DE102012222515A1

DE102012222515A1 - Kostengünstiges zuverlässiges Verfahren zum Entladen wiederaufladbarer elektrischer Batterien

Info

Publication number: DE102012222515A1
Application number: DE102012222515A
Authority: DE
Inventors: Mahmoud H. Abd Elhamid; Tao Xie; Tao Wang; Ramona Y. Ying; Robert S. Conell
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2013-06-13
Also published as: US9281703B2; CN103259057A; CN103259057B; US20130147435A1

Abstract

Verfahren und Systeme zum Entladen einer wiederaufladbaren Batterie auf eine schnelle, aber gesteuerte Weise. Die Verfahren umfassen, dass (i) ein Entlademedium bereitgestellt wird, das expandierten Graphit (und optional einen oder mehrere verteilbare nicht ionische elektrische Leiter) umfasst, der in einem im Wesentlichen nicht ionischen wässrigen Medium verteilt ist; (ii) Anschlüsse der Batterie mit dem Entlademedium in Kontakt gebracht werden; und (iii) der Kontakt zwischen dem Entlademedium und den Anschlüssen eine Zeitspanne lang aufrechterhalten wird, die ausreicht, um die Batterie zu entladen. Die Systeme umfassen (i) das Entlademedium; und (ii) einen Behälter, der ausgestaltet ist, um eine Batterie und das Entlademedium derart aufzunehmen, dass der Batteriekörper mit dem Entlademedium vor den Anschlüssen in Kontakt gebracht wird.

Description

Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen Anmeldung mit der Seriennummer 61/568,391, die am 8. Dezember 2011 eingereicht wurde.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft das schnelle Entladen wiederaufladbarer Batterien auf gesteuerte Weise unter Verwendung von expandiertem Graphit, der in einem im Wesentlichen nicht ionischen wässrigen Medium verteilt ist.
HINTERGRUND
Verschiedene Batterien, die Lithium-Ionen-, Bleisäure- und Nickelmetallhydrid-Varianten umfassen, können so ausgestaltet sein, dass sie wiederaufladbare Merkmale aufweisen. Derartige Batterien können als ein wiederaufladbares Energiespeichersystem (RESS) verwendet werden, um herkömmliche Brennkraftmaschinen (ICEs) für Kraftfahrzeuganwendungen zu ergänzen oder zu ersetzen. Die Fähigkeit zur passiven Speicherung von Energie aus stationären und tragbaren Quellen sowie von zurückgewonnener kinetischer Energie, die von dem Fahrzeug und seinen Komponenten geliefert wird, macht Batterien (im Allgemeinen) und wiederaufladbare Batterien (im Besonderen) ideal zur Verwendung als Teil eines Antriebssystems für Kraftwägen, Lastwägen, Busse, Motorräder und verwandte Fahrzeugplattformen. Mehrere derartige Batterien können typischerweise in einem Modul, einer Sektion oder einem Stapel kombiniert sein, um die gewünschte Leistungs- und Energieausgabe zu erzeugen.
Da eine Zelle, ein Modul, eine Sektion oder ein Stapel der aufgeladenen Batterie zum Erzeugen großer Energiemengen in der Lage ist, kann es Umstände geben, bei denen eine Entladung gewünscht ist. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, eine Batterie zu entladen, wenn die aufgeladene Batterie gelagert, transportiert oder gehandhabt werden soll. Herkömmliche Verfahren zum Entladen einer intakten wiederaufladbaren Batterie umfassen das Verwenden einer elektrischen Schaltung oder einer Lastbank. Bei Umständen, bei denen derartige herkömmliche Verfahren nicht anwendbar, machbar oder eingeschränkt sind, kann eine ionisch leitfähige wässrige Lösung, Dispersion oder Suspension verwendet werden, um die Batterie zu entladen. In einer Form kann eine derartige Lösung Natriumchlorid, Natriumsulfat oder andere Salze enthalten. Obwohl derartige Lösungen nützlich zur Bereitstellung eines elektrolytischen Mediums und zu der damit verbundenen Entladung elektrischer Batterien sind, können sie zur Korrosion empfindlicher Batteriekomponenten (etwa Anschlussfahnen, Anschlussdrähte oder dergleichen) und zur Entwicklung gasförmiger Nebenprodukte (speziell Wasserstoff, Sauerstoff und Chlorgas) während der Batterieentladung führen. Eine Korrosion des positiven Anschlusses einer Batterie verkompliziert den Entladungsprozess und kann ermöglichen, dass die wässrige Lösung in die Batterie eindringt und eine schwere Beschädigung der Batterieelektroden verursacht. Darüber hinaus können derartige Lösungen zu Temperaturspitzen während des Entladeprozesses führen, wodurch Batterieseparatoren, Elektroden, Elektrolyte und andere Komponenten schädlichen Temperaturen ausgesetzt werden.
Die gegenwärtigen Erfinder haben neue Wege zum Entladen von Kraftfahrzeugbatterien entdeckt. Eine Weise, auf die eine Batterie ausreichend entladen werden kann, besteht im Anwenden von Ruß oder Kohlenstofffasern, die in einem im Wesentlichen nicht ionischen wässrigen Medium suspendiert sind, auf die Batterie. Diese Verfahren hängen von der Leitfähigkeit, der Viskosität, der Komponentenlösungsfähigkeit und den Komponentenkonzentrationen des darin verwendeten Entlademediums ab. Bei derartigen gegebenen Faktoren besteht die Möglichkeit, dass eine ungewünschte Rate oder Dauer der Entladung auftreten kann, wenn diese Verfahren verwendet werden. Außerdem können diese Verfahren für ein schnelles Entladen aufgrund der Leitfähigkeitsobergrenzen des verwendeten Kohlenstoffmediums nicht geeignet sein. Da diese Verfahren außerdem tendenziell ein hohes Kohlenstoffladungsniveau benötigen, um das gewünschte Leitfähigkeitsniveau zu erreichen, kann die Viskosität des Entlademediums auf ein Niveau ansteigen, das dessen Verwendung nicht praktikabel macht. Darüber hinaus kann die Verwendung von Verteilungsstoffen (z. B. Natriumcarboxymethylzellulose), um den Ruß oder die Kohlenstofffasern in dem wässrigen Medium suspendiert zu halten, das Viskositätsproblem verschärfen sowie Herstellungskosten erhöhen.
ZUSAMMENFASSUNG
Bei verschiedenen Ausführungsformen werden Verfahren und Systeme zum Entladen einer wiederaufladbaren Batterie auf eine schnelle aber gesteuerte Weise bereitgestellt, wobei unter anderem die Entwicklung von Gasen und die schnelle Freisetzung von Wärme verhindert wird. Die Batterie kann aus Lithium-Ionen-, Bleisäure- und Nickelmetallhydrid-Batterien gewählt werden. Entsprechend sind die bereitgestellten Verfahren und Systeme zur Verwendung mit Kraftfahrzeugbatterien geeignet, welche diejenigen umfassen, die als Teil eines wiederaufladbaren Energiespeichersystems (RESS) verwendet werden.
Bei einigen der verschiedenen Ausführungsformen umfassen die bereitgestellten Verfahren (i) dass eine zu entladende Batterie bereitgestellt wird; (ii) dass ein im Wesentlichen nicht ionisches Entlademedium bereitgestellt wird, das expandierten Graphit umfasst; (iii) dass positive und negative Anschlüsse der Batterie mit dem Entlademedium in Kontakt gebracht werden; und (iv) dass der Kontakt zwischen dem Entlademedium und den Anschlüssen eine Zeitspanne lang aufrechterhalten wird, die ausreicht, um die Batterie zu entladen. Das Entlademedium kann vorbereitet werden, indem (i) ein im Wesentlichen nicht ionisches wässriges Medium bereitgestellt wird; (ii) der expandierte Graphit (und optional ein oder mehrere verteilbare nicht ionische elektrische Leiter) bereitgestellt werden; und (iii) der expandierte Graphit (zusammenmit beliebigen verwendeten optionalen elektrischen Leitern) in dem wässrigen Medium auf eine Weise verteilt wird, die ausreicht, um ein einheitliches Gemisch auszubilden (z. B. einen Flüssigschlamm, eine Suspension oder ein verwandtes Gemisch). Expandierter Graphit ist eine Form von Graphit, der abgeschiefert [engl.: exfoliated] ist, um sein spezifisches Volumen zu erhöhen und da er leicht in Wasser lösbar/verteilbar ist, kann die Leitfähigkeit von Wasser ohne die Verwendung von Verteilungsstoffen oder Verdickungsmitteln erhöht werden. Darüber hinaus können die vorstehend erwähnten Viskositätsprobleme, die bei der Verwendung von auf Ruß oder Kohlefasern basierenden Lösungen auftreten, verringert oder vermieden werden. Da expandierter Graphit nicht ionisch ist, können außerdem Gasentwicklungsreaktionen von H₂ und O₂ (die wahrzunehmen sind, wenn ionische Leiter zum Entladen verwendet werden), ebenso wie Anschlussfahnenkorrosionsprobleme verringert oder vermieden werden.
Bei einigen der verschiedenen Ausführungsformen werden auch Systeme zur schnellen aber gesteuerten Batterieentladung bereitgestellt. Bei einigen derartigen Ausführungsformen ist ein bereitgestelltes System so ausgestaltet, dass es dem Inneren einer Batterie, eines Moduls, einer Sektion oder eines Stapels ein Entlademedium zuführt. Ein derartiges System umfasst (a) einen Behälter, der (i) ein im Wesentlichen nicht ionisches wässriges Medium; (ii) expandierten Graphit (und optional einen oder mehrere nicht ionische elektrische Leiter); oder (iii) beides enthält (oder ausgestaltet ist, um diese aufzunehmen); (b) eine oder mehrere Leitungen (z. B. Röhren, Rohre oder Schläuche), die zur fluidtechnischen Verbindung des Behälters mit der Batterie, dem Modul, der Sektion oder dem Stapel ausgestaltet sind; und (c) eine Druckbeaufschlagungsvorrichtung, die mit dem Behälter, einer oder mehreren Leitungen und der Batterie, dem Modul, der Sektion oder dem Stapel fluidtechnisch verbunden ist. Bei einigen Ausführungsformen wird das Entlademedium dem Behälter zugeführt. Bei anderen Ausführungsformen wird eine oder werden mehrere Komponenten dem Behälter zugeführt und das Entlademedium wird darin durch Vermischen ausgebildet. Bei diesen Ausführungsformen kann das bereitgestellte System optional (a) eine Zufuhrleitung für das wässrige Medium; (b) einen Einsatz oder Behälter zur Zufuhr von expandiertem Graphit; (c) einen Einsatz oder Behälter zur Zufuhr eines oder mehrerer nicht ionischer elektrischer Leiter oder (d) Kombinationen daraus aufweisen, die stromaufwärts zum Behälter angeordnet sind. Beim Betrieb derartiger Systeme wird das Entlademedium dem Inneren der Batterie, des Moduls, der Sektion oder des Stapels, die, das bzw. der entladen werden soll, zugeführt und dort eine Zeitspanne lang zirkulieren gelassen, die zur schnellen Entladung ausreicht.
Bei anderen Ausführungsformen ist das bereitgestellte System ausgestaltet, um ein Entlademedium der Außenseite einer Batterie, eines Moduls, einer Sektion oder eines Stapels zuzuführen. Ein derartiges System umfasst (i) ein im Wesentlichen nicht ionisches Entlademedium, das expandierten Graphit (und optional einen oder mehrere verteilbare elektrische Leiter) umfasst; und (ii) einen Behälter, der ausgestaltet ist, um (a) eine zu entladende Batterie aufzunehmen; und um (b) das Entlademedium derart zu empfangen, dass ein Batteriekörper mit dem Entlademedium in Kontakt gebracht wird, bevor positive und negative Batterieanschlüsse (oder Spannungsanschlussfahnen) mit dem Entlademedium in Kontakt gebracht werden. Im Betrieb wird eine zu entladende Batterie in den Behälter des Systems aufgenommen und das Entlademedium wird dem Behälter derart zugeführt, dass die Anschlüsse/Anschlussfahnen der Batterie, des Moduls, der Sektion oder des Stapels mit dem Entlademedium eine Zeitspanne lang in Kontakt gebracht werden, die zur schnellen Entladung ausreicht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein vollständigeres Verständnis der vielen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird leicht erhalten werden, da diese durch Bezugnahme auf die folgende genaue Beschreibung besser verstanden wird, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird, bei denen:
1 ein Fahrzeug mit einem Hybridantriebssystem in der Form eines Batteriemoduls und einer Brennkraftmaschine darstellt;
2 in vereinfachter Form eine Weise zeigt, auf die eine Batterie unter Verwendung bestimmter bereitgestellter Systeme und Verfahren entladen werden kann, nämlich indem ein Entlademedium dem Inneren einer Batterie zugeführt wird;
3 in vereinfachter Form eine andere Weise darstellt, auf die eine Batterie unter Verwendung bestimmter bereitgestellter Systeme und Verfahren entladen werden kann, nämlich indem ein Entlademedium der Außenseite einer Batterie zugeführt wird;
4 in vereinfachter Form noch eine andere Weise darstellt, auf die eine Batterie unter Verwendung bestimmter bereitgestellter Systeme und Verfahren entladen werden kann, nämlich indem ein Entlademedium der Außenseite einer Batterie zugeführt wird;
5 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung das gesteuerte Entladen einer Lithium-Ionen-Batterie über eine Zeitspanne von einer Stunde unter Verwendung von 17 Gewichtsprozenten (wt%) an expandiertem Graphit in Wasser veranschaulicht;
6 eine detaillierte Ansicht des Entladens einer Batterie von 5 veranschaulicht, wobei eine im Wesentlichen vollständige Entladung in fünf Stunden erreicht wird; und
7 veranschaulicht, dass ein Entlademedium, das expandierten Graphit umfasst, verwendet werden kann, um eine Batterie in einer kürzeren Zeitspanne zu entladen als ein auf Ruß basierendes Entlademedium.
GENAUE BESCHREIBUNG
Es werden nun spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Jedoch kann die Erfindung in anderen Formen ausgeführt sein und soll nicht so aufgefasst werden, dass sie auf die hier offengelegten Ausführungsformen begrenzt ist. Stattdessen werden diese Ausführungsformen bereitgestellt, damit diese Offenbarung genau und vollständig ist und sie dem Fachmann den Umfang derselben vollständig übermittelt.
Sofern es nicht anderweitig definiert ist, haben alle technischen und wissenschaftlichen Ausdrücke, die hier verwendet werden, die gleiche Bedeutung derart, wie sie allgemein von einem Fachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Offenbarung gehört, verstanden wird. Die in der vorliegenden Offenbarung verwendete Terminologie dient zum Beschreiben spezieller Ausführungsformen und soll nicht einschränken. Bei der Verwendung in der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen sollen die Singularformen ”einer”, ”eine”, und ”der”, ”das” auch die Pluralformen umfassen, sofern der Kontext es nicht deutlich anderweitig angibt.
Aufzählungen von ”mindestens einer” Komponente, einem Element usw. in der vorliegenden Offenbarung und den beigefügten Ansprüchen sollen nicht verwendet werden, um daraus abzuleiten, dass die alternative Verwendung der Artikel ”ein”, ”eine” oder ”eines” auf eine einzige Komponente, ein einziges Element usw. begrenzt sein soll.
Bei der vorliegenden Offenbarung und den beigefügten Ansprüchen sind Beschreibungen einer Komponente, die ”ausgestaltet” ist, um eine spezielle Eigenschaft oder Funktion in einer speziellen Weise auszuführen, strukturelle Beschreibungen im Gegensatz zu Beschreibungen der beabsichtigten Verwendung. Insbesondere geben Bezugnahmen auf die Weise, auf die eine Komponente ”ausgestaltet” ist, einen existierenden physikalischen Zustand der Komponente an und müssen daher als eine eindeutige Beschreibung der strukturellen Eigenschaften der Komponente aufgefasst werden.
So, wie sie in der vorliegenden Offenbarung und den beigefügten Ansprüchen verwendet werden, werden Begriffe, wie etwa ”vorzugsweise”, ”allgemein” und ”typisch” nicht verwendet, um den Umfang der Ansprüche zu begrenzen oder zu implizieren, dass bestimmte Merkmale kritisch, essentiell oder auch nur wichtig für die Struktur oder Funktion der beanspruchten Ausführungsformen sind. Stattdessen sind diese Begriffe nur dazu gedacht, spezielle Aspekte einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zu kennzeichnen oder um alternative oder zusätzliche Merkmale zu betonen, die in einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eingesetzt werden können oder auch nicht.
Die Begriffe ”im Wesentlichen” und ”in etwa” stellen, so wie sie in der vorliegenden Offenbarung und den beigefügten Ansprüchen verwendet werden, den naturgegebenen Grad der Unsicherheit dar, der jedem quantitativen Vergleich, Wert, Messwert oder anderen Darstellungen zugeschrieben werden kann. Diese Begriffe werden auch verwendet, um das Ausmaß darzustellen, in dem eine quantitative Darstellung von einer angegebenen Referenz variieren kann, ohne zu einer Veränderung bei der grundlegenden Funktion des fraglichen Gegenstands zu führen.
So, wie er in der vorliegenden Offenbarung und den beigefügten Ansprüchen verwendet wird, ist der Begriff ”Kraftfahrzeug” zur Bezeichnung von Personenfahrzeugen, Lastwägen, Bussen, Motorrädern und verwandten Fahrzeugplattformen gedacht.
Der Begriff ”Batterie” ist, so wie er in der vorliegenden Offenbarung und den beigefügten Ansprüchen verwendet wird, so gedacht, dass er eine individuelle elektrochemische Zelle, die ausgestaltet ist, um einen elektrischen Strom an eine Last zu liefern, sowie ein Batteriemodul, eine Sektion oder einen Stapel, der mehrere derartige elektrochemische Zellen umfasst, beinhaltet. Daher werden die Begriffe hierin synonym verwendet, sofern es nicht der Kontext klar anderweitig anzeigt.
Sofern es nicht anderweitig angegeben ist, sollen alle Zahlen, die Größen, Eigenschaften, Bedingungen usw. ausdrücken, welche in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, so verstanden werden, dass sie in allen Fällen durch den Begriff ”etwa” modifiziert sind. Zudem soll die Offenbarung beliebiger Bereiche in der Beschreibung und den Ansprüchen so verstanden werden, dass der Bereich selbst und außerdem alles, was darin zusammengefasst ist, sowie Endpunkte enthalten sind. Ungeachtet dessen, dass numerische Bereiche und Parameter, welche den weit gefassten Umfang der Offenbarung offenlegen, Näherungen sind, sind die numerischen Werte, die in den speziellen Beispielen offengelegt sind, so genau wie möglich angegeben. Jedoch enthalten alle numerischen Werte naturgegeben bestimmte Fehler, die notwendigerweise aus Fehlern resultieren, die in ihren jeweiligen Messwerten anzutreffen sind.
Verfahren
Bei verschiedenen Ausführungsformen werden Verfahren zum schnellen Entladen einer wiederaufladbaren Batterie bereitgestellt. Unter anderem sind diese Verfahren ausgestaltet, um eine Batterie zu entladen, wobei die Entwicklung von Gasen und eine schnelle Freisetzung von Wärme verhindert werden, und sie sind geeignet zur Verwendung beim gesteuerten Entladen unabhängig vom Zustand oder Format der Batterie. Allgemein umfassen die bereitgestellten Verfahren, dass (i) eine zu entladende Batterie bereitgestellt wird; (ii) ein im Wesentlichen nicht ionisches Entlademedium bereitgestellt wird, das expandierten Graphit umfasst; (iii) positive und negative Anschlüsse der Batterie mit dem Entlademedium in Kontakt gebracht werden; und (iv) ein Kontakt zwischen dem Entlademedium und dem positiven und negativen Anschluss eine Zeitspanne lang aufrechterhalten wird, die ausreicht, um die Batterie zu entladen.
Obwohl die vorliegende Offenbarung nicht auf spezielle Anwendungen beschränkt ist, ist die zu entladende Batterie bei einigen Ausführungsformen eine Kraftfahrzeugbatterie. Folglich kann die Batterie aus Lithium-Ionen-, Bleisäure- und Nickelmetallhydrid-Batterien gewählt sein. Entsprechend können die bereitgestellten Verfahren mit Batterien verwendet werden, die Teil eines wiederaufladbaren Energiespeichersystems (RESS) eines Fahrzeugs sind. Eine Kraftfahrzeugbatterie ist typischerweise so ausgestaltet, dass sie einen positiven Anschluss, einen negativen Anschluss und einen Körper aufweist, der eine oder mehrere elektrochemische Zellen umfasst. Bei den bereitgestellten Verfahren umfasst das Entladen der Batterie (entweder alleine oder als Teil eines Moduls, einer Sektion oder eines Stapels), dass ein Entlademedium über die positiven und negativen Batterieanschlüsse (oder Spannungsanschlussfahnen) angelegt wird. Bei einigen Ausführungsformen tritt dieser Kontakt erst auf, nachdem der Batteriekörper mit dem Entlademedium in Kontakt gebracht worden ist.
Zusätzlich zum Bereitstellen einer zu entladenden Batterie umfassen die bereitgestellten Verfahren, dass ein Entlademedium bereitgestellt wird, das expandierten Graphit umfasst. Bei einigen Ausführungsformen wird das Entlademedium in einer anwendungsbereiten Form bereitgestellt (d. h. vorgemischt oder teilweise vorgemischt mit geeigneten Mengen der Komponenten). Bei anderen Ausführungsformen muss das Entlademedium vorbereitet werden. Entsprechend können die bereitgestellten Verfahren ferner umfassen, dass das Entlademedium ausgebildet wird, indem (i) ein im Wesentlichen nicht ionisches wässriges Medium bereitgestellt wird; (ii) der expandierte Graphit bereitgestellt wird; und (iii) der expandierte Graphit in dem wässrigen Medium auf eine Weise verteilt wird, die ausreicht, um ein einheitliches Gemisch auszubilden (z. B. einen Flüssigschlamm, eine Suspension oder ein verwandtes Gemisch). Das Entlademedium kann am Ort der Entladung oder zuvor vorbereitet werden. Zum Beispiel kann der expandierte Graphit (zusammen mit beliebigen gewünschten nicht ionischen elektrischen Leitern) vorgemischt bereitgestellt werden und in Wasser verteilt werden, das am Ort der Entladung verfügbar ist. Als ein weiteres Beispiel kann das Entlademedium vollständig vor dem Entladen vorbereitet werden und an den Entladungsort transportiert werden. Als noch ein weiteres Beispiel können die einzelnen Komponenten an den Entladungsort transportiert werden und dort kombiniert werden, um das Entlademedium auszubilden.
Das im Wesentlichen nicht ionische wässrige Medium umfasst Wasser, das einen niedrigen Salzgehalt aufweist. Entsprechend kann das Wasser aus Leitungswasser, destilliertem Wasser, entionisiertem Wasser, gefiltertem Wasser oder Wasser von einer Frischwasserquelle (z. B. einem Brunnen, einem See, einem Tümpel oder Fluss) gewählt werden. Wasser ist ein besonders nützliches wässriges Medium wegen seiner Fähigkeit zum Handhaben der Wärme, die beim Entladen der Batterie erzeugt wird, und weil es umweltneutral im Fall eines Verschüttens ist. Darüber hinaus sind wässrige Lösungen, die aus diesen Zutaten hergestellt sind, kostengünstig. Es ist jedoch wichtig, die Verwendung von Ionenwasserquellen (z. B. Meerwasser) zu vermeiden. Das im Wesentlichen nicht ionische wässrige Medium kann bei einigen Ausführungsformen auch Ethylenglykol umfassen, welches auch zur Absorption von Wärme beiträgt, die beim Entladen erzeugt wird. Die vorhandene Menge an Ethylenglykol kann bei einigen Ausführungsformen von etwa 10 bis etwa 50 Gewichtsprozenten (wt%) betragen. Folglich kann das wässrige Medium 10–15 wt%, 15–20 wt%, 20–25 wt%, 25–30 wt%, 30–35 wt%, 35–40 wt%, 40–45 wt% oder 45–50 wt% Ethylenglykol umfassen.
Das Entlademedium umfasst expandierten Graphit in einer Menge, die ausreicht, um genügend Leitfähigkeit bereitzustellen, um die Batterie zu entladen, aber nicht genug, um das Fluid zu viskos zu machen, so dass es zur Verwendung nicht praktikabel ist. Dieses Attribut trägt zur einfachen Anwendung bei, die bei Verfahren, die Ruß oder Kohlestofffasern anstelle von expandiertem Graphit verwenden, nicht vorhanden ist. Da Ruß und Kohlestofffasern (im Verhältnis zu expandiertem Graphit) hydrophob sind, benötigen Entlademedien, die derartige Komponenten umfassen, tendenziell die Verwendung von Verteilungsstoffen. Die vorliegenden Verfahren jedoch benötigen die Verwendung von Verteilungsstoffen nicht und vermeiden diese vorzugsweise. Bei einigen Ausführungsformen kann die Menge des expandierten Graphits, die im Entlademedium vorhanden ist, etwa 1 bis etwa 20 wt% betragen. Entsprechend kann das Entlademedium 1–5 wt%, 5–10 wt%, 10–15 wt% und 15–20 wt% expandierten Graphit umfassen. Bei einem Beispiel kann das Entlademedium 15 wt% expandierten Graphit aufweisen. Bei einem anderen Beispiel kann das Entlademedium 17 wt% expandierten Graphit aufweisen. Bei noch einem anderen Beispiel kann das Entlademedium 20 wt% expandierten Graphit aufweisen.
Während das bereitgestellte Entlademedium die Verwendung von Verteilungsstoffen oder Verdickungsmitteln nicht benötigt, kann das Entlademedium bei einigen Ausführungsformen einen oder mehrere verteilbare nicht ionische elektrische Leiter umfassen, die aus metallischen Pulvern, metallischen Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt, die bei Raumtemperaturen Flüssigkeiten sind, und leitfähigen Keramiken gewählt sind. Diese Materialien können verwendet werden, um den elektrischen Widerstand des Entlademediums zu verringern, während eine wässrige Umgebung aufrechterhalten wird, um das Aufrechterhalten eines guten Temperaturmanagements während des Entladeprozesses zu unterstützen. Ein Beispiel einer geeigneten Legierung ist Ga-In-Sn, das halbwegs gute elektrische und thermische Leitfähigkeiten relativ zu anderen elektrisch leitfähigen Fluiden aufweist. Beispiele geeigneter metallischer Pulver umfassen Kupfer, Zink, Eisen, Nickel und Kombinationen daraus. Beispiele geeigneter leitfähiger Keramiken umfassen Titanoxinitrid, Titan-Diborid, Titan-Nitrid, Titan-Carbid, Chrom-Nitrid, Chrom-Carbid und Kombinationen daraus. Unabhängig davon, ob das Entlademedium nur expandierten Graphit oder expandierten Graphit und einen oder mehrere verteilbare elektrische Leiter umfasst, sind diese Komponenten im wässrigen Medium auf eine Weise verteilt, die ausreicht, um ein einheitliches Gemisch auszubilden (z. B. einen Flüssigschlamm, eine Suspension oder ein verwandtes Gemisch). Das Mischen kann durch die Verwendung einer Industriemischvorrichtung, einer nicht industriellen Mischvorrichtung oder durch Mischen von Hand erreicht werden.
Bei einigen Ausführungsformen weist das in den Verfahren verwendete Entlademedium eine Viskosität von etwa 100 cP bis etwa 50.000 cP auf. Entsprechend kann die Viskosität 100–1000 cP, 1000–5000 cP, 5000–10.000 cP, 10.000–15.000 cP, 15.000–20.000 cP, 20.000–25.000 cP, 25.000–30.000 cP, 30.000–35.000 cP, 35.000–40.000 cP, 40.000–45.000 cP oder 45.000–50.000 cP betragen. Das Entlademedium kann bei einigen Ausführungsformen einen spezifischen Widerstand von etwa 0,5 Ω·cm bis etwa 100 Ω·cm aufweisen. Entsprechend kann der spezifische Widerstand 0,5–5 Ω·cm, 5–10 Ω·cm, 10–15 Ω·cm, 15–20 Ω·cm, 20–25 Ω·cm, 25–30 Ω·cm, 30–35 Ω·cm, 35–40 Ω·cm, 40–45 Ω·cm, 45–50 Ω·cm, 50–55 Ω·cm, 55–60 Ω·cm, 60–65 Ω·cm, 65–70 Ω·cm, 70–75 Ω·cm, 75–80 Ω·cm, 85–90 Ω·cm, 90–95 Ω·cm oder 95–100 Ω·cm betragen.
Zusätzlich zum Bereitstellen einer Batterie und eines Entlademediums umfassen die bereitgestellten Verfahren, dass positive und negative Anschlüsse (oder Spannungsanschlussfahnen) der Batterie mit dem Entlademedium in Kontakt gebracht werden. Dieser Kontakt kann auf viele Weisen erreicht werden, ohne den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu verlassen. Ein Beispiel (das in 2 dargestellt ist) besteht im Pumpen eines Entlademediums in eine Batterie, ein Modul, eine Sektion oder einen Stapel hinein. Bei einem derartigen Beispiel können das im Wesentlichen nicht ionische wässrige Medium, der expandierte Graphit oder beide in einer Kammer untergebracht sein oder dieser zugeführt werden, in der sie vermischt werden und an eine Batterie, ein Modul, eine Sektion oder einen Stapel gepumpt werden, die, das bzw. der zur Verbindung mit einem derartigen System ausgestaltet ist. Ein weiteres Beispiel (das in 3 und 4 dargestellt ist) besteht im Anordnen einer Batterie in einem Behälter, der ausgestaltet ist, um ein Fluid zu enthalten, und im Liefern von genügend Entlademedium in den Behälter hinein, um die Batterie unterzutauchen. Bei einem derartigen Beispiel kann der Behälter zur Verwendung mit den bereitgestellten Verfahren speziell ausgestaltet sein, muss es aber nicht. Ein Beispiel für einen Behälter, der zur Verwendung mit den bereitgestellten Verfahren ausgestaltet ist, ist einer, der einen Bodenabschnitt und einen oder mehrere Fluideinlässe umfasst, die im oder in der Nähe des Bodenabschnitts angeordnet sind, wobei dieser Behälter ausgestaltet ist, um (i) die Batterie aufzunehmen; und (ii) das Entlademedium durch den einen oder die mehreren Fluideinlässe zu empfangen, so dass der Batteriekörper mit dem Entlademedium in Kontakt gebracht wird, bevor die positiven und negativen Batterieanschlüsse mit dem Entlademedium in Kontakt gebracht werden.
Zusätzlich zum Bereitstellen einer Batterie, zum Bereitstellen eines Entlademediums und zum Herstellen eines Kontakts zwischen positiven und negativen Anschlüssen (oder Spannungsanschlussfahnen) der Batterie und dem Entlademedium umfassen die bereitgestellten Verfahren, dass der Kontakt zwischen dem Entlademedium und den positiven und negativen Anschlüssen (oder Spannungsanschlussfahnen) eine Zeitspanne lang aufrechterhalten wird, die ausreicht, um die Batterie zu entladen. Bei einigen Ausführungsformen kann eine ausreichende Zeitspanne von etwa 1 bis etwa 10 Stunden dauern. Folglich kann bei diesen Ausführungsformen der Kontakt zwischen dem Entlademedium und den Batterieanschlüssen/Anschlussfahnen 1–2 Stunden, 2–4 Stunden, 4–6 Stunden, 6–8 Stunden und 8–10 Stunden dauern. Bei einigen Ausführungsformen kann eine ausreichende Zeitspanne etwa 1 bis etwa 72 Stunden betragen. Entsprechend kann bei diesen Ausführungsformen der Kontakt zwischen dem Entlademedium und den Batterieanschlüssen/Anschlussfahnen 1–9 Stunden, 9–18 Stunden, 18–27 Stunden, 27–36 Stunden, 36–45 Stunden, 45–54 Stunden, 54–63 Stunden oder 63–72 Stunden dauern. Gute Ergebnisse wurden mit einer Zeitspanne von 1–24 Stunden erzielt.
Bei einigen Ausführungsformen wird das Entladen derart gesteuert, dass die Batterie (oder Komponenten derselben) bei Temperaturen gehalten wird, die genügen, um eine kritische Beschädigung zu verhindern. Zum Beispiel kann es wünschenswert sein, die Durchschnittstemperatur unter 90°C, 80°C, 70°C oder 60°C zu halten, um neben anderen Komponenten eine Beschädigung eines Polymerseparators zu vermeiden, der zwischen der Anode und Kathode existiert. Zudem ermöglichen die bereitgestellten Verfahren eine gesteuerte Entladung, während die Entwicklung von H₂, O₂ oder Cl₂ oder anderen Gasen verhindert wird.
Systeme
Bei verschiedenen Ausführungsformen werden in der vorliegenden Offenbarung auch Systeme zur Batterieentladung bereitgestellt. Einige Ausführungsformen derartiger Systeme sind ausgestaltet, um ein Entlademedium dem Inneren einer Batterie, eines Moduls, einer Sektion oder eines Stapels zuzuführen, wohingegen andere Ausführungsformen derartiger Systeme ausgestaltet sind, um ein Entlademedium der Außenseite einer Batterie, eines Moduls, einer Sektion oder eines Stapels zuzuführen. Unabhängig von der Art der Ausgestaltung ist das in den bereitgestellten Systemen verwendete Entlademedium dasjenige, das mit Bezug auf die bereitgestellten Verfahren offengelegt ist. Somit umfasst das Entlademedium expandierten Graphit (und optional einen oder mehrere verteilbare nicht ionische elektrische Leiter), die in einem im Wesentlichen nicht ionischen wässrigen Medium einheitlich verteilt sind.
Bei denjenigen Ausführungsformen, bei denen das System ausgestaltet ist, um das Entlademedium dem Inneren der Batterie zuzuführen, umfasst das System allgemein (a) einen Behälter, der (i) ein im Wesentlichen nicht ionisches wässriges Medium; (ii) expandierten Graphit (und optional einen oder mehrere nicht ionische elektrische Leiter); oder (iii) beides enthält (oder zur Aufnahme derselben ausgestaltet ist); (b) eine oder mehrere Leitungen (z. B. Röhren, Rohre oder Schläuche), die ausgestaltet sind, um den Behälter und die zu entladende Batterie fluidtechnisch zu verbinden; und (c) eine Druckbeaufschlagungsvorrichtung (z. B. eine Pumpe) die mit dem Behälter, einer oder mehreren Leitungen und der Batterie fluidtechnisch verbunden ist. Somit umfasst das System ein Entlademedium. Das Entlademedium kann jedoch dem Behälter zugeführt werden oder eine oder mehrere Komponenten des Entlademediums können dem Behälter zugeführt werden und das Entlademedium vor Ort ausgebildet werden. Bei den letzteren Ausführungsformen kann das bereitgestellte System optional (a) eine Zufuhrleitung für das wässrige Medium; (b) einen Zufuhreinsatz oder Behälter für expandierten Graphit; (c) einen Zufuhreinsatz oder Behälter für einen oder mehrere nicht ionische elektrische Leiter; oder (d) Kombinationen daraus stromaufwärts zu dem Behälter angeordnet umfassen. Beim Betrieb des bereitgestellten Systems wird das Entlademedium dem Inneren der Batterie zugeführt und eine Zeitspanne lang dort hindurch zirkulieren gelassen, die zum Entladen auf gesteuerte Weise ausreicht.
Bei denjenigen Ausführungsformen, bei denen das System ausgestaltet ist, um ein Entlademedium der Außenseite der Batterie zuzuführen, umfasst das System allgemein (i) ein Entlademedium; und (ii) einen Behälter, der ausgestaltet ist, um (a) eine zu entladende Batterie aufzunehmen, wobei diese Batterie einen positiven Anschluss, einen negativen Anschluss und einen Körper aufweist, der eine oder mehrere elektrochemische Zellen umfasst; und um (b) das Entlademedium derart aufzunehmen, dass der Batteriekörper in Kontakt mit dem Entlademedium gebracht wird, bevor die positiven und negativen Batterieanschlüsse mit dem Entlademedium in Kontakt gebracht werden. Beim Betrieb des bereitgestellten Systems wird die Batterie in den Behälter aufgenommen und das Entlademedium wird dem Behälter derart zugeführt, dass die positiven und negativen Anschlüsse der Batterie mit dem Entlademedium eine Zeitspanne lang in Kontakt gebracht werden, die ausreicht, um die Batterie zu entladen.
Der in dem System verwendete Behälter kann bei einigen Ausführungsformen einen Bodenabschnitt und einen oder mehrere Fluideinlässe umfassen, die im oder in der Nähe des Bodenabschnitts angeordnet sind. Bei diesen Ausführungsformen ist der Behälter ausgestaltet, um das Entlademedium durch den einen oder die mehreren Fluideinlässe derart zu empfangen, dass der Batteriekörper (z. B. der Boden der Batterie) mit dem Entlademedium in Kontakt gebracht wird, bevor die positiven und negativen Batterieanschlüsse mit dem Entlademedium in Kontakt gebracht werden.
BEISPIELE
Die beschriebenen Ausführungsformen werden durch Bezugnahme auf die folgenden Beispiele besser verstanden werden, die zur Veranschaulichung angeboten werden und bei denen der Fachmann erkennt, dass sie nicht zur Einschränkung gedacht sind.
Beispiel 1
Mit Bezug auf 1 umfasst ein Fahrzeug 1 ein Hybridantriebssystem in der Form einer herkömmlichen ICE 20 und eines Batteriemoduls 100, das aus zahlreichen Batteriezellen 10 besteht. Ein derartiges Fahrzeug ist als Hybridelektrofahrzeug (HEV) bekannt. Der Fachmann wird feststellen, dass das Fahrzeug 1 eine ICE 20 nicht benötigen kann; in diesem Fall ist es kein HEV sondern ein Elektrofahrzeug (EV); beide Formen liegen im Umfang der vorliegenden Offenbarung. Die einzelnen Batteriezellen 10 sind wie gezeigt typischerweise in sich wiederholenden Reihen angeordnet.
Bei einem typischen Beispiel kann das Batteriemodul 100 zweihundert einzelne Batteriezellen 10 aufweisen, obwohl der Fachmann feststellt, dass zusätzliche oder weniger Zellen 10 in Abhängigkeit von der benötigten Leistung und Energie gebraucht werden können. Es versteht sich, dass zusätzliche Antriebsstrangkomponenten (von denen keine gezeigt ist), die zum Bereitstellen von Antriebsleistung an eines oder mehrere der Räder nützlich sind und mit dem Batteriemodul 100 und/oder der ICE 20 gekoppelt sind, Elektromotoren, Drehwellen, Achsen, ein Getriebe oder dergleichen umfassen.
2 veranschaulicht ein Beispiel eines Verfahrens und Systems zum Entladen eines Batteriemoduls 100. Bei diesem Verfahren wird ein im Wesentlichen nicht ionisches wässriges Medium einem Behälter 120 zugeführt, der expandierten Graphit enthält (oder ausgestaltet ist, um diesen aufzunehmen), wodurch ein Entlademedium ausgebildet wird. Das wässrige Medium kann dem Behälter 120 durch eine herkömmliche Fluidleitung (nicht gezeigt) zugeführt werden. Nach einem geeigneten Vermischen im Behälter 120 wird das resultierende Entlademedium dem Batteriemodul 100 durch eine Fluidleitung 110 zugeführt und an die Zellen 10 desselben zirkulieren gelassen. Bei einer Variante der in 2 dargestellten Ausführungsform kann ein Einsatz oder Behälter (nicht gezeigt) zur Aufnahme des expandierten Graphits (und optional eines oder mehrerer elektrischer Leiter) stromaufwärts zum Behälter 120 platziert sein. Bei beiden Ausgestaltungen kann eine Druckbeaufschlagungsvorrichtung (wie etwa eine Pumpe) 130 verwendet werden, um die Lieferung des wässrigen Mediums an den Behälter 120 und des Entlademediums an das Batteriemodul 100 zu ermöglichen. Außerdem versteht es sich, dass Hilfsgeräte (wie etwa Ventile, Controller oder dergleichen, die alle nicht gezeigt sind) als Teil des Systems vorhanden sind.
Beispiel 2
Mit Bezug auf 3 ist ein Beispiel eines Verfahrens und Systems zum Entladen eines Batteriestapels 200 dargestellt. Bei diesem Verfahren wird der Batteriestapel 200 in einem Behälter 210 angeordnet, der ausgestaltet ist, um ein Fluid zu empfangen und zu enthalten. Dem Behälter 210 wird ausreichend Entlademedium (z. B. expandierter Graphit, der in Wasser suspendiert ist) zugeführt, um positive und negative Anschlüsse (nicht gezeigt) zu kontaktieren. Bei einer Variante der in 3 dargestellten Ausführungsform kann das Entlademedium dem Behälter 210 zugeführt werden und der Batteriestapel 200 kann in das Entlademedium hinein abgesenkt werden. Bei einer anderen Variante der in 3 dargestellten Ausführungsform kann das Entlademedium im Behälter 210 vorbereitet werden, indem das wässrige Medium, expandierter Graphit und optionale Komponenten (z. B. ein nicht ionischer verteilbarer elektrischer Leiter) zugeführt werden und sie im Behälter 210 gemischt werden, um das Entlademedium auszubilden. Es versteht sich außerdem, dass Hilfsgeräte (nicht gezeigt) als Teil des dargestellten Systems vorhanden sind.
Beispiel 3
Mit Bezug auf 4 ist ein Beispiel eines Verfahrens und Systems zum Entladen einer Batterie 300 dargestellt. Bei diesem Verfahren ist die Batterie 300 in einem Behälter 310 angeordnet, der ausgestaltet ist, um (a) eine Batterie 300 mit positiven und negativen Anschlüssen (Spannungsanschlussfahnen) 320 und einem Körper 330, der mehrere elektrochemische Zellen umfasst, aufzunehmen; und um (b) ein Entlademedium in einer Weise zu empfangen, bei der der Batteriekörper 330 mit dem Entlademedium in Kontakt gebracht wird, bevor die Spannungsanschlussfahnen 320 mit dem Entlademedium in Kontakt gebracht werden. Um diesen Kontakt zu erreichen, umfasst der Behälter 310 einen Bodenabschnitt 340 und einen Fluideinlass 350, der im Bodenabschnitt 340 oder in dessen Nähe angeordnet ist. Der Behälter empfängt ein Entlademedium durch den Fluideinlass 350 derart, dass der Boden 360 der Batterie 300 mit dem Entlademedium in Kontakt gebracht wird, bevor die Spannungsanschlussfahnen 320 mit dem Entlademedium in Kontakt gebracht werden. Optional kann der Behälter 310 einen Fluidauslass 370 aufweisen, bei dem ein dem Behälter 310 zugeführtes Entlademedium abgeführt werden kann. Der Fluideinlass 350 und der Fluidauslass 370 können als Teil eines Systems mit einem geschlossenen Kreislauf verbunden sein. Eine Druckbeaufschlagungsvorrichtung (nicht gezeigt) kann verwendet werden, um das Strömen des Entlademediums zum Behälter 310 zu ermöglichen. Außerdem versteht sich, dass Hilfsgeräte (wie etwa Ventile, Controller oder dergleichen, von denen keines gezeigt ist) als Teil des dargestellten Systems vorhanden sind.
Beispiel 4
Die bereitgestellten Verfahren umfassen ein Entlademedium mit einer einstellbaren Zusammensetzung und einer daraus resultierenden Leitfähigkeit und Viskosität. Dies ermöglicht schnelle, aber gesteuerte, Batterieentladeraten. 5 und 6 veranschaulichen diesen Punkt, indem sie zeigen, dass eine Lösung, die 17 Gewichtsprozente expandierten Graphit in Wasser enthält, ermöglicht, dass eine repräsentative Batterie (Lithium-Ionen) in etwa 5 Stunden vollständig entladen wird. Dies ist signifikant weniger als die etwa 30 Stunden, die benötigt werden, wenn ähnliche auf Ruß basierende Lösungen verwendet werden, wie in 7 gezeigt ist. Durch die einstellbare Leitfähigkeit und Viskosität ist die Batterieentladerate gut unter Kontrolle, was das Verbleiben in Entwurfsanforderungen für die Temperaturverwaltung umfasst, so dass die Temperatur des Systems innerhalb von Entwurfsgrenzen bleibt. Diese niedrige Temperatur (z. B. zwischen etwa 40°C und etwa 50°C) stellt Hinweise dafür bereit, dass die offenbarten Verfahren und Systeme angewendet werden können, um vollständig aufgeladene Batterien zu entladen, ohne dass schädliche Temperaturen in die Umgebung von Batterieseparatoren, Elektroden, Elektrolyten und anderen internen Komponenten eingebracht werden.
Beispiel 5
Ein Entlademedium mit 8–10 Gewichtsprozenten expandierten Graphit wurde unter Verwendung von Leitungswasser vorbereitet und dieses Entlademedium wurde verwendet, um einen vollständig aufgeladenen Batteriestapel mit 126 Zellen zu entladen. Der Stapel wurde in 8–10 Stunden sicher entladen. Die Fehleranalyse zeigte keine nachteiligen ”Korrosions”-Effekte an den Spannungsanschlüssen. Außerdem war die Temperatur während des Entladeprozesses gut unter Kontrolle und hatte keinen Einfluss auf die einzelnen Zellen im Stapel, wie durch die Fehleranalyse offengelegt wurde. Dies zeigt an, dass die bereitgestellten Verfahren robust genug sind, um Leitungswasser zum Entladen des vollständig aufgeladenen Batteriestapels zu verwenden, ohne negative Auswirkung (Korrosionsprobleme) auf die Anschlüsse der einzelnen Zellen, die in das Entlademedium vollständig eingetaucht waren.
Die vorliegende Offenbarung soll nicht so aufgefasst werden, dass sie auf die hier beschriebenen speziellen Beispiele begrenzt ist, sondern soll stattdessen so verstanden werden, dass sie alle Aspekte der Erfindung abdeckt. Verschiedene Modifikationen, äquivalente Prozesse sowie zahlreiche Strukturen und Vorrichtungen, auf welche die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, werden sich dem Fachmann leicht offenbaren. Der Fachmann wird verstehen, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der nicht so aufgefasst werden darf, dass er auf das beschränkt ist, was in der Beschreibung beschrieben ist.

Claims

Verfahren zum gesteuerten Entladen einer Batterie, das umfasst, dass: eine zu entladende wiederaufladbare Batterie bereitgestellt wird; ein im Wesentlichen nicht ionisches Entlademedium bereitgestellt wird, das 1–20 Gewichtsprozente expandierten Graphit umfasst, der in einem im Wesentlichen nicht ionischen wässrigen Medium verteilt ist; positive und negative Anschlüsse der Batterie mit dem Entlademedium in Kontakt gebracht werden; und der Kontakt zwischen dem Entlademedium und den positiven und negativen Anschlüssen eine Zeitspanne von 1–72 Stunden lang aufrechterhalten wird, um die Batterie zu entladen.
Verfahren nach Anspruch 1, das umfasst, dass das Entlademedium ausgebildet wird, indem (i) das im Wesentlichen nicht ionische wässrige Medium bereitgestellt wird; (ii) der expandierte Graphit bereitgestellt wird; (iii) der expandierte Graphit in dem im Wesentlichen nicht ionischen wässrigen Medium verteilt wird; und (iv) gemischt wird, um ein einheitliches Gemisch auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das wässrige Medium 10–50 Gewichtsprozente Ethylenglykol umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Entlademedium einen oder mehrere verteilbare nicht ionische elektrische Leiter umfasst, die aus metallischen Pulvern, Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt und leitfähigen Keramiken gewählt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der elektrische Leiter aus einer Ga-In-Sn-Legierung, Kupferpulver, Zinkpulver, Eisenpulver, Nickelpulver, Titanoxinitrid, Titan-Diborid, Titan-Nitrid, Titan-Carbid, Chrom-Nitrid, Chrom-Carbid und Kombinationen daraus gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Entlademedium in einem Behälter bereitgestellt wird, der mit dem Inneren der Batterie fluidtechnisch verbunden ist, und wobei eine Druckbeaufschlagungsvorrichtung, die mit dem Inneren der Batterie und dem Behälter fluidtechnisch verbunden ist, verwendet wird, um die Batterie mit dem Entlademedium in Kontakt zu bringen.
Verfahren zum gesteuerten Entladen einer Batterie, das umfasst, dass: eine zu entladende Kraftfahrzeugbatterie bereitgestellt wird, die in einem Behälter angeordnet ist, der ausgestaltet ist, um ein Fluid zu empfangen, wobei die Batterie aus Lithium-Ionen-, Bleisäure- und Nickelmetallhydrid-Batterien gewählt ist; ein im Wesentlichen nicht ionisches Entlademedium bereitgestellt wird, das (i) expandierten Graphit und (ii) einen oder mehrere verteilbare nicht ionische elektrische Leiter umfasst, die aus metallischen Pulvern, Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt und leitfähigen Keramiken gewählt sind, die in einem im Wesentlichen nicht ionischen wässrigen Medium verteilt sind; das Entlademedium dem Behälter derart zugeführt wird, dass positive und negative Anschlüsse der Batterie mit dem Entlademedium in Kontakt gebracht werden; und der Kontakt zwischen dem Entlademedium und den positiven und negativen Anschlüssen einen Zeitraum von 1–72 Stunden lang aufrechterhalten wird, um die Batterie zu entladen.
Verfahren nach Anspruch 7, das umfasst, dass das Entlademedium ausgebildet wird, indem (i) das im Wesentlichen nicht ionische wässrige Medium bereitgestellt wird; (ii) der expandierte Graphit bereitgestellt wird; (iii) der eine oder die mehreren nicht ionischen elektrischen Leiter bereitgestellt werden; (iv) der expandierte Graphit und der eine oder die mehreren elektrischen Leiter in dem im Wesentlichen nicht ionischen wässrigen Medium verteilt werden; und (iv) gemischt wird, um ein einheitliches Gemisch auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Behälter einen oder mehrere Fluideinlässe umfasst, die in einem Bodenabschnitt des Behälters oder in dessen Nähe angeordnet sind; und das Entlademedium dem Behälter durch den einen oder die mehreren Fluideinlässe derart zugeführt wird, dass ein Batteriekörper mit dem Entlademedium in Kontakt gebracht wird, bevor die positiven und negativen Anschlüsse mit dem Entlademedium in Kontakt gebracht werden.
System zum gesteuerten Entladen einer Batterie, umfassend: ein im Wesentlichen nicht ionisches Entlademedium, das 1–20 Gewichtsprozente expandierten Graphit umfasst, der in einem im Wesentlichen nicht ionischen wässrigen Medium verteilt ist; und einen Behälter, der einen Bodenabschnitt und einen oder mehrere Fluideinlässe umfasst, die in dem Bodenabschnitt oder in dessen Nähe angeordnet sind, wobei der Behälter ausgestaltet ist, um (i) eine zu entladende Kraftfahrzeugbatterie aufzunehmen, wobei eine derartige Batterie einen Körper, einen positiven Anschluss und einen negativen Anschluss aufweist; und um (ii) das Entlademedium durch den einen oder die mehreren Fluideinlässe derart zu empfangen, dass der Batteriekörper mit dem Entlademedium in Kontakt gebracht wird, bevor die positiven und negativen Batterieanschlüsse mit dem Entlademedium in Kontakt gebracht werden.