放热元件、电极构造、电能单元和单元排布、以及制造方法和控制方法
【专利摘要】一种放热元件，其具有反应性多层，呈网格状将其安装在载体上。所述放热元件能够装入到具有电极层、分隔物层和集流层的伽伐尼电池的电极构造中。此外，能够在电极构造中设有矩阵形式的传感器排布。根据传感器排布的输出信号能够辨认电极构造中的缺陷。通过点燃RMS网格中所选的区域，其反应放热，能够有目的地破坏缺陷。
【专利说明】放热元件、电极构造、电能单元和单元排布、以及制造方法
和控制方法
[0001]优先权申请DElO 2011 008 706.0的全部内容将在此通过引用作为本申请的组成部分。
[0002]本发明涉及放热元件、电极构造、电能单元和单元排布、制造所述放热元件的方法和用于控制所述电能单元或单元排布的方法。
[0003]在本申请范畴中将如下设备理解为电能单元，即还能够输出电能的设备。例如但不仅仅是能够将一次和二次电池单元(伽伐尼单元)、燃料单元、电容器单元、超级电容器，如超级电容(比如Supercap)及类似物理解为电能单元。
[0004]在电池技术上可观察得出，对一次和(特别是)二次电池(蓄电池)的开发伴随着不断增加的能量密度。在这种情况下，还使用了带有锂的材料组合。
[0005]在电极结构的构造中的缺陷能够导致电池的故障或者导致其他不希望出现的现象，例如功率下降、温度升高或类似现象。此类缺陷能够从一开始就例如通过结晶缺陷存在于电极结构中，或者随着时间的经过(比如通过老化或机械损坏)而形成，或者能够随着时间的经过而使初始的结晶缺陷变得显著或者恶化。其电极结构具有缺陷的单元能够但并不仅仅通过过量的温度作用或者通过随着时间的经过而产生的不可靠的功能而变得不可用，或者影响其他单元，从而使得其仅能够承受有限的负荷，必须在电学上从单元排布中取出或者甚至必须彻底更换。存在以下需求，即通过有针对性地考虑其缺陷来延长其电极结构存在缺陷的单元的寿命，或者至少部分保持其功率。
[0006]由DE112004000385T5已知一种调控热流的、用于电存储单元的覆盖物，所述电存储单元能够在短路状态下在过热点产生热量。所述覆盖物包括由导热材料形成的第一层，其形成为使得与电能的存储单元的外表面相一致，并且来自过热点的热量分布在表面部分上，所述表面部分大于过热点。所述覆盖物还包括由绝热材料形成的第二层，其形成为使得与第一层的外表面相一致，并且其延缓了到达第二层外表面的热流。由此能够降低电池的最大表面温度，并且将第二层的表面温度保持在一个预定的极限以下。
[0007]由W003/038924A2已知一种带有膜电极构造的燃料单元，该膜电极构造紧邻多孔气体扩散层安装。膜电极构造将通过在其中加入反应物而活化。多孔气体扩散层作用如下，即为了减少热位置而选择性地限制达到膜电极构造的确定范围的反应物的量。在同一 申请人:相似的W003/038936A1申请中，代替多孔气体扩散层设有由能够在Z轴方向上导电的材料所形成的层，所述材料具有正温度系数(此类层在接下来缩写为“PTC导体层”)，其中，多孔PTC导体层作用如下，S卩，使得为了减少热位置而选择性地限制被膜电极构造的确定范围所接收(收集)的电子的量。
[0008]根据DE2007 046 939A1，液态冷却剂流过燃料单元排布，其中，监视冷却剂的压力在流过燃料单元之后达到或低于预定的极限值，其中，所述极限值大于冷却剂的沸点平衡压力。因为达到或低于沸点平衡压力会有形成蒸汽膜的危险，并因此在燃料单元中形成局部过热，所以能够通过监测冷却剂的压力来避免由于此类局部过热而在燃料单元排布中造成的损坏。[0009]本发明的任务在于，特别(但并不仅仅是)鉴于前述观点来改善根据现有技术的结构。
[0010]由“Fraunhofer IffS Jahresbericht2008 (弗劳恩霍夫研究院 IWS 所 2008 年年度报告)”第76页已知，使用纳米反应性多层作为能量存储器，其被用于拼合热敏元件。此类纳米反应性多层(随后还缩写成“RMS”)由数百层至几千层分别为IO-1OOnm厚的单层形成，这些单层由至少两种不同材料所形成，在其化合时释放能量(放热反应)。因此在RMS中存储了一定量的化学能，其能够被用作局部热源。在通过外部能源(例如电火花或激光脉冲)的点燃之后，在释放能量的情况下引发所述多层材料的原子互扩散。这形成了前述的反应前端(Reaktionsfront),从中在非常短的时间内在空间上狭窄界定的区域内释放出高热量。在所谓的放热焊料箔(Ldtfolie)中，快速反应的多层箔被用作用于产生焊接的局部热源；在这种情况下，在临近元件中的热量和电压输入能够最小化。以达到100 μ m的整体厚度例如通过物理气相分离法，比如磁控管和离子束喷涂沉积(德语“Ablagerung”)来制造RMS,并且能够直接在相应的元件上涂层，或者制造成独立的箔。例如Ni/Al或Ti/Al的材料组合，例如将被确定为有直至2000°C的局部可达到的温度，以及2-20m/s的传播速度。[0011 ] 所述任务将通过独立权利要求的特征得以完成。本发明的有益改进方式构成了从属权利要求的主题。
[0012]本发明基于如下思考，即值得期待的是，有目的“关断”电能单元的电极构造中的缺陷，但是至少进一步有效保持临近所述缺陷的电极构造中“健康”的部分。本发明出于这一目的而使用反应性的多层(RMS)。
[0013]根据本发明的观点将建议带有反应性多层的放热元件，其中，所述反应性多层不连续地、特别是呈网格状地安装在载体上。
[0014]在本发明的范畴中，反应性多层被理解为由至少两种不同材料所形成的至少两百个、优选为数百个或数千个单层的排布，它们在脉冲点火时彼此放热反应，其中，单层的厚度优选为小于I μ m，特别是几个IOnm至lOOnm，并且多层的整体厚度优选为达到100 μ m。在本发明范畴中，不连续的排布被理解为彼此有界限的区域的排布，其中，界限被理解为，区域被点燃的反应并不能够蔓延到相邻区域。在本发明范畴中，网格状的排布被理解为在一个或两个方向上至少实际上规则的排布，特别是带状的、斑状物状的、点状(像素状)的或者类似的排布，其中，栅栏的分布间隔根据应用，例如但并不仅仅能够是几厘米或分米、几毫米，或者能够位于亚毫米范围内。例如能够但并不仅仅通过反应性多层的光栅化形成、事后通过腐蚀引入沟槽、或者通过机械刻蚀或类似方法在连续形成的反应性多层中实现栅栏，其中，能够通过非反应性材料填满沟槽(界线)。在本发明范畴中，载体被理解为以下结构，其还能够承载多层，比如特地为此提供的箔、另一功能层或元件。通过不连续性，特别是反应性多层的栅栏，能够在反应性多层的一个或数个区域上施加点火脉冲时，限制相同的一个或相同的多个区域上的放热反应，这即允许实现局部受限的强热量产生。
[0015]优选的，放热元件具有功能层用于控制反应性多层。特别优选地，功能层具有电路元件(特别是薄层晶体管)的矩阵式排布，其中，开关元件的矩阵式排布与反应性多层的网格状排布相关。以薄层晶体管的矩阵式排布例如能够使得，有目的地对反应性多层的所选区域施以点火脉冲(例如电压脉冲)，并且因此有目的地点燃所选区域。
[0016]根据本发明另一观点，将提出一种具有第一电极层、分隔物层和第二电极层的顺序排布的电极构造，其中，第一电极层与第一集流层相连接，并且其中第二电极层与第二集流层相连接，其中，分隔物层安装在第一电极层和第二电极层之间，并且其中电极构造具有如前所述的放热元件。所述电极构造包括具有反应性多层的网格状排布的放热元件，使用此类电极构造能够使得所选的具有缺陷的电极构造区域通过有目的地并逐点地点燃反应性多层相应的区域而被破坏或被隔离，而并不使得该电极构造邻近的健康区域过多地共同参与。因此，电极构造的健康区域能够进一步用于接收、转化、存储和释放能量。
[0017]优选地，电极构造具有第二功能层，其具有传感器元件的矩阵式排布，其中设置所述传感器元件来感测电极构造的工作参数。工作参数在本发明范畴中所要考虑的例如但并不仅仅是温度。第二功能层能够集成在放热元件的功能层中。传感器元件的矩阵式排布能够但并不必须与开关元件的矩阵式排布或与反应性多层的网格状排布相关。以传感器元件的矩阵式排布有可能直接获得电极构造的工作参数并作为二维数值场(参数场，例如温度场)。能够从参数场中，可能情况下还在时间进程中得到关于缺陷的位置和临界状态的结论。由此能够再次做出决定，为了有目的地并逐点地破坏电极构造的有关区域，是否并且如果是的话，点燃反应性多层的哪个区域。
[0018]本发明还涉及到具有如前所述电极构造的电能单元，以及具有多个此类单元的单元排布，所述单元彼此串联和/或并联。电能单元能够具有评估逻辑元件，其用于评估传感器输出，和/或具有控制逻辑元件，其用于控制开关元件。单元排布能够具有控制逻辑元件，其与单元排布所有的单元的评估逻辑元件和/或控制逻辑元件相连接。控制逻辑元件能够是电池管理系统的一部分，并且电能单元的评估逻辑元件和/或控制逻辑元件能够至少部分地在单元排布或电池管理系统的控制逻辑元件中实现。逻辑元件在本发明的范畴中被理解为如下设备，其还能够执行逻辑操作。特别但并不仅仅是能够将逻辑元件实现在集成的或非集成的电路中、电学控制单元中、电学控制设备中、微型计算机或类似设备中。
[0019]电能单元在本发明的范畴中被理解为如下设备，即其被设计并布置成用于释放电能。特别能够但并不仅仅是涉及到一次或二次类型(蓄电池单元或充电电池单元)的电化学存储单元、燃料单元或电容器单元。单元(特别是电化学(伽伐尼)单元)的活性部分(其中进行电化学充电、放电及在可能情况下电能的转化过程)包括具有多个层的电极构造，这些层分别通过箔本身来实现或者安装(放置或类似方式)在箔上。箔在本发明范畴中被理解为薄的半成品，其由金属和/或合成材料制成。在这种情况下，箔能够用作具有所希望的电学和/或化学特性的材料的载体(基体)，或者是由本身具有所述特性的材料制成。这些层具有电化学活性材料(电极层)、导电材料(集流层或集电极层)和分隔材料(分隔物层)。集电极层或集流层在本发明范畴中被理解为如下层，其被设计并布置成用于收集并传导电负荷。集电极层例如能够是但不仅仅是导体箔(特别是金属箔)，或者是涂覆有导体材料(特别是金属、碳或类似物质)的合成材料箔。电化学活性材料在本发明范畴中被理解为如下材料，其也参与在活性部分中的电化学反应。
[0020]电能单元在本发明范畴中还具有外壳(Einhausung)和极接触区域。外壳在本发明范畴中还被理解为气体、蒸汽和液体密封的封套，其至少容纳活性部分(电极排布或伽伐尼元件)并将其全面包围。外壳能够具有在可能情况下的多层箔、在可能情况下的多部分框架或在可能情况下多部分的壳体。极接触区域在本发明范畴中被理解为可从外壳以外达到的区域，其实现了与活性部分的电能的交换。极接触区域例如能够是但不仅仅是所谓的导体，其与在外壳之内的活性部分相连，并且通过外壳中的器壁、接缝或缺口被引导到外壳之外，或者其能够通过外壳的导电部分或分段自身来形成。
[0021]根据本发明其他观点，将提出一种用于制造特别是如前所述的放热元件的方法。该方法具有如下步骤:准备载体；在非连续的、特别是呈网格状定义的区域中将反应性多层施加到载体上。可选地，该方法具有如下步骤:准备载体；将反应性多层施加到载体上；为了将反应性多层保留在非连续的、特别是网格状定义的区域中，在反应性多层中形成沟槽。
[0022]根据本发明其他观点，将提出一种用于控制特别是如前所述的电能单元或单元排布的方法。该方法具有如下步骤:判断在电能单元的电极构造中是否存在缺陷；确定在二维坐标中表示的缺陷的位置；以及，激活至少一个开关元件，以将点火脉冲传递到反应性多层的一个或多个区域中，所述一个或多个区域与缺陷的位置的坐标相对应。特别优选地，判断步骤包括对传感器元件的输出信号进行处理的步骤。
[0023]在随后结合了附图的说明中更为明确地展示本发明前述的和其他的特征、任务和优点。
[0024]在附图中:
[0025]图1是根据本发明实施例的RMS排布的空间视图；
[0026]图2是图1中细节部分II范围中RMS排布的截面图；
[0027]图3是根据本发明另一实施例的RMS排布的空间视图；
[0028]图4是相应于图2所示的图3中的RMS排布的截面图；
[0029]图5是根据相应于图2所不的本发明另一实施例中的RMS排布的截面图；
[0030]图6是图5中的细节部分VI在激活状态下的放大图；
[0031]图7是根据相应于图2所述的本发明另一实施例中的RMS排布的截面图；
[0032]图8A至8D是在制造方法的不同阶段中的层结构的截面图，所述制造方法根据本发明另一实施例用于制造RMS排布。
[0033]图9A至9E是在根据本发明另一实施例的制造方法的不同阶段中的截面图；
[0034]图10是根据本发明另一实施例的电极排布的空间视图；
[0035]图11是沿着图10中的虚线“XI”表明的平面在所属箭头的视线方向上的图10的单元中的传感器排布的表面的截面图；
[0036]图12是沿着图10中的箭头“XII”的视线方向上的图10的电极排布的连接面上的俯视图；
[0037]图13是在所属箭头的视线方向上的图10中单元的传感器排布表面上沿着图10中的虚线“XIII”表明的平面切割的俯视图；以及
[0038]图14是根据本发明另一实施例的、具有多个扁平单元和电池管理系统的电池块的示意图。
[0039]要指出的是，附图中所示的是示意性的，并且限于对理解本发明而言有用的特征进行描述。还要指出的是，附图中所描述的尺寸和大小比例实际上是出于明确显示的目的，并且无论如何不能理解为局限于此，除非从说明中得出其他结论。
[0040]在下面，结合图1和图2中所示来说明本发明的实施例。在这种情况下，图1是RMS排布10的空间视图，并且图2是图1中RMS排布的细节部分II的放大截面图。RMS排布在本申请中被理解为带有反应性多层(RMS)的排布。
[0041]根据图1中所示，RMS排布10具有载体箔20和反应性多层(RMS)30。在不限制普遍性的情况下选取载体箔20的一角作为零点时，定义了两个位置坐标方向x、y。
[0042]在不限制普遍性的情况下，在本实施例中由聚酰亚胺材料制造载体箔20。
[0043]反应性多层30在载体箔20上安装到带(RMS带)32中，所述带沿y坐标方向延伸。沟槽33形成在带32之间，其同样沿I坐标方向延伸。例如可通过其中线的X坐标明确地识别出每个带32。
[0044]如图2明确所示，反应性多层30具有大量的第一单层34和第二单层35。在不限制普遍性的情况下，在本实施例中由镍和铝交替制造单层34、35。应该理解的是，在附图中所选择的六个单层的数量，特别是三个由镍形成的第一单层34和三个由铝形成的第二单层35仅仅是出于示意性表示的目的。在真实的层结构中，反应性多层30具有数百至几千个分别在IO-1OOnm数量级厚度上的单层。
[0045]因此，反应性多层30由两种不同的材料形成，在其化合时释放能量(放热反应)。因此，在反应性多层30或在每个带32中存储有一定量的化学能，所述化学能能够被利用作为局部热源。通过例如电火花或激光脉冲这样的外部能源点燃之后，将在释放能量的情况下引发多层材料的原子相互扩散。这就形成了前述的反应前端，从中在非常短的时间内在空间上狭窄界定的区域内释放出高热量。
[0046]在不限制普遍性的情况下，RMS带32的宽度在几厘米的范围中。根据使用情况，RMS带32还能够更宽(比如几分米)，或者更窄(比如几毫米)，或者更为精细(比如在亚毫米范围中)。沟槽33的宽度相应于反应性多层30的两个带32之间的距离。以如下方式测量该距离，即在点燃一个带32时并不点燃其相邻的带32。由此将反应性多层的放热反应限定保持在被点燃的带32上。
[0047]以规则的宽度和距离形成带32。由此，这些带32形成一维的网格，其中例如通过其平面重心的位置坐标X可明确地识别每个带32。
[0048]随后结合图3和图4中所示来说明本发明另一实施例。在这种情况下，图3是RMS排布的空间视图，并且图4是图3的RMS排布的细节部分IV的放大截面图。
[0049]根据图3中所示，RMS排布10具有载体箔20、反应性多层30和功能层40。在不限制普遍性的情况下，从载体箔20选择一角作为零点，由此定义两个位置坐标方向x、y。
[0050]不同于前述实施例，反应性多层30并不是以呈带状，而是以呈矩形，特别是基本上呈正方形的斑状物(RMS斑状物)或点状物(RMS点状物)32’安装在载体箔20上，并且在斑状物32’之间设有沟槽33，为了形成网状或格状图案，这些沟槽33不仅在y坐标方向上，而且还在X坐标方向上延伸。在不限制普遍性的情况下，RMS斑状物32’的边长在几厘米的范围内。根据使用情况，RMS斑状物32’还能够更宽(比如几分米)，或者更窄(比如几毫米)，或者更为精细(比如在亚毫米范围中)。
[0051]以规则的边长和距离形成斑状物32’。因此，其形成二维网格，其中，可通过斑状物的平面重心的位置坐标x、y来明确辨认每个斑状物32’。一般来说，对于载体箔20和带有其单层34、35的反应性多层30的基础结构可相应地选用前述实施例中的实施方式。
[0052]如图4中明确示出的,功能层40具有大量的开关元件42,它们通过相应的导体排布43与相应的接头44相连。为反应性多层30的每个斑状物32’分配开关元件42。为了发出点火脉冲，而设计并布置开关元件42，所述点火脉冲适合于点燃为其分配了该开关元件42的反应性多层30的斑状物32’。功能层40形成在电路层或半导体层中，其具有集成的、与RMS斑状物32’的排布相对应的电路网络(晶体管网络等等)。
[0053]填充材料50布置在斑状物32’之间并且将其覆盖。填充材料50用于将斑状物32’电隔离，用于填充其间的空余空间，用于RMS排布10的结构稳定，并用于针对外界的力学、电学和/或热学影响来保护反应性多层30。
[0054]图5以相应于图4的截面图示出了另一实施例，其作为前述实施例的特殊方式。在该实施例中，每个开关元件42具有组合逻辑电路42a、开关晶体管42b和运算放大器42c。组合逻辑电路42a包含适当的辅助电路或跟踪电路，并例如可通过接头44a、44b、44c与电源电压、控制电压(信号电压)和接地电势相连。运算放大器42c的输出通过支线引至在反应性多层30的斑状物32’的端部附近的支架46。屏蔽层48在功能层40朝向反应性多层30的面上形成。反应性多层30的每个斑状物32’背离功能层40的端部与接地层60相连，其通过接头64接地。
[0055]应该理解的是，开关晶体管42b和运算放大器42c的视图主要用于说明功能。这在于接通所施加的电压，并且将其增强，使得施加在支架46上的电压脉冲适合于将被分配的反应性多层30的斑状物32’点燃。反应性多层30的每个斑状物32’背离功能层40的端部与接地层60相连，作为用于施加在支架46上的电压的对极(Gegenpol)并且用于传导在可能的情况下被传输的充电脉冲。
[0056]将结合附图6阐明前述排布的工作原理。图6是功能层40的开关元件42在激活状态下的、在图5中细节部分VI的放大视图。在开关元件42中仅示出了运算放大器42c的输出端。
[0057]图6示出了如下状态，即在该状态下，在支架46和接地层60之间施加由开关元件42提供的点火电压Ui。由此形成了电弧A，电流I流过所述电弧A。从电弧A的位置开始，通过电流脉冲I使第一单层34和与其各自相邻的第二单层35反应。这形成了反应前端或反应区域36，通过临界面36a、36b限定所述反应前端或反应区域36，并且以速度v远离电弧的位置，直至达到斑状物32’的相对端部(附图中未示出)。斑状物32’的单层34、35不受影响地存在于反应前端36的第一临界面36a —侧，而与此相对的，在反应前端36的第二界面36b —侧的单层34、35已完全反应并形成了混合材料38。在反应区域36中产生热量，其作为热流Q流出。为了保持功能层40中的电路排布的功能，屏蔽层48为功能层40屏蔽掉在反应性多层30中产生的热量；其特别还形成为镜面层，该镜面层具有对于高的热辐射反射能力。
[0058]为了电荷浓度，使得指向RMS层30的支架46逐渐变尖细地形成。
[0059]图7以相应于图2的视图示出了根据本发明另一实施例的RMS排布10。在本实施例中，将功能层40设置在载体箔20和反应性多层30之间。功能层40的组合逻辑电路42与导体层49相连，其在载体箔20的面上形成。组合逻辑电路42分别具有激光二极管42d(半导体激光器)，其可通过组合逻辑电路42接通。(在此设置的开关晶体管并未在附图中详细示出。)
[0060]布置每个激光二极管42d，使得其穿过屏蔽层48中的缝隙照射反应性多层30的RMS斑状物32’的端面。激光二极管42d的照射强度、照射能量和波长被设计成使得其能够以一个脉冲点燃RMS斑状物32’。
[0061 ] 在未详细示出的变化中，具有开关元件或部分开关元件的RMS带或RMS斑状物(一般称为RMS区域)在单个层中彼此联合。例如能够在RMS区域的范围中(也就是说被RMS区域包围的范围中)安装支架或其他用于点燃RMS区域的元件。在另一个未详细示出的变化中，将开关元件和导线结构与RMS区域集成在一层内。在可能的情况下，RMS区域的网格结构例如能够以分段的方式被开关元件和导线结构包围。能够类似于TFT (带有薄层晶体管的液晶)屏幕来构建并制造带有开关元件的RMS区域的网格结构，并且可以按相应的方式进行控制。
[0062]在另一个未详细示出的变化中，功能层40作为用于反应性多层30的载体，从而能够放弃额外的载体箔20。
[0063]根据图8A至SB所示的方法步骤，接下来将说明一种用于制造RMS排布的方法，来作为本发明的另一实施例。
[0064]在图8A所示方法的步骤中准备载体箔20。
[0065]在多个在图8B中从右至左示出的方法步骤中，在载体箔20的表面22上通过掩模(Maske)70以交替的方式通过物理气相分离方法，首先沉积第一反应性材料72 (例如镍)以形成第一单层34，之后沉积第二反应性材料73 (例如铝)以形成第二单层35，然后再沉积第一反应性材料72以形成另一第单层34等等，直到达到所希望的单层34、35的数量。在这种情况下，掩模70遮蔽了在载体箔20的表面上与反应性多层30的沟槽相对应的区域。
[0066]在图8C所述的方法步骤中，将填充材料74沉积在载体箔20和反应性多层30的自由表面上。所沉积的填充材料74形成了 RMS排布中的填充材料50。
[0067]在图8D所述的方法步骤中，为了保持表面52光滑，而磨去了多余的填充材料50。
[0068]特别地，通过形成半导体层、导体层等等以形成功能层的其他方法步骤在技术上是已知的，并且在此不再说明。
[0069]这样就完成了 RMS排布的制造。
[0070]例如能够将但不仅仅是将磁控管和离子束-喷涂-沉积方法用作气相分离方法。
[0071]根据图9A至9B示出的方法步骤，随后将介绍一种用于制造RMS排布的方法，来作为本发明另一实施例。
[0072]在图9A所示的方法步骤中准备载体箔20。
[0073]在多个在图9B共同示出的方法步骤中，为了形成反应性多层30，通过物理气相分离法在载体箔20的表面22上交替沉积用于形成第一单层34的第一反应性材料72和用于形成第二单层35的第二反应性材料73，直至达到所希望的单层34、35的数量。
[0074]在图9C中所示的方法步骤中，将掩模78施加到反应性多层30的表面上。该掩模78能够通过为详细示出的方法步骤形成或者仅仅是沉积在所述表面上。
[0075]在图9D中所示的方法步骤中，为了形成沟槽33，通过掩模78将反应性多层30的表面借助腐蚀剂78腐蚀。
[0076]在图9E所示的方法步骤中，为了露出反应性多层30的表面和载体箔20的表面(其形成了沟槽33的底面)而将掩模78去除。
[0077]在其他未详细示出的方法步骤中，相应于前述实施例的图8C、8D中的视图，施加并平整填充材料。[0078]特别地，通过形成半导体层、导体层等等来形成功能层的其他方法步骤在技术上是已知的，在此不再说明。
[0079]这样就完成了 RMS排布10的制造。
[0080]在前述制造方法的未详细说明的变化中，能够在载体箔20上首先形成功能层，以便在其上形成反应性多层30，或者功能层40自身即被用作反应性多层30的载体。
[0081]在根据可选的在绘图中未详细示出的实施例的方法中，首先放置反应性多层作为载体箔上的连续面，之后再以力学方法，以照相平版印刷法-化学途径或通过其他方法形成沟槽，以使反应性多层的区域彼此隔离。在一个变化中，反应性多层自承式(selbsttragend)地形成，之后放置到载体箔上或功能层上，并例如通过粘接或类似方式与载体箔或功能层连接；还能够使用由其他方式制得的反应性多层。
[0082]在根据可选的在绘图中未详细示出的实施例的方法中，通过自动涂层方法放置反应性多层作为单一区域，其例如能够但不仅仅是相应于图1中的带32或图3中的斑状物32’。其能够通过单一层的层状、网格状的涂抹(沉淀)，或者通过预制反应性多层的预先切割的单一块的放置和连接，或者通过在可能的情况下多次的网格挤压或类似方式实现。
[0083]上述方法步骤至少部分地借用半导体技术或可与之相比较。不但能够是数厘米或数分米的边长的大面积结构，而且也能够是在毫米或亚毫米范围内的小型结构，以及通常在集成线路结构中的那种最小的结构。该方法步骤既适用于RMS区域也适用于被分配的开关元件。
[0084]根据图10中所示，接下来将说明作为本发明的另一实施例的电极排布。图10是电极排布100的空间视图。位置坐标X基本上是向右延伸的，而位置坐标y在所示图面中垂直向上。电极排布100的厚度方向z基本上向所示图面中延伸。在不限制普遍性的情况下，零点(0，0，O)定义在相对于观察者左下方的角上。在附图中仅示出了电极排布100的一部分，所述电极排布100在地点坐标X方向上进一步延伸。
[0085]电极排布100具有层排布102以及大量负接触部104和大量正接触部106。接触部104、106仅仅是示意性示出的。
[0086]层排布102具有伽伐尼排布110，其被三明治式地容纳在反应性排布120和传感器排布130之间。
[0087]伽伐尼排布110是伽伐尼二次元件，其能够在放电反应中将化学能转化为电能并以此形式释放，并能够在充电反应中吸收电能并将其转化为化学能并以此形式保存。所述伽伐尼排布Iio具有大量层:在第一集电极层111之后跟有第一电极层112、分隔物层113、第二电极层114、第二集电极层115和隔离层116。关于伽伐尼元件而言约定俗成地，第一电极层112是阳极，即带负电荷，与此相对地，第二电极层115是阴极，即带正电荷。
[0088]已知此类伽伐尼排布的结构。在不限制普遍性的情况下，第一电极层112 (阳极)具有可掺入锂的材料，如石墨、纳米结晶物、无定型硅、钛酸锂、二氧化锡或类似物质。在不限制普遍性的情况下，第二电极层115 (阴极)具有锂化合物，例如一种或多种锂-金属氧化物，例如可通过总分子式LiConNimMg1XkAl
l-(n+m+l+k)
O2来表不(其中X是任意金属，其中O <(n，m，l，k) ( 1，并且其中(n+m+1+k) ( I )，一种锂-金属磷酸盐，例如锂-磷酸铁，或可掺入锂的材料。分隔物层113在空间上和电学上将阳极112与阴极114分开，特别地对于电子来说是不导电的，然而对于锂离子来说是导电的。[0089]在不限制普遍性的情况下，分隔物层113具有有机的(特别是聚合物的)、至少部分可允许物质穿过的基材(如PET)，该基材优选是以无纺维兰丝的形式，并且具有无机的、特别是陶瓷材料(如二氧化锆)，该材料优选是以颗粒的形式，其最大直径优选为不超过IOOnm0 EPl 017 476B1说明了此类分隔物及其制造方法。带有上述特征的分隔物目前有德国的Evonik公司所出售的商品名为“Separion”的分隔物。在优选的变化中无机材料还能够是其他合适的陶瓷化合物，特别选自元素Zr、Al、Li中的至少一种的氧化物、磷酸盐、硫酸盐、钛酸盐、硅酸盐、铝硅酸盐的组中的至少一种化合物。分隔物材料一般能够是任意锂原子导电的电解质，并能够具有一种或多种微孔合成材料、玻璃纤维或聚乙烯形成的维斯
ΛΑ
~O
[0090]集电极层111、115例如具有导体箔，特别是金属箔，或者涂覆有导体材料特别是金属的合成材料箔。在不限制普遍性的情况下，集电极层111、115具有铜、铝、锌、金、银或其合金、能够导电的陶瓷材料、碳纳米管或其他能够导电的纳米材料。
[0091]第一集电极层111具有大量接片状的、矩形的导体凸起部(第一或负极导体凸起部)llla，它们从伽伐尼排布110的表面伸出。第二集电极层115有规律地具有大量接片状的、矩形的导体凸起部(第二或正极导体凸起部)115a，它们从伽伐尼排布110的表面伸出。负极和正极导体凸起部llla、115a在位置坐标X的方向上交替。负极导体凸起部Illa分别与负接触部104相连，并且正极导体凸起部115a分别与正接触部106相连。负接触部104彼此相连，并且正接触部106同样彼此相连，这在附图中以点划线标记出来。
[0092]111至116的每层都能够是独立的箔。可选地，仅一些层能够形成独立的箔，而其它层则形成在这些箔上。在不限制普遍性的情况下，集电极层111、115和分隔物层113在本实施例中形成为独立的箔，因此也能够被标记为集电极层111、115和分隔物层113，第一电极层(阳极层)112形成在第一集电极箔111上，并且第二电极层(阴极层)114形成在第二集电极箔112上。
[0093]正极导体凸起部115a和负极导体凸起部11 Ia分别定义了伽伐尼排布110的一个分段，所述分段在位置坐标X的方向上延伸通过两个导体凸起部llla、115a的整个宽度。在一个变化中，能够通过在集电极层111、115中的并且在可能的情况下还在电极层112、114中的相应缝隙在材料上实现分割。
[0094]反应性排布120相应于第一实施例的RMS排布10。在附图中不出了载体箔20、反应性多层的一些在位置坐标y方向上取向的带32以及位于其间的沟槽33、和填充材料50。在附图中没有示出功能层和相应的接头接触部；在不限制普遍性的情况下，功能层形成在载体箔20之中或之上。
[0095]在图11中更加详细地示出了传感器排布130。根据图11 (即传感器排布130的俯视图)中所示，在载体箔132上安装有多个平面传感器134。这些平面传感器134至少部分地覆盖在伽伐尼排布110 (图10)—个分段范围内。平面传感器134为温度传感器，该平面传感器134感测其环境中的温度，并能够通过接头134a、134b给出相应于感应结果的信号。为此目的所构造的导体层并未在附图中详细示出。在不限制普遍性的情况下，导体层形成在载体层132之中或之上。
[0096]在图11中部分剖开示出了右侧最外层的平面传感器134。安装了多个光电二极管134c作为矩阵或阵列。光电二极管134c对于长波的光，特别是对在红外范围内的光，格外敏感。因此，平面传感器具有CCD阵列的结构(电荷耦合元件的矩阵)。能够将所述平面传感器134称为红外CCD传感器。在技术上已知了关于CCD传感器的结构和控制，如在“Digital Camera Fundamentals (数码相机原理)”,ANDOR 技术,www.andor.com 中，或在互联网维基百科(www.wikipedia.com)中的“Charge-coupled device (电荷f禹合装置)”或“(XD-Sensor ((XD传感器)”的名录下所介绍的那样。
[0097]平面传感器134能够含有其控制逻辑元件的一部分；用于平面传感器134的部分控制逻辑元件还能够包含在导体层中。
[0098]通过平面传感器134能够逐段获得伽伐尼排布110的温度状态。根据伽伐尼排布110的温度状态，特别根据空间(位置坐标X的方向上)和时间维度上的温度进程能够得出关于伽伐尼排布Iio状态的结论。
[0099]在未详细示出的变化中，代替CCD传感器设有电阻传感器作为温度传感器。在另一个未详细示出的变化中，代替平面传感器设有逐点感测的温度传感器，其例如安装在一个分段的面重心上。
[0100]图12展示了带有导线、接头和控制设备150的电极排布100的上侧的示意性俯视图。将电极排布100的分段边界标记为点划线的分段边界线“B”。
[0101]根据图12中所示，平面传感器134的接头134a、134b与导体排布136相连，所述导体排布136终结于传感器接头136a中。导体排布136是总线系统的一部分或者可装入到总线系统中。在一个变化中，平面传感器的接头134a、134b并不通过总线系统彼此相连，而是导体排布136具有大量的芯线，其被分别分配给接头134a、134b。
[0102]负极导体凸起部Illa的负极接头104通过阳极连接线118彼此相连，所述阳极连接线118终结于阳极接头118a之中。相对称地，正极导体凸起部115a的正极接头106通过阴极连接线119彼此相连，所述阴极连接线119终结于阴极接头119a之中。
[0103]反应性多层(反应性排布120)的带32的接头44a、44b、44c与导体排布122相连，所述导体排布122终结于RMS接头122a之中。导体排布122是总线系统的一部分或者可装入到总线系统中。在一个变化中，平面传感器的接头44a、44b、44c并不通过总线系统彼此相连，而是导体排布122具有大量的芯线，其被分别分配给接头44a、44b、44c。
[0104]接头118a、119a、122a、136a可通过电线束140与电学控制单元(CTR) 150的接头150a相连。控制单元150被设计成评估平面传感器134的结果，根据该结果确定电极排布100的温度曲线，例如将温度曲线与正常值、阈值和报警标准相比较并从中得出状态预测。逐段的实现评估，并且在这种情况下还能够将时间变化计算在内。一旦状态预测给出满足了预定的点火条件，则控制元件150向反应性排布120的RMS带32发射信号，所述信号被分配给有故障的分段，于是所分配的开关元件44 (图4、5或7)产生点火脉冲，其将RMS带32点燃。要理解的是，根据使用情况和控制策略确定预置的点火条件。点火条件例如能够是但不仅仅是，伽伐尼排布的一个分段以某种方式发生故障，从而能够影响整个伽伐尼排布。
[0105]通过RMS带32的放热反应来破坏有故障的片段。在这种情况下，将通过RMS带32的反应产生的热能设置成在分段的集电极层尚未形成短路的情况下，使得流入或流出该分段的电路中断，或者使得化学能向电能或电能向化学能的转化失效，或者使得分段的能量存储能力无效。特别地但不仅仅是，将RMS带32的反应的热能设置成在相应地方分段中
[0106]-例如通过熔化或焊接并因此消耗微孔材料的孔隙而使分隔物层113的离子导电性消失(在维持其电学不导电特性的情况下)，或者
[0107]-阳极层和/或阴极层的可掺入离子的能力或存储离子的能力或离子结合力丧失，或者
[0108]-靠近RMS带32的集电极层蒸发，或者向着非导体发生反应(在可能的情况下，为此目的而在与集电极层相邻的层中设定反应物)，或者
[0109]-伽伐尼排布110的整体结构蒸发或完全熔化，从而使得损坏位置近似被熔化从层结构上脱离。
[0110]其中所要实现的效果分别保持对所涉及分段的限制。
[0111]要理解的是，电极排布100中的反应性排布120的层结构能够与每个在图1至图7中介绍的、之前说明过的实施例及其变化中的任意一个相匹配。特别地，本发明的应用并不将RMS带限制在分段宽度中。反应性排布120在每个片段中能够具有多个带，其在可能的情况下能够具有被非常精细地网格化的、二维的RMS区域的矩阵排布。因此，能够有目的地破坏伽伐尼排布HO中的小部分范围，而与此同时，其周围范围保持有效运行。
[0112]图13以部分切割的俯视图示出了来作为本发明的另一实施例、被改变的电极排布100。该电极排布100是前述实施例的变化；其中对相同或相应的元件使用相同的附图标记。截面是水平的，就是与X-Z平面平行的面，其在伽伐尼排布Iio之上经过导体凸起部llla、115a。(导体凸起部llla、115a尽管由集电极箔111、115的延长部分所形成，但其自身在概念上并作为伽伐尼排布110的一部分，因为其并不参与伽伐尼排布110的反应。)
[0113]电极排布100的结构基本上相应于前述实施例中那些结构。也就是说，伽伐尼排布Iio安装在反应性排布120和传感器排布130之间。反应性排布120是相应于图1和图2中所示的RMS排布，其带有载体层20 (所述载体层20在此包含有功能层40)和反应性多层(RMS)(所述反应性多层以彼此分离的带32的形式形成在载体层20之上)。传感器排布130具有载体层132以及大量的平面传感器132，其与反应性排布130的RMS带32相对，并且其覆盖同样的面积区域。被RMS带32和平面传感器132覆盖的面积区域标出了电极排布的分段，从而使得该分段边界B各自被定义在这些平面区域之间。
[0114]按照给定的顺序，伽伐尼排布110包括具有第一导体凸起部Illa的集电极层111、第一集电极层112、分隔物层113、第二电极层114和具有第二导体凸起部115a的第二集电极层115。如在前述实施例中那样，第一电极层112能够作为阳极层，并且第二电极层114能够作为阴极层；对于功能和材料选取而言前述实施例中的说明也相应地适用。最终的隔离层在本实施例中未示出，并也能被略去。能够以隔离材料对传感器排布130的平面传感器132进行涂覆。
[0115]分隔物层113在位置坐标X的方向上连贯地形成。相反地，集电极层111、115和电极层112、114以如下方式非连贯地形成，即分别使得电极层112、114在分段边界B的范围内中断，并且第一集电极层111和第二集电极层115在分段边界的范围内交替中断。能够以分隔物材料或电解质材料填满中断区域内的缝隙。
[0116]分段边界B区域中的材料缺口使得本实施例的电极排布100的折叠或缠绕变得简单。在完成的折叠或完成的缠绕中，所有第一导体凸起部Illa位于一个角处，而所有第二导体凸起部115a在厚度z方向上成为一串。能够简单地通过成串的导体凸起部111a、115a的相互挤压、卡住、夹紧、焊接、铆接或相同的方式实现在前述实施例中通过接头104、106和导线118、119标明的导体凸起部111a、115a的连接。一旦在分段边界B的区域(电极构造在这些区域中分别以180°弯曲)中，导线在各自的外层延伸，则能够通过合适的造型(例如通过倾斜地或波纹状地形成)来避免导线过度延伸。
[0117]根据前述说明，一种电极排布100的未详细示出的制造方法包含在图8A和9A中所示的放热元件的制造方法或其变化，其中所述放热元件形成电极排布100的反应性排布120。制造电极排布100的其他部分(特别是伽伐尼排布110或传感器排布130)的其它方法步骤一般是已知的，并在此不作进一步阐述。在这种情况下，伽伐尼排布110能够用作反应性排布的载体层或载体箔。
[0118]图14以说明性视图示出了以作为本发明另一实施例的、具有电池管理系统250的电池块200。
[0119]电池块200具有大量的扁平单元210，在其上侧分别具有正单元极接头212、负单元极接头214和单元信号接头216。以交替的极位置(+，-)在电池块200中安装扁板单元210，并通过单元连接器218相互串联，所述单元连接器218分别将扁平单元210的正单元极接头212与相邻扁平单元210的负单元极接头214相连。
[0120]尽管在附图中并未详细示出，但扁平单元210具有活性部分和单元壳体。扁平单元210的活性部分分别具有电极排布，其按照之前在与图10所说明的方式来构造，并且特别具有缠绕、折叠或堆叠的箔结构方式的伽伐尼排布，具有网格化的反应性排布(放热元件)和传感器排布(红外-CCD-传感器)。电极排布的正极导体凸起部与扁平单元210的正单元极接头212相连，并且电极排布的负极导体凸起部与扁平单元210的负单元极接头214相连。此外，用于控制反应性排布的开关元件的导体排布和用于控制传感器排布的导体排布与未详细示出的单元逻辑元件相连，所述单元逻辑元件具有用于辨别扁平单元210、用于缓冲并传递信号数据、用于生成点火指令信号和用于将点火指令信号传递给反应性排布的开关元件的设备。具有集成线路的电池逻辑元件与单元信号接头216和单元极接头212、214相连。
[0121]将通过块框架来固定扁平单元210，在附图中仅示出了所述块框架的下部220。该块框架的下部220还具有用于调节扁平单元210的温度的冷却剂分配器。冷却剂分配器的冷却剂供给接头222和冷却剂回流接头224与冷却剂泵226相连。
[0122]在附图中右边最外侧处的扁平单元210上安装有块控制装置(CTR) 230。所述块控制装置230具有用于辨别电池块200、用于缓冲并传递信号数据、用于扁平单元210之间的电荷调和(平衡)、用于控制冷却循环回路以及用于为单元逻辑元件产生电源电压的设备。单元逻辑元件具有集成线路、内部信号接头232、外部信号接头234和泵信号接头236。内部信号接头232通过块总线238与扁平单元210的单元信号接头216相连。泵信号接头236通过泵信号导线228与冷却剂泵226相连。
[0123]附图中的点划线标明了电池块200的系统边界。在系统边界240处安装有正块极接头242、负块极接头244和块信号接头246。正块极接头242与右边最外侧的扁平单元210的正单元极接头212相连，负块极接头244与左边最外侧的扁平单元210的负单元极接头214相连，并且块信号接头246与块控制装置230的信号接头234相连。所有块接头232、234、236例如能够但不仅仅是通过多极的块系统接头插孔来实现。
[0124]电池块200与电池管理系统(BMS)250相连。电池管理系统250具有多个正输入端252、多个负输入端254和多个信号输入/输出端256 ;在这种情况下能够将正输入端252、负输入端254和信号输入/输出端256合并成为多极的系统接头。此外，电池管理系统250具有负的总输出端261 (其为接地)，第一正输出端263 (其提供第一电势U1),第二正输出端265 (其提供第二电势U2),以及信号输出端267。
[0125]电池块200的正块极接头242与电池管理系统250的正输入端252相连，电池块200的负块极接头244与电池管理系统250的负输入端254相连，并且电池块200的块信号接头246与电池管理系统250的信号出输入/输出端256相连。
[0126]电池管理系统250形成为电子的计算或控制单元。具有用于转换电压的设备，用于缓冲、存储和传递信号数据的设备，用于评估信号数据的设备，用于产生指示信号的设备以及用于产生指令信号的设备。
[0127]—种用于监视电池块210的方法是分布在电池管理系统250的、块控制装置230的和每个单元逻辑元件(未详细示出)的平面上。在本申请的范畴中仅探讨在扁平单元210中处理传感器排布的传感器数据和在扁平单元210中控制反应性排布。用于电池管理的方法(一般包括老化管理、单元平衡、温度调节等，其同样能够分布在所述平面上)并非是本申请的主题，因此并不在此进一步阐述。
[0128]在单元逻辑元件中缓冲扁平单元210的C⑶传感器的输出信号，并通过块总线238传递到块控制装置230上或被其调用。CCD传感器的输出信号是数据记录，其带有独个扁平单元210的单元标记、时间戳，以及关于传感器排布的每个单独的CCD传感器的传感器标记(其以地点坐标跟踪)，以及用于每个存在于传感器中的光电二极管的电压值。在可能的情况下，能够在传递前使电压值归一化和/或在比较粗糙的网格上取平均值。还能够通过在预定的时间段内求积分或求和得到电压值，并且之后将其归一化。还能够为传感器排布的每个传感器仅形成、缓冲并传递一个输出信号的平均值。一旦扁平单元的传感器排布仅具有一个单独的传感器，那么能够弃用传感器标记。代替位置坐标，还能为每个光电二极管使用计数器，其在之后能够换算成位置坐标。
[0129]在块控制装置230中缓冲CXD传感器的输出信号，并且传递到电池管理系统250上或者被其调用。传递到电池管理系统250上的数据块包括具有预定的时间戳和电池块200的块标记的、电池块200的所有扁平单元210的CCD传感器的被缓冲的输出信号。还能够在传递前，在该平面上对传感器信号取平均值、和/或在时间上取积分或求和、和/或归一化。
[0130]在电池管理系统250中能够实现对CCD传感器的输出信号的评估。在此，在可能的情况下在每个扁平单元210的寿命时间上存储在预定时间段内的输出信号，与负载周期或充电周期关联，与额定值或额定范围比较等等。当CCD传感器的输出信号示出扁平单元210的电极构造的特定区域有缺陷时，电池管理250根据预定的场景判断该缺陷是否为持续的并且判断该缺陷是否为紧要的。例如能够但不仅仅是根据时间方面的温度进程和在二维的传感器排布矩阵中的温度分布来评估缺陷的存在；还能够引入其他标准，诸如充电状态、单元电压和类似标准来作为补充。当CCD传感器的输出信号断定其扩大到电极构造的相邻区域上时，特别能够但不仅仅是将缺陷评估为要紧的。缺陷的评估标准能够被分等级地来区别:高级，其例如能够但不仅仅有特征如下，即该缺陷迅速扩大，或者该缺陷的类型造成马上“失控”或导致对单元短路的担心。例如能够但不仅仅通过对扁平单元210有目的的控制，通过带有较低负荷的恢复周期的进行或类似方式来评估缺陷的持续性；在可能的情况下，电池管理装置250能够确定该区域已经恢复。
[0131]当电池管理系统250判定缺陷为紧要并且持续的，或者缺陷虽不持续但非常严重时，电池管理系统250向块控制装置230发出指令信号，破坏所涉及扁平单元210的电极排布中的一个或多个分段中的一个或多个区域。块控制装置230根据电池管理系统250接收到的指令信号来判定点燃所属反应性排布的哪些分段的哪些区域(带或像素点)，并通过块总线238发出指令设置，其包含所涉及的扁平单元210的单元标记，所涉及分段的分段标记和反应性排布的待点燃区域的位置坐标U，y)。反应性排布的待点燃区域能够在缺陷自身之外还包括围绕缺陷的一定安全距离。所涉及的扁平单元210的单元逻辑元件根据单元标记断定其被涉及到，并为带有相应位置坐标X、I的所涉及的反应性排布区域的开关元件产生控制信号。为了点燃反应性排布的所属区域，通过开关信号所控制的开关元件分别产生点火脉冲。
[0132]反应性排布的被点燃的区域反应放热，并破坏该电极排布的所属区域，而并不侵害相邻的区域。未涉及到的电极排布区域保持完好，并能够继续发挥其功能。根据缺陷的规模并根据反应性多层的网格在反应性排布中的粗糙或细致程度，所涉及的扁平单元210以或多或少降低了的容量来维持运行。扁平单元210的寿命能够大幅延长。
[0133]尽管在前面参考了具体的实施例和一些其实质特征中的变化来说明本发明，但是不言而喻的是，本发明并不局限于这些实施例，而是能够在通过专利权利要求所定义的规模和范围中变化和拓展，例如但不仅仅是如随后所指明的那样。
[0134]当反应性多层被设计成RMS区域在存在预定的点火条件时自动反应时，能够放弃开关元件和/或传感器元件。适合作为点火条件的例如是但不仅仅是在集电极箔上存在预定的温度或存在预定的电势。
[0135]在实施例中，由聚酰亚胺材料制造载体箔20。在本发明的变化中，还能够使用其他合适材料来作为载体箔。本发明也并不限于使用专门的载体箔。相反，能够将网格化的反应性多层作为放热元件直接施加在元件上；所述元件即为本发明范畴中的载体。
[0136]在实施例中，例如使用镍和铝作为反应性多层的材料对。另一已知的用于放热、反应性多层的材料对具有钛和铝，所述多层还适合于纳米范围中的应用。本发明并不局限于这些特殊的材料对。
[0137]本发明就其可应用性而言并不局限于锂离子二次电池。相反，本发明能够应用于每种其他的电能单元，例如但不仅仅是如已经在说明书的引述中提到的那些单元。
[0138]本发明并不局限于在附图中所示的那些带有单侧安装导体凸起部的电极排布。相反，本发明还能够例如但不仅仅是使用在以下电极排布上，即其中第一类型的导体凸起部(例如正极导体凸起部)从一侧突出，并且另一类导体凸起部(例如负极导体凸起部)从对立侧突出。能够以如下方式实现此类电极排布，即导体凸起部形成为连续的边缘，因为之后当电极排布卷曲或折叠的时候，在一侧始终仅有一种类型的导体凸起部存在。因此，不必为了形成接片形式的导体凸起部而形成切口(Ausklinken)。
[0139]本发明并不局限于卷曲或折叠的电极排布。相反，本发明还能够例如但不仅仅是使用在堆叠的电极排布上。对此能够例如但不仅仅是将电极排布如图10所示那样在分段边界上切割，从而使得被切割的片形成相同的宽度，其中每个片就是本发明范畴中的电极排布，并且之后将这些片堆叠、封装并批量生产。在其他变化中，片能够具有更多的分段。
[0140]电池管理系统250能够仅提供一个电势或者能够提供多于两个的不同的电势。控制面在电池管理系统250、块控制装置230和单元逻辑元件之间的分布能够与所示结构有所区别，即更强的集中或者更强的分散。
[0141]代替反应性多层，还可想见的是，通过激光二极管直接烧穿伽伐尼排布，所述激光二极管安装在功能层(电路层)中。
[0142]最后，本发明并不局限于在前述实施例和变化中阐述的并在附图中介绍的特征组合。只要从前述说明中并不得出相反的结论，所有实施例和变化的所有特征能够相互组合。
[0143]综上所述，放热元件具有反应性多层，其以网格状安装在载体上。放热元件能够在伽伐尼电池的电极构造中与电极层、分隔物层和集流层相连。另外，能够在电极构造中设有矩阵状的传感器排布。根据传感器排布的输出信号能够识别电极构造中的缺陷。通过点燃RMS网格中所选的区域，其反应放热，能够有目的地破坏缺陷。因此，本发明为伽伐尼电池提供有效的热点保障。
[0144]RMS排布10和反应性排布120在本发明范畴中是放热元件。载体层20在本发明范畴中是载体。功能层或伽伐尼排布110在本发明范畴中也能够是载体。带32或斑状物32’在本发明范畴中是一些区域，并在本发明范畴中形成反应性多层的不连续的、网格状排布(一维或二维网格)。开关元件42及其组件42a，…，42d在本发明范畴中是开关元件。
`[0145]电极排布100在本发明范畴中是电极构造。集电极层111、115在本发明范畴中是集流层。传感器排布130在本发明范畴中是第二功能层。光电二极管134c在本发明范畴中是传感器元件。
[0146]扁平单元210在本发明范畴中是电能单元。电池块200在本发明范畴中是单元排布。电池管理系统250在本发明范畴中是控制逻辑元件和评估逻辑元件。块控制装置230或单元逻辑元件(未详细示出)在本发明范畴中同样能够是控制逻辑元件和评估逻辑元件。块控制装置230在本发明范畴中是控制逻辑元件。
[0147]附图标记表
[0148]10RMS 排布
[0149]20载体箔
[0150]30反应性多层
[0151]32带
[0152]32’斑状物
[0153]33沟槽
[0154]34第一单层
[0155]35第二单层
[0156]36反应区域或反应前端
[0157]36a, 36b临界面
[0158]38混合材料
[0159]40功能层
[0160]42开关元件
[0161]42a组合逻辑电路[0162]42b开关晶体管
[0163]42c运算放大器
[0164]42d激光二极管
[0165]43导线
[0166]44接头
[0167]44a, 44b, 44c接头
[0168]46支架
[0169]48屏蔽层
[0170]49导体层
[0171]50填充材料
[0172]52表面
[0173]60接地层
[0174]64接头
[0175]70掩.模
[0176]72第一反应性材料
[0177]73第二反应性材料
[0178]74填充材料
[0179]76掩模
[0180]78腐蚀剂
[0181]100电极排布
[0182]102层排布
[0183]104负接触部
[0184]106正接触部
[0185]110伽伐尼排布
[0186]111第一(负极)集电极层(集流层)
[0187]Illa第一(负极)导体凸起部
[0188]112第一(负极)电极层
[0189]113分隔物层
[0190]114第二 (正极)电极层
[0191]115第二 (正极)集电极层(集流层)
[0192]115a第二 (正极)导体凸起部
[0193]116电解质层
[0194]118阳极连接导线
[0195]118a阳极接头
[0196]119阴极连接导线
[0197]119a阴极接头
[0198]120反应性排布
[0199]122导体排布
[0200]122aRMS 接头[0201]130传感器排布
[0202]132载体箔
[0203]134平面传感器
[0204]134a, 134b接头
[0205]136(红外)光电二极管
[0206]136传感器接头
[0207]140电线束
[0208]150电 学控制单元
[0209]150a接头
[0210]200电池块
[0211]210扁平单元
[0212]212,214单元极接头
[0213]216单元信号接头
[0214]218单元连接器
[0215]220块框架
[0216]222冷却剂供给
[0217]224冷却剂回流
[0218]226冷却剂泵
[0219]228泵信号导线
[0220]230块控制装置
[0221]232内部信号接头
[0222]234外部信号接头
[0223]236泵信号接头
[0224]238块总线
[0225]240系统边界
[0226]242正块极接头
[0227]244负块极接头
[0228]246信号接头
[0229]250控制装置
[0230]252正输入端
[0231]254负输入端
[0232]256信号输入/输出端
[0233]A光弧
[0234]B分段边界
[0235]I电流(脉冲电流)
[0236]L激光脉冲
[0237]Q热(流)
[0238]Ui点火电压
[0239]U1, U2电势[0240]S信号
[0241]V扩散速度
[0242]X，y位置坐标
[0243]z厚度方向
[0244]需明确 指出，前述附图标记表是说明书的组成部分。
【权利要求】
1.一种具有反应性多层的放热元件，其特征在于，所述反应性多层呈网格状安装在载体之上。
2.根据权利要求1所述的放热元件，其特征还在于包括用于控制所述反应性多层的功能层，其中，所述功能层优选地具有开关元件的矩阵式排布，特别是薄层晶体管的矩阵式排布，其中，所述开关元件的矩阵式排布与所述反应性多层的网格状排布相关。
3.一种电极构造，其具有第一电极层、分隔物层和第二电极层的顺序排布，其中所述第一电极层与第一集流层相连，并且其中所述第二电极层与第二集流层相连，其中所述分隔物层安装在所述第一电极层和所述第二电极层之间，其特征在于，所述电极构造具有根据前述权利要求中任意一项所述的放热元件。
4.根据权利要求3所述的电极构造，其特征还在于包括第二功能层，所述第二功能层具有传感器元件的矩阵式排布，其中所述传感器元件被设计成感测所述电极构造的工作参数，比如温度。
5.根据权利要求4所述的电极构造，其特征在于，所述第二功能层集成在所述放热元件的功能层中。
6.根据权利要求4或5所述的电极构造，其特征在于，所述传感器元件的矩阵式排布与开关元件的矩阵式排布相关，或者与所述反应性多层的网格状排布相关。
7.一种电能单元，特别是伽伐尼单元，优选为二次单元，其特征在于包括根据权利要求4至6中任意一项所述的电极构 造。
8.根据权利要求7所述的电能单元，其特征还在于用于控制所述开关元件的控制逻辑元件。
9.根据权利要求7或8所述的电能单元，其特征还在于用于评估传感器的输出的评估逻辑元件。
10.一种单元排布，具有大量根据权利要求7至9中任意一项所述的电能单元，特别是包括控制逻辑元件，所述控制逻辑元件与所述单元排布的电能单元的评估逻辑元件和/或控制逻辑元件相连。
11.根据权利要求10所述的单元排布，其特征在于，所述电能单元的评估逻辑元件和/或控制逻辑元件至少部分在所述单元排布的控制逻辑元件中实现。
12.—种制造放热元件，特别是制造根据权利要求1所述的放热元件的方法，所述方法的步骤如下: -准备载体；以及 -将反应性多层施加在所述载体上以网格形式定义的区域中。
13.—种制造放热元件，特别是制造根据权利要求1所述的放热元件的方法，所述方法的步骤如下: -准备载体； -将反应性多层施加到所述载体上；以及 -在所述反应性多层中形成沟槽，以将所述反应性多层保持在以网格形式定义的区域中。
14.一种用于控制根据权利要求7至10中任意一项所述的电能单元或根据权利要求10或11所述的单元排布的方法，所述方法的步骤如下:-判断在电能单元的电极构造中是否存在缺陷； -确定所述缺陷的位置，优选地在二维坐标中表示出来；以及 -激活至少一个开关元件，以将点火脉冲传导到所述反应性多层的一个区域或多个区域中，所述一个区域或多个区域与所述缺陷的位置的坐标相应。
15.如权利要求14所述的用于控制电能单元的方法，其特征在于，所述判断的步骤具有如下步骤: -处理传感器兀件 的输出信号。
【文档编号】H01M10/48GK103430374SQ201280013443
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2012年1月3日 优先权日:2011年1月17日
【发明者】蒂姆·谢弗 申请人:锂电池科技有限公司