DE102020128682A1 - Battery with an aqueous alkaline electrolyte - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einem wässrigen alkalihaltigen Elektrolyten, die mehrere elektrisch zusammengeschaltete Batteriezellen aufweist. Die Batterie zeichnet sich dadurch aus, dass eine elektronische Kontrolleinheit (21) zur Kontrolle der Ladespannung für wenigstens eine Batteriezelle vorgesehen ist.The invention relates to a battery with an aqueous, alkaline electrolyte, which has a plurality of battery cells that are electrically interconnected. The battery is characterized in that an electronic control unit (21) is provided to control the charging voltage for at least one battery cell.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einem wässrigen alkalihaltigen Elektrolyten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Batterie wird in der EP 2826 083 B1 beschrieben.The invention relates to a battery with an aqueous alkaline electrolyte according to the preamble of claim 1. Such a battery is in EP 2826 083 B1 described.

Wässrige Batterien bringen das Problem mit sich, dass bei einer Überladung, d.h. beim Laden mit zu hoher Spannung eine unerwünschte Elektrolyse des wässrigen Elektrolyten eintreten kann.Aqueous batteries entail the problem that overcharging, i.e. charging at too high a voltage, can result in undesired electrolysis of the aqueous electrolyte.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine wässrige Batterie vorzuschlagen, bei der die Gefahr einer Elektrolyse des wässrigen Elektrolyten aufgrund einer zu hohen Ladespannung reduziert oder ganz vermieden werden kann.The object of the present invention is to propose an aqueous battery in which the risk of electrolysis of the aqueous electrolyte due to an excessively high charging voltage can be reduced or completely avoided.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Batterie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.Starting from a battery according to the preamble of claim 1, this object is achieved by its characterizing features.

Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Batterie mit einem wässrigen alkalihaltigen Elektrolyten, die mehrere elektrisch zusammengeschaltete Batteriezellen aufweist, dadurch aus, dass eine elektronische Kontrolleinheit zur Kontrolle der Ladespannung für wenigstens eine Batteriezelle vorgesehen ist.Accordingly, a battery according to the invention with an aqueous alkaline electrolyte, which has a plurality of battery cells electrically connected together, is characterized in that an electronic control unit is provided for controlling the charging voltage for at least one battery cell.

Durch eine derartige elektronische Kontrolleinheit kann zunächst das Auftreten einer zu hohen Ladespannung erkannt und eine davon abhängige Reaktion ausgelöst werden. So kann beispielsweise der Ladestrom, ggf. mit einer entsprechenden Meldung oder Anzeige für einen Benutzer, unterbrochen oder die Ladespannung verringert werden. Jedenfalls ist durch diese Maßnahme eine Elektrolyse des Elektrolyten reduzierbar oder vermeidbar.With such an electronic control unit, the occurrence of an excessively high charging voltage can first be detected and a reaction dependent thereon can be triggered. For example, the charging current can be interrupted, possibly with a corresponding message or display for a user, or the charging voltage can be reduced. In any case, electrolysis of the electrolyte can be reduced or avoided by this measure.

Eine erfindungsgemäße Batterie kann in einer oder mehreren Batteriezellen eine oder mehrere Elektroden aufweisen, in die beim Laden Alkali-Ionen eingelagert werden, die beim Entladen wieder freigesetzt werden. Die Elektroden werden dabei durch die Einlagerung der Alkali-Ionen alkalihaltig. Derartige Batterien mit hoher Energiedichte bestehen üblicherweise aus einer Anode, einer Kathode, einem Separator und dem wässrigen Elektrolyten. Findet nun eine Elektrolyse des Elektrolyten statt, so entweicht der Elektrolyt, womit mit zunehmender Dauer die Speicherkapazität der Batterie abnimmt. Zudem entstehen bei der Elektrolyse explosive Gase wie Wasserstoff. Diese Nachteile werden erfindungsgemäß verringert oder ganz vermieden.A battery according to the invention can have one or more electrodes in one or more battery cells, in which alkali ions are stored during charging and are released again during discharging. The electrodes become alkaline as a result of the storage of the alkali ions. Such batteries with high energy density usually consist of an anode, a cathode, a separator and the aqueous electrolyte. If electrolysis of the electrolyte now takes place, the electrolyte escapes, which means that the storage capacity of the battery decreases over time. In addition, explosive gases such as hydrogen are produced during electrolysis. According to the invention, these disadvantages are reduced or avoided altogether.

In dem Elektrolyten können dabei auch verschiedene Alkali-Ionen vorhanden sein und auch die eine oder die mehreren Elektroden können ein oder mehrere Alkalimetalle enthalten oder aus einem oder mehreren Alkalimetallen bestehen.Various alkali metal ions can also be present in the electrolyte and the one or more electrodes can also contain one or more alkali metals or consist of one or more alkali metals.

In einer besonderen Ausführung werden eine oder mehrere Batteriezellen einer erfindungsgemäßen Batterie mit einem Alkali-Ionen Salzwasser Elektrolyten, insbesondere unter Verwendung von Natrium Salz, mit einer Manganoxid Kathode sowie einer Kohlenstoff-Titan-Phosphat Anode aufgebaut. Diese Bauweise bietet eine besondere Nachhaltigkeit für die Umwelt und große Sicherheit bei der Verwendung in Stromspeichern beispielsweise in Wohnhäusern oder Betrieben mit eigener Stromerzeugung durch Photovoltaik, Windräder oder dergleichen.In a particular embodiment, one or more battery cells of a battery according to the invention are constructed with an alkali-ion salt water electrolyte, in particular using sodium salt, with a manganese oxide cathode and a carbon-titanium-phosphate anode. This construction offers a special sustainability for the environment and great safety when used in electricity storage devices, for example in residential buildings or companies with their own electricity generation through photovoltaics, wind turbines or the like.

Eine Batteriezelle kann dabei als Stapel von zwei Kollektoren, zwei Elektroden und einem Separator schichtweise aufgebaut werden. Insbesondere können auch zwei Batteriezellen dadurch parallelverschaltet werden, dass derselbe Kollektor beidseits mit zwei Anoden oder zwei Kathoden verschiedener Batteriezellen verbunden ist. Die Kollektoren sind hierbei elektrisch leitend mit den Elektroden verbunden, während der Separator elektrisch nicht leitend sowie für Ionen durchlässig ist. Die Kollektoren können beispielsweise aus Metall, insbesondere aus Edelstahl und der Separator aus einem synthetischen oder natürlichen Vliesgewebe bestehen.A battery cell can be constructed in layers as a stack of two collectors, two electrodes and a separator. In particular, two battery cells can also be connected in parallel by connecting the same collector on both sides to two anodes or two cathodes of different battery cells. The collectors are connected to the electrodes in an electrically conductive manner, while the separator is electrically non-conductive and permeable to ions. The collectors can be made of metal, for example, in particular stainless steel, and the separator can be made of a synthetic or natural fleece fabric.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird dabei die Ladespannung durch die Kontrolleinheit unterhalb eines Schwellwertes eingestellt, bei dem keine Elektrolyse des wässrigen Elektrolyten stattfindet. Eine solche Schwellwertregelung ist einfach und effektiv.In an advantageous embodiment of the invention, the charging voltage is set by the control unit below a threshold value at which no electrolysis of the aqueous electrolyte takes place. Such a threshold control is simple and effective.

Vorteilhafterweise werden mehreren Batteriezellen eine gemeinsame Kontrolleinheit und/oder ein gemeinsamer Schwellwert für die Ladespannung zugeordnet. Durch diese Maßnahme verringert sich der Aufwand bei der Herstellung, wobei die Batterie zugleich auch kompaktere Maße aufweisen kann.A common control unit and/or a common threshold value for the charging voltage are advantageously assigned to a plurality of battery cells. This measure reduces the effort involved in production, while the battery can also have more compact dimensions at the same time.

Eine weitere Maßnahme zur Verringerung des Aufwandes zur Fertigung einer erfindungsgemäßen Batterie kann darin bestehen, dass mehreren zusammengeschalteten Batteriezellen eine gemeinsame Kontrolleinheit und/oder ein gemeinsamer Schwellwert für die Ladespannung zugeordnet werden.A further measure to reduce the effort involved in manufacturing a battery according to the invention can consist in assigning a common control unit and/or a common threshold value for the charging voltage to a number of interconnected battery cells.

Eine vorteilhafte Anordnung der Batteriezellen ergibt sich dadurch, dass ein Stapel aus mehreren Ebenen vorgesehen ist, von denen jede mit mehrere Batteriezellen versehen ist. Hierbei kann den Batteriezellen einer Ebene eine gemeinsame Kontrolleinheit und/oder ein gemeinsamer Schwellwert für die Ladespannung zugeordnet werden. Insbesondere kann bei einer solchen Anordnung in konstruktiv einfacher Weise den Batteriezellen einer Ebene eine gemeinsame Kontrolleinheit und/oder ein gemeinsamer Schwellwert für die Ladespannung zugeordnet werden.An advantageous arrangement of the battery cells results from the fact that a stack of several levels is provided, each of which is provided with several battery cells. A common control unit and/or a common threshold value for the charging voltage can be assigned to the battery cells of one level. In particular, in such an arrangement in a structurally simple manner the battery cells of a level common control unit and / or a common threshold for the charging voltage are assigned.

Die Kontrolleinheit einer erfindungsgemäßen Batterie kann beispielsweise eine Messanordnung mit einem Shunt-Widerstand zur Erfassung der Ladespannung umfassten, um den Ladestrom und/oder die Ladespannung zu messen. Um im Falle einer zu hohen Ladespannung diese zu reduzieren kann die Kontrolleinheit einen oder mehrere schaltbare Widerstände zur Begrenzung der Ladespannung umfassen. Diese Widerstände können als Schutzwiderstände in Reihe zu- oder abgeschaltet werden, um einen Spannungsabfall an dem jeweiligen Widerstand entsprechend der Widerstandsgröße zu bewirken, der zu einer Verringerung der Ladespannung führt.The control unit of a battery according to the invention can, for example, comprise a measuring arrangement with a shunt resistor for detecting the charging voltage in order to measure the charging current and/or the charging voltage. In order to reduce the charging voltage if it is too high, the control unit can include one or more switchable resistors to limit the charging voltage. These resistors can be connected or disconnected in series as protective resistors in order to cause a voltage drop across the respective resistor according to the resistor size, which leads to a reduction in the charging voltage.

In einer alternativen Ausführung wird zur Spannungskontrolle eine getaktete Schaltung, insbesondere in Verbindung mit einer Spannungsglättung über eine oder mehreren zwischen die Pole geschalteten Kapazitäten, zur Begrenzung der Ladespannung vorgesehen ist. Diese Art der Kontrolle der Ladespannung ist mit weniger Verlustleistung gegenüber den vorgenannten Widerständen verbunden. Beide Arten der Spannungskontrolle können auch kombiniert angewandt werden.In an alternative embodiment, a clocked circuit is provided for voltage control, in particular in connection with voltage smoothing via one or more capacitors connected between the poles, to limit the charging voltage. This way of controlling the charging voltage is associated with less power loss compared to the resistors mentioned above. Both types of voltage control can also be used in combination.

Ergänzend kann eine erfindungsgemäße Kontrolleinheit auch noch weitere Funktionen ausüben. So kann beispielsweise eine Überbrückungsschaltung zur Überbrückung einer Ebene bei Ausfall der Ebene durch die Kontrolleinheit ausgelöst werden. Der Ausfall der Ebene kann dabei im Zuge der Überwachung der Batteriespannung zwischen den Ladevorgängen oder bei den Ladungsvorgängen durch die Spannungsüberwachung der Kontrolleinheit erfasst werden.In addition, a control unit according to the invention can also perform other functions. For example, a bridging circuit for bridging a level can be triggered by the control unit if the level fails. The failure of the level can be detected in the course of monitoring the battery voltage between the charging processes or during the charging processes by monitoring the voltage of the control unit.

Bei einer erfindungsgemäßen Batterie kann ein gemeinsamer Batteriebehälter für mehrere Batteriezellen vorgesehen sein, der den wässrigen Elektrolyten für diese Batteriezellen aufnimmt. In dieser Bauform ist die gemeinsame Kontrolle der Ladespannung für diese Batteriezellen insofern von Vorteil, als dass der für alle Zellen vorgesehene Elektrolyt mit einer gemeinsamen Kontrolleinheit vor der Elektrolyse geschützt wird.In a battery according to the invention, a common battery container can be provided for several battery cells, which holds the aqueous electrolyte for these battery cells. In this design, the joint control of the charging voltage for these battery cells is advantageous in that the electrolyte intended for all cells is protected from electrolysis with a joint control unit.

Eine mit mehreren Ebenen gebildete Batterie kann beispielsweise so gestaltet sein, dass jede Ebene durch ein Batteriegehäuse mit einem Batteriebehälter gebildet ist, der durch fluiddurchlässige, d.h. elektrolytdurchlässige Trennwände in Segmente für verschiedene Batteriezellen oder verschiedene Zellenstapel aufgeteilt ist. Der Batteriebehälter nimmt dabei den wässrigen Elektrolyten für diese verschiedenen Batteriezellen oder diese verschiedenen Zellenstapel auf, der sich durch die durchlässigen Trennwände in alle Segmente verteilt. In dieser Bauform ergibt sich der o.a. Vorteil dadurch, dass der für alle Batteriezellen oder Zellenstapel einer Ebene vorgesehene Elektrolyt mit einer gemeinsamen Kontrolleinheit vor der Elektrolyse geschützt wird.For example, a multi-level battery may be designed such that each level is formed by a battery housing having a battery container divided by fluid permeable, i.e. electrolyte permeable, partitions into segments for different battery cells or different cell stacks. The battery container accommodates the aqueous electrolyte for these different battery cells or these different cell stacks, which is distributed in all segments through the permeable partitions. In this design, the above-mentioned advantage results from the fact that the electrolyte provided for all battery cells or cell stacks on a level is protected from electrolysis with a common control unit.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der nachfolgenden Beschreibung weiter erläutert.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is further explained with reference to the following description.

Im Einzelnen zeigen

  • 1 eine perspektivische Darstellung einer Batterie nach mit einem Stapelaufbau mehrerer Batteriegehäuse in mehreren Ebenen,
  • 2 eine perspektivische Explosiv-Darstellung einer Batterieebene mit einem Einsatz für ein Zellengehäuse,
  • 3 eine schematisches Blockdiagramm einer Kontrolleinheit.
show in detail
  • 1 a perspective view of a battery with a stacked structure of several battery housings in several levels,
  • 2 a perspective exploded view of a battery level with an insert for a cell housing,
  • 3 a schematic block diagram of a control unit.

1 zeigt eine Batterie 1 mit mehreren Batteriegehäusen 2, die zu einem Batteriestapel 3 mit mehreren Ebenen 4 aufeinandergestapelt sind. Der Batteriestapel 3 ist zwischen einem Sockel 5 und einer Spannplatte 6 verspannt.
2 zeigt ein offenes Batteriegehäuse2 mit einem Batteriebehälter 7, der mit einem Deckel 8 verschließbar ist. Der Batteriebehälter ist mit Trennwänden 9 in vier Segmente 10 unterteilt. Jedes Segment 10 bildet eine Aufnahme für einen Zellenstapel 11, d.h. einen Stapel mehrerer Batteriezellen 12. 1 shows a battery 1 with several battery housings 2, which are stacked on top of one another to form a battery stack 3 with several levels 4. The battery stack 3 is braced between a base 5 and a clamping plate 6 .
2 shows an open battery housing 2 with a battery container 7 which can be closed with a cover 8 . The battery container is divided into four segments 10 with partitions 9 . Each segment 10 forms a receptacle for a cell stack 11, ie a stack of several battery cells 12.

Jede Batteriezelle 12 umfasst einen Anodenkollektor 13, eine Anode 14, einen Separator 15, eine Kathode 16 und einen Kathodenkollektor 17. In der dargestellten Ausführung werden Batteriezellen 12 parallel verschaltet aufgebaut, indem beidseits eines Kollektors zugehörige Elektroden angebracht werden. So ist beispielsweise beidseits des Anodenkollektors 13 jeweils eine Anode 14, 14'angeordnet. Alle diese Bauelemente sind plattenförmig, so dass sie in einen Zellenstapel 11 geschichtet werden können.Each battery cell 12 includes an anode collector 13, an anode 14, a separator 15, a cathode 16 and a cathode collector 17. In the illustrated embodiment, battery cells 12 are connected in parallel by attaching associated electrodes on both sides of a collector. For example, an anode 14 , 14 ′ is arranged on both sides of the anode collector 13 . All of these components are plate-shaped so that they can be stacked into a cell stack 11 .

Die Kollektoren sind mit Kontaktfahnen 18,19 versehen, die zu den externen elektrischen Anschlüssen der Batterie führen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Batteriezellen von einem Mantel 20 umschlossen, so dass die Zellenstapel eingefasst sind. Die Kontaktfahnen 18,19 durchsetzen dabei den Mantel 10.Dabei können auch mehrere Batteriezellen innerhalb eines Mantels 20 angeordnet werden.The collectors are provided with contact lugs 18,19 leading to the external electrical connections of the battery. In the exemplary embodiment shown, the battery cells are surrounded by a casing 20 so that the cell stacks are enclosed. The contact lugs 18, 19 pass through the casing 10. In this case, several battery cells can also be arranged within a casing 20.

Die Trennwände 9 sind fluiddurchlässig, so dass sich eine Elektrolytfüllung innerhalb eines Batteriebehälters 7 auf alle zugehörigen Segmente 10 verteilen kann. Ein geschlossenes Batteriegehäuse 2 mit eingefülltem Elektrolyten und eingesetzten Zellenstapeln 11 bildet somit eine Ebene 4 eines Batteriestapels 3, der eine erfindungsgemäße Batterie 1 bildet.The partition walls 9 are fluid-permeable, so that an electrolyte filling within a battery container 7 can be distributed over all associated segments 10 . A closed battery case 2 with filled electrolyte and cell stacks 11 used thus forms a level 4 of a battery stack 3, which forms a battery 1 according to the invention.

3 zeigt schematisch den Aufbau und den Einsatz einer Kontrolleinheit 21 zur Kontrolle der Ladespannung beim Ladevorgang einer Batterie 1. Eine Ladeeinheit 22 ist hierbei über Stromleitungen 22,23 mit den Polen + und - der Batterie 1 verbunden. Die Ladeeinheit 22 kann jede elektrische Energiequelle umfassen, deren Energie in der Batterie 1 gespeichert werden soll, z.B. eine Photovoltaikanlage, eine Brennstoffzelle eines Blockheizkraftwerkes, einen Windgenerator, etc. 3 shows schematically the structure and use of a control unit 21 for controlling the charging voltage during the charging process of a battery 1. A charging unit 22 is connected to the poles + and - of the battery 1 via power lines 22,23. The charging unit 22 can include any electrical energy source whose energy is to be stored in the battery 1, e.g. a photovoltaic system, a fuel cell of a combined heat and power plant, a wind generator, etc.

Im Stromkreis zwischen Ladeeinheit 22 und Batterie 1 befindet sich nun die Kontrolleinheit 21 mit einem Sensor zur Erfassung der Ladespannung und/oder des Ladestroms. In der Ausführung nach 3 handelt es sich bei dem Sensor um ein Strommessgerät 25, das den Strom misst, der durch einen parallel zum Ladestromkreis geschalteten Shunt-Widerstand 26 fließt.The control unit 21 with a sensor for detecting the charging voltage and/or the charging current is now located in the circuit between the charging unit 22 and the battery 1 . In execution after 3 the sensor is an ammeter 25 that measures the current flowing through a shunt resistor 26 connected in parallel with the charging circuit.

Der erfasste Stromwert, der durch Kenntnis des Shunt-Widerstandswertes auch ein Maß für die Ladespannung ist, wird einem Spannungsregler 27 zugeführt, der die Ladespannung so einstellt, dass nach Möglichkeit eine Elektrolyse des wässrigen Elektrolyten in der Batterie verhindert wird. Dies kann beispielsweise durch eine Schwellwertregelung geschehen, bei der die Ladespannung einen vorgegebenen Schwellwert nicht übersteigen darf.The detected current value, which is also a measure of the charging voltage due to the knowledge of the shunt resistance value, is supplied to a voltage regulator 27, which adjusts the charging voltage in such a way that electrolysis of the aqueous electrolyte in the battery is prevented as far as possible. This can be done, for example, by means of threshold value regulation, in which the charging voltage must not exceed a predetermined threshold value.

Der Spannungsregler besteht in einer einfachen Ausführung aus einem oder mehreren zuschaltbaren Widerständen, die als Lastwiederstände in den Ladestromkreis zugeschaltet werden können. An solchen Widerständen fällt dann ein Teil der Ladespannung ab, so dass die an der Batterie anliegende Spannung unter den Schwellwert fällt. Diese Ausführung ist zwar einfach, bringt jedoch eine entsprechende Verlustleitung mit sich.In a simple design, the voltage regulator consists of one or more switchable resistors that can be switched into the charging circuit as load resistors. A part of the charging voltage then drops across such resistors, so that the voltage applied to the battery falls below the threshold value. Although this design is simple, it entails a corresponding power loss.

Um diese zu vermindern kann alternativ oder ergänzend eine getaktete Schaltung vorgesehen werden, die in einen passenden Schalttakt den Ladestrom unterbricht. Vorteilhafter Weise wird dabei eine Spannungsglättung, z.B. mittels einer oder mehrerer Kapazitäten vorgesehen, so dass an der Batterie wieder weitgehend eine Gleichspannung anliegt. Die Verlustleistung lässt sich mit solchen Schaltungen umso besser reduzieren, je steiler die Flanken der Taktpulse verlaufen, denn im Idealfall fällt sowohl beim Widerstand null als auch beim Widerstand unendlich keine Verlustleistung an. Bei einer solchen Taktung kann über die Pulsweiten und/oder die Pulsfrequenz die resultierende Ladespannung an der Batterie eingestellt werden.In order to reduce this, a clocked circuit can be provided as an alternative or in addition, which interrupts the charging current in a suitable switching cycle. Advantageously, voltage smoothing is provided, e.g. by means of one or more capacitors, so that a DC voltage is again largely applied to the battery. With such circuits, the power loss can be reduced all the better the steeper the flanks of the clock pulses are, because ideally there is no power loss with either zero resistance or infinite resistance. With such clocking, the resulting charging voltage at the battery can be adjusted via the pulse widths and/or the pulse frequency.

Eine Kontrolleinheit 21 kann für die gesamte Batterie 1 vorgesehen werden. Es können jedoch auch mehrere Kontrolleinheiten 21, beispielsweise für jede Ebene 4 bzw. für jedes Batteriegehäuse 2 verwendet werden. Schließlich ist auch der Einsatz eigener Kontrolleinheiten 21 für jeden Zellenstapel 11 in jedem Segment denkbar. Grundsätzlich könnte auch die Ladespannung an jeder Batteriezelle kontrolliert werden, sofern die entsprechenden Kontaktfahnen für den Anschluss einer Kontrolleinheit zugänglich ausgebildet werden.A control unit 21 can be provided for the entire battery 1 . However, several control units 21 can also be used, for example for each level 4 or for each battery housing 2 . Finally, the use of separate control units 21 for each cell stack 11 in each segment is also conceivable. In principle, the charging voltage at each battery cell could also be checked if the corresponding contact lugs are designed to be accessible for connecting a control unit.

BezugszeichenlisteReference List

11
Batteriebattery
22
Batteriegehäusebattery case
33
Batteriestapelbattery stack
44
Ebenelevel
55
Sockelbase
66
Spannplattechipboard
77
Batteriebehälterbattery case
88th
Deckellid
99
Trennwandpartition wall
1010
Segmentsegment
1111
Zellenstapelcell stack
1212
Batteriezellebattery cell
1313
Anodenkollektoranode collector
1414
Anodeanode
1515
Separatorseparator
1616
Kathodecathode
1717
Kathodenkollektorcathode collector
1818
Kontaktfahnecontact flag
1919
Kontaktfahnecontact flag
2020
Mantela coat
2121
Kontrolleinheitcontrol unit
2222
Ladeeinheitloading unit
2323
Stromleitungpower line
2424
Stromleitungpower line
2525
Strommessgerätpower meter
2626
Shunt-Widerstandshunt resistance
2727
Spannungsreglervoltage regulator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • EP 2826083 B1 [0001]EP 2826083 B1 [0001]

Claims (17)

Batterie (1) mit einem wässrigen alkalihaltigen Elektrolyten, die mehrere elektrisch zusammengeschaltete Batteriezellen (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Kontrolleinheit (21) zur Kontrolle der Ladespannung für wenigstens eine Batteriezelle (12) vorgesehen ist.Battery (1) with an aqueous, alkaline electrolyte, which has a plurality of electrically connected battery cells (12), characterized in that an electronic control unit (21) is provided for controlling the charging voltage for at least one battery cell (12). Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass eine oder mehrere alkalihaltigen Elektroden (14,16) vorgesehen sind.battery after claim 1 , characterized in that one or more alkaline electrodes (14,16) are provided. Batterie nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Alkali-Ionen in der einen oder in den mehreren alkalihaltigen Elektroden (14,16) und/oder in dem Elektrolyten vorhanden sind.Battery according to one of the preceding claims, characterized in that different alkali ions are present in the one or more alkali-containing electrodes (14, 16) and/or in the electrolyte. Batterie nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Batteriezellen (12) mit einem Alkali-Ionen Salzwasser Elektrolyten, insbesondere unter Verwendung von Natrium Salz, mit einer Manganoxid Kathode sowie einer Kohlenstoff-Titan-Phosphat Anode aufgebaut sind.Battery according to one of the preceding claims, characterized in that one or more battery cells (12) are constructed with an alkali-ion salt water electrolyte, in particular using sodium salt, with a manganese oxide cathode and a carbon-titanium-phosphate anode. Batterie nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Batteriezelle (12) als Stapel von zwei Kollektoren (13,17), zwei Elektroden (14,16) und einem Separator (15) schichtweise aufgebaut ist.Battery according to one of the preceding claims, characterized in that a battery cell (12) is constructed in layers as a stack of two collectors (13, 17), two electrodes (14, 16) and a separator (15). Batterie nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Batteriezellen (12) parallelverschaltet sind, indem derselbe Kollektor (13, 17) beidseits mit zwei Anoden (14) oder zwei Kathoden (16) verschiedener Batteriezellen (12) verbunden ist.Battery according to one of the preceding claims, characterized in that two battery cells (12) are connected in parallel by connecting the same collector (13, 17) on both sides to two anodes (14) or two cathodes (16) of different battery cells (12). Batterie nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladespannung durch die Kontrolleinheit (21) unterhalb eines Schwellwertes eingestellt ist, bei dem keine Elektrolyse des wässrigen Elektrolyten stattfindet.Battery according to one of the preceding claims, characterized in that the charging voltage is set by the control unit (21) below a threshold value at which no electrolysis of the aqueous electrolyte takes place. Batterie nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehreren Batteriezellen (12) jeweils eine separate Kontrolleinheit (21) und/oder ein separater Schwellwert für die Ladespannung zugeordnet ist.Battery according to one of the preceding claims, characterized in that a separate control unit (21) and/or a separate threshold value for the charging voltage is assigned to a plurality of battery cells (12). Batterie nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zusammengeschalteten Batteriezellen (12) eine gemeinsame Kontrolleinheit (21) und/oder ein gemeinsamer Schwellwert für die Ladespannung zugeordnet ist.Battery according to one of the preceding claims, characterized in that a common control unit (21) and/or a common threshold value for the charging voltage is assigned to a plurality of interconnected battery cells (12). Batterie nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Batteriestapel (3) aus mehreren Ebenen (4) vorgesehen ist, von denen jede mit mehrere Batteriezellen (12) versehen ist.Battery according to one of the preceding claims, characterized in that a battery stack (3) is provided from a number of levels (4), each of which is provided with a number of battery cells (12). Batterie nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Batteriezellen (12) einer Ebene (4) eine gemeinsame Kontrolleinheit (21) und/oder ein gemeinsamer Schwellwert für die Ladespannung zugeordnet ist.Battery according to one of the preceding claims, characterized in that the battery cells (12) of one level (4) are assigned a common control unit (21) and/or a common threshold value for the charging voltage. Batterie nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (21) eine Messanordnung, insbesondere mit einem Strommessgerät (25) und einem Shunt-Widerstand (26), zur Erfassung der Ladespannung und/oder des Ladestroms umfasst.Battery according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (21) comprises a measuring arrangement, in particular with a current measuring device (25) and a shunt resistor (26), for detecting the charging voltage and/or the charging current. Batterie nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (21) ein oder mehrere schaltbare Widerstände zur Begrenzung der Ladespannung umfasst.Battery according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (21) comprises one or more switchable resistors for limiting the charging voltage. Batterie nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (21) eine getaktete Schaltung, insbesondere in Verbindung mit einer Spannungsglättung über eine oder mehreren zwischen die Pole geschalteten Kapazitäten, zur Begrenzung der Ladespannung aufweist.Battery according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (21) has a clocked circuit, in particular in connection with voltage smoothing via one or more capacitors connected between the poles, for limiting the charging voltage. Batterie nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überbrückungsschaltung zur Überbrückung einer Ebene bei Ausfall der Ebene vorgesehen ist.Battery according to one of the preceding claims, characterized in that a bridging circuit is provided for bridging a level if the level fails. Batterie nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsamer Batteriebehälter (7) für mehrere Batteriezellen (12) und deren Elektrolyten vorgesehen ist.Battery according to one of the preceding claims, characterized in that a common battery container (7) is provided for several battery cells (12) and their electrolytes. Batterie nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ebene (4) durch ein Batteriegehäuse (2) mit einen Batteriebehälter (7) gebildet ist, der durch elektrolytdurchlässige Trennwände (9) in Segmente (10) für verschiedene Batteriezellen (12) oder verschiedene Zellenstapel (11) und deren Elektrolyten aufgeteilt ist.Battery according to one of the preceding claims, characterized in that each level (4) is formed by a battery housing (2) with a battery container (7) which is separated by electrolyte-permeable partitions (9) into segments (10) for different battery cells (12) or different cell stack (11) and their electrolyte is divided.
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