (12) von dem Elektrodenstapel (12) auf das
Kraftübertragungselement (21 ) aufgebübte zweite Kraft kompensiert.
8. Dilatometer (2) nach einem der Ansprüche 4 oder 7, wobei das elastische Element (102) in Form einer Hülse aus massivem Material, insbesondere in Form einer Metallhülse (102), ausgebildet ist.
9. Dilatometer (1 ; 2) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei das elastische Element (22; 102) das Kraftübertragungselement (21 ) umschließt und zwei jeweils das Kraftübertragungselement (21 ) umschließende offene
Endbereiche aufweist, wobei das mittels des Verspannungselements (23) kontrahierte elastische Element (22; 102) mit einem ersten seiner zwei offenen Endbereiche gegen eine dem ersten Ende des
Kraftübertragungselements (21 ) abgewandte Seite eines ersten Endbereichs des Kraftüberragungselements (21 ) drückt und mit einem zweiten der zwei offenen Endbereiche gegen das Verspannungselement (23) drückt, wobei der erste Endbereich des Kraftübertragungselements (21 ) das erste Ende des Kraftübertragungselements (21 ) umfasst.
10. Dilatometer (1 ; 2) nach Anspruch 9, wobei die Kraftübertragungseinheit (20) ein erstes Gehäuse (24) umfasst, welches das Kraftübertragungselement (21 ) und das elastische Element (22; 102) umschließt und einen offenen Endbereich (25) aufweist, wobei der offene Endbereich (25) des ersten Gehäuses (24) das Kraftübertragungselement (21 ) umschließt, und wobei das Verspannungselement (23) in Form eines ersten einschraubbaren Elements (23) mit einem entlang seiner Einschraubrichtung durchgehenden Hohlraum ausgebildet ist und so in den offenen Endbereich (25) des ersten Gehäuses (24) eingefügt werden kann, dass das erste einschraubbare Element (23) das Kraftübertragungselement (21 ) umschließt und durch Einschrauben in den offenen Endbereich (25) des ersten Gehäuses (24) die Kontraktion des elastischen Elements (22; 102) erzeugt.
1 1 . Dilatometer (1 ; 2) nach Anspruch 10, wobei die Kraftübertragungseinheit (20) ein Rotationsverhinderungselement (27) umfasst, das dazu ausgebildet ist, ein Mitdrehen des Kraftübertragungselements (21 ) beim Einschrauben des ersten einschraubbaren Elementes (23) zu verhindern.
12. Dilatometer (1 ; 2) nach einem der Ansprüche 10 oder 1 1 , wobei die
Kraftübertragungseinheit (20) ein Zentrierelement (28) umfasst, das dazu ausgebildet ist, das von dem ersten einschraubbaren Element (23) umschlossene Kraftübertragungselement (21 ) zu zentrieren.
13. Dilatometer (1 ; 2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Träger (1 1 ) in Form einer Schale (1 1 ) ausgebildet ist und/oder das
Kraftübertragungselement (21 ) in Form eines Kolbens (21 ) ausgebildet ist.
14. Dilatometer (1 ; 2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zum Einlegen des Elektrodenstapels (12) auf den Träger (1 1 ) und zum Entfernen des Elektrodenstapels (12) von dem Träger (1 1 ) die Trägereinheit (10) und die Kraftübertragungseinheit (20) lösbar miteinander verbunden sind.
15. Dilatometer (1 ; 2) nach Anspruch 14 umfassend ein zweites einschraubbares Element (30) und zwei diesem zugeordnete Bohrungen, wobei die
Trägereinheit (10) und die Kraftübertragungseinheit (20) jeweils eine der zwei Bohrungen aufweisen und durch Einschrauben des zweiten einschraubbaren Elements (30) in die zwei angrenzend aneinander positionierten Bohrungen miteinander verbindbar sind.
16. Dilatometer (1 ; 2) nach Anspruch 15, wobei wenigstens eine der Bohrungen eine Isolierschicht (31 ) aufweist.
17. Dilatometer (1 ; 2) nach einem der vorangehenden Ansprüche umfassend ein zwischen der Trägereinheit (10) und der Kraftübertragungseinheit (20) angebrachtes Isolierelement (40) und/oder ein den Träger (1 1 )
umschließendes Abdichtungselement (41 ) und/oder ein das
Kraftübertragungselement (21 ) umschließendes weiteres
Abdichtungselement (42).
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