FI88439C - Foerfarande och anordning foer laddning av en sluten, sekundaer elektrokemisk stroemkaella - Google Patents
Foerfarande och anordning foer laddning av en sluten, sekundaer elektrokemisk stroemkaella Download PDFInfo
- Publication number
- FI88439C FI88439C FI870450A FI870450A FI88439C FI 88439 C FI88439 C FI 88439C FI 870450 A FI870450 A FI 870450A FI 870450 A FI870450 A FI 870450A FI 88439 C FI88439 C FI 88439C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- charging
- power supply
- gas space
- degassing
- gas
- Prior art date
Links
- 238000007600 charging Methods 0.000 title claims description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 30
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 32
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 18
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 15
- 238000005215 recombination Methods 0.000 claims description 14
- 230000006798 recombination Effects 0.000 claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 8
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 description 3
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 229910003307 Ni-Cd Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Description
88439
Menetelmä ja laite suljetun, sekundäärisen sähkökemiallisen virtalähteen lataamiseksi - Förfarande och anordning för ladd-ning av en sluten, sekundär elektrokemisk strömkälla Tämä keksintö koskee menetelmää suljetun, sekundäärisen sähkö-5 kemiallisen virtalähteen lataamiseksi, jossa on positiivisia ja negatiivisia elektrodeja, veteen perustuva elektrolyytti ja kaasutila, ja jossa esiintyy happikaasurekombinaatiota ainakin joillakin negatiivisten elektrodien pintojen tai niihin liittyvän virranpoistojohtimen pinnan alueilla. Tämä 10 keksintö koskee myös laitetta menetelmän toteuttamiseksi.
Aikaisemmin esitetyt järjestelmät sekundääristen sähkökemiallisten virtalähteiden huoltovapaaksi käyttämiseksi, joissa on veteen perustuva elektrolyytti, kuten nikkeli/kadmium- ja lyijy /happo-akut, pyrkivät poistamaan kaasunkehitykseen, erityi-15 sesti lataamisen aikana, liittyvät ongelmat pääasiassa kahden eri menetelmän avulla.
Yksi menetelmä perustuu olennaisesti standardityyppiseen, tuuletettuun kennotyyppiin, jossa on vapaasti liikkuva elektrolyytti, jossa latauskaasut vety ja happi muutetaan vedeksi 20 katalysaattorin avulla, joka yleensä on Pt- tai Pd-tyyppiä, joka sijaitsee kennon kaasutilassa tai sen yhteydessä. Tällä menetelmällä on useita tunnettuja heikkouksia. Eräs perustavaa laatua oleva heikkous on se, että vetyä ja happea ei kehity koskaan täysin stökiömetrisella tavalla kennossa, josta 25 syystä ainetasapainoa ei täysin voida taata katalysaattorien avulla. Vedyn ja hapen muuttamiseen vedeksi liittyy lisäksi huomattava lämmönkehitys, mikä on vaaratekijä erilaisista varotoimenpiteistä huolimattta, jotka liittyvät latausrutii-neihin ja rakenteellisiin toimenpiteisiin lämmön poisjohtami-30 seksi. Katalysaattorien ja siihen liittyvien laitteiden kustannukset ovat myös huomattavat. Edellä esitetyillä menetelmillä 2 88439 on siis vain rajoitettua käyttöä.
Toinen menetelmä, joka on täysin dominoiva huoltovapauden saavuttamiseksi, perustuu osittain vedynkehityksen vähentämiseen merkityksettömälle tasolle varaamattoman, negatiivisesti ak-5 tiivisen aineen sopivalla tavalla tasapainotetun ylijäämän avulla, ja osittain kaiken kehittyvän hapen käsittelyyn saattamalla se reagoimaan negatiivisen elektrodin pinnan kanssa. Viimeksimainittu reaktio tunnetaan happisyklin mukaisena re-kombinaationa, jota tässä julkaisussa jatkossa tarkoitetaan.
10 Rekombinaatiota edistetään helpotetun happikaasukuljetuksen avulla negatiiviseen elektrodiin, joka yleensä saadaan aikaan käyttämällä huokoisia erottimia, jotka on osittain täytetty elektrolyytillä. Tämän periaatteen mukaan toimivat sekä nikkeli/kadmium- että lyijy/happokennot ovat saaneet laajaa 15 käyttöä. Molemmilla järjestelmillä on kuitenkin omat rajoituksensa ja epäkohtansa.
Suljetut nikkeli/kadmium-kennot ovat esimerkkejä järjestelmistä, jotka hyvin täyttävät viimeksimainitun menetelmän periaatteet. Suurin epäkohta on kuitenkin järjestelmän kokorajoitus 20 ja siihen liittyvä kunkin kennon Ah-kapasiteetin rajallisuus.
Hapen rekombinaatiota edistää osittain nestetäytettyjen erottimien lisäksi myös lyhyet kuljetusmatkat, so. levyjärjestelmän kompakti rakenne.
Rekombinaatioon liittyy huomattava lämmöntuotto, jonka poista-25 misesta kuitenkin on varmistuttava sopivan kennogeometrian avulla. Tämän tuloksena on rajoituttu pienempiin kennokokoihin, yleensä alle 20 Ah. Lisäksi olisi vältettävä vakiojännitela-taamista koska tämä lataamismenetelmä voi tuhota voimanlähteen nk. "termisen paon" ("thermal runaway") kautta; katso esimer-30 kiksi S.U. Falk & A.J. Salkind, "Alkaline Storage Batteries", John Wiley & Sons, Inc., 1969, sivut 394-395. Latausprosessi vaatii tämän mukaan sopivalla tavalla sovitettua virtarajoi-tusta.
3 88439
Erilaisia ehdotuksia on tuotu esille suurempikokoisten Ni-Cd-kennojen, joissa on vapaa elektrolyytti, sovittamiseksi tämän huoltovapaan käytön periaatteen mukaan. Patenttijulkaisuja US-A-3,502,504 ja US-A-4,436,795 voidaan mainita esimerkkei-5 nä. Paineolosuhteet näissä kennoissa ja siis kennotilojen rakenteeseen kohdistuvat lujuusvaatimukset rajoittavat kuitenkin latausolosuhteita ja johtavat tilanteeseen, jossa on tyydyttävä pieneen latausvirtaan ja siis myös pitkään lataus-aikaan.
10 Lyijy/happo-järjestelmä ei täysin tyydytä tämän menetelmän periaatteita koska vedynmuodostumista ei täysin voida tukahduttaa. Tämä johtaa virtalähteen käyttöajan lyhenemiseen ja vaatii selvästi toimenpiteitä muodostuneen vedyn poistuulet-tamiseksi. Tähän kennojärjestelmään liittyvät olosuhteet ai-15 heuttavat myös vapaasti tuuletettuun lyijy/happo-järjestelmään verrattuna, voimakkaampaa positiivisten levyjenristikko-rungon syöpymistä, mikä myös lyhentää käyttöaikaa. Katso D. Berndt, "Elektrische Bahnen" 82^ (1984), sivut 338-346 ja erityisesti sivut 345-346.
20 Useimpiin edelläesitettyihin aikaisemmin esitettyjen järjestelmien epäkohtiin voidaan vaikuttaa vain muuttamalla elektro-direaktioiden edellytyksiä. Edellytyksien luominen, jotka mahdollistavat - mutkattoman lataamisen, sopivimmin vakiojännitteellä, sa-25 maila kun - happikaasun kehitys jää alhaiselle tasolle, johon liittyy - pieni lämpömäärän tuotto avaisi uusia, laajoja käyttöalueita sekundääristen sähkökemiallisten virtalähteiden huoltovapaalle käytölle.
30 Tämä ongelma on ratkaistu tämän keksinnön mukaisen lataus- menetelmän avulla, joka on tunnettu siitä, että virtalähdettä ladataan muuttumattomalla tasajännitteellä samalla 4 88439 kun kaasutilan painetta alennetaan kaasunpoiston avulla ympäristön paineesta tasolle, joka ei ole virtalähteessä olevan veden höyrynpaineen alapuolella.
Termillä "muuttumaton tasavirtajännite" tässä yhteydessä ei 5 välttämättä tarkoiteta absoluuttista jännitteen muuttumattomana pysymistä vaan pikemminkin sitä, että tasavirtajännite on pääohjausparametri. Elektrolyyttinen valojänniteominaiskäyrä on esimerkiksi siis myös sisällytetty.
Tämä keksintö perustuu seikkaan, jota tähän mennessä ei ole 10 käsitelty tässä yhteydessä, eli että rekombinaatiojännite kasvaa hapen osapaineen funktiona vakiojännitteellä tietyllä kennorakenteella. Tähän liittyvää teoriaa on käsitelty A.J. Hartner et ai., Fuel Cell Systems, Advances in Chemistry Series 47, American Chemical Society, 1965, sivut 141-152.
15 Stabiloimalla kaasupaine virtalähteessä alhaisella tasolla ja lataamalla sopivalla tavalla määritellyllä vakiojännitteellä, on osoittautunut mahdolliseksi saada aikaan säädettävät olosuhteet sekä happikaasun tuottamista ja sen rekombinaatiota varten ja siis myös lämmönkehitystä varten järjestelmän sisäl-. . 20 lä, että latausjännitteen alaspäin säätämistä varten lataus- toimenpiteen loppuvaiheen aikana alhaiselle tasaiselle tasolle, jota kutsutaan huoltolataamiseksi("floating").
Virtalähteen kaasutilan sisällä tapahtuvaa paineenlaskua, jota käytännössä voidaan käyttää, rajoittaa elektrolyytissä ole-25 van veden höyrynpaine. Sopivien edellytyksien saavuttamiseksi ei ole välttämätöntä jatkaa kaasun poistoa näin pitkälle, kuten tulee ilmenemään niistä sovellutusmuodoista, jotka selitetään seuraavassa.
Keksinnön mukaisessa menetelmässä kaasun poisto kaasutilasta ·· 30 ja virtalähteen lataaminen aloitetaan sopivimmin samanaikaises ti. Kaasunpoisto voi tarvittaessa tapahtua vain lataustoimen-piteen alkuvaiheen aikana tai sitä voidaan suorittaa jaksot- 5 88439 taisesti koko lataus-toimenpiteen aikana. Kaasunpoisto suoritetaan sopivimmin tyhjöpumpun avulla tai ulkoavaruussovellu-tuksissa käyttämällä avaruutta vastaanottajana.
Tämä keksintö käsittää myös laitteen menetelmän suorittamiseksi, 5 joka käsittää suljetun, sekundäärisen sähkökemiallisen virtalähteen, jossa on positiiviset ja negatiiviset elektrodit, veteen perustuva elektrolyytti ja kaasutila. Laitteelle on tunnusomaista, että tyhjöpumppu on yhdistetty kaasuillaan kaasunpoistojohdon kautta ja sen tarkoituksena on käyn-10 nistyä kun virtalähdettä ladataan ja että tasavirtaläh-teen, kuten tasasuuntaajan, tarkoituksena on pitää virtalähteeseen tulevaa latausjännitettä muuttumattomana.
Sähkökemiallinen virtalähde voi koostua yhdestä tai useammasta akusta,joissa kussakin on yksi tai useampi kenno, jolloin 15 kaasutila on yhteinen yhden ja saman akun kaikille kennoille. Kukin kaasutila on sopivimmin varustettu ainakin yhdellä uudestaan tiivistävällä varoventtiilillä, joka estää akun kuorta tulemasta alttiiksi vahingolliselle ylipaineelle. Ylipainetta voi syntyä akussa, jossa napaisuus tahattomasti vaihtuu. Laite 20 voi myös sopivimmin olla varustettu säätölaitteella tyhjö-pumpun päällekytkemiseksi kun tasavirtajännitelähde käynnistyy lataamista varten. Kaasunpoistojohto voidaan myös edullisesti varustaa takaiskuventtiilillä tyhjön ylläpitämisen helpottamiseksi .
25 Kun laitetta käytetään ulkoavaruudessa voidaan tyhjöpumppu korvata yhteydellä kaasutilan ja ulkopuolisen vastaanottajan välillä, joka saadaan aikaan kaasunpoistojohdon avulla, joka tässä tapauksessa sopivimmin voi olla varustettu solenoidi-venttiilillä, joka voidaan aktivoida kaasun poistamiseksi 30 kaasutilasta tietyllä ennaltamääritellyllä painetasolla. Tätä tarkoitusta varten laitteen tulisi sopivimmin käsittää ohjauslaitteen, joka käynnistyy lataamisen aloittamisen yhteydessä.
6 88439 Tällä keksinnöllä on useita etuja, joista tietyt ovat helposti tajuttavissa kun taas toiset ovat täysin yllättäviä. Erityisesti seuraaviin, edelliseen ryhmään kuuluviin etuihin halutaan kiinnittää huomio: 5 - Vakiojännitelataaminen Tätä lataamismenetelmää suositaan yleensä tuuletettujen virtalähteiden lataamisen yhteydessä. Tätä menetelmää voidaan keksinnön mukaan myös soveltaa vastaaviin suljettuihin järjestelmiin, kuten esimerkiksi suljettuihin nikkeli/kadmium-kennoi-10 hin, jotka aikaisemmin eivät sopinefet tätä tarkoitusta varten.
- Pieni happituotto - pieni vakiovirta
Monissa sovellutuksissa akun lataustilaa ylläpidetään jatkuvan lataamisen avulla. Esimerkiksi nikkeli/kadmium-kennojen kohdalla tämä saadaan normaalisti aikaan vakiovirtalataamisen 15 avulla, nk. "trickle-charging”, jota varten tarvitaan noin 25 mA/Ah kennokapasitanssia. Käyttämällä keksinnön mukaista menetelmää ja siis vakiojännitelataamista, on mahdollista alentaa vakiovirtaa radikaalisesti samoja kennoja varten, eli tasolle 0,05 - 5 mA/Ah.
20 - Pieni happituotto - pieni rekombinaatiotarve
Mitään tarvetta ei ole olemassa rekombinaation helpottamiseksi millään erityisellä tavalla, esimerkiksi osittain neste-täytettyjen erottimien avulla, mutta keksintöä voidaan soveltaa akkuihin, joissa on vapaa elektrolyytti. Rekombinaatio 25 voidaan siis siirtää mihinkä tahansa katodisesti polaroituun metallipintaan kennossa eikä siis välttämättä negatiivisten levyjen aktiivipintaan. Se voidaan siis siirtää raja-alueelle, jossa virranpoistojohtimet tai päätteet ulottuvat elektrolyy- 7 88439 tin ja kaasutilan välistä käyttämällä nk. "vesilinjailmiötä". Tämä ilmiö on jo tunnettu epäkohtana esimerkiksi patenttijulkaisusta CA-A-513,567 koska se aiheuttaa itsepurkautumista. Reaktio voidaan siis tämän sijasta tehdä hyödylliseksi keksin-5 nön avulla.
- Pieni rekombinaatio - pieni lämmöntuotto
Pienentynyt rekombinaatiotarve keksinnön mukaisessa menetelmässä johtaa vastaavaan lämmöntuoton pienentymiseen. "Termisen paon (katso edellä) vaara on poistettu, jonka lisäksi 10 on saavutettu huomattava vapaus kennojen mitoituksen suhteen. Kaikkia tässä yhteydessä käsitellyn kennojärjestelmän mittasuhteita ja rakenteita, joiden toiminta on tyydyttävä tuuletetussa järjestelmässä, voidaan periaatteessa soveltaa suljettuun järjestelmään käyttämällä keksinnön mukaista menetelmää.
15 Tämä keksintö saa myös aikaan täysin yllättäviä etuja, kuten: - Katodiylijäämä ei ole välttämätön perustoiminnan kannalta katsottuna.
Keksinnön avulla on mahdollista ohjata rekombinaatiovirtaa suhteellisen alhaiselle tasolle, mikä tässä tapauksessa ei 20 polarisoi negatiivista elektrodia negatiivisiin potentiaalei-hin, mitkä johtavat huomattavien vetykaasumäärien kehittymiseen. Tämän mukaan ei ole mitään tarvetta alentaa negatiivisen elektrodin polarisaatiota suurien ylimääräpintaalojen kautta. On osoittautunut, että kenno toimii hyvin olosuhteis-25 sa, joissa vallitsee joko ylijäämä tai vajausta mitä tulee elektrodien tasapainoon, mikä tarkoittaa että aikaisemmin yleisestä aktiiviaineen ylimäärästä negatiivisissa elektrodeissa voidaan luopua. Keksinnön mukaisen menetelmän avulla voidaan positiivisten ja negatiivisten levyjen kokonaiskapa-30 sitanssin välistä suhdetta siis säätää muiden paremmuuskri- 8 88439 teerien, kuten niiden purkaustehon, pohjalta.
- Vetykaasukehityksen pienentäminen
Huomattava vähennys muodostuneen vetykaasun määrässä saavutetaan suhteellisen pienen huoltolatausvirran ansiosta, jolle 5 tasolle kenno voidaan säätää, ja sitä seuraavan alhaisen elek-toripolarisaation ansiosta. Tiettyjen nykyisten suljettujen lyijyakkujen osalta voidaan todeta, että vedynmuodostus on hyväksyttävä. Tämän keksinnön osalta muodostuneen vetykaasun määrä pienenee merkityksettömälle tasolle useimmissa kiinteis-10 sä sovellutuksissa ympäristön lämpötilassa.
Keksintö selitetään seuraavassa yksityiskohtaisemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa:
Kuvio 1 esittää graafisesti latausvirtaa ja kaasunpainetta latausajan funktiona suljettua nikkeli/kadmium-kennoa varten 15 keksinnön mukaisen lataamisen aikana vakiojännitteellä 1,40 V 40°C lämpötilassa. Kuvio 2 on vastaavalla tavalla graafinen esitys suljettua lyijy/happo-kennoa varten keksinnön mukaisen lataamisen aikana vakiojänniteellä 2,27 V 24°C lämpötilassa. Kuvio 3 esittää kaaviomaisesti laitetta keksinnön mukaisen 20 menetelmän toteuttamiseksi ja kuviot 4 ja 5 esittävät laitteeseen kuuluvaa suljettua sähkökemiallista akkua, jolloin kuvio 4 esittää akkua päältä katsottuna ja kuvio 5 esittää leikkausta akusta kuvion 4 viivaa 5-5 pitkin.
Kuvioiden 1 ja 2 graafiset esitykset ovat tarkoitetut ha-25 vainnollistamaan erilaisissa suljetuissa virtalähteissä vallitsevat virta- ja paineolosuhteet keksinnön mukaisen lataamisen aikana. Kuvio 1 liittyy nikkeli/kadmium-kennoon, jolla on tarkoituksellisesti voimakkaasti epätasapainossa oleva elektroditasapaino, eli noin 40 Ah positiivista kapasiteet-30 tia mutta vain noin 13 Ah negatiivista kapasiteettia. Kenno 9 88439 koostuu kolmesta jauhevalssatusta negatiivisesta levystä, joista kunkin kapasiteetti on noin 4,5 Ah, joita ympäröi neljä sintrattua positiivista levyä, joista kunkin kapasiteetti on noin 10 Ah. Levyt, jotka olivat erotetut toisistaan polypro-5 pyleenihuovan ja mikrohuokoisen PVC:n avulla, upotettiin KOH-elektrolyyttiin, jonka tiheys oli 1,30 ja joka myös sisälsi 20 g/1 LiOHrta, jolloin levyjen virranpoistojohtimet (päätteet) mahdollistivat rekombinaation nk. "vesilinjailmiön" avulla.
10 Kenno suljettiin ilmatiiviisti ja sen lämpötila pidettiin vakiona +40°C:ssa. Ennen lataamisen aloittamista kennon kaasu-tila evakuoitiin 33 kPa(a):n paineeseen. Tämän jälkeen lataaminen aloitettiin vakiojännitteellä 1,40 V. Vakiojännitteen kehittävä laite toimi, kuten tällaisten laitteiden kohdalla 15 on yleistä, maksimaalisella ylävirtarajalla, tässä tapauksessa noin 7 A. Virta laski jyrkästi tästä arvosta, katso käyrä 10, arvoon 1,2 30 minuutin jälkeen, arvoon 240 mA 5 tunnin jälkeen, arvoon 60 mA 24 tunnin jälkeen ja arvoon 32 mA 96 tunnin jälkeen. Tässä ajankohdassa virta oli vielä laskusuun-20 nassa mutta jo tämä arvo vastaa noin 2,5 mA/Ah:ta.
Paine kasvoi, katso käyrä 11, lataamisen ensimmäisen vaiheen aikana arvosta 33 kPa(a) maksimaaliseen arvoonsa noin 46 kPa(a) noin 30 tunnin jälkeen, jonka jälkeen sen suunta oli laskeva kunnes se saavutti arvon 31 kPa(a) 96 tunnin jälkeen, 25 so. juuri alle alkuarvon.
Tämä koe, mikä merkitsee erittäin vaikeita olosuhteita suljetussa käytössä, siis sekä negatiivisen aktiivisen aineen suurta alijäämää että korotettua käyttölämpötilaa, kuvaa hyvin edelläkäsitellyn menetelmän etuja.
30 Kuvio 2 esittää koetta tavanomaisella suljetulla lyijy/happo-kennolla, jolla on nominaalinen 3 tunnin 48 Ah:n kapasiteetti 10 88439 ja jossa on osittain elektrolyytillä täytetyt erottimet. Kenno avattiin kaasun poistamiseksi, jonka jälkeen se suljettiin ilmatiiviisti, sen lämpötilaa pidettiin termostaatin avulla 24°C:ssa ja painetta alennettiin tasolle 42 kPa(a). Tämän jäl-5 keen lataaminen aloitettiin vakiojännitteellä 2,27 V. Virta laski nopeasti, katso käyrä 12, alkuarvostaan noin 5,5 A arvoon 0,85 30 minuutin jälkeen, arvoon 430 mA 5 tunnin jälkeen ja arvoon 110 mA 24 tunnin jälkeen. Viimeksimainittuna ajankohtana, mikä vastaa 2,3 mA/Ah, virta oli vielä laskusuunnas-10 sa.
Paine, jota esittää käyrä 13, pysyi muuttumattomana ja oli suurin piirtein 42-43 kPa(a) lataamisen alkuvaiheen aikana, jonka jälkeen se laski yhtäjaksoisesti kunnes se saavutti arvon 29 kPa(a) 24 tunnin jälkeen.
15 Kuviossa 3 on esitetty laite menetelmän suorittamiseksi. Laite käsittää virtalähteen 14, joka tässä esimerkissä koostuu akuista 15, jotka on esitetty yksityiskohtaisemmin kuvioissa 4 ja 5, joissa on useita kennoja 16, jotka sisältävät positiivisia elektrodeja 17 ja negatiivisia elektrodeja 18, veteen 20 perustuva elektrolyytti 19 ja kaasutila 20, joka on yhteinen saman akun kaikille kennoille. Tämäntyyppinen yhteinen kaasu-tila 20 voidaan saada aikaan muodostamalla aukkoja 21 kennoja erottaviin seinämiin 22.
Tyhjöpumppu 23 on kaasunpoistojohdon 24 kautta yhdistetty 25 kaasutiloihin 20 ja sen tarkoituksena on käynnistyä virtalähdettä 14 ladattaessa. Kunkin kaasutilan 20 pitäisi sopivim-min olla varustettu ainakin yhdellä uudestaan tiivistävällä varoventtiilillä 26, jonka tarkoituksena on estää akun kuorta 27 tulemasta alttiiksi vahingolliselle ylipaineelle, esi-30 merkiksi napaisuuden vaihtuessa.
Säätölaite 28 tyhjöpumpun 23 päällekytkemiseksi kun tasavir- 11 88439 tajännitelähde 25 käynnistyy lataamista varten voidaan sopivimman lisätä laitteeseen. Voi myös olla edullista varustaa kaa-sunpoistojohto 24 takaiskuventtiilillä 29. Tällä tavalla helpottuu saavutetun tyhjiön ylläpitäminen kaasutiloissa.
5 Kaasunpoistojohto 24 on yhdistetty kuhunkin kaasutilaan 20 liitoslaitteen 30 kautta, joka on osa akun kuoren yläpinnasta. Kun akkuja käytetään erityisesti kulkuneuvoissa voi olla sopivinta, että kussakin liitoslaitteessa 30 on takaiskuvent-tiili. Tällä tavalla akun paine säilyy kun se kytketään irti 10 lataamisen jälkeen. Tasavirtajännitelähde 25 on sähköä johtavasta kytketty sähkökemilliseen virtalähteeseen 14 johdon 33 kautta. Akut 15 ovat yhteydessä keskenään sopivalla tavalla liitosten 34 kautta napojen 35 ja 36 avulla.
Tämä keksintö saa aikaan huomattavasti suuremmat mahdollisuu-1 5 det kehittää huoltovapaasti toimivia sekundäärisiä sähkökemiallisia virtalähteitä, joissa on veteen perustuvat elektrolyytit. Sitä voidaan menestyksellisesti soveltaa erilaisiin elektrodi järjestelmiin, kuten Ni/Cd-, Ag/Cd-, Mn02/Cd- ja Pb/happo-järjestelmiin ja saa aikaan valinnanvapautta elektro-20 dirakenteen suhteen, jolloin esimerkiksi voidaan käyttää tas-kuelektrodeja tai elektrodeja, jotka on valmistettu sintraa-malla, puristamalla jauheesta tai valssaamalla, jonka lisäksi se mahdollistaa valinnanvapauden vapaan elektrolyytin tai, esimerkiksi silloin kun käytetään osittain elektrolyyttitäyt-25 teisiä erottimia, sidotun elektrolyytin välillä.
Tämä keksintö tarjoaa mielenkiintoisia mahdollisuuksia sekä kiinteitä että kulkuneuvosovellutuksia varten. Edellämainitussa tapauksessa etuina on lyhyt latausaika, pieni tasainen virta huoltolatauksen aikana, suurenergiatiheys ilman ongel-30 mallista lämmönpoistoongelmia. Esimerkkejä tällaisista sovellutuksista ovat erityyppiset varavoimalaitokset, joiden yhteydessä myös vedenlisäysjärjestelmien tarve jää pois.
12 88439
Kiinteisiin järjestelmiin liittyvät edut saavutetaa n myös kulkuneuvojärjestelmien kohdalla sillä erolla että huoltola-taamisen tarvetta ei ole. Pääetuna on huoltovapaa, energiatii— vis järjestelmä, jolla on suuri sisäinen kapasiteetti. Tämä 5 keksintö tarjoaa myös mielenkiintoisia mahdollisia sovellutuksia avaruustekniikan alueella.
Claims (9)
1. Menetelmä suljetun, sekundäärisen sähkökemiallisen virtalähteen (14) lataamiseksi, jossa on positiiviset ja negatiiviset elektrodit (17, 18), veteen perustuva elektrolyytti 5 (19) ja kaasutila (20) ja jossa esiintyy happirekombinaatiota ainakin joillakin negatiivisten elektrodien pinnoilla tai niihin liittyvän virranpoistojohtimen pinnan alueella, tunnettu siitä, että virtalähdettä (14) ladataan muuttumattomalla tasajännitteellä samalla kun kaasutilan (20) pai-10 netta alennetaan kaasunpoiston avulla ympäristön paineesta tasolle, joka ei ole virtalähteessä olevan veden höyrynpai-neen alapuolella.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasun poistaminen kaasutilasta (20) ja virtaläh- 15 teen (14) lataaminen aloitetaan samanaikaisesti.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasunpoisto tapahtuu vain latausprosessin alkuvaiheen aikana tai jaksottaisesti sen aikana.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 20 siitä, että kaasunpoisto suoritetaan tyhjöpumpun (23) avulla.
5. Laite patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän suorittamiseksi, joka käsittää suljetun, sekundäärisen sähkökemiallisen virtalähteen (14), jossa on positiiviset ja negatiiviset elektrodit (17, 18), veteen perustuva elektrolyytti (19) 25 ja kaasutila (20), tunnettu siitä, että tyhjöpumppu (23) on yhdistetty kaasutilaan (20) kaasunpoistojohdon (24) kautta ja sen tarkoituksena on käynnistyä kun virtalähdettä ladataan, ja että tasavirtalähteen (25), kuten tasasuuntaajan, tarkoituksena on pitää virtalähteeseen (14) tule-30 vaa latausjännitettä muuttumattomana. 14 8 8 439
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, jossa virtalähde käsittää yhden tai useamman akun (15), joissa kussakin on yksi tai useampi kenno (16), tunnettu siitä, että yhden ja saman akun (15) kennoilla (16) on yhteinen kaasutila 5 (20).
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että kukin kaasutila (20) on varustettu ainakin yhdellä uudestaan tiivistävällä varoventtiilillä (26), joka estää akun koteloa (27) tulemasta alttiiksi vahingolliselle 10 ylipaineelle.
8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite käsittää säätölaitteen (28), jonka tehtävänä on kytkeä tyhjöpumppu (23) päälle kun tasavirta-lähde (25) käynnistyy lataamista varten.
9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että kaasunpoistojohdossa (24) on takaiskuventtiili (29) . 15 88439
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8600483A SE449404B (sv) | 1986-02-04 | 1986-02-04 | Forfarande vid laddning av en sluten, sekunder elektrokemisk stromkella och anordning for genomforande av detsamma |
| SE8600483 | 1986-02-04 |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI870450A0 FI870450A0 (fi) | 1987-02-02 |
| FI870450A FI870450A (fi) | 1987-08-05 |
| FI88439B FI88439B (fi) | 1993-01-29 |
| FI88439C true FI88439C (fi) | 1993-05-10 |
Family
ID=20363346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI870450A FI88439C (fi) | 1986-02-04 | 1987-02-02 | Foerfarande och anordning foer laddning av en sluten, sekundaer elektrokemisk stroemkaella |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4782279A (fi) |
| EP (1) | EP0231972A3 (fi) |
| JP (1) | JPS62184782A (fi) |
| CN (1) | CN1010636B (fi) |
| AR (1) | AR247042A1 (fi) |
| AU (1) | AU583974B2 (fi) |
| BR (1) | BR8700476A (fi) |
| CA (1) | CA1276973C (fi) |
| FI (1) | FI88439C (fi) |
| IN (1) | IN168296B (fi) |
| SE (1) | SE449404B (fi) |
| YU (1) | YU46530B (fi) |
| ZA (1) | ZA87703B (fi) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI83001C (fi) * | 1988-04-14 | 1991-05-10 | Neste Oy | Anordning foer ansyrning och foermering av ackumulatorer. |
| WO1990014695A2 (fr) * | 1989-05-16 | 1990-11-29 | Saft | Accumulateur nickel-cadmium a maintenance reduite |
| FR2647268B1 (fr) * | 1989-05-16 | 1995-12-29 | Accumulateurs Fixes | Accumulateur nickel-cadmium a maintenance reduite |
| US5117172A (en) * | 1990-11-29 | 1992-05-26 | Stephen Chen | Continuous battery-charging replacing device |
| JPH0495587U (fi) * | 1991-01-09 | 1992-08-19 | ||
| JP3231801B2 (ja) * | 1991-02-08 | 2001-11-26 | 本田技研工業株式会社 | バッテリの充電装置 |
| AT396312B (de) * | 1991-05-24 | 1993-08-25 | Energiespeicher & Antriebssyst | Verfahren zum laden einer mehrzahl von batterien |
| US5606851A (en) * | 1993-09-22 | 1997-03-04 | Briggs & Stratton Corporation | Battery-powered lawn cutting system |
| JP3225192B2 (ja) * | 1996-04-10 | 2001-11-05 | 本田技研工業株式会社 | バッテリの排気ガス制御システム |
| JP2000504477A (ja) * | 1996-11-21 | 2000-04-11 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | バッテリー管理システム及びバッテリー・シミュレータ |
| MXPA00012529A (es) * | 1998-06-17 | 2003-08-01 | C & D Technologies Inc | Bateria de plomo-acido regulada por valvulas de celulas multiples, con comunicacion de vapor, equipada con catalizador. |
| DE29915950U1 (de) * | 1999-09-10 | 1999-12-30 | CMW Automation GmbH, 65594 Runkel | Vorrichtung zum Elektrolytbefüllen der Zellen eines Akkumulators |
| JP4370027B2 (ja) * | 1999-10-08 | 2009-11-25 | パナソニック株式会社 | 組電池 |
| CN102299385A (zh) * | 2011-07-29 | 2011-12-28 | 南京双登科技发展研究院有限公司 | 软包装磷酸铁锂动力电池首次充电化成方法 |
| JP6024990B2 (ja) * | 2013-10-29 | 2016-11-16 | トヨタ自動車株式会社 | 非水電解液二次電池の製造方法 |
| JP6123642B2 (ja) * | 2013-11-08 | 2017-05-10 | トヨタ自動車株式会社 | 全固体電池の充電システム |
| CN104527449B (zh) * | 2014-08-01 | 2016-09-21 | 成都雅骏新能源汽车科技股份有限公司 | 一种可涉水的安全环保车用电池包系统 |
| CN104577219B (zh) * | 2014-12-22 | 2017-12-12 | 安溪县桃舟乡同盛茶叶专业合作社 | 磁控电瓶 |
| JP7225961B2 (ja) * | 2019-03-14 | 2023-02-21 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池システム |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA513567A (en) * | 1955-06-07 | Hersch Paul | Alkaline storage batteries | |
| US2862986A (en) * | 1954-10-06 | 1958-12-02 | Electric Storage Battery Co | Storage battery |
| NL293672A (fi) * | 1962-06-05 | |||
| FR1476070A (fr) * | 1965-04-08 | 1967-04-07 | Accumulateur | |
| GB1182431A (en) * | 1967-01-30 | 1970-02-25 | Alkaline Batteries Ltd | Improvements relating to Electric Storage Batteries |
| US3584285A (en) * | 1969-12-15 | 1971-06-08 | Yardney Internation Corp | System for charging electric battery cell |
| CH576878A5 (fi) * | 1973-10-08 | 1976-06-30 | Varta Batterie | |
| SU544022A1 (ru) * | 1975-10-27 | 1977-01-25 | Предприятие П/Я В-2410 | Способ формировани электрического аккумул тора |
| JPS56153665A (en) * | 1980-04-30 | 1981-11-27 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | Charging of lead acid battery |
| GB2102620B (en) * | 1981-07-17 | 1984-08-01 | Chloride Group Ltd | Alkaline electric storage cells |
| JPS59217962A (ja) * | 1983-05-25 | 1984-12-08 | Matsuura Yoshihiro | 無液鉛蓄電池 |
| JPS601755A (ja) * | 1983-06-17 | 1985-01-07 | Japan Storage Battery Co Ltd | 鉛蓄電池の電解液撹拌方法 |
| IT8420716V0 (it) * | 1984-02-02 | 1984-02-02 | Fiamm Spa | Stazione di carica per batterie trazione con rabbocco singolo o multiplo centralizzato e drenaggio completo dei gas di carica. |
-
1986
- 1986-02-04 SE SE8600483A patent/SE449404B/sv not_active IP Right Cessation
-
1987
- 1987-01-26 YU YU9987A patent/YU46530B/sh unknown
- 1987-01-27 EP EP87200122A patent/EP0231972A3/en not_active Ceased
- 1987-01-28 CA CA000528364A patent/CA1276973C/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-01-29 US US07/008,358 patent/US4782279A/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-01-29 IN IN71/DEL/87A patent/IN168296B/en unknown
- 1987-01-30 ZA ZA87703A patent/ZA87703B/xx unknown
- 1987-01-30 AU AU68154/87A patent/AU583974B2/en not_active Ceased
- 1987-01-30 AR AR87306638A patent/AR247042A1/es active
- 1987-02-02 FI FI870450A patent/FI88439C/fi not_active IP Right Cessation
- 1987-02-03 CN CN87101764A patent/CN1010636B/zh not_active Expired
- 1987-02-03 BR BR8700476A patent/BR8700476A/pt unknown
- 1987-02-04 JP JP62025554A patent/JPS62184782A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ZA87703B (en) | 1987-09-30 |
| YU46530B (sh) | 1993-11-16 |
| CN1010636B (zh) | 1990-11-28 |
| FI870450A0 (fi) | 1987-02-02 |
| CA1276973C (en) | 1990-11-27 |
| BR8700476A (pt) | 1987-12-08 |
| FI870450A (fi) | 1987-08-05 |
| US4782279A (en) | 1988-11-01 |
| FI88439B (fi) | 1993-01-29 |
| EP0231972A2 (en) | 1987-08-12 |
| CN87101764A (zh) | 1987-10-28 |
| AR247042A1 (es) | 1994-10-31 |
| AU583974B2 (en) | 1989-05-11 |
| JPS62184782A (ja) | 1987-08-13 |
| EP0231972A3 (en) | 1990-04-11 |
| SE8600483D0 (sv) | 1986-02-04 |
| YU9987A (en) | 1991-04-30 |
| SE449404B (sv) | 1987-04-27 |
| IN168296B (fi) | 1991-03-09 |
| AU6815487A (en) | 1987-08-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI88439C (fi) | Foerfarande och anordning foer laddning av en sluten, sekundaer elektrokemisk stroemkaella | |
| Chakkaravarthy et al. | Zinc—air alkaline batteries—A review | |
| Adler et al. | Low‐zinc‐solubility electrolytes for use in zinc/nickel oxide cells | |
| JP3056054B2 (ja) | 亜鉛２次電池及び亜鉛電極 | |
| IL109845A (en) | Rechargeable electrochemical cell | |
| US4482614A (en) | Zinc-bromine battery with long term stability | |
| CA1163675A (en) | Sealed deep-cycle lead acid battery | |
| US5059496A (en) | Nickel-hydrogen battery with oxygen and electrolyte management features | |
| CN114665169A (zh) | 对锂离子电池进行活性恢复的方法以及锂离子电池 | |
| GB2023918A (en) | Galvanic cell | |
| US4113924A (en) | Zinc-halogen compound electrochemical cell having an auxiliary electrode and method | |
| US20040056640A1 (en) | Method and device to resist sulfatizing in electric accumulators | |
| Pavlov et al. | Nickel-zinc batteries with long cycle life | |
| US3899351A (en) | Formation of electrodes for alkaline batteries | |
| EP0548716B1 (en) | Method of operating metal-halogen battery | |
| US3342639A (en) | Sealed alkaline cells and electrolytes therefor | |
| US6680140B1 (en) | Maintenance-free industrial type vented cell storage battery | |
| JP3383210B2 (ja) | メンテナンスを必要としないアルカリ電解質による開放型の工業用蓄電池 | |
| US6207316B1 (en) | Rechargeable battery system with large-pored and small-pored separator arrangement | |
| US6440384B1 (en) | Composition for storage battery cells and method for making same | |
| Gross | Review of candidate batteries for electric vehicles | |
| Tuphorn | Valve-regulated lead/acid batteries: systems, properties and applications | |
| Anderman | Ni-Cd battery for aircraft: battery design and charging options | |
| EP0046749A1 (en) | Electric storage batteries | |
| JPS635866B2 (fi) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB | Publication of examined application | ||
| MM | Patent lapsed | ||
| MM | Patent lapsed |
Owner name: SAB NIFE AB |