DE102013200792A1 - Batteriesystem mit einer Metall-Luft-Batterie und mit einer Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie - Google Patents

Batteriesystem mit einer Metall-Luft-Batterie und mit einer Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriesystem umfassend eine Metall-Luft-Batterie (1) und eine Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie (1), wobei die Vorrichtung wenigstens ein zur Aufnahme eines ersten flüssigen Mediums ausgebildetes erstes Reservoir (5), welches mit der Metall-Luft-Batterie (1) zum Zu- und Abführen des ersten flüssigen Mediums verbunden ist, und wenigstens ein Mittel (3) zum gesteuerten Zu- und/oder Abführen eines flüssigen Mediums aufweist, und wobei das erste flüssige Medium eine Spüllösung ist, welche der Metall-Luft-Batterie (1) von dem ersten Reservoir (5) unter Nutzung des wenigstens einen Mittels (3) zum gesteuerten Zu- und/oder Abführen eines flüssigen Mediums zugeführt und von der Metall-Luft-Batterie (1) abgeführt werden kann, sodass die Metall-Luft-Batterie (1) von der Spüllösung durchspült wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Aufbereitung einer Metall-Luft-Batterie (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Metall-Luft-Batterie (1) über wenigstens eine Leitung (7) mit wenigstens einem ersten Reservoir (5) verbunden wird, welches eine Spüllösung beinhaltet; der Metall-Luft-Batterie (1) über die wenigstens eine Leitung (7) die Spüllösung aus dem ersten Reservoir zugeführt wird; die Metall-Luft-Batterie (1) von der Spüllösung durchspült wird; und die Spüllösung über die wenigstens eine Leitung (7) von der Metall-Luft-Batterie (1) abgeführt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem umfassend eine Metall-Luft-Batterie und eine Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie, wobei die Vorrichtung wenigstens ein zur Aufnahme eines ersten flüssigen Mediums ausgebildetes erstes Reservoir, welches mit der Metall-Luft-Batterie zum Zu- und Abführen des ersten flüssigen Mediums verbunden ist, und wenigstens ein Mittel zum gesteuerten Zu- und/oder Abführen eines flüssigen Mediums aufweist.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Aufbereitung einer Metall-Luft-Batterie.
  • Stand der Technik
  • Metall-Luft-Batterien, wie insbesondere Lithium-Luft-Batterien oder Zink-Luft-Batterien, weisen eine wesentlich höhere Energiedichte als heutige Hochleistungs-Lithium-Ionen-Akkumulatoren auf. Daher sind sie insbesondere als elektrochemischer Energiespeicher für den Antrieb von Hybrid-, Plug-In-Hybrid- oder Elektrofahrzeugen von großem Interesse. Eine Metall-Luft-Batterie im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet eine nachladbare Batterie, d.h. eine galvanische Sekundärzelle.
  • Metall-Luft-Batterien weisen üblicherweise eine Mehrzahl von miteinander verschalteten elektrochemischen Zellen auf, wobei die Zellen schichtartig aufgebaut sind und eine positive Elektrode sowie eine negative Elektrode, einen Separator und einen Elektrolyten aufweisen. Der Elektrolyt kann flüssig oder gelartig ausgebildet sein oder aber als Festkörper-Elektrolyt. Der Elektrolyt dient insbesondere dazu, den Ionentransport zwischen den beiden Elektroden zu gewährleisten. Der Separator hat insbesondere die Aufgabe, den Kontakt zwischen den beiden entgegengesetzt polarisierten Elektroden zu verhindern und den Ionenfluss zu gewährleisten. Als negative Elektrode wird ein Metall, beispielsweise metallisches Lithium, eingesetzt. Statt einer zweiten Reagenz innerhalb der Zelle zu benötigen, reagieren Metall-Luft-Batterien mit dem Luftsauerstoff. Als positive Elektrode werden dabei üblicherweise Luftelektroden eingesetzt, also Sauerstoff (O2) basierte Elektroden. Der Sauerstoff wird dabei durch die Umgebungsluft bereitgestellt und je nach Bedarf in den Zellkörper der Metall-Luft-Batterie gesogen. Hierdurch ist eine Metall-Luft-Batterie im Vergleich zu einer Lithium-Ionen-Batterie leichter und kompakter herstellbar.
  • Ein Problem bei Metall-Luft-Batterien besteht in der stark limitierten Zyklenfestigkeit, die insbesondere auf den Verbrauch des Elektrolyten durch Nebenreaktionen zurückzuführen ist. Das Laden und Entladen einer Metall-Luft-Batterie führt zudem dazu, dass das Metall angegriffen wird, wobei die Metall-Luft-Batterie beziehungsweise die jeweiligen Zellen der Metall-Luft-Batterie durch Abbauprodukte und Produkte aus den Nebenreaktionen verunreinigt wird, was zu signifikanten Kapazitätsverlusten der Metall-Luft-Batterie nach nur einem einen Ladevorgang und einen Entladevorgang umfassenden Zyklus führt. Um diesem Nachteil entgegen zu wirken, ist aus der Druckschrift DE 10 2010 033 020 A1 und der Druckschrift DE 10 2010 051 964 A1 bekannt, bei Metall-Luft-Batterien mit einem flüssigen Elektrolyten den Elektrolyten abzupumpen und durch einen neuen flüssigen Elektrolyten zu ersetzen, wozu ein Behälter mit einem flüssigen Elektrolyten mit der Metall-Luft-Batterie verbunden ist. Hierdurch kann der Kapazitätsverlust pro Ladungs-/Entladungsvorgang verringert werden; ein Kapazitätsverlust tritt aber weiterhin auf. Die Nutzung eines Elektrolytpumpenmotors ist zudem aus der Druckschrift DE 31 12 207 A1 im Zusammenhang mit Zink-Chlor-Batterieanlagen bekannt.
  • Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Zyklenstabilität einer Metall-Luft-Batterie, insbesondere im Hinblick auf die Verwendung einer Metall-Luft-Batterie als Energiespeicher für den Antrieb von Hybrid-, Plug-In-Hybrid- oder Elektrofahrzeugen, weiter zu verbessern.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Zur Lösung der Aufgabe wird ein Batteriesystem umfassend eine Metall-Luft-Batterie und eine Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie, wobei die Vorrichtung wenigstens ein zur Aufnahme eines ersten flüssigen Mediums ausgebildetes erstes Reservoir, welches mit der Metall-Luft-Batterie zum Zu- und Abführen des ersten flüssigen Mediums verbunden ist, und wenigstens ein Mittel zum gesteuerten Zu- und/oder Abführen eines flüssigen Mediums aufweist, vorgeschlagen, wobei das erste flüssige Medium eine Spüllösung ist, welche der Metall-Luft-Batterie von dem ersten Reservoir unter Nutzung des wenigstens einen Mittels zum gesteuerten Zu- und/oder Abführen eines flüssigen Mediums zugeführt und von der Metall-Luft-Batterie abgeführt werden kann, sodass die Metall-Luft-Batterie von der Spüllösung durchspült wird. Ein Zuführen zu der Metall-Luft-Batterie, ein Abführen von der Metall-Luft-Batterie und ein Durchspülen der Metall-Luft-Batterie umfasst dabei insbesondere ein Zuführen, Abführen und Durchspülen bezogen auf die jeweiligen elektrochemischen Zellen der Metall-Luft-Batterie. Das Durchspülen der Metall-Luft-Batterie mit der Spüllösung bewirkt dabei vorteilhafterweise insbesondere ein Beseitigen von Zersetzungsprodukten und Verunreinigungen innerhalb der Metall-Luft-Batterie beziehungsweise den jeweiligen Zellen der Metall-Luft-Batterie. Darüber hinaus ist vorteilhafterweise eine Regenerierung der Metallelektrode sowie bei Metall-Luft-Batterien mit einem Festkörperelektrolyten eine Regenerierung des Elektrolyten erzielbar.
  • Vorteilhafterweise ist das wenigstens eine Mittel zum gesteuerten Zu- und/oder Abführen eines flüssigen Mediums mittels einer Steuereinrichtung ansteuerbar. Das Mittel zum gesteuerten Zu- und/oder Abführen eines flüssigen Mediums ist vorzugsweise eine Pumpe, wobei eine Pumpe zum Zuführen eines flüssigen Mediums vorgesehen werden kann und eine weitere Pumpe zum Abführen eines flüssigen Mediums. Vorzugsweise wird das Zu- und Abführen mittels einer einzigen Pumpe realisiert, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das wenigstens eine Reservoir mit der Metall-Luft-Batterie über einen Kreislauf verbunden ist, vorzugsweise derart, dass die Spüllösung nach dem Durchspülen der Metall-Luft-Batterie von dem wenigstens einen ersten Reservoir wieder aufgenommen werden kann. Die Spüllösung kann dann zu einem späteren Zeitpunkt durch ein Servicepersonal ersetzt werden. Bei einer Ausgestaltung der Erfindung mit mehr als einem ersten Reservoir sind die ersten Reservoire vorzugsweise parallel zueinander angeordnet, d.h. derart, dass das jeweilige erste Reservoir unmittelbar mit der Metall-Luft-Batterie über entsprechende Leitungen verbunden ist. Durch eine Mehrzahl von ersten Reservoiren, welche jeweils eine Spüllösung aufweisen, ist gegenüber einer Ausgestaltung mit nur einem Reservoir vorteilhafterweise ein Service zum Austauschen der Spüllösungen erst nach einem ausgedehnteren Zeitintervall erforderlich. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvariante der Erfindung sieht vor, dass in wenigstens einem der ersten Reservoire nicht mehr zu verwendende Spüllösung gesammelt wird. Hierdurch wird vorteilhafterweise ein Austausch der Spüllösung bei einem Servicetermin vereinfacht. Das Reservoir beziehungsweise die Reservoire können beispielsweise als Behälter ausgestaltet sein, vorzugsweise als Kunststoffbehälter. Vorteilhafterweise umfasst das Batteriesystem ferner ein Batteriemanagementsystem, welches ausgebildet ist, die Kapazität der Metall-Luft-Batterie zu überprüfen und bei Unterschreiten eines Grenzwertes für die Kapazität ein Durchspülen der Metall-Luft-Batterie unter Nutzung der Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie zu initiieren. Das Batteriemanagementsystem steuert dabei vorteilhafterweise das wenigstens eine Mittel zum Zu- und/oder Abführen eines flüssigen Mediums an, vorzugsweise eine Pumpe sowie gegebenenfalls den Zu- und/oder Abfluss des flüssigen Mediums regulierende Ventile.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Kapazitätsverlust einer Metall-Luft-Batterie, insbesondere einer Metall-Luft-Batterie mit einem Festkörperelektrolyten, durch Lade-/Entladezyklen signifikant reduzierbar ist, wenn die Metall-Luft-Batterie über entsprechende Anschlusselemente mit einer Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie verbunden wird, und die Metall-Luft-Batterie unter Nutzung der Vorrichtung mit einer Spüllösung durchspült wird. Hierdurch lassen sich nämlich vorteilhafterweise Reaktionsrückstände sowie Zersetzungsprodukte, die für die eingeschränkte Zyklenstabilität maßgeblich sind, aus der Metall-Luft-Batterie ausspülen. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Spüllösung ein Additiv beigefügt, welches die Regenerierung eines Festkörperelektrolyten der Metall-Luft-Batterie weiter verbessert. Weist die Metall-Luft-Batterie einen flüssigen Elektrolyten auf, ist darüber hinaus eine Verringerung des Kapazitätsverlustes mit zunehmender Zyklenzahl erzielbar, wenn die Metall-Luft-Batterie zunächst von einer Spüllösung durchspült wird und erst nach erfolgter Durchspülung der ausgespülte Elektrolyt durch einen frischen Elektrolyt ersetzt wird.
  • Die Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung als externes System ausgebildet sein, welches bei Bedarf, beispielsweise bei einem Servicetermin, mit der Metall-Luft-Batterie verbunden wird, wobei die Metall-Luft-Batterie beziehungsweise die elektrochemischen Zellen der Metall-Luft-Batterie vorteilhafterweise entsprechende Anschlusselemente zur Verbindung der Metall-Luft-Batterie mit einer Vorrichtung zur Aufbereitung einer Metall-Luft-Batterie aufweisen.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie wenigstens einen Filter zur Filterung der Spüllösung auf. Durch einer Filterung der Spüllösung ist eine Spüllösung vorteilhafterweise mehrfach verwendbar, wobei aus der Metall-Luft-Batterie ausgespülte beziehungsweise ausgeschwemmte Verunreinigungen, die sich nach dem Durchspülen der Metall-Luft-Batterie als Schwebstoffe in der Spüllösung befinden, von dem Filter aufgefangen und somit ausgefiltert werden. Der Filter ist dabei vorteilhafterweise vor der Metall-Luft-Batterie angeordnet, derart, dass zugeführte Spüllösung vor der Zuführung der Spüllösung zu der Metall-Luft-Batterie gefiltert wird. Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie derart ausgebildet, dass der wenigstens eine Filter austauschbar in der Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie verbaut ist.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie wenigstens ein zur Aufnahme eines zweiten flüssigen Mediums ausgebildetes zweites Reservoir aufweist, welches mit der Metall-Luft-Batterie zum Zu- und Abführen des zweiten flüssigen Mediums verbunden ist, wobei das wenigstens eine erste Reservoir und das wenigstens eine zweite Reservoir jeweils direkt mit der Metall-Luft-Batterie zum Zu- und Abführen des jeweiligen flüssigen Mediums verbunden sind. Das wenigstens eine erste Reservoir und das wenigstens eine zweite Reservoir sind dabei vorzugsweise parallel zueinander angeordnet. Gemäß einer Ausgestaltungsvariante kann das zweite flüssige Medium das gleiche Medium sein, wie das erste flüssige Medium. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet das wenigstens eine zweite Reservoir ein Additiv, welches der Metall-Luft-Batterie unter Nutzung des wenigstens einen Mittels zum Zu- und/oder Abführen eines flüssigen Mediums zugeführt werden kann und bei entsprechender Zuführung zur verbesserten Regeneration der Metall-Luft-Batterie beiträgt.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie wenigstens ein erstes Ventil und wenigstens ein zweites Ventil aufweist, wobei mittels des ersten Ventils steuerbar ist, dass ein flüssiges Medium von dem ersten Reservoir oder von dem zweiten Reservoir zugeführt wird, und wobei mittels des zweiten Ventils steuerbar ist, dass ein flüssiges Medium zu dem ersten Reservoir oder zu dem zweiten Reservoir abgeführt wird. Hierdurch ist die Zu- und Abführung der seitens der Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie bereitgestellten flüssigen Medien, insbesondere der Spüllösung, besonders vorteilhaft steuerbar. Vorzugsweise werden die Ventile entsprechend angesteuert, um eine Metall-Luft-Batterie zuerst mittels einer seitens des ersten Reservoirs bereitgestellten Spüllösung durchzuspülen, und um der Metall-Luft-Batterie im Anschluss daran ein Additiv aus dem zweiten Reservoir zuzuführen.
  • Eine Ausgestaltungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Metall-Luft-Batterie einen Festkörperelektrolyten aufweist. Bei Verwendung einer Metall-Luft-Batterie mit einem Festkörperelektrolyten ist vorzugsweise vorgesehen, dass mittels einer Pumpe die Spüllösung von dem ersten Reservoir abgepumpt und der Metall-Luft-Batterie zugeführt wird, die Metall-Luft-Batterie mit der Spüllösung durchspült wird, und die Spüllösung dann wieder von der Metall-Luft-Batterie mittels der Pumpe abgepumpt wird. Vorzugsweise wird die Spüllösung vor der Zuführung zu der Metall-Luft-Batterie gefiltert. Vorzugsweise weist die Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie ein zweites Reservoir auf, um bereits durchgepumpte Spüllösungen getrennt von frischer Spüllösung auffangen zu können.
  • Eine weitere Ausgestaltungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Metall-Luft-Batterie einen flüssigen Elektrolyten aufweist. Bei Verwendung einer Metall-Luft-Batterie mit einem flüssigen Elektrolyten ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Metall-Luft-Batterie in einem ersten Schritt mittels einer von einem ersten Reservoir bereitgestellten Spüllösung von Zersetzungsprodukten und/oder weiteren Verunreinigungen befreit wird. In einem zweiten Schritt wird der Metall-Luft-Batterie vorzugsweise ein von einem zweiten Reservoir bereitgestellter frischer Elektrolyt zugeführt, d.h. es erfolgt ein Austausch des flüssigen Elektrolyten der Metall-Luft-Batterie.
  • Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ferner ein Verfahren zur Aufbereitung einer Metall-Luft-Batterie vorgeschlagen, wobei die Metall-Luft-Batterie über wenigstens eine Leitung mit wenigstens einem ersten Reservoir verbunden wird, welches eine Spüllösung beinhaltet; der Metall-Luft-Batterie über die wenigstens eine Leitung die Spüllösung aus dem ersten Reservoir zugeführt wird; die Metall-Luft-Batterie von der Spüllösung durchspült wird; und wobei die Spüllösung über die wenigstens eine Leitung von der Metall-Luft-Batterie abgeführt wird. Vorzugsweise erfolgt die Durchführung des Verfahrens unter Nutzung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass die Spüllösung vor dem Zuführen zu der Metall-Luft-Batterie gefiltert wird. Die Filterung erfolgt vorteilhafterweise derart, dass von der Spüllösung aufgenommene Verunreinigungen und/oder Zersetzungs- beziehungsweise Nebenreaktionsprodukte aus der Spüllösung ausgefiltert werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Metall-Luft-Batterie einen ersten flüssigen Elektrolyten beinhaltet; die Metall-Luft-Batterie über wenigstens eine Leitung mit wenigstens einem zweiten Reservoir verbunden wird, welches einen zweiten flüssigen Elektrolyten beinhaltet; der erste flüssige Elektrolyt von der Metall-Luft-Batterie abgeführt wird; und der Metall-Luft-Batterie über die wenigstens eine Leitung der zweite flüssige Elektrolyt aus dem zweiten Reservoir zugeführt wird. Vorzugsweise erfolgt die Durchführung des Verfahrens unter Nutzung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems, insbesondere unter Nutzung einer Vorrichtung zur Aufbereitung einer Metall-Luft-Batterie.
  • Weitere vorteilhafte Einzelheiten, Merkmale und Ausgestaltungsdetails der Erfindung werden im Zusammenhang mit den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Batteriesystem; und
  • 2 in einer schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Batteriesystem.
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Batteriesystem. Eine Metall-Luft-Batterie 1 ist dabei mit einer Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie 1 über Leitungen 7 verbunden. Hierzu weist die Metall-Luft-Batterie 1 entsprechend ausgebildete Anschlusstüllen (in 1 nicht explizit dargestellt) auf, über die die Leitungen 7 mit der Metall-Luft-Batterie 1 verbunden werden. Das Batteriesystem mit der Metall-Luft-Batterie 1 und der Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie 1 bildet dabei einen Kreislauf aus.
  • Die Metall-Luft-Batterie 1 in 1 ist ein Lithium-Luft-Akkumulator mit einem Festkörperelektrolyten (in 1 nicht explizit dargestellt). Die Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie 1 umfasst ein erstes Reservoir 5, welches eine Spüllösung (in 1 nicht explizit dargestellt) beinhaltet. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie 1 zwei Ventile 4 und 8 sowie eine Pumpe 3 als Mittel zum Zuführen der von dem Reservoir 5 bereitgestellten Spüllösung zu der Metall-Luft-Batterie 1 und zum Abführen der Spüllösung von der Metall-Luft-Batterie 1. Ferner umfasst die Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie 1 einen Filter 2, welcher ausgebildet ist, Feststoffe aus der Spüllösung auszufiltern, insbesondere von der Spüllösung aufgenommene Verunreinigungen und/oder Zersetzungsprodukte aus der Metall-Luft-Batterie 1.
  • Zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie 1 wird das Ventil 4 geöffnet und die Spüllösung aus dem Reservoir 5 mittels der Pumpe 3 aus dem Reservoir 5 abgepumpt, die Spüllösung von dem Filter 2 gefiltert und die Spüllösung der Metall-Luft-Batterie 1 über die Leitung 7 zugeführt. Die Metall-Luft-Batterie 1 wird von der Spüllösung durchspült, wobei die Spüllösung insbesondere Verunreinigungen und Reaktionsnebenprodukte aus der Metall-Luft-Batterie 1 aufnimmt. Zum Abführen der Spüllösung aus der Metall-Luft-Batterie 1 wird das Ventil 8 geöffnet. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Spüllösung mehrmals über den Leitungskreislauf durch das Batteriesystem zirkuliert und dabei Verunreinigungen und Reaktionsnebenprodukte aus der Metall-Luft-Batterie 1 beziehungsweise den Zellen (in 1 nicht explizit dargestellt) der Metall-Luft-Batterie 1 beseitigt. Die Verunreinigungen und Reaktionsnebenprodukte werden dabei durch den Filter 2 aus der Spüllösung herausgefiltert. Nach Schließen des Ventils 4 und Öffnen des Ventils 8 wird die Spüllösung schließlich mittels der Pumpe 3 aus der Metall-Luft-Batterie 1 abgepumpt und in das Reservoir 5 abgeführt. Das Ventil 8 wird dann geschlossen.
  • Gemäß einer vorteilhaften nicht dargestellten Ausführungsvariante wird das Batteriesystem von einer Steuereinrichtung gesteuert, wobei die Steuereinrichtung insbesondere ausgebildet ist, die Ventile 4 und 8 sowie die Pumpe 3 anzusteuern.
  • 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Batteriesystem, welches eine Metall-Luft-Batterie 1 mit einem flüssigen Elektrolyten und eine Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie 1 umfasst. Die Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie 1 weist im Unterschied zu dem in 1 dargestellten Batteriesystem ein erstes Reservoir 5, welches eine Spüllösung beinhaltet, und darüber hinaus ein zweites Reservoir 6, welches einen flüssigen Elektrolyten beinhaltet, auf. Das erste Reservoir 5 und das zweite Reservoir 6 sind dabei jeweils direkt mit der Metall-Luft-Batterie 1 zum Zu- und Abführen des jeweiligen flüssigen Mediums verbunden, vorliegend indem das Reservoir 5 und das Reservoir 6 parallel zueinander angeordnet sind. Mittels des Ventils 4 der Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie 1 ist dabei durch entsprechendes Öffnen beziehungsweise Schließen steuerbar, dass die Spüllösung von dem ersten Reservoir 5 oder der flüssige Elektrolyt von dem zweiten Reservoir 6 der Metall-Luft-Batterie 1 zugeführt wird. Mittels des Ventils 8 der Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie 1 ist durch entsprechendes Öffnen beziehungsweise Schließen steuerbar, dass die Spüllösung von der Metall-Luft-Batterie 1 zu dem ersten Reservoir 5 oder der flüssige Elektrolyt von der Metall-Luft-Batterie 1 zu dem zweiten Reservoir 6 der Metall-Luft-Batterie 1 abgeführt wird. Die Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie 1 weist darüber hinaus einen Filter 2 auf, welcher ein der Metall-Luft-Batterie 1 zugeführtes flüssiges Medium filtert, und insbesondere ausgebildet ist, Verunreinigungen aus dem jeweiligen flüssigen Medium herauszufiltern. Zum gesteuerten Zu- und Abführen des jeweiligen flüssigen Mediums aus dem Reservoir 5 oder dem Reservoir 6 weist die Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie 1 eine Pumpe 3 auf. Die Pumpe 3 ist vorteilhafterweise mittels einer Steuereinrichtung (in 2 nicht explizit dargestellt) ansteuerbar.
  • Zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie 1 wird mittels der Pumpe 3 und unter entsprechender Einstellung der Ventile 4 und 8 die Spüllösung über die Leitung 7 aus dem Reservoir 5 der Metall-Luft-Batterie 1 gefiltert zugeführt, die Metall-Luft-Batterie 1 von der Spüllösung durchspült und die Spüllosung über die Leitung 7 wieder von der Metall-Luft-Batterie 1 abgeführt. Daran anschließend wird der flüssige Elektrolyt der Metall-Luft-Batterie 1 unter Nutzung der Pumpe 3 und entsprechender Einstellung der Ventile 4 und 8 mit dem in dem Reservoir 6 vorgehaltenen Elektrolyten ausgetauscht.
  • In einer in 2 nicht dargestellten Ausführungsvariante des Batteriesystems wird seitens des Reservoirs 6 kein Elektrolyt sondern ein Additiv bereitgestellt. Dass Additiv ist dabei zur Regenerierung des Elektrolyten der Metall-Luft-Batterie 1 ausgebildet.
  • Die in den Figuren dargestellten und im Zusammenhang mit diesen erläuterten Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010033020 A1 [0005]
    • DE 102010051964 A1 [0005]
    • DE 3112207 A1 [0005]

Claims (10)

  1. Batteriesystem umfassend eine Metall-Luft-Batterie (1) und eine Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie (1), wobei die Vorrichtung wenigstens ein zur Aufnahme eines ersten flüssigen Mediums ausgebildetes erstes Reservoir (5), welches mit der Metall-Luft-Batterie (1) zum Zu- und Abführen des ersten flüssigen Mediums verbunden ist, und wenigstens ein Mittel (3) zum gesteuerten Zu- und/oder Abführen eines flüssigen Mediums aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste flüssige Medium eine Spüllösung ist, welche der Metall-Luft-Batterie (1) von dem ersten Reservoir (5) unter Nutzung des wenigstens einen Mittels (3) zum gesteuerten Zu- und/oder Abführen eines flüssigen Mediums zugeführt und von der Metall-Luft-Batterie (1) abgeführt werden kann, sodass die Metall-Luft-Batterie (1) von der Spüllösung durchspült wird.
  2. Batteriesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie (1) wenigstens einen Filter (2) zur Filterung der Spüllösung aufweist.
  3. Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie (1) wenigstens ein zur Aufnahme eines zweiten flüssigen Mediums ausgebildetes zweites Reservoir (6) aufweist, welches mit der Metall-Luft-Batterie (1) zum Zu- und Abführen des zweiten flüssigen Mediums verbunden ist, wobei das wenigstens eine erste Reservoir (5) und das wenigstens eine zweite Reservoir (6) jeweils direkt mit der Metall-Luft-Batterie (1) zum Zu- und Abführen des jeweiligen flüssigen Mediums verbunden sind.
  4. Batteriesystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie (1) wenigstens ein erstes Ventil (4) und wenigstens ein zweites Ventil (8) aufweist, wobei mittels des ersten Ventils (4) steuerbar ist, dass ein flüssiges Medium von dem ersten Reservoir (5) oder von dem zweiten Reservoir (6) der Metall-Luft-Batterie (1) zugeführt wird, und wobei mittels des zweiten Ventils (8) steuerbar ist, dass ein flüssiges Medium zu dem ersten Reservoir (5) oder zu dem zweiten Reservoir (6) abgeführt wird.
  5. Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metall-Luft-Batterie (1) einen Festkörperelektrolyten aufweist.
  6. Batteriesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metall-Luft-Batterie (1) einen flüssigen Elektrolyten aufweist.
  7. Batteriesystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite flüssige Medium ein flüssiger Elektrolyt ist, welcher mittels der Vorrichtung zur Aufbereitung der Metall-Luft-Batterie (1) mit dem Elektrolyten der Metall-Luft-Batterie (1) austauschbar ist.
  8. Verfahren zur Aufbereitung einer Metall-Luft-Batterie (1), dadurch gekennzeichnet, dass – die Metall-Luft-Batterie (1) über wenigstens eine Leitung (7) mit wenigstens einem ersten Reservoir (5) verbunden wird, welches eine Spüllösung beinhaltet; – der Metall-Luft-Batterie (1) über die wenigstens eine Leitung (7) die Spüllösung aus dem ersten Reservoir zugeführt wird; – die Metall-Luft-Batterie (1) von der Spüllösung durchspült wird; und – die Spüllösung über die wenigstens eine Leitung (7) von der Metall-Luft-Batterie (1) abgeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spüllösung vor dem Zuführen zu der Metall-Luft-Batterie (1) gefiltert wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass – die Metall-Luft-Batterie (1) einen ersten flüssigen Elektrolyten beinhaltet; – die Metall-Luft-Batterie (1) über wenigstens eine Leitung (7) mit wenigstens einem zweiten Reservoir (6) verbunden wird, welches einen zweiten flüssigen Elektrolyten beinhaltet; der erste flüssige Elektrolyt von der Metall-Luft-Batterie abgeführt wird; und – der Metall-Luft-Batterie (1) über die wenigstens eine Leitung (7) der zweite flüssige Elektrolyt aus dem zweiten Reservoir zugeführt wird.
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