Die Nachfrage nach aufladbaren Batterien für diverse elektrische Geräte steigt derzeit stark an, wobei Punkte, wie eine hohe Energiedichte, um eine hohe Leistung bei geringem Gewicht zu erzielen, oder eine große Batteriespannung, eine wichtige Rolle spielen. Dies hat vor allem die Forschungsaktivität auf dem Bereich wiederaufladbarer Lithium-beziehungsweise Lithium-Ionenbatterien verstärkt.

Wiederaufladbare Batterien, sogenannte"Akkumulatoren"oder "Akkus", dürfen nur mit einer bestimmten maximalen Spannung geladen werden, welche beispielsweise bei Lithium-Ionen- Batterien etwa 4. 2V beträgt. Wird diese maximal zulässige Ladespannung für längere Zeit überschritten, so kommt es in der Batterie zunehmend zur Zersetzung des Elektrolyten und der Elektrodenmaterialien. Bei Lithium-Ionen-Batterien kann sich insbesondere auch metallisches Lithium bilden, welches äußerst reaktiv ist.

Im Laufe der zunehmenden Elektrolytzersetzung kommt es zur Freisetzung von Gasen und daher zu einem Anschwellen des Batteriekörpers oder der Zelle. Dies kann zum Öffnen eines Sicherheitsventils führen, wobei die möglicherweise brennbaren Gase aus der Zelle entweichen können und so unter Umständen zu einem Brand führen.

Bei extremer Überladung und dem Versagen des Sicherheitsventils kann es auch zur Explosion der Zelle kommen. Aus Sicherheitsgründen muss daher bei Anschwellen der Batterie, beispielsweise durch das Anlegen einer zu hohen

Spannung, der Stromfluss in der Zelle stark verringert beziehungsweise möglichst ganz unterbrochen werden.

Zum Auftreten einer zu hohen Spannung an der Batterie während des Aufladens kann es beispielsweise folgendermaßen kommen : Eine Möglichkeit, die Batterien zu laden, besteht darin, einen konstanten Ladestrom fließen zu lassen. Um das zu erzielen, muss die Spannung an der Zelle variiert werden, da, sobald sich eine Gegenspannung in der Batterie aufgebaut hat, diese überwunden werden muss, damit es überhaupt zu einem Stromfluss kommt.

Eine gängige Lösung, das Entzünden oder gar das Explodieren einer Batterie zu verhindern, besteht darin, dass die zu schützende Batterie, beispielsweise eine Lithium-oder eine Lithium-Ionen-Batterie, nur in Kombination mit einer elektronischen Schutzschaltung in einen Batteriepack, also einem Set aus zumindest einer elektrochemischen Zelle, eingebaut wird.

Diese Schutzschaltung erfüllt unter anderem die Aufgabe, beim Anlegen einer Spannung oberhalb der maximalen Spannung den Kontakt zwischen dem Gerät beziehungsweise dem Ladegerät und der elektrochemischen Zelle oder auch bereits zwischen Ladegerät und der Batterie, zu unterbrechen. Die Details der Ausführung der Schutzschaltungen unterscheiden sich natürlich je nach Hersteller und verwendetem Batterietyp, beispielsweise bezüglich Ansprechzeiten oder Spannungsgrenzen.

Eine weitere gängige Möglichkeit besteht darin, entsprechende elektronische Hardware-Schutzschaltungen oder auch entsprechende einzelne Bauelemente außerhalb des Batteriepacks anzuordnen, wobei die Batterie in diesem Fall natürlich nur geschützt ist, wenn sie in dem entsprechenden Gerät eingebaut ist.

Wesentliche Nachteile einer derartigen Schutzschaltung bestehen beispielsweise in 1) den zusätzlichen Kosten für den IC (Integrated Circuit) und die weiteren Bauteile ; 2) dem Platzbedarf, den dieser IC in Verbindung mit weiteren notwendigen Bauelementen zuzüglich einer entsprechenden Platine im Batteriepack oder im Gerät benötigt ; 3) einer unter Umständen eingeschränkten Verfügbarkeit der entsprechenden Bauelemente ; 4). dem Stromverbrauch der Schutzschaltung, der typischerweise im Bereich einiger FA liegt ; 5) Problemen, welche die Schutzschaltung bei ESD-und EMV- -Tests verursachen kann, das heißt bei der Entladung von elektrostatischer Aufladung durch Beeinflussung der vom Gerät abgestrahlten elektromagnetischen Wellen (EMV = Elektromagnetische Verträglichkeit, ESD = Electrostatical Discharge).

In vielen Geräten wird das Ladeverfahren und damit auch die maximal an der Batterie anliegende Spannung in Abhängigkeit vom Batterietyp über ein bestimmtes Programm gesteuert. Der Nachteil einer Softwarelösung besteht darin, dass bei einem gelegentlichen Ausfall der Software ein Sicherheitsproblem eintreten kann.

Solche Softwareprobleme sind bei komplexeren Geräten keine Seltenheit. Sollte zudem die Batterie falsch erkannt werden, also ein falscher Batterietyp angenommen werden, wird natürlich auch mit falschen Parametern und deshalb unter Umständen mit einem falschen Algorithmus geladen.

Zusammenfassend ergeben sich als die hauptsächlichen Nachteile des bisher verwendeten Überladungsschutzes die mangelnde Zuverlässigkeit einer reinen Software-Lösung"im Ernstfall", sowie'zusätzlicher Kostenaufwand und Platzbedarf bei einer Lösung mittels zusätzlicher Schaltungen. Der

Batteriekörper, in dem sich auch der Elektrolyt befindet, dehnt sich aus, wenn für längere Zeit eine zu hohe Spannung zwischen den Elektroden anliegt, da dann der Elektrolyt dazu neigt, sich zu zersetzen, was beispielsweise unter Bildung von Gasen geschieht.

Die Erfindung basiert also auch auf dem Gedanken, ein gefährliches Anwachsen des Innendrucks aufgrund einer zu hohen anliegenden Spannung zu verhindern beziehungsweise zu begrenzen, indem der Kontakt zur Spannungsquelle unterbrochen wird.

Eine weitere Lösung besteht daher darin, die Zuleitung, mittels der eine Spannung an die Batterie angelegt wird, aufgrund einer Ausdehnung des Batteriekörpers zu unterbrechen.

Nachteilig daran ist, dass im Falle einer Überladung die Zuleitung zerstört ist, was zu hohen Kosten für den Verbraucher führt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein sicheres Aufladen einer Batterie mit einfachen Mitteln zu gewährleisten und weiterhin die Kosten für den Verbraucher gering zu halten.

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst.

Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Erfindungsgemäß besteht die Zuleitung zumindest teilweise aus elastischem Material, dessen Widerstand sich bei Dehnung wesentlich ändert. Der Batteriekörper, in dem sich auch der Elektrolyt befindet, dehnt sich nun aus, wenn für längere Zeit eine zu hohe Spannung zwischen den Elektroden anliegt, da dann der Elektrolyt dazu neigt, sich zu zersetzen, was beispielsweise unter Bildung von Gasen geschieht. Die zumindest teilweise am Batteriekörper angebrachte Zuleitung weist dann bei Dehnung einen höheren Widerstand auf. Aufgrund

des höheren Widerstandes fällt dann in diesem Bereich bereits Spannung ab, so dass an der Batterie selbst eine geringere Spannung anliegt.

Die Erfindung basiert also auch auf dem Gedanken, ein gefährliches Anwachsen des Innendrucks aufgrund einer zu hohen anliegenden Spannung zu begrenzen.

Dieses Verfahren weist den Vorteil auf, dass durch eine zu hohe anliegende Spannung verursachte Schäden, wie etwa das Entweichen von brennbaren Gasen oder Explosionen, vermieden werden und gleichzeitig die Zuleitung nicht bei einmaligem Überladen zerstört wird.

Dieses Verfahren zeichnet sich durch eine besonders einfache Umsetzung aus.

Eine entsprechende Vorrichtung zum Laden einer Batterie mit einem Batteriekörper, in der sich Elektroden und Elektrolyt befinden, weist zumindest eine Zuleitung zum Anlegen von Spannung auf, die derart mit dem Batteriekörper zusammenwirkt, dass bei einer Veränderung der Form des Batteriekörpers die geometrische Form der Zuleitung verändert wird.

Eine Batterie mit einem entsprechenden Ladeschutz weist eine derartig mit ihrem Batteriekörper gekoppelte Zuleitung auf, dass eine Formveränderung des Batteriekörpers eine Formveränderung der Zuleitung zum Anlegen der Spannung an den Elektroden, z. B. ein Dehnen der Zuleitung bewirkt.

Eine Batterie mit einer derartigen Vorrichtung eignet sich aufgrund ihrer Sicherheit und der geringen zusätzlichen Produktionskosten für die"Schutzschaltung"insbesondere Batterien in mobilen Geräten.

Die Erfindung wird nun anhand einiger Ausführungsbeispiele, die teilweise auch in den Figuren gezeigt sind, näher erläutert.

Es zeigen : Figur la, b eine Batterie im nicht ausgedehnten Zustand in Seitenansicht (Figur la) und in Drauf- sicht (Figur lb) ; Figuren 2a, b eine Batterie in ausgedehntem Zustand in Seitenansicht und in Draufsicht ; Figuren 3a, 3b, 3c, 3d das Verschieben zweier Kontaktflächen gegeneinander bei Ausdehnung eines Batteriekörpers, welches zu einer Widerstandserhöhung führt, in Seitenansicht und Draufsicht.

In Figur la ist eine Batterie in Seitenansicht gezeigt. Am Batteriekörper 1 befindet sich ein Pluspol 3 sowie eine Zuleitung 5 welche vom Minuspol wegführt.

In Figur 1b ist-diese Batterie nun in Draufsicht aus der Richtung A zu sehen. Die Zuleitung 5 ist dabei als schraffierte Fläche dargestellt, welche am Batteriekörper 1 angebracht ist.

In den Figuren 2a und 2b ist diese Batterie nun in ausgedehntem Zustand in Seitenansicht beziehungsweise Draufsicht zu sehen. In der Figur 2a hat sich der Batteriekörper 1 über die ursprünglichen Abmessungen 7 hinaus ausgedehnt. Dies führt zu einer Dehnung der Zuleitung 5..

Dies ist deutlicher in Figur 2b, welche die Batterie in Draufsicht zeigt, zu sehen. Somit wird ein weiteres Anschwellen aufgrund einer zu hohen anliegenden Spannung vermieden.

Um eine sichere Formveränderung, z. B. ein Dehnen der Zuleitung 5 zu gewährleisten, dehnt sich der Batteriekörper 1 vorzugsweise an der Stelle oder dem Bereich, wo die Zuleitung 5 sich befindet. Dazu kann der Batteriekörper 1 auch aus verschiedenen Materialien hergestellt sein, welche sich

unterschiedlich leicht dehnen lassen. Als Material für den Batteriekörper 1 werden beispielsweise Stahl, Aluminium oder auch laminierte Kunststoffe, in denen Metallpartikel eingelagert sind, verwendet.

Natürlich kann eine inhomogenen Ausdehnung auch durch die Wahl der geometrischen Abmessungen der Batterie erreicht werden : So dehnt sich die Batterie unter Umständen leichter an Seitenflächen mit einer größeren Ausdehnung.

Damit die Zuleitung bzw. ein Teil der Zuleitung bei einer Veränderung der geometrischen Form des Batteriekörperszuverlässig gedehnt wird, wird die Zuleitung oder zumindest ein Teil davon zweckmäßigerweise aus sprödem Material gefertigt, welche sich nicht oder kaum dehnen lässt.

Zur Verwendung bietet sich beispielsweise Nickel oder ein auf einem spröden Material aufgetragener Leiter an ; ebenso sind galvanisch auf den Batteriekörper aufgetragene Metalle geeignet.

Um ein sicheres Dehnen zu gewährleisten, sollte des Weiteren berücksichtigt werden, dass eine metallische Zuleitung sich bei Wärme ausdehnt. Eine wesentliche Erwärmung der Batterie findet aber gerade beim Überladen der Batterie statt.

Deswegen sollte das Material der Zuleitung 5 im entsprechenden Temperaturbereich einen nur geringen Ausdehnungskoeffizienten vorweisen.

Der Widerstand der Zuleitung kann auch durch Verschieben zweier Kontaktflächen gegeneinander verändert werden.

Somit besteht auch die Möglichkeit, , dass le der Widerstand am Kontakt signifikant zunimmt.

In den Figuren 3a und 3b ist zu sehen, wie sich durch die Ausdehnung des Batteriekörpers ein Kontakt"verändert", das heißt in diesem Fall, dass der Widerstand des Kontaktes heraufgesetzt ist. Der Kontakt weist in diesem Fall eine aus zwei Teilen bestehende Zuleitung auf, einem ersten Teil 13 und einem zweiten Teil 15. Erster Teil 13 und zweiter Teil 15

der Zuleitung überlappen sich in einem Überlappungsbereich 17. Bei Ausdehnung reduziert sich dieser Überlappungsbereich 17, wie in Figur 3b zu sehen ist. In den Figuren 3c und 3d ist dieser Sachverhalt in Seitenansicht zu sehen. In Figur 3c ist der Batteriekörper nicht ausgedehnt, erster Teil der Zuleitung 13 und zweiter Teil der Zuleitung 15 überlappen sich im Überlappungsbereich 17. Zwischen den beiden Zuleitungen befindet sich eine leitende Masse 19, beispielsweise aus einem PTC-Material (PTC : Positive Temperature Coefficient).

PTC-Material besteht aus einem elastischen Polymer, in welches elektrisch leitende Partikel, beispielsweise aus Metall oder Kohlenstoff, eingelagert sind. Dehnt sich nun diese elastische Masse, so nimmt der Abstand zwischen den Metallpartikeln zu, wodurch sich der Widerstand der leitenden Masse 19 vergrößert. Bei einer Ausdehnung des Batteriekörpers 1 verkleinert sich der Überlappungsbereich 17, was in der Seitenansicht in Figur 3d gezeigt wird. Dadurch, dass sich erster Teil 13 und zweiter Teil 15 der Zuleitung voneinander wegbewegen, wird die leitende Masse 19 gedehnt. Dadurch vergrößert sich der Widerstand dieses Kontakts, weshalb dann eine größere Spannung an diese Widerstand abfällt, wodurch letztlich die an der Batterie anliegende Spannung reduziert wird. Auch keramische Dehnungsmesstreifen sind unter Umständen anstelle des PTC-Materials einzusetzen.

Neben den oben erläuterten Beispielen liegt eine Vielzahl weiterer Ausführungsvarianten im Rahmen der Erfindung, die hier nicht weiter beschrieben werden. Diese weiteren Ausführungsvarianten lassen sich anhand der erläuterten Ausführungsbeispiele von einem Fachmann einfach in die Praxis umsetzen. Insbesondere beschränkt sich die Erfindung nicht auf Lithium-haltige Batterien, sondern ist für sämtliche Batterien anwendbar, bei denen eine Erhöhung des Innendrucks auftreten kann.

Bezugszeichenliste 1 Batteriekörper 3 Pluspol 5 Zuleitung 7 ursprüngliche Abmessungen 9 Schalter 11 Ausstülpung 13 erster Teil der Zuleitung 15 zweiter Teil der Zuleitung 17 Überlappungsbereich 19 leitende Masse