[发明专利]基于模型的电解质填充方法

说明书

本发明涉及用于制造电化学电池，如尤其是次级电池，双层电容器，电解质电容器或燃料电池的方法，其中包含两个单部分或多部分实现的电极和至少一个分离器的电池容器用可流动的电解质填充。此外本发明涉及用于制造多种这样的电化学电池的方法，根据该方法制造的电化学电池，用于制造电化学电池的设备和这个设备用于实施根据本发明的方法的使用。

电化学电池在本发明的意义上是存储器用于存储或者用于通过利用电化学效应转换电能。电化学效应可以是例如离子的再沉积现象，如其例如在次级电池(蓄电池)或双层电容器或电解质电容器中发生。同样电化学效应可以电化学反应，如其在由电能转化为化学能或相反的情况下在燃料电池中发生。对本发明的实现来说无关紧要的是，基于哪个效应来将能量存储在电化学电池中或者对其进行转换。重要的是，电化学电池具有用于制造极性的两个电极和用于分开电极的至少一个分离器，其中这些元件由电解质包围。电极，分离器和电解质在电池容器中保存。

如果在本发明的意义上讨论电极，这个电极的极性不重要。阳极和阴极在本发明的意义上是相同电极。在电化学电池的技术实现中电极经常实现为多部分的，也就是说，多个部件连接在一起成为从电化学看来联通的电极。这个总体应该在本发明的意义上作为电极理解。相应地在权利要求书中声明，电极可以实现为单部分或多部分。

要安装的分离器的数量取决于电极在电池容器中的布置。设置将两个电极彼此分开的至少一个分离器。如果电极交错地堆叠或缠绕，可以要求，多个分离器在电极的部分区域中布置。由于这个原因在权利要求中讨论到至少一个分离器。应该不排除单数个分离器的使用，电池容器包括根据本发明的多个分离器。因此在本发明的范围中分离器还应该理解为复数形式。分离器是电化学不活跃的部件，其将电极彼此电隔离地分开，但是对于在电解质中可移动的离子是可穿透的。

对于本发明不重要的是，电极是否平面地在彼此之上堆叠或缠绕。这个电池构造方式在现有技术中已知。这个构造方式对于本发明不重要。

但是重要的是，电池的三个固定元件，阳极，阴极，分离器的至少一个对某个部分可渗透和可渗透性在制造过程中波动。实际中两个电极和分离器可渗透并且受到制造有关地波动。

可渗透性可理解为，根据部件的几何结构外测量计算的体积不与实际由物质包围的空间一致。相反固体在电极中或者在分离器中包围细孔形式的空区域，其下面称为“空闲体积”。电池内的空闲体积用电解质填充，以便实现电极的总表面上离子不受阻碍的交换。

为了实现最优的功能和高性能，电池内的空闲体积尽可能完全用电解质填充。因为组件的可渗透性和因此电池内的空闲体积生成有关地波动，这意味着，要最优填充的电解质数量也波动。

在电池生产的过去时很少考虑空闲体积这样的波动。相反在每个电池中填充固定的电解质数量，而不管，实际空闲体积析出是多大。这导致了，电池的填充水平波动。在相对固定的电池容器的情况下这很少提出技术问题。但是波动的电解质数量影响电化学电池的机械特性，化学电池的电池容器由薄柔性的外壳形成。因此今天有高功率能力的或者保持高能量的锂离子次级电池受欢迎地实施为所谓的“袋状电池（Pouch-Zellen）”。对此它涉及其电池容器由铝和/或塑料膜制造的电池单元。薄外壳的袋状电池对随结构空间要求变化的波动的电解质数量起反应，这在高度集中的安装电池模型时有阻碍。然而更大的问题在于，电池的波动动态的固有频率通过不同电解质填充数量显著，因为由电解质产生的抑制变化。在在如尤其是在锂离子电池驱动的汽车中的移动应用中使用这样的电化学电池的情况下，在进行的操作中改变的波动特性导致电池的未预料的老化。

由于这个原因存在该需求，电化学电池中电解质数量尽可能精确地匹配实际存在的空闲体积。本发明提出这个任务。

这个任务通过开始提及的种类的方法来解决，其中在充填电解质之前要填充的电解质的数量至少考虑位于电池容器中的电极和位于电池容器中的分离器的实际厚度和实际重量来确定。

此外本发明的对象是如权利要求1所述的方法。