DE19915462A1 - Elektro-chemischer Energiespeicher - Google Patents

Abstract

Die Erfindung richtet sich auf einen elektro-chemischen Energiespeicher, an dessen Gehäuseoberfläche eine oder mehrere photoelektrische Wandler angeordnet sind, die zur Nachladung des Energiespeichers mit dessen Polen gekoppelt sind.

Description

Die Erfindung richtet sich auf einen elektrochemischen Ener­ giespeicher.

Kleinere bis mittlere Energiemengen können auf chemischem Weg in sogenannten Primär- oder Sekundärelementen gespeichert und bei Bedarf in Form eines elektrischen Stroms abgegeben wer­ den, um elektrische und insbesondere elektronische Geräte an­ zutreiben. Dadurch kann das betreffende Gerät zwar unabhängig von einem Stromversorgungsnetz eingesetzt werden, dennoch er­ weist sich diese mobile Betriebsart allzuhäufig als trüge­ risch, nämlich dann, wenn der Energiespeicher zur Unzeit leer ist und das betreffende Gerät dadurch seinen Dienst versagt. Bei Verwendung von Primärelementen in Form von Batterien bleibt sodann nichts anderes übrig, als in einem Geschäft ei­ ne neue Batterie zu erstehen. Bis zu diesem Zeitpunkt muß der Betrieb des Gerätes unterbrochen werden, und auch der notwen­ dige Geschäftsgang ist nicht selten mühselig und zeitraubend. Andererseits ist es kaum möglich, Batterien auf Vorrat einzu­ kaufen, da dieselben sich auch in unbenutztem Zustand allmäh­ lich entladen und bei Bedarf dann nur noch wenig Energie lie­ fern können. Andererseits werden im Handel zwar wiederauflad­ bare Akkumulatoren angeboten, zum Aufladen derartiger Akkus werden jedoch spezielle Ladegeräte benötigt, welche die Netz­ spannung in eine Gleichspannung umwandeln und mit einem Stromregler versehen sind, um eine Beschädigung der Akkus während des Ladevorgangs zu vermeiden. Derartige Ladegeräte sind vergleichsweise aufwendig und daher teuer und werden nur in den seltensten Fällen angeschafft. Ohne ein derartiges La­ degerät ist jedoch der Kauf eines Akkus nicht sinnvoll.

Aus dem Nachteil des vorbekannten Stands der Technik resul­ tiert das die Erfindung initiierende Problem, einen elektro­ chemischen Energiespeicher zu schaffen, der in der Lage ist, eine durch den Betrieb eines Elektrogerätes oder durch Kriechströme verminderte Ladung ohne ein zusätzliches Ladege­ rät zu ergänzen, so daß die Lagerungszeit von Primärelementen verlängert bzw. der regenerative Betrieb von Sekundärelemen­ ten auch ohne Ladegerät möglich ist.

Die Lösung dieses Problems gelingt bei einem elektro­ chemischen Energiespeicher dadurch, daß an der Gehäusoberflä­ che ein oder mehrere photoelektrische Wandler angeordnet sind, die zur Nachladung des Energiespeichers mit dessen Po­ len gekoppelt sind.

Die Erfindung geht dabei aus von der Erkenntnis, daß nahezu an jedem Ort der Erdoberfläche die Strahlungsleistung der Sonne täglich spürbar ist. Selbst bei einer Abdämpfung durch eine Wolkenschicht dringt noch ein großer Teil bis zur Erd­ oberfläche durch und ist dort als diffuses Streulicht wahr­ nehmbar. Diese Strahlung hat eine ausreichende Leistungsdich­ te, um den Energiebedarf beim Nachladen eines elektro­ chemischen Energiespeichers zu decken, da photoelektrische Wandler mit einem Wirkungsgrad in der Größenordnung von etwa 10% zur Verfügung stehen.

Durch die erfindungsgemäße Kombination derartiger, photoelek­ trischer Wandler mit einem chemischen Primärelement in Form einer Batterie kann dessen Lagerungsfähigkeit erheblich ver­ bessert werden, da bei einer erfindungsgemäßen Anordnung die unvermeidlichen Kriechströme von dem photoelektrischen Wand­ ler aufgebracht werden können, so daß eine Entladung der Bat­ terie nicht eintritt. Dadurch ist es möglich, Batterien auf Vorrat zu kaufen und dieselben unter Lichteinwirkung zu la­ gern, so daß sie sich auch in langen Zeiträumen von bspw. mehreren Jahren nicht entladen. Dadurch können auch Endver­ braucher stets eine größere Anzahl von Reservebatterien im Haus haben.

Andererseits schafft die erfindungsgemäße Kombination photo­ elektrischer Wandler mit einem Sekundärelement in Form eines Akkus die Möglichkeit, bei einer Entladung desselben die feh­ lende Ladung ohne irgendein Zusatzgerät zu regenerieren, in­ dem der betreffende Akku dem Licht ausgesetzt, bspw. auf ei­ ner Fensterbank plaziert wird. Berechnungen der Erfinder ha­ ben ergeben, daß für eine vollständige Nachladung je nach Speicherkapazität des Akkus bereits 24 Stunden ausreichend sein können.

Durch die Erfindung wird demnach der Batterieverbrauch herab­ gesetzt, wodurch einerseits das Entsorgungsproblem von Alt­ batterien zumindest teilweise gelöst wird, andererseits muß die Energie zum Nachladen von Akkumulatoren nicht mehr dem Stromnetz entnommen und also durch fossile Energieträger auf­ gebracht werden, sondern kann aus der Sonnenenergie gewonnen werden.

Es hat sich als günstig erwiesen, daß als photoelektrische Wandler zwei oder mehrere, in Serie geschaltete Solarzellen verwendet werden. Batterien, aber auch Akkumulatoren haben üblicherweise Nennspannungen in der Größenordnung von etwa 1,5 V. Andererseits liefert eine Solarzelle eine von der ein­ gestrahlten Lichtleistung abhängige Ausgangsspannung, die sich jedoch bei Tageslicht etwa in der Größenordnung von 1 V befindet. Deshalb ist die Kaskadierung wenigstens zweier So­ larzellen erforderlich, um einen Ladestrom durch einen ange­ schlossenen Energiespeicher treiben zu können. Dabei fällt die Differenzspannung an den unvermeidlichen Widerständen des Stromkreises ab und begrenzt so den Ladestrom auf für den Energiespeicher verträgliche Werte. Bei einer zu großen Span­ nungsdifferenz kann ein zusätzliches, strombegrenzendes Bau­ teil, bspw. ein Widerstand, eingefügt sein.

Die Anordnung kann weiterhin dadurch optimiert werden, daß mehrere, ggf. aus jeweils mehreren, seriell betriebenen So­ larzellen gebildete, photoelektrische Wandler parallel ge­ schalten sind. Sofern eine Solarzelle nicht beschienen wird, nähern sich ihre Eigenschaften der einer Diode, welche in Durchlaßrichtung gepolt und daher in der Lage ist, mit dem beschienen und dadurch aktiven Teil des photoelektrischen Ge­ nerators einen Stromkreis auszubilden, in dem innere Leck­ ströme fließen können, welche die Leistung der beschienenen Solarzellen herabsetzen. Indem daher die gesamte, mit Solar­ zellen belegte Fläche in mehrere Zweige aufgeteilt wird, kön­ nen Maßnahmen getroffen werden, um derartige, innere Leck­ ströme zu vermeiden, so daß die aktiven Solarelemente ihre gesamte Leistung in das elektro-chemische Speicherelement einspeichern können.

Die meisten, handelsüblichen Energiespeicher, sowohl Primär- wie auch Sekundärelemente, haben eine zylindrische oder qua­ derförmige Gestalt mit einer definierten Standfläche, mit der sie zum Nachladen bspw. auf einer Fensterbank plaziert werden können. Da in diesem Fall die Lichteinstrahlung durch das Fenster das innerhalb des Raums erzeugte Streulicht bei wei­ tem übersteigt, stammt der überwiegende Anteil der eingespei­ sten Energie von dem einem Fenster oder einer sonstigen Lichtquelle zugewandten Bereich der Solarzellen, während die übrigen, nicht beschienenen Solarzellen keinen Beitrag zu der Energieerzeugung zu leisten vermögen und im Extremfall sogar Leckströme verursachen können. Es ist daher erforderlich, die jeweils in Reihe geschalteten Solarzellen bei einem elektro­ chemischen Energiespeicher mit einer bevorzugten Standfläche an dessen Gehäusemantel in einer lotrecht zu der Standfläche verlaufenden Richtung hintereinander anzuordnen. Sofern der Energiespeicher auf seine Standfläche gestellt wird, so ist die dazu lotrechte Richtung die Vertikale, bspw. bei einem zylindrischen Energiespeicher dessen Rotationsachse. Die be­ treffenden, seriell betriebenen Solarzellen liegen daher bei einem aufgestellten Energiespeicher vertikal übereinander und sind daher im gleichen Ausmaß der Bestrahlung durch die Sonne oder einer anderen Lichtquelle ausgesetzt, so daß sie bei Lichteinstrahlung beide ihre Nennspannung von bspw. 1 V er­ zeugen, wodurch die Summenspannung ausreichend groß ist, um den betreffenden Energiespeicher aufladen zu können.

Aus ähnlichen Erwägungen resultiert die weitere Konstrukti­ onsvorschrift, wonach die parallel geschalteten, photoelek­ trischen Wandler und Wandlergruppen bei einem elektro­ chemischen Energiespeicher mit einer bevorzugten Standfläche an dem Gehäusemantel entlang der Umfangsrichtung dieser Standfläche aufeinanderfolgend angeordnet sind. Bspw. ein zy­ lindrischer Gehäusemantel kann dadurch in mehrere Sektoren aufgeteilt werden, die voneinander getrennt sind, so daß kei­ ne inneren Leckströme zwischen diesen Sektoren fließen kön­ nen. Dadurch werden die nicht beschienenen Solarzellen eines erfindungsgemäßen Energiespeichers von den aktiven Zellen ab­ gekoppelt, so daß deren Leistungsfähigkeit nicht durch Leck­ ströme vermindert wird. Bei einem zylindrischen, aber auch bei einem etwa quaderförmigen Energiespeicher ist eine Auf­ teilung in etwa drei bis fünf, vorzugsweise vier, über den Umfang verteilt angeordnete Sektoren ausreichend.

Zusätzlich zu der obigen, technisch bedingten Regel für die Anordnung der einzelnen Solarzellen können weitere Faktoren Einfluß auf die Anordnung der photoelektrischen Wandler ha­ ben. So sind Batterien im Gegensatz zu Akkumulatoren nicht wiederaufladbar, so daß hier der Effekt der erfindungsgemäßen Anordnung auf die Erhaltungsladung während der Lagerungsdauer des noch ungebrauchten Primärelementes beschränkt ist. Da die Batterien in diesem Zustand üblicherweise in einer Blister­ packung oder einem ähnlichen, einfachen Behältnis aufgenommen sind, das einen Lichteinfall vorwiegend von der Vorderseite her erlaubt, während die Rückseite durch einen Karton od. dgl. verdeckt ist, genügt es bei derartigen Energiespei­ cherelementen, die photoelektrischen Wandler in dem Bereich des Mantels anzuordnen, welcher der Lichteinstrahlung ausge­ setzt sein kann. Dieser Bereich erstreckt sich etwa in einem Winkel von etwa 180° um den Mantel der Batterie, wobei der entsprechende Winkel bei blockförmigen Batterien je nach Ver­ packung zwischen ein bis drei Seiten des Mantels umfassen kann.

Bei Akkumulatoren ist dagegen eine Nachladung im Anschluß an jeden Entladungszyklus möglich, also in ausgepacktem Zustand, so daß hier keine räumliche Vorzugsrichtung für die Lichtein­ strahlung existiert, vielmehr je nach Ausrichtung des Akkumu­ lators unterschiedliche Bereiche des Mantels beschienen sein können. Daher empfiehlt es sich in diesem Fall, die gesamte Mantelfläche mit Solarzellen zu versehen, so daß insbesondere bei im Laufe eines Tages wechselnder Einfallsrichtung des Sonnenlichts stets ein optimaler Ladeeffekt erreicht werden kann. Außerdem ist es ggf. möglich, zur Verdopplung der La­ dungsgeschwindigkeit den Akkumulator vor einer reflektieren­ den Fläche zu plazieren, so daß sämtliche Solarzellen zur Stromerzeugung beitragen können.

Weitere Vorteile bietet eine Anordnung, wobei in den Strom­ kreis eines photoelektrischen Wandlers (jeweils) eine Entla­ dungsschutzdiode eingeschaltet ist. Diese Entladungsschutz­ dioden sind in der Ladestromrichtung gepolt und verhindern einen Rückstrom bei Dunkelheit. Indem ggf. jedem Zweig mehre­ rer, parallel geschaltener Solarzellengruppen eine Entla­ dungsschutzdiode zugeordnet ist, kann bei nur teilweise be­ leuchtetem Gehäuse des Speicherelements ein. Stromverlust durch Leckströme in den nicht beschienenen Solarzellensekto­ ren vermieden werden.

Als Entladungsschutzdioden haben sich insbesondere Schottky­ dioden bewährt, da dieselben eine sehr niedrige Durchlaßspan­ nung aufweisen und somit die von den Solarzellen erzeugte Ma­ ximalspannung nur geringfügig herabsetzen. Somit kann bereits bei diffusem Streulicht der Ladungsvorgang einsetzen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Anordnung umfaßt eine Schaltung zur Regelung und/oder Überwachung des Ladevorgangs. Hierbei kann es sich um einen mit aktiven Bauelementen aufge­ bauten Stromregler, bspw. eine FET-Konstantstromquelle, han­ deln, welche den Ladestrom auf einen konstanten Maximalwert begrenzt und dadurch den Energiespeicher schützt.

Ein weiteres, vorteilhaftes Merkmal ist darin zu sehen, daß der/die photoelektrische(n) Wandler, insbesondere der/die So­ larzelle(n), sowie ggf. ein oder mehrere Entladungsschutz­ dioden und/oder eine Schaltung zur Regelung/Überwachung des Ladevorgangs auf einer Folie angeordnet ist/sind, die auf die Gehäusoberfläche appliziert, insbesondere aufgeklebt ist. Da Solarzellen flächige Elemente sind, die sich im Endzustand der Oberflächenwölbung des betreffenden Energiespeichers vollständig anpassen sollen, ist hier die Gestalt einer fle­ xiblen, insbesondere biegsamen Folie besonders vorteilhaft. Die Folie sollte vorzugsweise etwa einen dem abgewickelten Zustand der Mantelfläche des betreffenden Energiespeichers entsprechenden Zuschnitt aufweisen. Die Folie kann an ihrer Rückseite mit einer vorzugsweise vollflächigen Klebstoff­ schicht versehen sein, um eine innige Verbindung mit dem be­ treffenden Energiespeichergehäuse zu gewährleisten, jedoch kann die Klebverbindung dadurch hergestellt werden, daß der Klebstoff zunächst auf das Gehäuse des Energiespeichers auf­ getragen und sodann die Folie appliziert wird. Auf ihrer Au­ ßenseite trägt die Folie die elektrischen Elemente, insbeson­ dere die photoelektrischen Wandler.

Bevorzugt verfügt die Folie über ein Substrat aus einem tem­ peraturbeständigen Kunststoff. Beim Aufbringen der elektroni­ schen Komponenten auf die Folie ist eine Erhitzung der Folie nahezu unumgänglich, so daß zu ihrer Stabilisierung ein tem­ peraturbeständiger Kunststoff verwendet werden sollte. Bevor­ zugt werden hochtemperaturbeständige, thermoplastische Kunst­ stoffe, bspw. unter dem Warenzeichen "PEEK-Folien" (Poly Etha Etha Kethon) von den Firmen Höchst oder Bayer vertriebene Fo­ lien. Bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Energie­ speichers wird auf das Foliensubstrat zunächst eine Silicium­ schicht aufgebracht, insbesondere aufgedampft. Während dieses Verfahrensschrittes ist die thermische Stabilität der Folie besonders wichtig, die deshalb Temperaturen bis mindestens 300°C unbeschadet überstehen sollte. Die Siliciumschicht braucht nur eine äußerst geringe Stärke von einigen µm aufzu­ weisen, so daß dadurch die Biegsamkeit der Folie nicht beein­ trächtigt wird.

In einem weiteren Verfahrensschritt werden mit bekannten Ver­ fahren der/die photoelektrische(n) Wandler, insbesondere So­ larzelle(n), sowie ggf. eine oder mehrere Entladungsschutz­ dioden und/oder eine Schaltung zur Regelung/Überwachung des Ladevorgangs in die Siliciumschicht eindotiert. Die moderne Halbleitertechnik ist in der Lage, nahezu sämtliche elektro­ nischen Bauelemente durch geeignete Dotierung des Halbleiters zu erzeugen, so daß die gesamte Elektronikschaltung in einem einzigen Dotierungsvorgang erzeugt werden kann.

Sofern als Entladungsschutzdioden die bevorzugten Schottky­ dioden verwendet werden, so ist hierbei ein Metall/Halb­ leiter-Übergang erforderlich. Da ein derartiges Bauteil bei der Dotierung eines Halbleiters nicht erzeugt werden kann, so können hierfür auch miniaturisierte Bauteile verwendet wer­ den, die auf die Folie an einer dafür vorgesehenen Stelle aufgelötet werden. Infolge der Temperaturbeständigkeit der erfindungsgemäßen Folie kann diese die beim Lötvorgang auf­ tretende Wärmemenge problemlos verkraften.

Wie oben bereits ausgeführt, können sämtliche Elektronikkom­ ponenten auf der erfindungsgemäßen Folie angeordnet werden, sei es durch Dotierung oder durch zusätzliches Auflöten wei­ terer Teile, so daß abschließend jeweils nur ein einziger Kontakt mit jedem der beiden Pole des Energiespeicherelements geschlossen werden muß. Diesem Zweck dienen im Bereich der betreffenden Batterie- oder Akku-Pole plazierte Kontaktflä­ chen der Folie, die bspw. durch aufgedampfte Metallflächen gebildet sein können. Ferner sollte die Folie insbesondere im Bereich der Pole des Energiespeicherelements etwas länger ausgebildet sein als die Höhe der Mantelfläche desselben, wo­ bei die Kontaktflächen in diesen verlängerten Bereichen ange­ ordnet sein können. Sodann ist es möglich, nach dem Applizie­ ren der Folie auf dem Speichergehäuse die überstehenden Foli­ enbereiche umzukrempeln, umzubördeln oder umzufalten, so daß die zunächst außen befindlichen Kontaktflächen in Anlage zu dem betreffenden Pol des Energiespeichers gelangen und mit demselben elektrisch leitend verbunden werden können, bspw. durch Verlöten oder mittels eines leitfähigen Klebstoffs.

Schließlich entspricht es der Lehre der Erfindung, daß an ei­ ner oder mehreren der Mantelseiten eines Speicherelements je eine Folie appliziert ist. Insbesondere bei quaderförmigen Energiespeichern mit ausgeprägten Kanten zwischen den einzel­ nen Mantelseiten kann dadurch ein Knicken der Folie und damit eine Beschädigung derselben vermieden werden.

Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Er­ findung sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Mikrozelle;

Fig. 2 die Mikrozelle aus Fig. 1 während des Herstellungsvor­ gangs; sowie

Fig. 3 ein Schaltbild der elektrischen Komponenten der Mikro­ zelle aus Fig. 1.

Der Energiespeicher 1 aus Fig. 1 stimmt hinsichtlich seiner Abmessungen wie auch hinsichtlich seiner Nennspannung mit den Werten einer Mikrozelle überein und ist daher völlig kompati­ bel zu herkömmlichen Mikrozellen. Er verfügt über ein langge­ strecktes, zylindrisches Gehäuse 2 mit einer kreisförmigen Standfläche 3, einer dazu deckungsgleichen Oberseite 4 und einem zylindrischen Mantel 5. Der Pluspol ist durch die leit­ fähige Oberseite 4 und den konzentrisch dazu angeordneten Fortsatz 6 gebildet, während die ebenfalls leitfähige Stand­ fläche 3 den Minuspol des Energiespeicherelements 1 dar­ stellt.

Fig. 2 ist zu entnehmen, daß die Mantelfläche 5 des Energie­ speicherelements 1 mit einer Folie 7 beklebt ist. Die Folie 7 trägt an ihrer Außenseite 8 eine aufgedampfte Silizium­ schicht, in welche zwei in Längsrichtung des Energiespeichers 1 hintereinander angeordnete Solarzellen 9, 10 eindotiert sind, die gemäß dem Schaltbild nach Fig. 3 in Serie geschalten sind. Ferner befindet sich auf der Folie 7 eine Entladungs­ schutzdiode 11, die eindotiert oder aufgelötet sein kann und nach Fig. 3 ebenfalls in Reihe mit den beiden Solarzellen 9, 10 geschalten ist.

Die Abmessungen der Folie 7 stimmen etwa mit der Fläche der Mantelseite 5 des Energiespeicherelements 1 überein, jedoch ist die zur Längsachse des Energiespeichers 1 parallele Er­ streckung etwas größer als die von der Standfläche 3 aus ge­ messene Höhe des Energiespeicherelements 1, so daß die gegen­ überliegenden Kanten 12, 13 im Bereich der Polflächen 3, 4 umgebördelt und mittels an der Außenseite 8 der Folie 7 ange­ ordneter, durch die Faltung nach innen gelangender Kontakt­ flächen elektrisch leitend mit den Polen 3, 4 des Energie­ speicherelements 1 verbunden werden, wie dies Fig. 3 zeigt.

Die Rückseite 14 der Folie 7 kann mit einem Klebstoff be­ schichtet sein, so daß die Folie 7 problemlos an der Mantel­ fläche 5 des Energiespeicherelements appliziert werden kann. Zuvor können die beiden Kanten 12, 13 um jeweils etwa 180° umgefaltet sein, so daß an der Außenseite 8 angeordnete, me­ tallisierte Kontaktflächen nach innen gelangen und nach einem weiteren Bördelvorgang sodann parallel an den Polflächen 3, 4 anliegen. Dort können sie durch einen Lötvorgang oder mittels leitfähigen Klebstoffs kontaktiert werden.

Wie Fig. 3 zeigt, erzeugt der Lichteinfall bei Tageslicht an den Solarzellen eine elektrische Spannung von jeweils etwa 1,5 V, so daß die gesamte, photoelektrische Spannung etwa 2,1 V beträgt. Die Batterie 1 hat eine Nennspannung von etwa 1,5 V, so daß die Differenzspannung von 0,6 V an der Entladungs­ schutzdiode 11 abfällt und groß genug ist, um dort einen La­ destrom in der Größenordnung von etwa 10 bis 20 mA zu erzeu­ gen. Dieser ist für die Erhaltungsladung in einer Batterie völlig ausreichend.

Sofern die Batterie 1 in einer Blisterpackung zum Kauf ange­ boten wird, so ist es nicht erforderlich, die Mantelfläche 5 vollständig mit der Folie 7 zu bekleben, sondern hierzu ge­ nügt bereits ein Umfangswinkel von etwa 180°. Die Folie 7 kann aus diesem Grund kürzer ausgeführt oder an dem übrigen Bereich der Mantelfläche mit einem Werbeaufdruck versehen sein.

Anstelle des in den Figuren wiedergegebenen Primärelementes kann auch ein Akkumulator als Energiespeicher 1 verwendet werden, der oftmals wieder aufgeladen werden kann. Hier läßt sich exakt dieselbe Folie 7 verwenden, wobei diese jedoch nun das zylindrische Gehäuse 2 mantelseitig vollständig umgeben sollte, um einen maximalen Ladestrom zu garantieren, wenn der Energiespeicher 1 mit seiner Standfläche 3 bspw. auf einer Fensterbank zum Nachladen plaziert wird, unabhängig davon, daß die Sonne im Laufe eines Tages wandert.

Sofern der Energiespeicher 1 zum Nachladen nicht vor einer reflektierenden Fläche plaziert wird, wird stets eine Seite dem direkten Sonnenlicht ausgesetzt sein, während die andere Seite mehr oder weniger stark abgeschattet ist, so daß hier­ von kein Strom erzeugt werden kann. Damit die nicht aktiven Bereiche der Solarzellen 9, 10 nicht wie eine den aktiven Be­ reichen parallel geschaltete und in Durchflußrichtung gepolte Diode wirken, welche Leckströme ziehen und damit den Lade­ strom herabsetzen könnten, kann die Folie 7 in eine Mehrzahl von zu der Längsachse des Energiespeichers 1 parallele Strei­ fen oder Sektoren aufgeteilt werden, die jeweils voneinander galvanisch getrennt sind und jeweils zwei in Reihe geschalte­ te Solarzellensektoren 9, 10 und eine dazu seriell liegende Entladungsschutzdiode 11 aufweisen, welche in Längsrichtung des Energiespeichers 1 wie auch bei der Anordnung nach den Fig. 1 und 2 hintereinander angeordnet sind. Es entstehen somit eine entsprechende Anzahl von Schaltungszweigen 15, welche nicht miteinander gekoppelt, sondern nur gemeinsam mit den Polen 3, 4 des Energiespeichers 1 verbunden werden. Zu diesem Zweck können die mit den Polen 3, 4 zu verbindenden Kontaktflächen an den Kanten 12, 13 der Folie 7 entlang ver­ laufend ausgebildet sein, an denen sämtliche Zweige 15 zusam­ mengeführt sind. Bei einer derartigen Anordnung ist durch die Entladungsschutzdiode 11 der abgeschatteten Zweige 15 die Ausbildung von Leck- oder Entladungsströmen ausgeschlossen, so daß ein maximaler Ladestrom garantiert ist.

In der folgenden Tabelle sind für die verschiedenen, genorm­ ten Zellengrößen die Mantelfläche und daraus die bei Tages­ licht unter Berücksichtigung der Abschattung einer Hälfte des Mantels erzielbaren Ladeströme zusammengestellt. In Relation zu der üblichen Kapazität eines entsprechenden Akkumulators ergibt sich die zum Nachladen erforderliche Zeit gemäß der rechten Spalte. Man erkennt daraus, daß ein Akkumulator in Größe einer Mikrozelle bereits nach 24 Stunden vollständig wieder aufgeladen ist, also im Sommer nach etwa 2 Tagen.

Da als Akkumulator 1 eine handelsübliche NC- oder NiMH-Zelle verwendet wird, ist darüber hinaus eine Schnelladung mit La­ degeräten problemlos möglich. Die Entladungsschutzdioden 11 stellen dabei sicher, daß sich das Ladeverhalten gegenüber handelsüblichen Akkumulatoren überhaupt nicht verändert. Besonders wichtige Anwendungsbereiche der Erfindung sind im privaten Bootsbereich zu sehen, insbesondere bei Segelbooten, wo ständig eine Nachladung der Akkumulatoren möglich ist, um bspw. ein Funkgerät betreiben und einen Notruf absenden zu können.

Claims (17)

1. Elektro-chemischer Energiespeicher (1), insbesondere Pri­ mär- oder Sekundärelement, dadurch gekenn­ zeichnet, dass an der Gehäuseoberfläche (5) ein oder mehrere photoelektrische Wandler (9, 10) angeordnet sind, die zur Nachladung des Energiespeichers (1) mit dessen Polen (3, 4) gekoppelt sind.

2. Energiespeicher nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass als photoelektrische Wandler zwei oder mehrere, in Serie geschaltete Solarzellen (9, 10) verwendet werden.

3. Energiespeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, ggf. aus jeweils mehreren Solarzellen (9, 10) gebildete, photoelektrische Wandler parallel geschalten sind.

4. Energiespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mehreren, in Reihe geschalteten photoelektrischen Wand­ lern (9, 10), dadurch gekennzeichnet, dass die in Reihe geschalteten Wandler (9, 10) bei einem elek­ trochemischen Energiespeicher (1) mit einer bevorzugten Standfläche (3) an dem Gehäusemantel (5) in einer lotrecht zu der Standfläche (3) verlaufenden Richtung hintereinander an­ geordnet sind.

5. Energiespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mehreren, parallel geschalteten photoelektrischen Wand­ lern, dadurch gekennzeichnet, dass die parallel geschalteten Wandler bei einem elektrochemischen Energiespeicher mit einer bevorzugten Standfläche (3) an dem Gehäusemantel (5) entlang der Umfangsrichtung dieser Stand­ fläche (3) aufeinanderfolgend angeordnet sind.

6. Energiespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Erhaltungsladung einer Batterie (1), dadurch gekennzeichnet, dass der/die photoelektri­ schen Wandler (9, 10) den Mantel (5) der Batterie (1) etwa auf einem Winkel von 180° umgebend angeordnet ist/sind.

7. Energiespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Nachladen eines Akkumulators, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der/die photoelektrischen Wandler (9, 10) den Mantel (5) des Akkumulators (1) allseitig oder nahezu allseitig umgebend angeordnet ist/sind.

8. Energiespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Stromkreis (15) eines photoelektrischen Wandlers (9, 10) (je­ weils) eine Entladungsschutzdiode (11) eingeschaltet ist.

9. Energiespeicher nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Entladungsschutzdiode (11) als Schottkydiode ausgebildet ist.

10. Energiespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schaltung zur Rege­ lung und/oder Überwachung des Ladevorgangs.

11. Energiespeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der/die photoelektrische(n) Wandler (9, 10), insbesondere der/die So­ larzelle(n), sowie ggf. eine oder mehrere Entladungsschutz­ dioden (11) und/oder eine Schaltung zur Regelung/Überwachung des Ladevorgangs auf einer Folie (7) angeordnet ist/sind, die auf die Gehäuseoberfläche (5) appliziert, insbesondere aufge­ klebt ist.

12. Energiespeicher nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Folie (7) ein Substrat aus einem temperaturbeständigen Kunststoff aufweist.

13. Energiespeicher nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, dass auf die Substratschicht eine Siliziumschicht aufgebracht, insbesondere aufgedampft ist.

14. Energiespeicher nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der/die photoelektrische(n) Wandler (9, 10), insbesondere Solarzelle(n), sowie ggf. eine oder mehrere Entladungsschutzdioden (11) und/oder eine Schal­ tung zur Regelung/Überwachung des Ladevorgangs in die Silizi­ umschicht eindotiert sind.

15. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ent­ ladeschutzdiode (11) und/oder die Schaltung zur Regelung/­ Überwachung des Ladevorgangs als miniaturisiertes Bauteil ausgebildet und auf die Folie (7) aufgelötet ist.

16. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 11 bis 15, des­ sen elektrische Pole an der Standfläche (3) und/oder an der oberen Stirnseite (4) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (7) etwas län­ ger ausgebildet ist als die Höhe der Mantelfläche (5) und zwecks Kontaktierung mit den Polen (3, 4) des Energiespeichers (1) an dessen Polfläche(n) (3, 4) umgekrempelt oder umgebör­ delt und mit diesen über dafür vorgesehene Kontaktflächen elektrisch leitend verbunden ist.

17. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 11 bis 16 mit mehreren, winklig aufeinandertreffenden Mantelseiten, da­ durch gekennzeichnet, dass an einer oder mehreren der Mantelseiten (5) je eine Folie (7) appliziert ist.