Batteriezelle, Batteriepack und Transportbehälter Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle, ein Batteriepack und einen Transportbehälter.

Bei einem Defekt oder bei einer unsachgemäßen Handhabung kann es bei Batteriezellen, insbesondere bei Lithiumionenzellen, zur Gasbildung im Inneren der Batteriezelle kommen. Durch die Gasbildung entsteht ein Überdruck. Es ist bekannt, ein Überdruckventil oder eine Berstmembran in einem Gehäuse der Batteriezelle vorzusehen, um die entstandenen Gase abzuführen und ein thermisches Durchgehen der Batteriezelle zu vermeiden.

DE 199 36 063 A1 zeigt eine elektrochemische Sekundärzelle, die Elektroden und ein Elektrolytsystem in einem diese umschließenden Gehäuse aufweist. Am Gehäuse ist eine Detektoreinrichtung angebracht, mit der eine Formänderung des Gehäuses detektiert werden kann, die sich beispielsweise durch eine Gasentwicklung in der Batteriezelle ergibt. Als Detektororgan ist ein Piezoelement beschrieben.

DE 10 2008 053 01 1 A1 zeigt eine galvanische Batteriezelle für einen Akkumulator, bei der eine Sensoreinrichtung vorgesehen ist, mit der ein unerwünschter Zustand der galvanischen Batteriezelle detektiert werden kann. Als geeignete Sensoreinrichtungen sind zum Beispiel Temperaturmesseinrichtungen, Piezoelemente, Dehnmessstreifen oder andere

Messeinrichtungen genannt. Diese sollen insbesondere dazu dienen, Verformungen des Gehäuses zu detektieren, wenn beispielsweise in der Batteriezelle eine Gasbildung, und damit eine Druckerhöhung, auftritt.

DE 10 201 1 1 12 641 A1 zeigt ein Verfahren zum Prüfen einer Lithiumionenbatteriezelle auf Funktionsfähigkeit, bei dem auf bestimmte Stellen des Gehäuses geschlagen wird, wodurch Schall entsteht. Dieser wird mit einem außerhalb der Batteriezelle angeordneten Mikrofon empfangen. Aus dem empfangenen Signal wird auf den Zustand der Batteriezelle geschlossen.

US 2007/122691 A1 zeigt eine flache Batteriezelle, welche mit einem piezoelektrischen Element in einem gemeinsamen Rahmen angeordnet ist. Das piezoelektrische Element detektiert Schwellungen der Batteriezelle aufgrund abnormaler Operation oder

Verschlechterung der Batteriezelle.

EP 2 549 580 A1 zeigt ein Batteriesystem mit einer Vielzahl von Batteriezellen und einem Batteriemanagementsystem zur Steuerung und Überwachung der Batteriezellen. In einem gemeinsamen Gehäuse ist zudem ein piezoelektrisches Element angeordnet, welches zur Detektion eines Abstands der Batteriezellen zum Gehäuse eingesetzt wird.

Offenbarung der Erfindung

Vorteile der Erfindung

Eine erfindungsgemäße Batteriezelle weist zumindest einen piezoelektrischen Foliensensor auf, d. h. einen Sensor, welcher als eine piezoelektrische Folie ausgebildet ist.

Der als piezoelektrische Folie ausgebildete Sensor wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung abkürzend auch als Sensor bezeichnet.

Der piezoelektrische Foliensensor eignet sich zur Bestimmung von dynamischen Kräften, als Drucksensor und als Mikrofon unter Ausnutzung des piezoelektrischen Effekts. Als piezoelektrischer Effekt wird dabei der piezoelektrische Effekt in direkter oder in inverser Form verstanden. Der direkte piezoelektrische Effekt bezeichnet das Auftreten einer elektrischen Spannung an Festkörpern, wenn diese elastisch verformt werden. Der inverse piezoelektrische Effekt bezeichnet die Verformung von Festkörpern bei Anlegen einer elektrischen Spannung.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Gegenstands sind durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen möglich. Bevorzugt weist die piezoelektrische Folie eine Dicke zwischen 10 μηι und 500 μηη, besonders bevorzugt zwischen 10 μηι und 100 μηι auf. Die Folie kann daher als Sensor an geeigneten Stellen aufgeklebt werden. Nach einer Ausführungsform ist die piezoelektrische Folie aus Polyvinylidenfluorid (PVDF) gefertigt. PVDF weist eine gute thermische und chemische Beständigkeit auf und zeichnet sich zudem durch einen starken piezoelektrischen Effekt auf. Alternativ können als

Materialien Triglycinsulfat (TGS), Triglycinsulfat in deuterierter Form (DTGS), Triglycinsulfat mit L-Alanin dotiert (LATGS, DLaTGS), Lithiumtantalat, Strontiumbariumniobat (SrBaNb03), Bleititanat (PbTi03), Bariumtitanat (BaTi03) im ferroelektrischen Zustand, d. h. unterhalb der ferroelektrischen Curie-Temperatur, Natriumnitrit (NaN02), Lithiumniobat (LiNb03), oder Mischungen daraus verwendet werden.

Nach einer Ausführungsform ist die piezoelektrische Folie an einer Seitenfläche eines Gehäuses der Batteriezelle, im Folgenden auch als Zellgehäuse bezeichnet, angeordnet. Hierbei eignet sich der piezoelektrische Foliensensor besonders gut zur Detektion von Schwingungen des Zellgehäuses, welche durch deren Verformung entstehen. Durch die vorteilhafte geringe Materialdicke und Masse der piezoelektrischen Folie kann der Sensor an den Seitenflächen des Zellgehäuses befestigt werden, ohne dass zusätzlicher Platz benötigt wird und die Funktion oder das Verhalten der Batteriezelle merklich beeinflusst werden. Durch die geringe Masse des Sensors wird außerdem das Schwingverhalten des

Zellgehäuses nicht wesentlich beeinflusst.

Besonders bevorzugt wird in einer Weiterbildung der als piezoelektrische Folie ausgebildete Sensor im Zentrum der Seitenfläche des Zellgehäuses angebracht, da hier die größte Ausdehnung im Falle der Verformung und auch die größten Schwingungsamplituden zu erwarten sind.

Wenn das Zellgehäuse verformt wird, kann dies aufgrund der sehr hohen Empfindlichkeit des Sensors detektiert werden. Auch der Grund für die Zellgehäuseverformung oder Schwingung kann mittels Sensor festgestellt werden, da jede Ursache eine spezifische Schwingung an der Oberfläche des Zellgehäuses bewirkt und auch die Eigenschwingung des Zellgehäuses verändert. Bei einem Druckanstieg im Inneren der Batteriezelle wölbt sich beispielsweise das gesamte Gehäuse nach außen. Bei einem Aufquellen der Batteriezelle drückt ein Zellwickel oder ein Stapel gegen die Seitenflächen der Batteriezelle und verformt diese nach außen. Als Zellwickel und Stapel wird dabei eine Anordnung mehrerer

Kathodenlagen und Anodenlagen mit zwischenliegenden Separatoren verstanden, wobei zwischen Zellwickel und Stapel in bekannter Weise geometrisch und/oder

herstellungstechnisch unterschieden wird. Eine von außen zugeführte Beschädigung der Batteriezelle dellt dagegen das Gehäuse lokal ein.

Aus der Detektion der Schwingung des Zellgehäuses bei dessen Verformung kann auf das auslösende Ereignis, beispielsweise auf den Druckanstieg in der Batteriezelle bei einem beginnenden Entgasungsvorgang, das Aufquellen des Zellwickels oder des Stapels oder eine Beschädigung der Batteriezellen von außen, beispielsweise durch eine Kollision, geschlossen werden, und es können entsprechende Schutzmaßnahmen eingeleitet werden, zum Beispiel das Abschalten der Batteriezelle.

Nach einer Ausführungsform ist die piezoelektrische Folie an einer Berstmembran eines Gehäuses der Batteriezelle angeordnet. Durch seine sehr geringe Materialdicke,

beispielsweise ca. 10 μηη, und Masse kann der Sensor an der Berstmembran befestigt werden, ohne dass deren Funktion und Verhalten merklich beeinflusst werden. Die

Berstmembran dämpft aufgrund ihrer geringen Materialdicke das Signal im Vergleich zum restlichen Gehäuse am geringsten.

Der an der Berstmembran angeordnete Sensor eignet sich besonders zur Detektion von Geräuschen, welche im Inneren der Batteriezelle, beispielsweise bei der Bildung von Gasblasen oder durch interne Kurzschlüsse, entstehen. Bei einer Gasbildung innerhalb der Batteriezelle, beispielsweise durch Überladung, entstehen Geräusche sowohl bei der Entstehung der Gasblasen durch die chemischen Reaktionen als auch danach, wenn zumindest ein Teil der Blasen aufgrund ihrer geringen Stabilität wieder kollabiert. Beim Aufsteigen bilden die Gasblasen mit dem umgebenden Elektrolyten ein Schwingsystem, was zu einer weiteren Geräuschentwicklung führt. Bei einem vertikalen Verbau der Batteriezellen erreichen die Gasblasen nach dem Aufstieg den Zelldeckel, sammeln sich dort, platzen und bilden neue, größere Gasblasen, was ebenso zu detektierbaren Geräuschen führt. Weitere Geräusche entstehen beim Aufquellen der Batteriezellen u.a. durch die Bewegungen der Folienlagen in den Zellwickeln oder Stapeln. Weitere Geräusche entstehen durch interne Kurzschlüsse innerhalb der Zellwickel oder Stapel, zum Beispiel durch Verunreinigung. Dabei bilden sich mikroskopisch kleine Lichtbögen, welche zu einem knisterartigen Geräusch führen. Die entstehenden Schallwellen breiten sich in der gesamten Batteriezelle aus und versetzen alle Gehäuseteile in eine Schwingung, wobei die Berstmembran aufgrund ihrer geringen Materialdicke am stärksten schwingt.

Nach einer Ausführungsform bildet die piezoelektrische Folie eine Trägerschicht einer Elektrode oder eine Schicht eines Separators. Mithilfe der piezoelektrischen Trägerschicht als Mikrofon werden die Geräusche des Zellinneren ermittelt. Derartige Geräusche werden insbesondere durch die Bildung von Gasblasen oder durch interne Kurzschlüsse verursacht. Die Sensorleitungen sind über eine abgedichtete Öffnung beispielsweise durch den

Zelldeckel aus dem Inneren der Batteriezelle herausgeführt.

Nach einer weiteren Ausführungsform weist die Batteriezelle zumindest zwei als

piezoelektrische Folien ausgebildete Sensoren auf, wobei die piezoelektrischen Folien jeweils eine Trägerschicht einer Elektrode oder eine Schicht eines Separators bilden. Eine derartige Batteriezelle ermöglicht insbesondere eine Druckmessung innerhalb der

Batteriezelle. Mithilfe der Sensoren kann auf eine beginnende Gasbildung, zum Beispiel durch Überladung oder durch einen technischen Defekt, geschlossen werden. Durch die sehr geringe Materialdicke der piezoelektrischen Folie besitzt diese die hierfür notwendige Verformbarkeit.

Bei der Gasbildung zwischen der Anode und der Kathode, werden die Trägerschichten lokal auseinander gedrückt, die Verformungskräfte durch die piezoelektrischen Folie

aufgenommen und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Die Sensorleitungen sind über eine abgedichtete Öffnung durch den Zelldeckel hinausgeführt. Die Anschlüsse der beiden Folien werden so verschaltet, dass eine Differenz zwischen den beiden elektrischen

Signalen der beiden Folien gebildet wird, sodass sich Signalanteile aufheben, welche durch äußere Einflüsse, beispielsweise Kräfte durch Bremsen oder Anfahren oder Querkräfte bei Kurvenfahrten erzeugt werden, damit diese keinen Einfluss auf die spätere Auswertung haben.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Batteriepack eine Batterie, die zumindest eine der zuvor beschriebenen Batteriezellen aufweist. Das Batteriepack umfasst außerdem ein Steuergerät für die Batterie, wobei das Steuergerät eine Auswerteeinheit aufweist, die an die piezoelektrische Folie gekoppelt ist. Die Auswerteeinheit ist eingerichtet, die elektrischen Signale der piezoelektrischen Folie zu empfangen und zu verarbeiten. Die Auswerteeinheit kann in ein bestehendes Steuergerät integriert sein oder ein separates Bauteil des Batteriepacks bilden. Zur Verarbeitung des Sensorsignals kann vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit einen Hochpass-Filter aufweist, um störende Signalanteile zu eliminieren, welche aus der

Umgebung stammen, beispielsweise aus dem Fahrzeugbetrieb beim Anfahren oder Bremsen. Zur Verarbeitung des Sensorsignals kann die Auswerteeinheit außerdem eine Einheit zur Auswertung des Amplitudenhubs aufweisen, sodass beim Überschreiten einer definierten Grenzspannung eine Gegenmaßnahme ausgelöst werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswerteeinheit weitere Signalverarbeitungseinrichtungen aufweisen, die beispielsweise eine Fourier-Transformation oder eine Wavelet-Transformation durchführen, um das Frequenzspektrum von Schwingungen zu ermitteln, welche durch das detektierte Ereignis erzeugt werden.

Die Auswerteeinheit ist mit einer Reaktionseinheit gekoppelt, welche eingerichtet ist, Reaktionsmaßnahmen und/oder Gegenmaßnahmen auszulösen, wie zum Beispiel das Abschalten der Batteriezelle oder die Entladung der Batteriezelle einzuleiten, Nachrichten auf einem Fahrzeugbus abzusetzen, den Fahrer zu benachrichtigen oder ein

Schadensprotokoll zu führen.

Nach einem weiteren Aspekt weist ein Transportbehälter zumindest eine der beschriebenen Batteriezellen oder eines der beschriebenen Batteriepacks auf. Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der Transportbehälter eine Auswerteeinheit auf, die an die piezoelektrische Folie gekoppelt ist. Vorteilhaft wird durch den als

piezoelektrische Folie ausgebildeten Sensor detektiert, wenn ein unsachgemäßer Transport, Produktionsfehler oder Verunreinigungen insbesondere beim Transport von dem Hersteller zum Kunden stattgefunden haben. Hierdurch wird eine Überwachung der Batteriezellen in dem Transportbehälter ermöglicht. Durch den als piezoelektrische Folie ausgebildeten Sensor werden Geräusche im Inneren des Transportbehälters erfasst, insbesondere Geräusche und Schwingungen, welche durch Defekte in den Batteriezellen erzeugt werden. Als piezoelektrische Folie kann der Sensor sehr platzsparend ausgeführt werden, sodass eine wartungsfreundliche Unterbringung des Sensors im Transportbehälter möglich ist. Der Sensor wird beispielsweise mithilfe eines Klebebandes oder über eine Fixierung an einem Zellgehäuse angebracht. Handelt es sich bei dem Frachtgut um mehrere Batteriezellen oder um mehrere Module, dann wird idealerweise an jeder Batteriezelle oder an jedem Modul ein als piezoelektrische Folie ausgebildeter Sensor angebracht. Die Auswerteeinheit ist beispielsweise im Deckel des Transportbehälters angeordnet.

Aufgrund des geringen Energiebedarfs der Auswerteeinheit ist ein autarker Betrieb mittels handelsüblichen Gerätebatterien möglich. Die Auswerteeinheit kann an eine

Reaktionseinheit gekoppelt sein, welche beispielsweise akustisch oder optisch Signale an die Umgebung absetzen kann, sobald ein Schadensfall detektiert wurde.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Batteriezelle in perspektivischer Darstellung,

Figur 2 eine Batteriezelle in seitlicher Schnittansicht, Figur 3 einen Ausschnitt aus einer Batteriezelle in seitlicher Schnittansicht und in

Schnittansicht von oben,

Figur 4 einen Ausschnitt einer Schnittansicht durch eine Anordnung mit zwei

Elektroden,

Figur 5 einen weiteren Ausschnitt einer Schnittansicht durch eine Anordnung mit zwei

Elektroden und

Figur 6 eine Schnittansicht durch eine Batteriezelle in einem Transportbehälter.

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Komponenten mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei in Einzelfällen auf eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. Ausführungsformen der Erfindung

Figur 1 zeigt eine Batteriezelle 2 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Batteriezelle 2 ist beispielsweise eine Lithiumionenzelle mit einem typischen

Spannungsbereich von 2,8-4,2 V. Der Begriff„Batterie" wird in der vorliegenden

Beschreibung dem üblichen Sprachgebrauch angepasst für Akkumulator verwendet. Eine Batterie umfasst dabei eine oder mehrere Batterieeinheiten, die eine Batteriezelle 2, ein Batteriemodul oder einen Modulstrang bezeichnen können. Die Batteriezelle 2 weist ein Gehäuse 4 mit einer ersten Seitenfläche 6 und einer zweiten Seitenfläche 8 auf. Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine im Wesentlichen kubische Batteriezelle 2, jedoch ist die Erfindung nicht auf derartige Gehäusegeometrien beschränkt. An einer Oberseite des Gehäuses 4 sind zwei Terminale 10 angeordnet, welche einen Plus- und einen Minuspol der Batteriezelle 2 bilden. An den Terminalen 10 kann die Batteriezelle 2 mittels Zellverbindern (nicht dargestellt) mit weiteren Batteriezellen 2 schaltungstechnisch verbunden werden, beispielsweise seriell oder parallel zu Modulen verschaltet werden.

Mehrere Module können einen Batteriedirektkonverter (BDC, battery direct Converter) bilden und mehrere Batteriedirektkonverter einen Batteriedirektinverter (BDI, battery direct inverter).

Die Batteriezelle 2 weist an ihrer ersten Seitenfläche 6 einen Sensor 12 auf, welcher als eine piezoelektrische Folie ausgebildet ist. Die piezoelektrische Folie weist eine Dicke zwischen 10 und 100 μηη auf und enthält beispielsweise Polyvinylidenfluorid (PVDF). Der Sensor 12 ist mittels elektrischer Leitungen 14 kontaktiert.

Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Batteriezelle 2 nach einer weiteren Ausführungsform. Der Sensor 12 ist bei dieser Ausführungsform im Bereich eines Gehäusedeckels 34 des Gehäuses 4 angeordnet, nämlich zwischen den Terminalen 10. Der Sensor 12 ist dabei auf eine Berstmembran 16 angebracht, beispielsweise durch Aufkleben. Die Berstmembran 16 eignet sich besonders gut als Sensorträger, da sie zweckentsprechend sehr dünn ausgeführt wird, beispielsweise 200 bis 300 μηη. Die elektrische Kontaktierung des Sensors 12 erfolgt über die elektrische Leitung 14 außenseitig der Batteriezelle 2. Weiterhin ist ein auslösendes Ereignis 18 dargestellt, welches hier beispielhaft punktuell lokalisiert ist. Das auslösende Ereignis 18 kann beispielsweise eine Gasbildung innerhalb der Batteriezelle 2 sein, welche durch eine Überladung entstanden ist. Bei der Gasbildung entstehen Geräusche, welche als Schallwelle 20 dargestellt sind. Die Geräusche entstehen sowohl bei der Entstehung der Gasblasen durch die chemischen Reaktionen als auch danach, wenn zumindest wieder ein Teil der Blasen aufgrund ihrer geringen Stabilität kollabiert. Die Blasen erreichen aufgrund des überwiegend stehenden Einbaus der

Batteriezellen 2 nach dem Aufstieg den Gehäusedeckel 34, sammeln sich dort, platzen und bilden neuere, größere Gasblasen, was ebenfalls zu Geräuschen führt (nicht dargestellt). Ein auslösendes Ereignis 18 kann außerdem durch Aufquellen der Batteriezelle 2 entstehen oder durch interne Kurzschlüsse innerhalb der Batteriezelle 2, beispielsweise durch

Verunreinigungen.

Figur 3 zeigt im oberen Bereich Teile einer Batteriezelle 2 in seitlicher Draufsicht. Im unteren Bereich der Figur 3 ist außerdem eine Schnittansicht der im oberen Bereich der Figur 3 dargestellten Teile der Batteriezelle 2 entlang einer Linie A-A dargestellt.

Die Batteriezelle 2 weist eine Anode 22 und eine Kathode 24 auf, welche gemeinsam auch als Elektroden 22, 24 bezeichnet werden. Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Batteriezelle 2, deren Kathode 24 eine Vielzahl von Kathodenlagen 28 aufweist, die an einem Stromkollektor 30 zusammengeführt sind. Ebenso weist die Anode 22 eine Vielzahl von Anodenlagen 32 auf, die an einem weiteren Stromkollektor 31 zusammengeführt sind. Die Kathodenlagen 28 und die Anodenlagen 32, welche gemeinsam auch als Lagen 28, 32 bezeichnet werden, sind zu einem Stapel 26 abwechselnd übereinander geschichtet.

Zwischen den Kathodenlagen 28 und den Anodenlagen 32 sind üblicherweise Separatoren 23 oder Separatorlagen angeordnet, welche hier nicht mit dargestellt sind. Der Sensor 12 ist zwischen einer Anodenlage 32 und einer Kathodenlage 28 angeordnet, um Geräusche im Zellinneren zu detektieren. Die elektrische Leitung 14 wird zwischen den Lagen 28, 32 herausgeführt.

Figur 4 zeigt einen Ausschnitt eines Schnittes durch eine Anordnung mit einer Anode 22, einem Separator 23 und einer Kathode 24, wobei die Anode 22 und die Kathode 24 beispielsweise die Elektroden 22, 24 einer Lithiumionenzelle sind. Die Anode 22 umfasst eine Metallschicht 40, die beispielsweise Kupfer enthält, und

Elektrodenmaterial 36, welches beispielsweise Silicium (Si), Germanium (Ge), Lithium, ein kohlenstoffhaltiges Material, wie Graphit oder amorphe Kohlenstoffe, oder eine metallische Legierung enthält. Auch beliebige Mischungen der genannten Elektrodenmaterialien 36 sind möglich.

Die Kathode 24 umfasst eine weitere Metallschicht 40, die beispielsweise Aluminium enthält, und weiteres Elektrodenmaterial 36, welches beispielsweise Lithium-Kobaltdioxid (LiC0 ₂ ) Lithium-Eisenphosphat (LiFeP04), Lithium-Mangan-Oxid (LMO), Lithium-Manganspinelle, Lithium-Manganoxidspinell (LiMn ₂ 0 ₄ ), Nickel umfassende Mischoxide,

Nickel/Mangan/Kobalt/Aluminium-Mischoxide, Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium-Oxide (NCA), Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Mischoxide (NCM) oder auch Lithium-Metall- Phosphate enthält. Auch beliebige Mischungen der genannten Elektrodenmaterialien 36 sind möglich.

Zwischen der Anode 22 und der Kathode 24 ist der als piezoelektrische Folie ausgebildete Sensor 12 angeordnet. Beidseitig des Sensors 12 sind Kunststoffschichten 38 angeordnet. Die piezoelektrische Folie bildet dabei eine Trägerschicht, welche je nach

Herstellungsverfahren der Anode 22 oder der Kathode 24 zugeordnet ist. Der Sensor 12 und die Kunststoffschichten 38 bilden den Separator 23 mit der Eigenschaft der lonenleitung. Je nach Herstellungsverfahren können die Kunststoffschichten 38 mit den Metallschichten 40 beschichtet sein.

Wie mit Bezug zu Figur 3 beschrieben, umfasst der dort dargestellte Stapel 26 eine Vielzahl von Anodenlagen 32 und Kathodenlagen 28, welche durch Separatoren 23 voneinander getrennt sind. Figur 5 zeigt beispielhaft eine derartige Anordnung mit einer Schichtfolge von einer Kathodenlage 28, einer Anodenlage 32, einer weiteren Kathodenlage 28 und einer weiteren Anodenlage 32, wobei die Lagen 28, 32 mittels Separatoren 23 voneinander getrennt sind. Einige oder alle der Separatoren 23 können wie mit Bezug zu Figur 4 beschrieben ausgebildet sein und die als piezoelektrische Folie ausgebildeten Sensoren 12 aufweisen. In bevorzugten Ausführungsformen weisen, wie dargestellt, zwei der Separatoren 23 die als piezoelektrische Folie ausgebildeten Sensoren 12 auf.

Ein Bereich 42 deutet Gasbildung zwischen einer der Anodenlagen 32 und einer der Kathodenlagen 28 an. Durch die Gasbildung werden die Lagen 28, 32 lokal auseinander gedrückt und die Verformungskräfte durch die Sensoren 12 aufgenommen und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Die beiden Sensoren 12 werden elektrisch so verschaltet, dass eine Differenz zwischen den beiden elektrischen Signalen der Sensoren 12 gebildet wird. Hierdurch heben sich Signalanteile auf, welche durch äußere Einflüsse erzeugt werden, zum Beispiel Kräfte durch das Bremsen oder Anfahren oder Querkräfte bei Kurvenfahrten, was die spätere Auswertung erleichtert.

Figur 6 zeigt eine Batteriezelle 2, welche in einem Transportbehälter 46 angeordnet ist. Die Batteriezelle 2 ist durch Öffnen eines Transportbehälterdeckels 48 zugänglich. Der als piezoelektrische Folie ausgebildete Sensor 12 ist auf einem Gehäuse 4 der Batteriezelle 2 angeordnet und erfasst Geräusche im Inneren des Transportbehälters 46. Schematisch sind wiederum das auslösende Ereignis 18 und die Schallwelle 20 dargestellt, welche vom Sensor 12 detektiert wird. Der Sensor 12 überträgt die Signale über die elektrische Leitung 14 an eine Auswerteeinheit 44, welche an einer Seitenwand 50 des Transportbehälters 46 befestigt ist. Die Befestigung kann beispielsweise mithilfe eines Klebebandes oder über eine Fixierung durch Polstermaterial erfolgen. Handelt es sich bei dem Frachtgut im

Transportbehälter 46 um mehrere Batteriezellen 2, dann wird idealerweise an jeder

Batteriezelle 2 ein als piezoelektrische Folie ausgebildeter Sensor 12 angebracht. Die Auswerteeinheit 44 ist dann entsprechend mehrkanalig aufgebaut.

Bei der Verarbeitung des Signals des Sensors 12 kann es erforderlich sein, dass über eine Filterung störende Signalanteile, welche aus dem Transport entstehen, eliminiert werden. Anschließend kann im einfachsten Fall eine Auswertung des Amplitudenhubs erfolgen, sodass beim Überschreiten einer definierten Grenzspannung über eine Anzeige am

Transportbehälter 46 erfolgt und/oder ein akustisches Signal an die Umgebung ausgegeben wird, die etwa von Transport- oder Lagerpersonal wahrgenommen werden kann. Somit wird das Risiko für das Transport- und Lagerpersonal reduziert. Bei Unfällen des

Transportfahrzeugs können die Rettungskräfte beschädigte Frachtgüter schneller den Zustand des Frachtgutes erkennen und entsprechende Gegenmaßnahmen ergreifen.

Die Energieversorgung der Auswerteeinheit 44 kann über eine handelsübliche

Gerätebatterie erfolgen. Somit arbeitet das System mit dem Sensor 12 und der

Auswerteeinheit 44 vollständig autark und kann das Frachtgut selbst während des

Umschlags oder bei einer Zwischenlagerung überwachen. Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.