的機構(如電極上的侵蝕、SEI的改變或枝狀態(tài)晶生長)的所有有關頻率。測量的阻抗數(shù)據(jù)由可具有阻抗變換器的傳感器單元分析。從分析的阻抗測量數(shù)據(jù)可確定老化效應，例如電極上的侵蝕或沉淀。
[0018]在方法的改進方案中規(guī)定，從阻抗測量數(shù)據(jù)確定SEI層的降解。通過持續(xù)監(jiān)視阻抗測量數(shù)據(jù)并且其分析可以從測量數(shù)據(jù)的確定的改變得出SEI層的改變。SEI層的太嚴重降解可以導致由電解質侵蝕電極。因此可導致電池的損傷的電極的侵蝕可以及早發(fā)現(xiàn)。
[0019]此外在該方法中規(guī)定，附加地電解質的氧化還原電位通過參考電極確定。電解質的氧化還原電位改變通知電解質的分解，其給出電池的老化的通知。
[0020]有利地在該方法中功率預測可以考慮得到的老化效應來適配。尤其在電機動性的領域中電池的剩余功率電位的可靠預測是重要的。為了可以準確預測電池的功率，考慮關于電池的老化效應的從阻抗測量數(shù)據(jù)得出的信息。因此此外電池的充電狀態(tài)的可靠說明是可能的。
[0021]在方法的改進方案中測量數(shù)據(jù)可通過復用-方法傳遞到傳感器單元。在復用-方法中可以綜合多個測量數(shù)據(jù)并且通過單個線路傳輸。通過復用-方法還可以將測量信號從多個電池組電池傳遞到傳感器單元。因此為了分析不同電池組電池的測量數(shù)據(jù)和其相應的控制需要僅一個傳感器單元。
[0022]在附圖中示出從中給出其他發(fā)明特征的本發(fā)明的實施例。其示出:
圖1是作為小袋電池(Pouch-Bag-Zelle)的電池的示意圖；以及
圖2是單獨電池的測量布置的示意表示；以及圖3是具有集成在分離器中的參考電極的電池的示意分解圖。
[0023]在圖1中示意地表示作為小袋電池的電池的層結構。對負極I分配放電器2，放電器例如由銅組成。放電器2設置用于引開充電載體。在放電器2上附加負電極3。負電極3例如由石墨組成，其中石墨平面之間嵌入鋰-原子。這個嵌入稱為插入連接。電池組電池的中間層是分離器，該分離器將負和電極彼此電隔離，但是同時對于鋰離子可通過。分離器具有兩個薄膜4，5，在兩個薄膜之間布置參考電極6。參考電極6例如由金，鉑，碳或傳導性有機聚合物組成。對正極7分配放電器8，放電器例如由鋁組成。在I到放電器8的直接電接觸中存在正電極9，該正電極例如由鋰-金屬-氧化物(例如鋰-鈷-二氧化物)組成。
[0024]在圖2中示出根據(jù)圖1的單個電池中的測量布置的實施例。電池的相同部件設置有相同附圖標記。在這個實施例中分離器除了用于測量阻抗的參考電極6以外具有適合用于測量氧化還原電位的兩個另外的參考電極6 ‘和6 ‘‘。參考電極6與負極I的放電器2相連。電極3和9之間的區(qū)域用電解質10填充。在參考電極6和放電器2之間連接用于測量阻抗的裝置11。為了確定電解質的氧化還原電位將測量裝置12與參考電極6 ‘和6 ‘‘相連。
[0025]在可再充電鋰離子電池中電能量以化學過程存儲。Li+離子可以電極3和9之間的電解質10中自由移動。如果電池通過用電器提取能量，在負電極3上發(fā)出鋰離子電子。通過用電器電子到達正電極9，在正電極它們由離子化的過渡金屬離子例如鈷接收。為了均衡這些電流Li+離子從負電極3流到電極9。
[0026]在用于確定電池的老化狀態(tài)和充電狀態(tài)的方法中借助于參考電極6 (其布置在兩個薄膜4，5之間或者集成在分離器薄膜中)測量電極3，9之間的阻抗。對此將具有選擇的頻率的交流電壓附于參考電極6上和電極3或9之一上并且接收阻抗測量數(shù)據(jù)。同樣可能的是，將交流電壓附在電極3和9上并且通過參考電極6測量結果信號。分析阻抗測量數(shù)據(jù)并且根據(jù)分析的測量數(shù)據(jù)得出關于電池狀態(tài)的結論并且確定老化效應。除了阻抗以外還可以通過適合與此的電極確定電池內的氧化還原電位，根據(jù)該氧化還原電位同樣可確定老化效應。在電池的功率預測時考慮得出的老化效應。
[0027]在圖3中示意地在分解圖中示出具有由薄膜層13組成的分離器的電池。在薄膜層13中集成參考電極6。通過在薄膜層13中固定的集成保護參考電極6防止例如通過電解質的外部影響。在電池的分層結構中薄膜層13布置在負極I和正極7之間。由兩個層14，15組成的外殼包圍電池組電池。
[0028]所有在上面描述中并且在權利要求書中提及的特征可以以任意選擇與獨立權利要求的特征組合。本發(fā)明的公開因此不限于所述或者要求保護的特征組合，相反所有本發(fā)明的范圍中有意義的特征組合視為公開。
【主權項】
1.一種具有兩個電極(3，9)，至少一個分離器，至少一個參考電極(6)和電解質(10)的電極， 其特征在于， 所述分離器具有至少一個參考電極， 所述分離器具有至少一個薄膜層以及 對所述參考電極(6)分配用于測量阻抗(11)的裝置。
2.如權利要求1所述的電池，其特征在于，至少一個參考電極集成在至少一個薄膜層中。
3.如權利要求1所述的電池，其特征在于，所述參考電極(6)的至少一個至少逐段地通過印刷技術施加到薄膜層(4，5)上。
4.如權利要求1所述的電池，其特征在于，所述分離器由至少兩個薄膜層(4，5)組成并且所述參考電極(6)至少逐段地布置在薄膜層(4，5)之間。
5.如權利要求1到4的其中之一所述的電池，其特征在于，用于測量阻抗(11)的所述裝置具有至少一個阻抗變換器。
6.如權利要求1到5的其中之一所述的電池，其特征在于，至少一個參考電極(6，6‘，6‘‘)適合用于測量氧化還原電位并且對至少一個參考電極分配用于測量電解質(10)的氧化還原電位s (12)的裝置。
7.如權利要求1到6的其中之一所述的電池，其特征在于，所述電池為鋰離子電池。
8.具有如上述權利要求其中之一所述的至少一個電池的電池系統(tǒng)。
9.一種用于確定如權利要求1到7的其中之一所述的電池的老化狀態(tài)和充電狀態(tài)的方法，所述電池具有至少一個參考電極(6)，所述至少一個參考電極布置在分離器的薄膜(4,5)之間，集成在分離器的薄膜層(4，5)中，或通過印刷技術施加在至少一個薄膜層上并且對所述至少一個參考電極分配用于測量阻抗(11)的裝置，其特征在于， a)測量在選擇的頻率的情況下電極(3，9)之間和/或至少一個電極(3，9)和至少一個參考電極(6)之間的阻抗 b)從阻抗-測量數(shù)據(jù)得到老化效應，例如電極(3，9)上的侵蝕或沉淀。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，從阻抗測量數(shù)據(jù)確定SEI層的降解。
11.如權利要求9或10所述的方法，其特征在于，附加地電解質(10)的氧化還原電位通過適合于此的參考電極(6 ‘，6 確定。
12.如權利要求9到11的其中之一所述的方法，其特征在于，功率預測通過考慮得到的老化效應來適配。
13.如權利要求9到12的其中之一所述的方法，其特征在于，單個電池組電池的測量數(shù)據(jù)通過復用方法傳遞到傳感器單元。
【專利摘要】在具有兩個電極，至少一個分離器，至少一個參考電極和電解質的電池的情況下，可通過測量電化學特性得出老化狀態(tài)。這通過下列方式實現(xiàn)，參考電極與分離器接觸并且對參考電極分配用于測量阻抗的裝置。
【IPC分類】H01M10-48, H01M10-42, G01R27-02, G01R31-00
【公開號】CN104821417
【申請?zhí)枴緾N201510048519
【發(fā)明人】V.斯克瓦雷克, O.莫里澤
【申請人】赫拉胡克公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年1月30日
【公告號】DE102014001260A1, US20150214582