GR1010287B - Electric dc accumulatior consisting of different energy sources - Google Patents

Electric dc accumulatior consisting of different energy sources Download PDF

Info

Publication number
GR1010287B
GR1010287B GR20210100861A GR20210100861A GR1010287B GR 1010287 B GR1010287 B GR 1010287B GR 20210100861 A GR20210100861 A GR 20210100861A GR 20210100861 A GR20210100861 A GR 20210100861A GR 1010287 B GR1010287 B GR 1010287B
Authority
GR
Greece
Prior art keywords
battery
internal
batteries
supercapacitors
supercapacitor
Prior art date
Application number
GR20210100861A
Other languages
Greek (el)
Inventor
Ιωαννης Δημητριου Γρηγοριαδης
Original Assignee
Ιωαννης Δημητριου Γρηγοριαδης
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ιωαννης Δημητριου Γρηγοριαδης filed Critical Ιωαννης Δημητριου Γρηγοριαδης
Priority to GR20210100861A priority Critical patent/GR1010287B/en
Publication of GR1010287B publication Critical patent/GR1010287B/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02NSTARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02NSTARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/12Starting of engines by means of mobile, e.g. portable, starting sets
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering

Abstract

There is disclosed a power storage device which includes a first and a second terminal (positive and negative battery pole) (1) in in-parallel connection with an internal battery (8) and an internal array of supercapacitors (9). The internal battery (8) consists of a lithium cell array (Li-lON or LiFeP04 or Li4Ti5012) (2) and has a Battery Surveillance – Management Electronic Unit (BMS) (3) which can send to the user of the battery information and battery operating data wirelessly , using a mobile telephony network; the operation mode can be selected interactively with commands. The inner array of supercapacitors (9) consists of supercapacitor elements (4) and has an electronic management - surveillance unit (5). The above device is set in a waterproof battery casing (6) the dimensions of which are in accordance with DIN, JIS, BCI, SAE of the vehicle’s lead batteries, as appropriate.

Description

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ DESCRIPTION

ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΣ ΣΥΣΣΩΡΕΥΤΗΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΑΠΟΤΕΛΟΥΜΕΝΟΣ ΑΠΟ ELECTRICAL DIRECT CURRENT BATTERY CONSISTING OF

ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ DIFFERENT ENERGY SOURCES

Η παρούσα εφεύρεση αναφέρεται σε νέο τύπο συσσωρευτών για χρήση σε διάφορες εφαρμογές όπως, εκκίνηση κινητήρων (ανάφλεξης με συμπίεση και ανάφλεξης με σπινθήρα), φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις παραγωγής εναλλασσόμενου ρεύματος κλπ. The present invention refers to a new type of accumulators for use in various applications such as starting engines (compression ignition and spark ignition), photovoltaic installations for the production of alternating current, etc.

Όλοι οι γνωστοί τύποι μπαταριών βασίζονται σε ηλεκτροχημική αντίδραση κυψέλης μολύβδου-οξέος (εφεξής "μπαταρία μολύβδου"). Όλοι οι τύποι μπαταριών μολύβδου περιέχουν μόλυβδο ως ηλεκτρόδια και διάλυμα θειικού οξέος H2SO4 ως ηλεκτρολύτη και κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης και φόρτισης λαμβάνει χώρα χημική διαδικασία. Οι διαφορετικοί τύποι μπαταριών μολύβδου διαφέρουν μόνο στην κατασκευή κυψελών (σχήμα και μέθοδος κατασκευής ηλεκτροδίων, σχήμα κυψέλης, κανάλια απολίπανσης, βαλβίδες, υλικό πάστας μολύβδου που μειώνει την κατανάλωση μολύβδου κατά την κατασκευή, διαχωριστικά, πρόσθετα ηλεκτρολυτών κ.λπ.). Κανένα εκ των σημερινών γνωστών τύπων δεν είναι πλήρως ερμητικά κλειστό, η μερική απελευθέρωση ουσιών που περιέχονται στην μπαταρία στο περιβάλλον είναι πάντα συμβατή κατά τη διάρκεια της λειτουργίας. Με τους πιο σύγχρονους τύπους, που ονομάζονται συσσωρευτές AGM και gel, αυτό το φαινόμενο μπορεί να προκύψει μόνο κατά την υπερφόρτιση της μπαταρίας. Όλοι οι γνωστοί τύποι περιέχουν τοξικές (μόλυβδος Pb) και επικίνδυνες (διάλυμα θειικού οξέος H2SO4) ουσίες, σύμφωνα με την έννοια της Οδηγίας 2002/95 / ΕΚ, RoHS. All known battery types are based on an electrochemical lead-acid cell reaction (hereafter "lead-acid battery"). All types of lead acid batteries contain lead as electrodes and sulfuric acid solution H2SO4 as electrolyte and during discharging and charging a chemical process takes place. Different types of lead-acid batteries differ only in cell construction (electrode shape and manufacturing method, cell shape, degreasing channels, valves, lead paste material that reduces lead consumption during construction, separators, electrolyte additives, etc.). None of the currently known types are completely hermetically sealed, partial release of substances contained in the battery into the environment is always compatible during operation. With the most modern types, called AGM and gel batteries, this phenomenon can only occur when the battery is overcharged. All known types contain toxic (lead Pb) and dangerous (sulfuric acid solution H2SO4) substances, according to the meaning of Directive 2002/95 / EC, RoHS.

Οι σύγχρονοι γνωστοί συσσωρευτές Λιθίου (Li) όπως Li-Ion, Li-Pol και LiFePo4 δεν είναι ικανοί να παρέχουν ή να λαμβάνουν υψηλής έντασης ρεύματα και δεν είναι ικανά να παρέχουν ή να λαμβάνουν αποτελεσματικά την ενέργεια σε θερμοκρασίες κάτω από -200. Modern known Lithium (Li) batteries such as Li-Ion, Li-Pol and LiFePo4 are not capable of providing or receiving high intensity currents and are not capable of providing or receiving energy efficiently at temperatures below -200.

Συσσωρευτές ιόντων λιθίου (Li-Ion) Lithium ion batteries (Li-Ion)

Προέρχονται από πρωτογενή κύτταρα λιθίου. Το θετικό ηλεκτρόδιο αποτελείται από την ένωση οξειδίων λιθίου και ενός άλλου μετάλλου (συνήθως οξειδίου λιθίου ή κοβαλτίου Li2O, Co2O3), το αρνητικό είναι άνθρακας αναμεμιγμένος με άλλες χημικές ουσίες και η ένωση εστέρων είναι ο ηλεκτρολύτης, έχουν ονομαστική τάση 3,7 V. Αυτά δεν μπορούν να φορτιστούν και να εκφορτιστούν με μεγάλης έντασης ρεύμα και το μειονέκτημα είναι η ανάγκη προστασίας ισχύος των μεμονωμένων κυψελών κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση. Δεν πρέπει να ξεπεραστεί η τελική τάση κατά τη φόρτιση και πρέπει να αποφευχθεί η αποφόρτιση κάτω από ένα ορισμένο όριο, το οποίο βρίσκεται στο έργο των κυκλωμάτων προστασίας -διαχείρισης κάθε κυψέλης (BMS). Οι συνθήκες λειτουργίας των συσσωρευτών Li-Ion, όταν αποθηκεύονται για μεγάλο χρονικό διάστημα, απαιτείται η φόρτιση τους τουλάχιστον μία φορά το χρόνο για να αποφευχθεί η εκφόρτιση κάτω από ορισμένο όριο, καθώς η μπαταρία εκφορτίζεται αυτόματα. They are derived from primary lithium cells. The positive electrode consists of the compound of lithium oxides and another metal (usually lithium or cobalt oxide Li2O, Co2O3), the negative is carbon mixed with other chemicals and the ester compound is the electrolyte, they have a nominal voltage of 3.7 V. These they cannot be charged and discharged with high current and the disadvantage is the need to protect the power of the individual cells during charging and discharging. The final charging voltage must not be exceeded and discharge below a certain limit must be avoided, which is the job of each cell's protection-management circuits (BMS). The operating conditions of Li-Ion batteries, when stored for a long time, require charging at least once a year to avoid discharge below a certain limit, as the battery is automatically discharged.

Συσσωρευτές φωσφορικού σιδήρου λιθίου (LiFePO4) Lithium iron phosphate (LiFePO4) batteries

Είναι ένας τύπος μπαταρίας ιόντων λιθίου που χρησιμοποιεί LiFePO4 ως υλικό καθόδου, και ένα ηλεκτρόδιο γραφίτη άνθρακα με μεταλλική υποστήριξη ως άνοδο. Η μπαταρία LiFePO4 έχει χαμηλότερη τάση λειτουργίας 3,2 V από την αντίστοιχη Li-Ion. Λόγω του χαμηλού κόστους, της χαμηλής τοξικότητας, της σαφώς καθορισμένης απόδοσης, της μακροπρόθεσμης σταθερότητας κ.λπ. το LiFePO4 βρίσκει διάφορους ρόλους για χρήση σε οχήματα, ως εφεδρική ισχύ κλπ. It is a type of lithium-ion battery that uses LiFePO4 as the cathode material, and a metal-supported carbon graphite electrode as the anode. The LiFePO4 battery has a lower operating voltage of 3.2V than its Li-Ion counterpart. Due to its low cost, low toxicity, well-defined performance, long-term stability, etc. LiFePO4 finds various roles for use in vehicles, as backup power, etc.

Συσσωρευτές λιθίου οξειδίου τιτανίου (Li4Ti5O12 [LTO]) Lithium Titanium Oxide (Li4Ti5O12 [LTO]) batteries

Η μπαταρία λιθίου οξειδίου τιτανίου είναι μια τροποποιημένη μπαταρία ιόντων λιθίου που χρησιμοποιεί νανοκρυστάλλους λιθίου-τιτανικού, αντί για άνθρακα, στην επιφάνεια της ανόδου της και δεν έχει ενδιάμεση φάση στερεού ηλεκτρολύτη (SEI), η οποία μειώνει την εξασθένιση της χωρητικότητας και ως εκ τούτου έχει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Το οξείδιο τιτανίου λιθίου (Li4Ti5O12) είναι ένα υλικό ηλεκτροδίων με εξαιρετική ηλεκτροχημική σταθερότητα. Χρησιμοποιείται ως άνοδος σε μπαταρίες ιόντων λιθίου για εφαρμογές που απαιτούν υψηλό ρυθμό, μεγάλη διάρκεια ζωής και υψηλή απόδοση. Οι μπαταρίες που βασίζονται σε LTO θεωρούνται ασφαλέστερες και έχουν μεγαλύτερο εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας διότι το Τιτανικό λίθιο, είναι υλικό μηδενικής καταπόνησης, υψηλής ασφάλειας και εξαιρετικής σταθερότητας του κύκλου. Μειονέκτημα των μπαταριών λιθίου οξειδίου τιτανίου είναι ότι έχουν χαμηλότερη εγγενή τάση (2,3 - 2,4 V), η οποία οδηγεί σε χαμηλότερη ειδική ενέργεια (περίπου 30-110 Wh/kg) από τις συμβατικές τεχνολογίες μπαταριών ιόντων λιθίου, οι οποίες έχουν εγγενής τάση 3,7 V. Λόγω της χαμηλής τοξικότητας, της σαφώς καθορισμένης απόδοσης, της μακροπρόθεσμης σταθερότητας, της υψηλής ασφάλειας και εξαιρετικής σταθερότητας του κύκλου κ.λπ. το Li4Ti5O12 βρίσκει διάφορους ρόλους για χρήση σε οχήματα, ως εφεδρική ισχύ κλπ. The lithium titanium oxide battery is a modified lithium ion battery that uses lithium titanate nanocrystals, instead of carbon, on its anode surface and has no solid electrolyte intermediate (SEI) phase, which reduces capacity attenuation and therefore has longer lifespan. Lithium titanium oxide (Li4Ti5O12) is an electrode material with excellent electrochemical stability. It is used as an anode in lithium-ion batteries for applications that require high rate, long life and high efficiency. LTO-based batteries are considered safer and have a wider operating temperature range because Lithium Titanate is a zero stress, high safety and excellent cycle stability material. A disadvantage of lithium titanium oxide batteries is that they have a lower intrinsic voltage (2.3 - 2.4 V), which leads to a lower specific energy (about 30-110 Wh/kg) than conventional lithium-ion battery technologies, which have inherent voltage 3.7V. Due to its low toxicity, well-defined performance, long-term stability, high safety and excellent cycle stability, etc. Li4Ti5O12 finds various roles for use in vehicles, as backup power, etc.

Υπερπυκνωτές Supercapacitors

Ο υπερπυκνωτής είναι ένας ηλεκτρολυτικός πυκνωτής κατασκευασμένος με ειδική τεχνολογία, με στόχο να φτάσει σε υψηλή χωρητικότητα χιλιάδων farad, διατηρώντας παράλληλα τα χαρακτηριστικά του πυκνωτή, ιδιαίτερα την ικανότητα γρήγορης φόρτισης και εκφόρτισης. Η χωρητικότητα του πυκνωτή είναι άμεσα ανάλογη με την επιφάνεια των ηλεκτροδίων και έμμεσα ανάλογη με την απόσταση των ηλεκτροδίων (φορτία). Τα ηλεκτρόδια του υπερπυκνωτή αποτελούνται από άνθρακα σε σκόνη, που εναποτίθεται σε αλουμινόχαρτο. Το αποτέλεσμα είναι ένας πολωμένος πυκνωτής με πολύ υψηλή χωρητικότητα και πολύ χαμηλή αντίσταση, κατάλληλος για γρήγορη παροχή και αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας. Οι ηλεκτρικές παράμετροι των υπερπυκνωτών είναι συγκρίσιμες με τις παραμέτρους των ηλεκτροχημικών πηγών (μπαταρίες - συσσωρευτές). Η ενέργεια που αποθηκεύεται στον υπερπυκνωτή είναι, 10 φορές υψηλότερη από την ενέργεια που αποθηκεύεται σε κοινό πυκνωτή. Η χαμηλή εσωτερική αντίσταση επιτρέπει γρήγορη εκφόρτιση. Η τροφοδοσία που μπορεί να παρέχεται από τον υπερπυκνωτή φτάνει τις τιμές των Kw/kg βάρους του υπερπυκνωτή. Οι ηλεκτρικές παράμετροι του πυκνωτή διατηρούνται ακόμη και σε χαμηλές θερμοκρασίες έως -40 °C. A supercapacitor is an electrolytic capacitor made with a special technology, aiming to reach a high capacity of thousands of farads, while maintaining the characteristics of a capacitor, especially the ability to charge and discharge quickly. The capacitance of the capacitor is directly proportional to the surface area of the electrodes and indirectly proportional to the distance between the electrodes (charges). The electrodes of the supercapacitor consist of powdered carbon deposited on aluminum foil. The result is a biased capacitor with very high capacitance and very low resistance, suitable for fast supply and storage of electricity. The electrical parameters of supercapacitors are comparable to the parameters of electrochemical sources (batteries - accumulators). The energy stored in the supercapacitor is 10 times higher than the energy stored in a common capacitor. Low internal resistance allows fast discharge. The power that can be provided by the supercapacitor reaches the values of Kw/kg weight of the supercapacitor. The electrical parameters of the capacitor are maintained even at low temperatures down to -40 °C.

Τα προβλήματα που επιλύθηκαν με την παρούσα εφεύρεση είναι: η υψηλής τοξικότητας, υπερβολικού βάρους, αργού ρυθμού φόρτισης, των τυπικών μπαταριών μολύβδου οξέος. Αντιμετωπίζεται το πρόβλημα της πρόωρης γήρανσης αυτών των μπαταριών όταν υφίστανται βαθιές εκφορτίσεις, καθώς και από συνεχείς απαιτήσεις μεγάλης εντάσεως ρευμάτων από εκκίνηση κινητήρα εσωτερικής καύσης (με ή χωρίς λειτουργία start-stop) ή από την λειτουργία inverter σε φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις παραγωγής εναλλασσόμενου ρεύματος. Αυτή η εφεύρεση επιτρέπει την επισκευή - αντικατάσταση - αναβάθμιση εξαρτημάτων εντός της συσκευής από έμπειρο τεχνικό. The problems solved by the present invention are: the high toxicity, excessive weight, slow charging rate, of standard lead acid batteries. The problem of premature aging of these batteries when they are deeply discharged, as well as from continuous demands of high intensity currents from starting an internal combustion engine (with or without start-stop function) or from inverter operation in photovoltaic installations of alternating current generation, is addressed. This invention allows the repair - replacement - upgrade of components within the device by an experienced technician.

Τα προβλήματα με τις τυπικές μπαταρίες μολύβδου - οξέος περιλαμβάνουν τη χρήση διαβρωτικού οξέος και υψηλών συγκεντρώσεων τοξικού μολύβδου ως συστατικών. Αυτές οι μπαταρίες διαρρέουν συχνά οξύ και δημιουργούν όξινη διάβρωση που καταστρέφει τα εξαρτήματα. Οι τυπικές μπαταρίες μολύβδου έχουν μικρό κύκλο ζωής και είναι αργές στη φόρτιση και εξαιρετικά βαριές. Το υπερβολικό βάρος μπαταριών μολύβδου οξέος αυξάνει το κόστος των καυσίμων μεταφοράς στην αγορά και το κόστος αποθήκευσης. Problems with standard lead-acid batteries include the use of corrosive acid and high concentrations of toxic lead as components. These batteries often leak acid and create acid corrosion that destroys components. Standard lead acid batteries have a short life cycle and are slow to charge and extremely heavy. The excess weight of lead-acid batteries increases the cost of transport fuel to market and storage costs.

Λόγω της φύσης των πυκνωτών και της εσωτερικής ισοδύναμης αντίστασης σε σειρά (ESR) που έχουν, για να διατηρούν την τάση φόρτισης είναι απαραίτητη η χρήση μπαταρίας. Due to the nature of capacitors and the internal equivalent series resistance (ESR) they have, a battery is necessary to maintain the charging voltage.

Η παρούσα εφεύρεση σχετίζεται με τον νέο τύπο συσσωρευτής μπαταρίας, ο οποίος βασίζεται σε κατάλληλη (σειριακή ή παράλληλη) ηλέκτρική σύνδεση στοιχείων μπαταρίας Λιθίου (Li-Ion ή LiFePO4 ή Li4Ti5O12) και υπερπυκνωτών σε συνδυασμό με την χρήση ηλεκτρονικών μονάδων ελέγχου και διαχείρισης λειτουργίας (BMS) των κυψελών Λιθίου και αυτών των υπερπυκνωτών. Αυτή η εφεύρεση συνίσταται στην εξεύρεση κατάλληλης εναλλακτικής λύσης έναντι των υπαρχουσών μπαταριών μολύβδου. Η μπαταρία σύμφωνα με αυτήν την εφεύρεση είναι ένας νέος τύπος σύνδεσης γνωστών εξαρτημάτων, με την επίτευξη καλύτερων ποσοτικών και ποιοτικών χαρακτηριστικών από τις υπάρχουσες μπαταρίες μολύβδου. The present invention relates to the new type of battery accumulator, which is based on an appropriate (serial or parallel) electrical connection of Lithium battery elements (Li-Ion or LiFePO4 or Li4Ti5O12) and supercapacitors in combination with the use of electronic control and operation management units (BMS) ) of Lithium cells and these supercapacitors. This invention consists in finding a suitable alternative to the existing lead batteries. The battery according to this invention is a new type of connection of known components, achieving better quantitative and qualitative characteristics than existing lead batteries.

Η αρχή της νέας μπαταρίας συσσωρευτή έγκειται στη κατάλληλη (σειριακή ή παράλληλη) ηλέκτρική σύνδεση των κυψελών Li-Ion ή LiFePO4 ή Li4Ti5O12 και συστοιχιών υπερπυκνωτών, με σκοπό την εξάλειψη των υπαρχόντων συσσωρευτών μολύβδου. Με τη μόνιμη σύνδεση αυτών των εξαρτημάτων σε ένα στερεό σύμπλεγμα, διασφαλίζεται η διατήρηση των επιθυμητών χαρακτηριστικών (μέγεθος εσωτερικής αντίστασης, θερμική αγωγιμότητα απαγωγή θερμότητας, ηλεκτρική αγωγιμότητα αγωγών σύνδεσης και ακροδέκτες, ηλεκτρική απομόνωση και μηχανική σταθερότητα και σταθερότητα τοποθέτησης μεμονωμένων εξαρτημάτων) σε όλη τη διάρκεια λειτουργίας σε οποιεσδήποτε περιβαντολλογικές συνθήκες (υπερβολική υγρασία, στοιχεία διάβρωσης στην ατμόσφαιρα, οξείδωση αρμών, κ.λπ.). Έτσι γίνεται μέγιστη χρήση πλεονεκτικών χαρακτηριστικών μπαταριών Li-Ion ή LiFePO4 ή Li4Ti5O12 όπως η υψηλή χωρητικότητα στοιχείων, ικανότητα γρήγορης φόρτισης, ικανότητα παροχής ρεύματος ακόμη και αν έχει αποφορτιστεί βαθιά, σχετικά μικρή εσωτερική αντίσταση και δυνατότητα παροχής ρεύματος χωρίς να επηρεάζονται από το περιβάλλον. Οι υπερπυκνωτές χρησιμοποιούνται για την ικανότητά τους να παρέχουν, βραχυπρόθεσμα - ακαριαία, υψηλής έντασης ρεύμα χωρίς θερμική απώλεια, έχουν μικρή εσωτερική αντίσταση χάρη στην οποία παρέχουν υψηλή ενεργειακή απόδοση, μπορούν να φορτιστούν από όλων των ειδών και τύπων μπαταρίες ή από συνδεδεμένη κατάλληλη τροφοδοσία συνεχούς ρεύματος ή εναλλάκτη οχήματος στο οποίο είναι εγκατεστημένοι σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα. The principle of the new storage battery lies in the appropriate (series or parallel) electrical connection of Li-Ion or LiFePO4 or Li4Ti5O12 cells and supercapacitor arrays, with the aim of eliminating existing lead batteries. By permanently bonding these components into a solid assembly, it ensures that the desired characteristics (magnitude of internal resistance, thermal conductivity, heat dissipation, electrical conductivity of connecting conductors and terminals, electrical isolation and mechanical stability and stability of individual components) are maintained throughout. operation in any environmental conditions (excessive humidity, elements of corrosion in the atmosphere, oxidation of joints, etc.). Thus maximum use is made of advantageous characteristics of Li-Ion or LiFePO4 or Li4Ti5O12 batteries such as high cell capacity, fast charging capability, ability to supply current even when deeply discharged, relatively low internal resistance and ability to supply current without being affected by the environment. Supercapacitors are used for their ability to provide, short-term - instantaneous, high-intensity current without thermal loss, they have a low internal resistance thanks to which they provide high energy efficiency, they can be charged by all kinds and types of batteries or by connecting a suitable direct current supply or alternator of the vehicle in which they are installed in a very short time.

Όταν απαιτείται υψηλό ρεύμα εκφόρτισης, αυτό παρέχεται κυρίως από τους υπερπυκνωτές. Οι κυψέλες Li-Ion ή LiFePO4 ή Li4Ti5O12, λόγω των εσωτερικών αντιστάσεων, των αγωγών σύνδεσης, των μεμονωμένων ακροδεκτών διακλάδωσης και λόγω της ηλεκτρονικής μονάδας ελέγχου, δεν υπερφορτίζονται. When a high discharge current is required, this is mainly provided by supercapacitors. Li-Ion or LiFePO4 or Li4Ti5O12 cells, due to the internal resistances, connection leads, individual branch terminals and due to the electronic control unit, are not overcharged.

Αυτός ο νέος τύπος συσσωρευτή μπαταρίας μπορεί να αποφορτιστεί με βραχυπρόθεσμο ρεύμα φθάνοντας τουλάχιστον την τιμή των 1000Α σε αντιστοιχία πάντα με τα επιλεγμένα στοιχεία υπερπυκνωτών από άποψης ποιότητας και χαρακτηριστικών. This new type of battery accumulator can be discharged with a short-term current reaching at least the value of 1000A always corresponding to the selected supercapacitor elements in terms of quality and characteristics.

Σε θερμοκρασίες κάτω των -20 C, όπου το μέγιστο ρεύμα εκφόρτισης των κυψελών Li-Ion ή LiFePO4 μειώνεται της τιμής που επιτυγχάνεται στους 20 C, η συστοιχία υπερπυκνωτών είναι ικανή να παρέχει επαρκή ποσότητα ρεύματος και έτσι η λειτουργικότητα του συσσωρευτή είναι εγγυημένη σε θερμοκρασίες έως και -40°C. Όσον αφορά τα χαρακτηριστικά επίπεδα αποφόρτισης αυτός ο τύπος συσσωρευτή είναι σε θέση να παρέχει ρεύματα έως και 20 φορές την τιμή της ονομαστικής χωρητικότητας των κυψελών Li-Ion ή LiFePO4 ή Li4Ti5O12, ακόμη και αν εκφορτιστεί βαθιά λόγω της συστοιχίας υπερπυκνωτών. At temperatures below -20 C, where the maximum discharge current of Li-Ion or LiFePO4 cells is reduced to the value achieved at 20 C, the supercapacitor array is able to provide a sufficient amount of current and thus battery functionality is guaranteed at temperatures up to and -40°C. In terms of characteristic discharge levels this type of battery is able to provide currents up to 20 times the value of the nominal capacity of Li-Ion or LiFePO4 or Li4Ti5O12 cells, even if deeply discharged due to the supercapacitor array.

Τα κύρια πλεονεκτήματα της παρούσας εφεύρεσης: The main advantages of the present invention:

Ο νέος τύπος συσσωρευτή δεν περιέχει μόλυβδο, θειικό διάλυμα οξέος ή άλλες επικίνδυνες ή τοξικές ουσίες κατά την έννοια της οδηγίας 2002/95 / ΕΚ RoHS σε μη δεσμευμένη μορφή και ως εκ τούτου είναι οικολογικά αβλαβής. The new type of battery does not contain lead, sulfuric acid solution or other dangerous or toxic substances within the meaning of Directive 2002/95 / EC RoHS in unbound form and is therefore ecologically harmless.

Ο νέος τύπος συσσωρευτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ευρύτερο εύρος θερμοκρασιών λειτουργίας (-40 εως 60 °C). The new type of accumulator can be used in a wider range of operating temperatures (-40 to 60 °C).

Λόγω της σύνθεσής του συσσωρευτή και του συνδυασμού Li-Ion ή LiFePO4 ή Li4Ti5O12 κυψελών και υπερπυκνωτών, είναι ελαφρύτερος και μικρότερος σε μέγεθος από τις μπαταρίες μολύβδου. Η πυκνότητα της αποθηκευμένης ενέργειας, του ανωτέρου συνδυασμού, και αναλόγως των επιλέγμενων στοιχείων και της εφαρμογής, ξεκινά από 150 Wh /dm3 ενώ οι συσσωρευτές μολύβδου συνήθως έχουν 50 Wh/dm3. Due to the composition of the battery and the combination of Li-Ion or LiFePO4 or Li4Ti5O12 cells and supercapacitors, it is lighter and smaller in size than lead-acid batteries. The density of the stored energy, the higher combination, and depending on the selected elements and the application, starts from 150 Wh /dm3 while lead accumulators usually have 50 Wh/dm3.

Λόγω της κατασκευής των κυψελών Li-Ion ή LiFePO4 ή Li4Ti5O12 και των υπερπυκνωτών, είναι πολύ πιο ανθεκτικός σε ζημιές και δονήσεις. Due to the construction of Li-Ion or LiFePO4 or Li4Ti5O12 cells and supercapacitors, it is much more resistant to damage and vibration.

Λόγω του γεγονότος ότι οι υπερπυκνωτές συμμετέχουν στην λειτουργία, είναι δυνατόν να παρέχεται υψηλότερο ρεύμα βραχυπρόθεμσα σε πλήρες εύρος θερμοκρασιών λειτουργίας. Due to the fact that supercapacitors are involved in the operation, it is possible to provide a higher current in the short term over a full range of operating temperatures.

Η επιλογή των τύπων και του αριθμού των χρησιμοποιούμενων στοιχείων - κυψελών Li-Ion ή LiFePO4 ή Li4Ti5O12 καθώς και των αντιστοίχων των υπερπυκνωτών εξαρτάται από την εφαρμογή επί της οποίας θα γίνει η χρήση του νέου συσσωρευτή καθώς και τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά που επιθυμούμε να προσδώσουμε σε αυτόν όπως είναι η τάση λειτουργίας η χωρητικότητα σε Ah, ένταση ακαριαίου ρεύματος, βάρος, όγκος κλπ. The choice of the types and number of elements used - Li-Ion or LiFePO4 or Li4Ti5O12 cells as well as the corresponding supercapacitors depends on the application on which the new accumulator will be used as well as the special characteristics we wish to give it such as operating voltage, capacity in Ah, instantaneous current, weight, volume, etc.

Λόγω της επιλογής στοιχείων - κυψελών Li-Ion ή LiFePO4 ή Li4Ti5O12 καθώς και των αντιστοίχων των υπερπυκνωτών, είναι απαραίτητη η χρήση ηλεκτρονικής μονάδας ελέγχου διαχείρισης και προστασίας (BMS) αυτών των εξαρτημάτων όσο αφορά την φόρτιση και εκφόρτιση, την θερμοκρασία λειτουργίας, την εξισορρόπηση τάσης μεταξύ των ίδιων στοιχείων που είναι σε σύνδεση σειράς. Η αποστολή ασύρματα στον χρήστη, του νέου συσσωρευτή, πληροφοριών λειτουργίας σε πραγματικό χρόνο καθιστάται δυνατή με την επιλογή BMS αντίστοιχων δυνατοτήτων που υφίστανται ήδη σε παγκόσμια χρήση και στην παγκόσμια αγορά, με σκοπό την διαχείρισή του εξ αποστάσεως με κατάλληλες εφαρμογές και προγράμματα. Due to the choice of cells - Li-Ion or LiFePO4 or Li4Ti5O12 cells as well as the corresponding supercapacitors, it is necessary to use an electronic control management and protection unit (BMS) of these components in terms of charging and discharging, operating temperature, voltage balancing between the same elements that are in series connection. Sending real-time operating information wirelessly to the user of the new battery is made possible by selecting BMS of corresponding capabilities already in use worldwide and on the global market, in order to manage it remotely with appropriate applications and programs.

Η φόρτιση του νέου συσσωρευτή δύναται να γίνει από συνδεδεμένη κατάλληλη τροφοδοσία συνεχούς ρεύματος (φορτιστής) ή εναλλάκτη οχήματος με παράλληλη σύνδεση. Οι ηλεκτρονικές μονάδες διαχείρισης - επιτήρησης ρυθμίζουν την διαδικασία της φόρτισης σε μια συγκεκριμένη τάση όπως απαιτείται από κάθε εφαρμογή αυτής της εφεύρεσης. Εάν η τάση είναι υψηλότερη από την τάση κατωφλιού, τερματίζεται η φόρτιση. Τα κυκλώματα προστασίας στην συστοιχία των υπερπυκνωτών ρυθμίζουν τη φόρτιση ισόποσα μεταξύ των στοιχείων υπερπυκνωτών. The new battery can be charged from a connected suitable DC power supply (charger) or vehicle alternator with parallel connection. The electronic control units regulate the charging process to a specific voltage as required by each application of this invention. If the voltage is higher than the threshold voltage, charging is terminated. Protection circuits in the supercapacitor bank regulate charging equally between the supercapacitor elements.

Σύντομη περιγραφή σγεδίων και εικόνων Brief description of drawings and images

Με σκοπό την πληρέστερη κατανόηση της εφεύρεσης, θα περιγράφει ένας τρόπος πραγματοποιήσης αυτής υπό τύπου μη περιοριστικού παραδείγματος με αναφορά στα συνημμένα σχέδια και εικόνες: In order to more fully understand the invention, it will describe a way of carrying it out by way of non-limiting example with reference to the attached drawings and figures:

Το Σχήμα 1 Είναι αδιάβροχη θήκη μπαταρίας (6), με το άνω (12) και κάτω(13) περίβλημα της θήκης εντός της οποίας είναι ο νέος τύπος μπαταρίας. Οι διαστάσεις της θήκης (6) να είναι σύμφωνες προς τις τυποποιημένες κατά DIN, JIS,BCI,SAE των μπαταριών μολύβδου οχημάτων κατά περίπτωση. Στο άνω περίβλημα να είναι τοποθετημένοι οι πόλοι (1) του νέου συσσωρευτή σε διαστάσεις και θέση σύμφωνες προς τις τυποποιημένες κατά DIN,JIS,BCI,SAE των μπαταριών μολύβδου οχημάτων και αναλόγως της εφαρμογής Figure 1 is a waterproof battery case (6), with the upper (12) and lower (13) casing of the case housing the new type of battery. The dimensions of the case (6) must be in accordance with DIN, JIS, BCI, SAE standards for lead-acid vehicle batteries as the case may be. In the upper housing, the poles (1) of the new accumulator should be placed in dimensions and positions in accordance with DIN, JIS, BCI, SAE standards for lead-acid vehicle batteries and depending on the application

Το Σχήμα 2 Είναι η εσωτερική μπαταρία (9) που αποτελείται από συστοιχία κυψελών λιθίου (Li-Ion ή LiFePO4 ή Li4Ti5O12) (2) και διαθέτει ηλεκτρονική μονάδα διαχείρισης - επιτήρησης της μπαταρίας (BMS) (3) η οποία δύναται να αποστέλλει πληροφορίες και δεδομένα λειτουργίας της μπαταρίας ασύρματα, με χρήση δικτύου κινητής τηλεφωνίας, στον χρήστη του συσσωρευτή ο οποίος θα μπορεί να επιλέγει τρόπο λειτουργίας αυτού διαδραστικά με εντολές. Figure 2 It is the internal battery (9) consisting of an array of lithium cells (Li-Ion or LiFePO4 or Li4Ti5O12) (2) and equipped with an electronic battery management - monitoring unit (BMS) (3) which can send information and battery operation data wirelessly, using a mobile phone network, to the battery user who will be able to choose its mode of operation interactively with commands.

Το Σχήμα 3 Είναι η εσωτερική συστοιχία υπερπυκνωτών (9) που αποτελείται από στοιχεία υπερπυκνωτών (4) και ηλεκτρονική μονάδα διαχείρισης -επιτήρησης (5), συνδεόμενη ηλεκτρικά παράλληλα μεταξύ του θετικού και αρνητικού πόλου (1). Figure 3 is the internal supercapacitor array (9) consisting of supercapacitor elements (4) and an electronic management-monitoring unit (5), electrically connected in parallel between the positive and negative poles (1).

Το Σχήμα 4α και 4β Είναι οι εναλλακτικές συνδεσμολογίες της εσωτερικής μπαταρίας (8) και της εσωτερικής συστοιχίας υπερπυκνωτών (9) με τους πόλους (1) στην θήκη (6). Figure 4a and 4b are the alternative connections of the internal battery (8) and the internal supercapacitor array (9) to the poles (1) in the case (6).

Το Σχήμα 5 Είναι η οθόνη πολλαπλών ενδείξεων - πληροφοριών (7) τοποθετημένη στο άνω περίβλημα της θήκης της συσκευής (6) και η συνδεσμολογία αυτής με τους πόλους (1). Figure 5 is the multi-information display (7) placed on the upper housing of the device case (6) and its connection to the poles (1).

Το Σχήμα 6 Είναι το άνω (12) και κάτω(13) περίβλημα της θήκης (6). Εντός του κάτω περιβλήματος (13) τοποθετούνται η εσωτερική μπαταρία (8) και η εσωτερική συστοιχία υπερπυκνωτών (9). Στο άνω περίβλημα (12) της θήκης (6) περιλαμβάνονται οι πόλοι (1). Figure 6 Is the upper (12) and lower (13) case housing (6). Inside the lower housing (13) are placed the internal battery (8) and the internal supercapacitor array (9). The poles (1) are included in the upper housing (12) of the case (6).

Το Σχήμα 7 Το άνω περίβλημα (12) της θήκης (6), το οποίο τοποθετείται πάνω από το κάτω περίβλημα (13), που φέρει την συσκευή της εφεύρεσης. Οι αγωγοί τόσο της εσωτερικής μπαταρίας (8) όσο και της συστοιχίας υπερπυκνωτών (9) τοποθετούνται με κατάλληλους ακροδέκτες (10) και κοχλίες (11) σε σύνδεση με το κάτω μέρος των πόλων (1 ) (όπως Σχήμα 4) που έχουν αντίστοιχο προς τους κοχλίες εσωτερικό σπείρωμα. Figure 7 The upper housing (12) of the case (6), which is placed over the lower housing (13), which carries the device of the invention. The conductors of both the internal battery (8) and the supercapacitor array (9) are placed with appropriate terminals (10) and screws (11) in connection with the lower part of the poles (1 ) (as Figure 4) which have a corresponding to the internal thread screws.

Claims (1)

ΑΞΙΩΣΕΙΣ Τα γνωστά χαρακτηριστικά του νέου συσσωρευτή ενέργειας είναι τα εξής:The known characteristics of the new energy accumulator are as follows: α. Δύο τερματικούς ακροδέκτες οι οποίοι αποτελούν το θετικό και αρνητικό πόλο (1).a. Two terminal terminals which constitute the positive and negative pole (1). β. Μια εσωτερική μπαταρία (8) που αποτελείται από συστοιχία κυψελών λιθίου (2) (Li-Ion ή LiFeP04), με ηλεκτρονική μονάδα διαχείρισης - επιτήρησης της μπαταρίας (BMS) (3), η εσωτερική μπαταρία συνδέεται παράλληλα μεταξύ του θετικού και αρνητικού πόλου (1).b. An internal battery (8) consisting of a lithium cell array (2) (Li-Ion or LiFeP04), with an electronic battery management - monitoring unit (BMS) (3), the internal battery is connected in parallel between the positive and negative poles ( 1). γ. Συστοιχία υπερπυκνωτών (9) που αποτελείται από στοιχεία υπερπυκνωτών (4) με ηλεκτρονική μονάδα διαχείρισης - επιτήρησης (5), συνδέεται ηλεκτρικά παράλληλα μεταξύ του θετικού και αρνητικού πόλου (1).c. Supercapacitor array (9) consisting of supercapacitor elements (4) with an electronic management - monitoring unit (5), electrically connected in parallel between the positive and negative poles (1). και χαρακτηρίζεται από την νέα δυνατότητα:and is characterized by the new feature: 1. Χρήσης συστοιχίας κυψελών λιθίου οξειδίου τιτανίου (Li4Ti5012 [LTO]) ως εσωτερική μπαταρία (8) πέραν των κυψελών με τις χημικές συστάσεις που αναφέρονται στα γνωστά χαρακτηριστικά.1. Using a lithium titanium oxide (Li4Ti5012 [LTO]) cell array as an internal battery (8) in addition to cells with the chemical recommendations listed in the known characteristics.
GR20210100861A 2021-12-07 2021-12-07 Electric dc accumulatior consisting of different energy sources GR1010287B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GR20210100861A GR1010287B (en) 2021-12-07 2021-12-07 Electric dc accumulatior consisting of different energy sources

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GR20210100861A GR1010287B (en) 2021-12-07 2021-12-07 Electric dc accumulatior consisting of different energy sources

Publications (1)

Publication Number Publication Date
GR1010287B true GR1010287B (en) 2022-08-24

Family

ID=83191791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
GR20210100861A GR1010287B (en) 2021-12-07 2021-12-07 Electric dc accumulatior consisting of different energy sources

Country Status (1)

Country Link
GR (1) GR1010287B (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190043959A (en) * 2017-10-19 2019-04-29 주식회사 엘지화학 Power supply for motorcycle start motor
CN111416406A (en) * 2020-03-28 2020-07-14 中国人民解放军96921部队 Emergency starting power supply
CN111555429A (en) * 2020-06-11 2020-08-18 蠡县辉跃电子科技有限公司 Starting battery provided with super capacitor and used for fuel vehicle and implementation method thereof
GR1009970B (en) * 2020-08-26 2021-04-06 Ιωαννης Δημητριου Γρηγοριαδης Electric dc accumulator consisting of different energy sources

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190043959A (en) * 2017-10-19 2019-04-29 주식회사 엘지화학 Power supply for motorcycle start motor
CN111416406A (en) * 2020-03-28 2020-07-14 中国人民解放军96921部队 Emergency starting power supply
CN111555429A (en) * 2020-06-11 2020-08-18 蠡县辉跃电子科技有限公司 Starting battery provided with super capacitor and used for fuel vehicle and implementation method thereof
GR1009970B (en) * 2020-08-26 2021-04-06 Ιωαννης Δημητριου Γρηγοριαδης Electric dc accumulator consisting of different energy sources

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20190027790A1 (en) Leadless starting accumulator battery, processing method and its use, particularly for combustion engines and motor vehicles
US7399554B2 (en) Hybrid rechargeable battery having high power and high energy density lithium cells
US8993140B2 (en) Rechargeable battery cell and battery
US8263266B2 (en) Electrode assembly and secondary battery having the same
US20070059587A1 (en) Charge accumulating system and charge accumulating method
CN1317844A (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery and mfg. method
EP3961793A1 (en) Electric dc accumulator consisting of different energy sources
KR101515672B1 (en) Electrode assembly including anode and cathod electrode more than 2 and electrochemical device using the same
GR1010287B (en) Electric dc accumulatior consisting of different energy sources
KR101130477B1 (en) Battery pack for cell phone
CN219959349U (en) Energy storage unit
KR102479338B1 (en) Hybrid battery module
WO2018109759A1 (en) Rechargeable solid state battery
Barsukov Battery selection, safety, and monitoring in mobile applications
WO2023281362A1 (en) Power storage system, power supply, driving device, power control device, and method for equalizing power storage statuses
KR20220051173A (en) Lithium-ion batteries for power tools
TWI485907B (en) Energy storage apparatus
CN116830418A (en) Method for charging and discharging nonaqueous electrolyte secondary battery, and system for charging nonaqueous electrolyte secondary battery
KR20220051237A (en) Methods and systems for improved performance of silicon anode containing cells through formation process
CA3127622A1 (en) Rechargeable lithium ion battery for wide temperature range and high temperatures
KR19990055237A (en) Manufacturing method of lithium battery
JP2006040652A (en) Storage element
JP2002260743A (en) Charging/discharging method of nonaqueous secondary battery
JP2003282151A (en) Control method for non-aqueous secondary battery module
JP2015023009A (en) Laminated nonaqueous-electrolyte battery

Legal Events

Date Code Title Description
PG Patent granted

Effective date: 20220906