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DE102008004236A1 - Energy storage and electrical system with such energy storage - Google Patents

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DE102008004236A1
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DE
Germany
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lithium
energy store
energy storage
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carbonate
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Pending
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DE102008004236A
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German (de)
Inventor
Peter Dr. Birke
Michael Keller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Temic Automotive Electric Motors GmbH
Original Assignee
Temic Automotive Electric Motors GmbH
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Energiespeicher (2), insbesondere Lithium-Ionen-Energiespeicher, umfassend mehrere miteinander verschaltete Einzelzellen (1), welche jeweils eine negative Elektrode (1.1) und eine positive Elektrode (1.2) und einen diese ionisch leitend verbindenden Elektrolyten (1.3) aufweisen, wobei die negative Elektrode (1.1) aus einem derartigen Aktivmaterial gebildet ist, dass deren Potential gegenüber Lithium größer 1 V ist, und wobei die positive Elektrode (1.2) aus einem derartigen Aktivmaterial gebildet ist, dass deren Potential gegenüber Lithium kleiner 4.5 V ist.The invention relates to an energy store (2), in particular a lithium-ion energy store, comprising a plurality of interconnected individual cells (1), each having a negative electrode (1.1) and a positive electrode (1.2) and an electrolyte (1.3) connecting them in an ionic manner. wherein the negative electrode (1.1) is formed of such an active material that its potential to lithium is greater than 1 V, and wherein the positive electrode (1.2) is formed of such an active material that its potential to lithium is less than 4.5V ,

Description

Die Erfindung betrifft einen Energiespeicher, insbesondere einen Lithium-Ionen-Energiespeicher, umfassend mehrere miteinander verschaltete Einzelzellen, welche jeweils eine negative Elektrode und eine positive Elektrode und einen diese ionisch leitend verbindenden Elektrolyten aufweisen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Bordnetz mit einem solchen Energiespeicher.The The invention relates to an energy store, in particular a lithium-ion energy store, comprising several interconnected single cells, each one negative electrode and a positive electrode and one of these ionic having conductive connecting electrolytes. Furthermore The invention relates to a vehicle electrical system with such energy storage.

Energiespeicher werden häufig als Pufferbatterie und/oder Bordnetzbatterie in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Hybridfahrzeug eingesetzt, welches üblicherweise aus einer Kombination verschiedenartiger Antriebe, z. B. Verbrennungsmotor und Elektromotor oder Brennstoffzelle und Energiespeicher, bestehen. Dabei kann der Energiespeicher zum Starten eines Verbrennungsmotors und/oder zur Versorgung von elektrischen Verbrauchern im Fahrzeug vorgesehen sein. Auch kann die Energie des Energiespeichers für Beschleunigungsvorgänge des Fahrzeugs benutzt werden, wobei der Verbrennungsmotor bei günstigem Drehmomentverlauf des Elektromotors effektiv unterstützt wird, so dass der Verbrennungsmotor in einem lastoptimierten Drehzahlbereich betrieben werden kann und der Elektromotor gerade bei niedrigen Drehzahlen das nötige Drehmoment bereitstellt.energy storage are often used as a back-up battery and / or on-board battery used in a vehicle, in particular in a hybrid vehicle, which usually consists of a combination of different types Drives, z. B. internal combustion engine and electric motor or fuel cell and energy storage exist. In this case, the energy storage for Starting an internal combustion engine and / or for the supply of electrical Be provided for consumers in the vehicle. Also, the energy can the energy storage for acceleration processes be used of the vehicle, the internal combustion engine at a favorable Torque curve of the electric motor effectively supported so that the internal combustion engine in a load-optimized speed range can be operated and the electric motor just at low Speeds provides the necessary torque.

Der Elektromotor ist insbesondere als Starter/Generator und/oder elektrischer Antrieb ausgeführt. Als Starter/Generator ersetzt der Elektromotor üblicherweise den vorhandenen Anlasser und die Lichtmaschine. Bei einer Ausführung als elektrischer Antrieb kann ein zusätzliches Drehmoment, d. h. ein Beschleunigungsmoment, zum Vortrieb des Fahrzeugs von dem Elektromotor beigetragen werden. Als Generator ermöglicht der Elektromotor eine Rekuperation von Bremsenergie und Bordnetzversorgung.Of the Electric motor is in particular as a starter / generator and / or electrical Drive executed. As a starter / generator, the electric motor usually replaces the existing starter and the alternator. In one execution as an electric drive, an additional torque, d. H. an acceleration torque, to propel the vehicle of be contributed to the electric motor. As a generator allows the electric motor recuperation of braking energy and on-board power supply.

Im Allgemeinen wird der Energiespeicher während des Fahrbetriebs wieder aufgeladen. Die hierfür benötigte Energie kommt aus der Umsetzung der chemischen Energie des Kraftstoffs über den Verbrennungsmotor und den Generator oder über die Brennstoffzelle.in the Generally, the energy storage during driving recharged. The energy required for this comes from the implementation of the chemical energy of the fuel the internal combustion engine and the generator or via the fuel cell.

Zusätzlich kann der Energiespeicher durch Energierückgewinnung beim Bremsen wieder aufgeladen werden, indem die Möglichkeit geschaffen wird, die Bremsenergie in elektrische Energie umzuwandeln (auch "regeneratives Bremsen" genannt) und nicht als Verlustwärme an die Umgebung abzugeben.additionally can the energy storage by energy recovery during Brakes are recharged by the possibility is created to convert the braking energy into electrical energy (also called "regenerative braking") and not as heat loss to give to the environment.

Für derartige Hybridfahrzeug und Verwendung von Energiespeichern für ein Hybridfahrzeug und/oder zur Bordnetzunterstützung sind leistungsfähige Speicher mit entsprechenden Energieinhalt, wie beispielsweise Nickel-Metall-Hydrid-Batterien (NiMH), Lithium-Ionen-Batterien oder auch Doppelschichtkondensatoren, erforderlich. Um die entsprechenden Spannungen erreichen zu können, umfassen die Batterien eine Vielzahl von Einzelzellen, z. B. 100 Einzelzellen, die üblicherweise seriell miteinander verschaltet sind.For Such hybrid vehicle and use of energy storage for a hybrid vehicle and / or for on-board network support powerful storage with appropriate energy content, such as nickel metal hydride (NiMH) batteries, lithium ion batteries or double-layer capacitors required. To the appropriate To reach voltages include the batteries a plurality of single cells, e.g. B. 100 single cells, usually connected in series with each other.

Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der DE 10 2004 053 479 A1 ist eine Hochleistungs-Lithium-Polymer-Batterie bekannt, die aus mehreren miteinander verschalteten Einzelzellen besteht, welche als negatives Elektrodenmaterial Titanate und als positives Elektrodenmaterial Eisenphosphate aufweist.From the prior art, for example from the DE 10 2004 053 479 A1 is a high-performance lithium-polymer battery is known, which consists of several interconnected single cells, which has titanate as a negative electrode material and iron phosphates as a positive electrode material.

Problematisch gegenüber herkömmlichen NiMH-Batterien mit gewisser Überladetoleranz ist, dass Lithium-Ionen-Energiespeicher bei Überladung Schaden nehmen, insbesondere Feuer fangen oder explodieren können.Problematic compared to conventional NiMH batteries with a certain overcharge tolerance is that lithium-ion energy storage in case of overload damage take, in particular, catch fire or explode.

Eine solche Überladung einzelner Zellen ist bei einer Serienschaltung trotz begrenzter Gesamtspannung immer dann möglich, wenn einzelne Zellen aufgrund von Fertigungstoleranzen, unterschiedlichen Impedanzen und/oder Kapazitäten in ihren elektrochemischen Zuständen mehr und mehr auseinander divergieren.A such overload of individual cells is in a series connection despite limited total voltage always possible if individual cells due to manufacturing tolerances, different Impedances and / or capacities in their electrochemical States diverge more and more apart.

Um dies zu vermeiden, ist es bekannt, die Zellen eines Lithium-Ionen-Energiespeichers in regelmäßigen Abständen zu symmetrieren.Around To avoid this, it is known the cells of a lithium-ion energy storage to balance at regular intervals.

Während bei elektrostatischen Energiespeichern, wie beispielsweise so genannten Doppelschichtkondensatoren, die wesentlich weniger Energie speichern können als Lithium-Ionen-Batterien, aufgrund schneller Relaxationszeiten eine Symmetrierung während des Betriebs möglich ist, wird bei elektrochemischen Energiespeichern, wie der Lithium-Ionen-Batterie, die Symmetrierung beispielsweise in Ruhephasen, also in Phasen, in denen dem Energiespeicher keine Energie entnommen wird, durchgeführt. Hierdurch werden die Ruhespannungen der einzelnen Zellen des elektrochemischen Energiespeichers in guter Genauigkeit erzielt, wobei die Ladezustände durch eine geeignete elektronische Schaltung aneinander angeglichen werden. Dabei wird die Zelle mit der niedrigsten Spannung im Batteriestrang detektiert, wobei den restlichen Zellen solange Leistung, die über einen Widerstand in Wärmeleistung überführt wird, entnommen wird, bis alle Zellen auf den Ladezustand der eingangs genannten Zelle angeglichen sind. Eine derartige elektronische Schaltung ist sehr aufwändig. Zudem führt die Symmetrierung zum Verlust von gespeicherter Energie, Abnahme des Ladezustands, Belastung der Schaltung durch Wärme sowie einen erheblichen Bauteileaufwand und zur Abnutzung und Korrosion an den Kontakten.While in electrostatic energy storage, such as so-called double-layer capacitors, which can store much less energy than lithium-ion batteries, due to fast relaxation times a symmetrization during operation is possible in electrochemical energy storage, such as the lithium-ion battery, the symmetrization For example, in phases of rest, ie in phases in which no energy is removed from the energy storage performed. As a result, the quiescent voltages of the individual cells of the electrochemical energy store are achieved with good accuracy, wherein the states of charge are matched by a suitable electronic circuit to each other. In this case, the cell is detected with the lowest voltage in the battery string, while the remaining cells as long as power, which is converted via a resistor in thermal power, is removed until all cells are adjusted to the state of charge of the aforementioned cell. Such an electronic circuit is very expensive. In addition, the symmetrization leads to the loss of stored energy, decrease in the state of charge, load the scarf tion by heat and a significant component cost and wear and corrosion on the contacts.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Energiespeicher anzugeben, welcher weitgehend wartungsfrei, insbesondere symmetrierungsfrei und vor einer Überladung sicher betrieben werden kann. Darüber hinaus ist ein möglichst wartungsfreies Bordnetz anzugeben.Of the Invention is therefore the object of an energy storage specify which largely maintenance-free, in particular symmetrierungsfrei and can be operated safely against overloading. In addition, a maintenance-free as possible Specify electrical system.

Die Aufgabe wird den Energiespeicher betreffend durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Hinsichtlich des Bordnetzes wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 11 angegebenen Merkmale gelöst.The Task is the energy storage by the in the claim 1 specified characteristics solved. Regarding the electrical system The object is achieved by the im Claim 11 specified features solved.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Energiespeicher, insbesondere ein Lithium-Ionen-Energiespeicher umfasst mehrere miteinander verschaltete Einzelzellen, welche jeweils eine negative Elektrode und eine positive Elektrode und einen diese ionisch leitend verbindenden Elektrolyten aufweisen, wobei die negative Elektrode aus einem derartigen Aktivmaterial gebildet ist, dass deren Potential gegenüber Lithium größer 1 V aufweist, und die positive Elektrode aus einem derartigen Aktivmaterial gebildet ist, dass deren ein Potential gegenüber Lithium von kleiner 4.5 V aufweist.Of the Energy storage according to the invention, in particular a lithium-ion energy storage comprises several interconnected Single cells, each having a negative electrode and a positive Electrode and an ionically conductive connecting these electrolytes have, wherein the negative electrode of such an active material is formed that their potential to lithium greater 1 V, and the positive electrode of such an active material is formed, that its a potential compared to lithium of less than 4.5V.

Durch einen derartigen reduzierten Spannungsbereich aufweisenden Aufbau der jeweiligen Einzelzellen sind an den Oberflächen der positiven und negativen Elektrode eine Dickschichtbildung und somit Seitenreaktionen weitgehend vermieden. Somit tritt kaum ein Wärmeverlust ein und die Ladeleistung wird vollständig umgesetzt, wodurch die Einzelzellen weitgehend gleichmäßig oder mit geringen Unterschieden geladen werden und eine Symmetrierung kaum noch oder seltener erforderlich ist.By Such a reduced voltage having structure the respective single cells are on the surfaces of the positive and negative electrode thick film formation and thus Side reactions largely avoided. Thus, hardly any heat loss occurs one and the charging power is fully implemented, thereby the single cells largely evenly or with small differences are loaded and a balancing hardly still or less often required.

Unter Potential wird insbesondere das chemische Potential der jeweiligen Elektrode gegenüber metallischem Lithium einer Bezugselektrode verstanden, welches sich aus der Energiedifferenz der Bindungselektronen beim Ladungsträgeraustausch zwischen Elektronen der Elektroden und der Bezugselektrode ergibt, wobei die Energiedifferenz einer Spannungsdifferenz (= Differenz potentieller Energie) entspricht und sich aus der Umsetzung der chemischen Energie in elektrische Energie ergibt.Under Potential becomes in particular the chemical potential of the respective ones Electrode opposite metallic lithium of a reference electrode understood, which consists of the energy difference of the bonding electrons during charge carrier exchange between electrons of the electrodes and the reference electrode, wherein the energy difference is a voltage difference (= Difference of potential energy) corresponds to and from the implementation the chemical energy into electrical energy results.

In einer möglichen Ausführungsform ist die positive Elektrode derart ausgebildet, dass diese bei vollständiger Lithiumextraktion ein stabiles Untergitter aufweist. Mit anderen Worten: Die Struktur der positiven Elektrode ist unverändert bei vollständiger Lithiumextraktion. Zudem kann die positive Elektrode bei vollständiger Lithiumextraktion hochohmig werden. Ein daraus resultierendes einfach erfassbares Impedanzsignal dient insbesondere der Überwachung des Ladevorgangs des Energiespeichers.In One possible embodiment is the positive one Electrode designed such that it at full Lithium extraction has a stable sublattice. With others Words: The structure of the positive electrode is unchanged with complete lithium extraction. In addition, the positive Electrode with high lithium extraction with complete lithium extraction become. A resulting easily detectable impedance signal is used in particular to monitor the charging process of the Energy storage.

Bevorzugt wird anhand des Impedanzsignals das Laden des Energiespeichers weitgehend überladungssicher ausgeführt, indem das der jeweiligen Einzelzelle zugehörige Impedanzsignal überwacht wird und bei Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen maximalen Grenzwertes, welches eine vollständig geladene Einzelzelle repräsentiert, diese dann beispielsweise schaltungstechnisch überbrückt wird, so dass die nachfolgenden Einzelzellen analog bis zum vollständigen Aufladen aller Einzelzellen des Energiespeichers aufgeladen werden können. Hierdurch sind ein Überladen einzelner Einzelzellen sowie eine aufwändige Symmetrierung des Energiespeichers sicher vermieden. Darüber hinaus ist durch ein derart effektives und sicheres Laden ohne Wärmeverluste und Leistungsverluste sowohl die Lebenszeit als auch ein erforderlicher Wartungszyklus des Energiespeichers deutlich verlängert.Prefers the charging of the energy store becomes largely overload-proof on the basis of the impedance signal executed by the corresponding individual cell Impedance signal is monitored and on reaching or exceeding a predetermined maximum limit, which is a complete loaded single cell represents this then, for example circuit technology is bridged, so that the following single cells analog until complete Charging all the individual cells of the energy storage are charged can. This is an overload of individual Single cells and a complex balancing of the energy storage safely avoided. In addition, through such an effective and safe charging without heat loss and power losses both the lifetime and a required maintenance cycle of the Energy storage significantly extended.

Vorzugsweise ist die positive Elektrode zumindest aus einem nanoskalaren, elektrochemischen Aktivmaterial, insbesondere aus einem Zwei-Phasen-Aktivmaterial gebildet. Dabei kann die positive Elektrode beispielsweise zumindest aus einem Metalloxid, insbesondere aus Lithium-interkalierte Eisenphosphate LiFePO4 oder Manganoxide LiMn2O4 gebildet sein.Preferably, the positive electrode is formed at least from a nanoscale, electrochemical active material, in particular from a two-phase active material. In this case, the positive electrode can be formed, for example, at least from a metal oxide, in particular lithium-intercalated iron phosphates LiFePO 4 or manganese oxides LiMn 2 O 4 .

Demgegenüber ist die negative Elektrode vorzugsweise zumindest aus einem nanoskalaren, elektrochemischen Aktivmaterial, insbesondere aus einem Zwei-Phasen-Aktivmaterial gebildet. Dabei kann die negative Elektrode beispielsweise zumindest aus einem Metalloxid, insbesondere aus Lithium-interkalierte Titanate Li4Ti5O12 gebildet sein.In contrast, the negative electrode is preferably formed at least from a nanoscale, electrochemical active material, in particular from a two-phase active material. In this case, the negative electrode can be formed, for example, at least from a metal oxide, in particular from lithium-intercalated titanates Li 4 Ti 5 O 12 .

Die positive und negative Elektrode sind bevorzugt besonders dünn, insbesondere mit einer Dicke im mm- oder μm-Bereich ausgeführt. Hierdurch sind die Wärmeverluste deutlich reduziert. Darüber hinaus wird durch die Verwendung von Zwei-Phasen-Materialien als Aktiv-Materialien für die Elektroden eine weitgehend gleichmäßige Lade- und Entladekinetik im Stöchiometriebereich erzielt.The positive and negative electrodes are preferably particularly thin, especially designed with a thickness in the mm or microns range. As a result, the heat losses are significantly reduced. Furthermore is through the use of two-phase materials as active materials for the electrodes a largely uniform Charging and discharging kinetics achieved in the stoichiometric range.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Elektrolyt ein hochsiedender Elektrolyt. Unter einem hochsiedenen Elektrolyten wird insbesondere ein solcher Elektrolyt verstanden, der mittels eines zusätzlichen Lösungsmittels einen höheren Siedepunkt als herkömmliche Elektrolyten aufweist. Beispielsweise kann der Elektrolyt aus einem Polymer oder Polymergemisch, insbesondere Polyisobuten, Polybutadien oder Fluorelestamoren, wie Terpolymeren, versetzt mit Leitsalzlösung aus einem Leitsalz, insbesondere borhaltigen Leitsalz, wie Lithiumtetrafluorborat, Lithiumbisoxalatoborat, Lithiumhexafluorphosphat und/oder Lithiumperchlorat, und einem hochsiedenen Lösungsmittel aus zyklischen Carbonaten, wie Ethylencarbonat, insbesondere Diethylencarbonat, Ethylmethylcarbonat, Propylencarbonat, Fluor-Ethylencarbonat, Gammbutyrolacton, Methylazetat und/oder Ethylazetat gebildet sein. Auch kann der Elektrolyt in weitgehend flüssiger Form nur aus einem in einem hochsiedenen Lösungsmittel, wie die oben genannten Carbonate oder anderen Materialien, gelösten Leitsalz aus einem der genannten Materialien gebildet sein.In a preferred embodiment, the electrolyte is a high boiling electrolyte. A high-boiling electrolyte is understood in particular to mean such an electrolyte which, by means of an additional solvent, has a higher boiling point than conventional electrolytes. For example, the electrolyte may be composed of a polymer or polymer mixture, in particular polyisobutene, polybutadiene or fluoroelastamers, such as terpolyme ren, with Leitsalzlösung from a conductive salt, in particular boron-containing conductive salt, such as lithium tetrafluoroborate, Lithiumbisoxalatoborat, lithium hexafluorophosphate and / or lithium perchlorate, and a high-boiling solvent of cyclic carbonates, such as ethylene carbonate, in particular diethylene carbonate, ethylmethyl carbonate, propylene carbonate, fluoroethylene carbonate, gamma butyrolactone, methyl acetate and or ethyl acetate. Also, the electrolyte can be formed in largely liquid form only from a high-boiling solvent, such as the above-mentioned carbonates or other materials, dissolved conductive salt of one of said materials.

Je nach Vorgabe kann sich der Energiespeicher wie folgt zusammensetzen: Aktivmaterial ca. 15 Gew.-% bis 30 Gew.-%, Elektrolyt 10 Gew.-% bis 30 Gew.-% und restliche Komponenten, wie Ableitelektroden, Separator, 40 Gew.-% bis 75 Gew.-%.ever By default, the energy store can be composed as follows: Active material approx. 15% by weight to 30% by weight, electrolyte 10% by weight up to 30% by weight and residual components, such as discharge electrodes, separator, 40 wt .-% to 75 wt .-%.

Zweckmäßigerweise sind die Einzelzellen seriell miteinander verschaltet. Auch können seriell miteinander verschaltete Einzelzellen in Kombination mit parallel verschalteten Einzelzellen einen Energiespeicher bilden.Conveniently, the single cells are connected in series with each other. Also can serially interconnected single cells in combination with parallel interconnected individual cells form an energy store.

Bevorzugt wird der Energiespeicher in einem Bordnetz eines Fahrzeugs, insbesondere eines Hybridfahrzeugs eingesetzt. Dabei eignet sich der erfindungsgemäße Energiespeicher mit den oben beschriebenen Einzelzellen als redundante Energiequelle in einem Bordnetz und/oder als Energiequelle zur Versorgung von Verbrauchern, insbesondere transienter Lasten oder temporären Hochstromverbrauchern im Bordnetz. Zudem kann der Energiespeicher als Rekuperationsspeicher für beispielsweise Umsetzung von Bremsenergie in elektrische Energie dienen. Auch weist ein derartig elektrochemisch aufgebauter Energiespeicher eine gute Tieftemperatureigenschaft auf. Durch die Überwachung der Ladung des Energiespeichers zellengenau anhand von Impedanzsignalen weist der Energiespeicher eine hohe intrinsische Sicherheit vor Überladung, Feuer und Explosion auf. Zudem ist eine Symmetrierung der Einzelzellen nicht erforderlich, so dass die Lebensdauer des Energiespeichers deutlich verlängert ist. Bevorzugt ist der Energiespeicher im Bordnetz als primäre Lithiumbatterie oder als sekundäre Lithiumbatterie separat oder in Kombination mit einer Elektromaschine und/oder einer Bordnetzbatterie in einem Fahrzeug mit oder ohne Verbrennungsmaschine einsetzbar.Prefers is the energy storage in a vehicle electrical system of a vehicle, in particular a hybrid vehicle used. In this case, the invention is suitable Energy storage with the single cells described above as redundant Energy source in a vehicle electrical system and / or as an energy source for supply of consumers, in particular transient loads or temporary High current consumers in the electrical system. In addition, the energy storage as Rekuperationsspeicher for example implementation of braking energy into electrical energy. Also has such a electrochemically structured energy storage a good low temperature property on. By monitoring the charge of the energy storage cell-precise on the basis of impedance signals, the energy storage high intrinsic safety against overcharging, fire and Explosion on. In addition, a symmetrization of the individual cells is not necessary, so that the life of the energy storage significantly is extended. Preferably, the energy storage is in the electrical system as primary lithium battery or as secondary Lithium battery separately or in combination with an electric machine and / or a vehicle electrical system battery in a vehicle with or without Combustion engine used.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert.embodiments The invention will be explained in more detail with reference to a drawing.

Dabei zeigt die einzige Figur eine galvanische Einzelzelle 1 eines Energiespeichers 2, insbesondere eines Lithium-Ionen-Energiespeichers. Zweckmäßigerweise ist der Energiespeicher 2 zur Erzielung einer entsprechenden Spannung aus mehreren seriell oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen 1 gebildet.The single figure shows a galvanic single cell 1 an energy store 2 , in particular a lithium-ion energy storage. Appropriately, the energy storage 2 to obtain a corresponding voltage from a plurality of individual cells connected in series or in parallel 1 educated.

Die Einzelzelle 1 weist eine negative Elektrode 1.1 und eine positive Elektrode 1.2 und einen zwischen diesen diese ionisch leitend verbindenden Elektrolyten 1.3 auf. Die Elektroden 1.1, 1.2 und bei einem aus mehreren Einzelzellen 1 gebildeten Energiespeicher 2 dessen äußere Elektroden (nicht näher dargestellt) sind über Ableitelektroden 3, 4 mit einem äußeren Stromkreis, z. B. einem Bordnetz 5 eines Fahrzeugs, zur Versorgung von elektrischen Verbrauchern verbunden.The single cell 1 has a negative electrode 1.1 and a positive electrode 1.2 and one between these these ionically conductive connecting electrolytes 1.3 on. The electrodes 1.1 . 1.2 and one of several single cells 1 formed energy storage 2 whose outer electrodes (not shown in detail) are via discharge electrodes 3 . 4 with an external circuit, z. B. an electrical system 5 of a vehicle connected to the supply of electrical consumers.

In den Elektroden 1.1, 1.2 finden chemische Redoxreaktionen statt. Die dabei frei werdenden Elektronen werden durch das Bordnetz 5 von der negativen Elektrode 1.1 zur positiven Elektrode 1.2 transportiert und können dabei elektrische Arbeit verrichten. Gleichzeitig werden bei einem als Lithium-Ionen-Speicher ausgebildeten Energiespeicher 2 über einen so genannten inneren Stromkreis durch den Elektrolyten 1.3 Ionen, insbesondere Lithium-Ionen Li+ von der negativen Elektrode 1.1 zur positiven Elektrode 1.2 transportiert. Der Vorteil eines solchen Lithium-Ionen-Energiespeichers 2 liegt in der hohen Energiedichte, wodurch durch eine entsprechende Anzahl von insbesondere seriell miteinander verschalteten Einzelzellen 1 eine hohe Zellspannung ermöglicht ist.In the electrodes 1.1 . 1.2 chemical redox reactions take place. The thereby released electrons are through the electrical system 5 from the negative electrode 1.1 to the positive electrode 1.2 transported and can do electrical work. At the same time are formed in a designed as a lithium-ion storage energy storage 2 via a so-called internal circuit through the electrolyte 1.3 Ions, in particular lithium ions Li + from the negative electrode 1.1 to the positive electrode 1.2 transported. The advantage of such a lithium-ion energy storage 2 lies in the high energy density, which by a corresponding number of particular serially interconnected individual cells 1 a high cell voltage is possible.

Sowohl zur Erzielung der elektronischen als auch der ionischen Leitfähigkeit sind die Elektroden 1.1, 1.2 aus einem entsprechenden Material ausgeführt. Für eine möglichst lange Lebensdauer und große Wartungszyklen und einen möglichst symmetrierungsfreien Betrieb sind entsprechende Elektrodenmaterialien vorgesehen, wobei die negative Elektrode 1.1 aus einem derartigen Aktivmaterial gebildet ist, dass deren Potential gegenüber Lithium größer 1 V ist. Die positive Elektrode 1.2 ist aus einem derartigen Aktivmaterial gebildet, dass deren Potential gegenüber Lithium kleiner 4.5 V ist.Both for the achievement of electronic and ionic conductivity are the electrodes 1.1 . 1.2 made of a suitable material. For the longest possible service life and large maintenance cycles and as symmetrical as possible operation corresponding electrode materials are provided, wherein the negative electrode 1.1 is formed from such an active material that its potential to lithium is greater than 1V. The positive electrode 1.2 is formed of such an active material that its potential to lithium is less than 4.5V.

Insbesondere werden als positive Elektroden 1.2 (= Kathode) nanoskalare, elektrochemische Aktivmaterialien, insbesondere Zwei-Phasen-Aktivmaterialien verwendet. Z. B. werden Übergangsmetalloxide, wie Lithium-interkalierte Eisenphosphate LiFePO4 oder Manganoxide LiMn2O4 verwendet. Dabei kann zur Erhöhung der Leitfähigkeit beispielsweise Leit- oder Lampenruß beigemischt werden. Insbesondere wird eine derartige Materialzusammensetzung gewählt, dass bei vollständiger Lithiumextraktion das Untergitter der positiven Elektrode 1.2 noch stabil ist und somit keine signifikante Änderung der Gitterstruktur gegeben ist.In particular, as positive electrodes 1.2 (= Cathode) nanoscale, electrochemical active materials, especially two-phase active materials used. For example, transition metal oxides such as lithium-intercalated iron phosphates LiFePO 4 or manganese oxides LiMn 2 O 4 are used. It can be added to increase the conductivity, for example, Leit- or lampblack. In particular, such a material composition is chosen that upon complete lithium extraction, the sub-grid of the positive electrode 1.2 is still stable and thus no significant change in the lattice structure is given.

Als negative Elektrode 1.1 werden ebenfalls nanoskalare, elektrochemische Aktivmaterialien, insbesondere Zwei-Phasen-Aktivmaterialien verwendet. Beispielsweise ist die negative Elektrode 1.1 zumindest aus einem Metalloxid, insbesondere aus Lithium-interkalierte Titanate Li4Ti5O12 gebildet. Alternativ können auch andere Materialien verwendet werden, welche insbesondere eine derartige offene Struktur oder Schichtstruktur aufweisen, dass die Lithium-Ionen Li+ leicht interkalieren können.As a negative electrode 1.1 Also nanoscale, electrochemical active materials, especially two-phase active materials are used. For example, the negative electrode 1.1 at least one metal oxide, in particular lithium-intercalated titanates Li 4 Ti 5 O 12 formed. Alternatively, other materials may be used which in particular have such an open structure or layer structure that the lithium ions Li + can easily intercalate.

Darüber hinaus können die Aktivmaterialien der Elektroden 1.1, 1.2 mit mindestens einem Bindemittel, z. B. Polyvinylidenfluorid versetzt sein.In addition, the active materials of the electrodes 1.1 . 1.2 with at least one binder, for. B. be added polyvinylidene fluoride.

Im Detail ist beispielsweise die negative Elektrode 1.1 wie folgt zusammengesetzt:

85 bis 93 Gew.-% Li4Ti5O12
ca. 5 Gew.-% Bindemittel
3 bis 5 Gew.-% Leitruß

und die positive Elektrode 1.2:

80 bis 85 Gew.-% LiFePO4
7 bis 10 Gew.-% Bindemittel
5 bis 7 Gew.-% Leitruß.
In detail, for example, the negative electrode 1.1 composed as follows:

85 to 93% by weight of Li 4 Ti 5 O 12
about 5 wt .-% binder
3 to 5 wt .-% Leitruß

and the positive electrode 1.2 :

80 to 85% by weight of LiFePO 4
7 to 10 wt .-% binder
5 to 7 wt .-% Leitruß.

Als Ableitelektroden 3, 4 werden insbesondere Metallfolien auf die Elektroden 1.1, 1.2 aufgebracht.As lead-off electrodes 3 . 4 In particular, metal foils are applied to the electrodes 1.1 . 1.2 applied.

Zur Ausbildung des Elektrolyten 1.3 als ein hochsiedender Elektrolyt umfasst dieser in herkömmlicher Art und Weise eine aus einem Polymer oder einem Polymergemisch gebildete mikroporöse Membran, die zwischen den Elektroden 1.1, 1.2 als Separator angeordnet ist. In der Membran ist als herkömmliches Elektrolytmaterial eine Leitsalzlösung aus einem Leitsalz, insbesondere borhaltigem Leitsalz, wie Lithiumtetrafluorborat oder Lithiumbisoxalatoborat, und einem hochsiedenen Lösungsmittel aus zyklischen Carbonaten, wie Ethylencarbonat, insbesondere Diethylencarbonat oder Ethylmethylcarbonat, Propylencarbonat, Fluor-Ethylencarbonat, Methylacetat, Ethylacetat und/oder Gammbutyrolacton.For the formation of the electrolyte 1.3 as a high-boiling electrolyte, it conventionally comprises a microporous membrane formed of a polymer or a polymer mixture, which exists between the electrodes 1.1 . 1.2 is arranged as a separator. In the membrane is as a conventional electrolyte material, a Leitsalzlösung of a conducting salt, especially boron-containing conductive salt, such as lithium tetrafluoroborate or Lithiumbisoxalatoborat, and a high-boiling solvent of cyclic carbonates, such as ethylene carbonate, especially diethylene carbonate or ethyl methyl carbonate, propylene carbonate, fluorine-ethylene carbonate, methyl acetate, ethyl acetate and / or Gammbutyrolacton.

Gegenüber herkömmlichen Elektrolyten setzt sich der erfindungsgemäße Elektrolyt 1.3 aus Materialien mit einem höheren Siedepunkt zusammen. Hierdurch sind übliche elektrochemische Seitenreaktionen und daraus resultierend Wärmeverluste vermieden, so dass die gesamte Ladeleistung in Ladung der Einzelzelle 1 umgesetzt wird.Compared with conventional electrolytes, the electrolyte according to the invention is 1.3 composed of materials with a higher boiling point. As a result, conventional electrochemical side reactions and resulting heat losses are avoided, so that the entire charging power in charge of the single cell 1 is implemented.

Durch einfaches Überwachen eines Impedanzsignals der jeweiligen Einzelzelle 1 wird sichergestellt, dass der Energiespeicher 2 beim Laden zellenweise vollständig geladen wird, so dass Ungleichmäßigkeiten weitgehend vermieden sind und eine Symmetrierung der Einzelzellen 1 kaum noch oder selten erforderlich ist. Im Detail wird ein vollständiges Laden der jeweiligen Einzelzelle 1 durch Überwachung des Impedanzsignals auf Erreichen oder Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes identifiziert, woraufhin diese Einzelzelle 1 überbrückt und anschließend die nächste Einzelzelle 1 geladen wird. Ein solcher Ladeprozess des Energiespeichers 2 verhindert sicher eine Überladung und somit einen kritischen Zustand des Energiespeichers 2.By simply monitoring an impedance signal of the respective single cell 1 will ensure that the energy store 2 When loading is loaded cell by cell completely, so that irregularities are largely avoided and a symmetrization of the individual cells 1 hardly or rarely required. In detail, a complete loading of each individual cell 1 identified by monitoring the impedance signal to reach or exceed a predetermined limit, whereupon this single cell 1 bridges and then the next single cell 1 is loaded. Such a charging process of the energy storage 2 safely prevents overcharging and thus a critical state of the energy storage 2 ,

11
Einzelzellesingle cell
1.11.1
negative Elektrodenegative electrode
1.21.2
positive Elektrodepositive electrode
22
Energiespeicherenergy storage
33
Ableitelektrodelead-out
44
Ableitelektrodelead-out
55
Bordnetzboard network
Li+ Li +
Lithium-IonenLithium-ion

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (13)

Energiespeicher (2), insbesondere Lithium-Ionen-Energiespeicher, umfassend mehrere miteinander verschaltete Einzelzellen (1), welche jeweils eine negative Elektrode (1.1) und eine positive Elektrode (1.2) und einen diese ionisch leitend verbindenden Elektrolyten (1.3) aufweisen, wobei die negative Elektrode (1.1) aus einem derartigen Aktivmaterial gebildet ist, dass deren Potential gegenüber Lithium größer 1 V ist, und wobei die positive Elektrode (1.2) aus einem derartigen Aktivmaterial gebildet ist, dass deren Potential gegenüber Lithium kleiner 4.5 V ist.Energy storage ( 2 ), in particular lithium-ion energy storage, comprising a plurality of interconnected individual cells ( 1 ), each having a negative electrode ( 1.1 ) and a positive electrode ( 1.2 ) and an ionically conducting electrolyte ( 1.3 ), wherein the negative electrode ( 1.1 ) is formed from such an active material that its potential to lithium is greater than 1 V, and wherein the positive electrode ( 1.2 ) is formed from such an active material that its potential to lithium is less than 4.5V. Energiespeicher nach Anspruch 1, wobei die positive Elektrode (1.2) bei kompletter Lithiumextraktion ein stabiles Untergitter aufweist.Energy store according to claim 1, wherein the positive electrode ( 1.2 ) has a stable sublattice upon complete lithium extraction. Energiespeicher nach Anspruch 2, wobei die positive Elektrode (1.2) zumindest aus einem nanoskalaren, elektrochemischen Aktivmaterial gebildet ist.Energy store according to claim 2, wherein the positive electrode ( 1.2 ) is formed at least from a nanoscale, electrochemical active material. Energiespeicher nach Anspruch 3, wobei die positive Elektrode (1.2) zumindest aus einem Zwei-Phasen-Aktivmaterial gebildet ist.Energy storage according to claim 3, wherein the positive electrode ( 1.2 ) is formed at least from a two-phase active material. Energiespeicher nach Anspruch 3 oder 4, wobei die positive Elektrode (1.2) zumindest aus einem Metalloxid, insbesondere aus Lithium-interkalierte Eisenphosphate LiFePO4 oder Manganoxide LiMn2O4 gebildet ist.Energy store according to claim 3 or 4, wherein the positive electrode ( 1.2 ) is formed at least from a metal oxide, in particular from lithium-intercalated iron phosphates LiFePO 4 or manganese oxides LiMn 2 O 4 . Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die negative Elektrode (1.1) zumindest aus einem nanoskalaren, elektrochemischen Aktivmaterial gebildet ist.Energy store according to one of claims 1 to 5, wherein the negative electrode ( 1.1 ) is formed at least from a nanoscale, electrochemical active material. Energiespeicher nach Anspruch 6, wobei die negative Elektrode (1.1) zumindest aus einem Zwei-Phasen-Aktivmaterial gebildet ist.Energy store according to claim 6, wherein the negative electrode ( 1.1 ) is formed at least from a two-phase active material. Energiespeicher nach Anspruch 6 oder 7, wobei die negative Elektrode (1.1) zumindest aus einem Metalloxid, insbesondere aus Lithium-interkalierte Titanate Li4Ti5O12 gebildet ist.Energy store according to claim 6 or 7, wherein the negative electrode ( 1.1 ) is formed at least from a metal oxide, in particular from lithium-intercalated titanates Li 4 Ti 5 O 12 . Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Elektrolyt (1.3) ein hochsiedender Elektrolyt ist.Energy store according to one of claims 1 to 8, wherein the electrolyte ( 1.3 ) is a high-boiling electrolyte. Energiespeicher nach Anspruch 9, wobei der Elektrolyt (1.3) aus einem Polymer oder Polymergemisch, insbesondere Polyolefinen, Polyisobuten, Polybutadien oder Fluorelestamoren, wie Terpolymeren, versetzt mit Leitsalzlösung aus einem Leitsalz, insbesondere borhaltigen Leitsalz, wie Lithiumtetrafluorborat oder Lithiumbisoxalatoborat, und einem hochsiedenen Lösungsmittel aus zyklischen Carbonaten, wie Ethylencarbonat, insbesondere Diethylencarbonat oder Ethylmethylcarbonat, Propylencarbonat, Fluor-Ethylencarbonat, Gammbutyrolacton, Methylacetat und/oder Ethylacetat gebildet ist.Energy store according to claim 9, wherein the electrolyte ( 1.3 ) of a polymer or polymer mixture, in particular polyolefins, polyisobutene, polybutadiene or fluoroelastamers, such as terpolymers, admixed with conducting salt solution of a conducting salt, in particular boron-containing conducting salt, such as lithium tetrafluoroborate or lithium bisoxalatoborate, and a high-boiling solvent of cyclic carbonates, such as ethylene carbonate, in particular diethylene carbonate or ethylmethyl carbonate , Propylene carbonate, fluoroethylene carbonate, gamma-butyrolactone, methyl acetate and / or ethyl acetate. Energiespeicher nach Anspruch 9, wobei der Elektrolyt (1.3) aus einem Leitsalz, insbesondere borhaltigen Leitsalz, wie Lithiumtetrafluorborat oder Lithiumbisoxalatoborat, und einem hochsiedenen Lösungsmittel aus zyklischen Carbonaten, wie Ethylencarbonat, insbesondere Diethylencarbonat oder Ethylmethylcarbonat, Propylencarbonat, Fluor-Ethylencarbonat, Gammbutyrolacton, Methylacetat und/oder Ethylacetat gebildet ist.Energy store according to claim 9, wherein the electrolyte ( 1.3 ) is formed from a conducting salt, in particular boron-containing conducting salt, such as lithium tetrafluoroborate or lithium bisoxalatoborate, and a high-boiling solvent of cyclic carbonates, such as ethylene carbonate, in particular diethylene carbonate or ethylmethyl carbonate, propylene carbonate, fluoroethylene carbonate, gamma-butyrolactone, methyl acetate and / or ethyl acetate. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Einzelzellen (1) seriell und/oder parallel miteinander verschaltet sind.Energy store according to one of claims 1 to 11, wherein the individual cells ( 1 ) are connected in series and / or in parallel with each other. Bordnetz (5) für ein Fahrzeug mit einem Energiespeicher (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 als primäre Lithiumbatterie oder als sekundäre Lithiumbatterie separat oder in Kombination mit einer Elektromaschine und/oder einer Bordnetzbatterie in einem Fahrzeug mit oder ohne Verbrennungsmaschine.Electrical system ( 5 ) for a vehicle with an energy store ( 2 ) according to one of claims 1 to 12 as a primary lithium battery or as a secondary lithium battery separately or in combination with an electric machine and / or an on-board battery in a vehicle with or without an internal combustion engine.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011029791A1 (en) * 2009-09-08 2011-03-17 Robert Bosch Gmbh Lithium secondary battery system, in particular for use in a standard 14v on-board network
EP2945211A3 (en) * 2014-05-15 2016-02-24 Saft Groupe S.A. Lithium titanate oxide as negative electrode in li-ion cells

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120109503A1 (en) * 2010-10-29 2012-05-03 Gm Global Technology Operations, Inc. Li-ION BATTERY FOR VEHICLES WITH ENGINE START-STOP OPERATIONS
CN103972594B (en) * 2013-01-30 2016-02-03 比亚迪股份有限公司 A kind of vehicle mounted dynamic battery module

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004053479A1 (en) 2004-11-05 2006-05-11 Dilo Trading Ag Lithium-polymer-system based high duty batteries comprises lithium-intercalable titanate as negative electrode and lithium-intercalable iron phosphate as positive electrode
DE102005022434A1 (en) * 2005-05-14 2006-11-23 Dilo Trading Ag Modified mixture of oxides and phosphates, useful in lithium-ion batteries, comprises lithium-intercalable oxides and phosphates of e.g. titanium, coated with electrically conductive organic polymers

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7211350B2 (en) * 2001-01-29 2007-05-01 Rutgers University Foundation Nanostructure lithium titanate electrode for high cycle rate rechargeable electrochemical cell
JP4929580B2 (en) * 2003-10-30 2012-05-09 株式会社Gsユアサ Lithium ion secondary battery
KR20080063511A (en) * 2005-10-21 2008-07-04 알타이어나노 인코포레이티드 Lithium ion batteries
FR2902577B1 (en) * 2006-06-20 2009-04-24 Commissariat Energie Atomique LITHIUM ION BATTERY COMPRISING TIO2-B AS AN ACTIVE NEGATIVE ELECTRODE MATERIAL

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004053479A1 (en) 2004-11-05 2006-05-11 Dilo Trading Ag Lithium-polymer-system based high duty batteries comprises lithium-intercalable titanate as negative electrode and lithium-intercalable iron phosphate as positive electrode
DE102005022434A1 (en) * 2005-05-14 2006-11-23 Dilo Trading Ag Modified mixture of oxides and phosphates, useful in lithium-ion batteries, comprises lithium-intercalable oxides and phosphates of e.g. titanium, coated with electrically conductive organic polymers

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011029791A1 (en) * 2009-09-08 2011-03-17 Robert Bosch Gmbh Lithium secondary battery system, in particular for use in a standard 14v on-board network
EP2945211A3 (en) * 2014-05-15 2016-02-24 Saft Groupe S.A. Lithium titanate oxide as negative electrode in li-ion cells

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