WO2010049035A1 - Method for conditioning ion cells and ion cells conditioned according to said method in a device for generating electric energy - Google Patents

Method for conditioning ion cells and ion cells conditioned according to said method in a device for generating electric energy Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method for conditioning ion cells as well as to this method conditioned ion cells, in particular lithium-ion accumulators in a device for generating electrical energy.
  • Lithium-ion batteries or lithium-ion batteries for short, also known as Lilon batteries, are characterized by their high energy density, which is several thousand Wh / kg higher than with all other accumulators.
  • the lithium-ion battery is thermally stable, has a constant output voltage over the entire discharge period, a long life and has no (controversial) memory effect.
  • a lithium-ion battery generates an electromotive force due to the displacement of lithium ions.
  • lithium ions migrate through an electrolyte from the cathode between the anode (nC) plating planes (intercalation) while the charging current supplies the electrons across the external circuit.
  • the ions form an intercalation compound (LixnC) with the carbon.
  • the protective cover layer consists of common lithium-ion batteries of graphite, which is also called active material of the negative electrode (anode). (See also: http: //www.ac.uni- kiel. De / bensch / research areas / intercalation chemistry)
  • Deep discharge can deactivate (de-form) the protective covering layer of active material. Also, by overcharging, the active material can also be reduced by destruction (e.g., corrosion), poisoning (e.g., sulfation), passivation (e.g., memory effect), shorting (e.g., dendrite formation), electrolyte decomposition (e.g., dehydration), and the like.
  • destruction e.g., corrosion
  • poisoning e.g., sulfation
  • passivation e.g., memory effect
  • shorting e.g., dendrite formation
  • electrolyte decomposition e.g., dehydration
  • the capacity of a lithium-ion battery is for each individual battery individually dependent on preconditions such as age, temperature and the like and its conditioning.
  • Conditioning in this context means a specific procedure during the initial loading and unloading of the Lithium-ion batteries, which its achievable capacity can be significantly influenced positively.
  • lithium-ion batteries are charged for the first time with a low current intensity until the minimum voltage which corresponds to the deep discharge voltage is reached. Then they are charged from the deep discharge voltage with a constant current until reaching the rated voltage. Thereafter, they continue to be charged at a constant voltage until the charging current falls below a certain threshold, for example 3% of the initial current or the charging is terminated when the charging current no longer drops.
  • a discharge should not occur below a discharge voltage of approximately 20% to 25% below the rated voltage in order not to shorten the life of the lithium-ion battery or not to unnecessarily reduce its capacity.
  • the above-described conditioning of lithium-ion batteries thus serves to achieve and maintain a high charge capacity and care of the lithium-ion battery to increase its life.
  • the present invention has for its object to provide a method for conditioning of ionic cells and a device for generating electrical energy, which has conditioned by this method ion cells, indicate that to a significant increase in the efficiency of the ion cells or the Guide device. This object is achieved with the features of claims 1 and 14.
  • the intercalation reaction occurring in a lithium-ion battery i. the reversible incorporation of lithium ions into a solid host matrix modifies the electronic and magnetic properties of the overall system.
  • pronounced antiferromagnetic interactions within the host compound i. e.g. within the graphite can be attenuated by an increasing lithium content until in the fully intercalated material finally ferromagnetic exchange interactions dominate.
  • the present invention is based on the finding that the application of a magnetic field to such an ion cell leads to interactions which, with appropriate conditioning of the thus modified ion cells, leads to a considerable increase in the efficiency of the ion cells.
  • Fig. 1 shows an embodiment of an ion cell arrangement (Ia) according to the invention, in cross-section (Ib) and a plan view of the magnetic strip (Ic) used; 2 schematically shows the interconnection of an ion cell with magnetic strip to be attached with a laboratory power supply;
  • Fig. 3 is a table comparing results of measurements in the conventional lithium ion cells and ion cells prepared in accordance with the present invention
  • FIG. 10 shows the course of current and voltage in test no. 7;
  • FIGS. 1 a to 1 c show an exploded view (FIG. 1 a), a cross section (FIG. 1 b) of the ion cell arrangement according to the invention and a top view of the manet strip 1 used.
  • a commercially available lithium-ion battery 2, here of the type SAMSUNG SF US 18650 GR with a rated voltage of 3.7 V is fitted with two magnetic strips 1.
  • Magnetic strips of type 3M 300LSE, permanent magnet strip MGO 1317 Piastinorm are cut to the length of the rechargeable battery 2 and mounted diametrically opposite to the longitudinal axis of the rechargeable battery on the rechargeable battery cover.
  • the magnetic strips 1 have an alternating polarity which extends in each case parallel to the longitudinal extent of the magnetic strip.
  • the battery used has no protection circuit.
  • Fig. Ib shows the battery 2 is enveloped together with the magnetic strip 1 of a dielectric film 3, on which according to an embodiment of the present invention, an aluminum foil is attached, which completely envelopes the cylinder jacket of the battery.
  • the lithium-ion battery shown here is wound, similar to an electrolytic capacitor. Since it may possibly come to different thicknesses of the electrolyte layer located between the electrodes during winding, it is conceivable that not every location on the cylinder jacket for the magnetic strip shows the same effect. It has been observed that attaching a magnetic stripe to the battery causes a slight increase in the voltage of the lithium-ion battery. However, this increase in voltage was slightly different in the experiments performed with some lithium-ion batteries depending on the location of the magnetic strip.
  • Fig. 2 shows a test set-up with which the optimum mounting location of the magnetic strip was determined.
  • a laboratory power supply with variable internal resistance and separately adjustable voltage as well as limitable current was connected to the poles of the lithium-ion battery and adjusted so that an additionally integrated into the circuit current meter showed no current flow.
  • a magnetic strip was placed on the cylindrical surface of the battery and moved on this circular. It was found that a slightly higher output voltage was already set by the approach of the magnetic strip on the battery and a low current of one milliamper flowed back into the power supply via the ampermeter 6.
  • Circular translation of the magnetic stripe has shown that not every radial position of the magnetic stripe results in the same return flow.
  • the magnetic strip was finally left in place on the cylinder jacket of the battery where the current flowing back into the power supply was greatest. Subsequently, a second magnetic strip was mounted on the diametrically opposite side of the cylinder jacket of the battery.
  • ion cells or the single ion cell are charged in a first step to their nominal capacity. This can be done by a conventional method, as described above. Subsequently, the ion cells or the ionic Cell short-circuited over a short period of time in which there is no noticeable heating of the cell yet. It has been found that this period should not exceed five seconds, preferably the short circuit takes place over two seconds. A strong warming of the ion cell, ie over more than a few degrees C 0 , is absolutely to be avoided, since this indicates irreversible destruction processes within the cell.
  • An ion cell conditioned in this way in particular a lithium-ion accumulator, already exhibits a higher efficiency, i. an increased compared to a conventional non-conditioned ion cell charge and energy output.
  • This effect can be further increased if the following conditioning steps follow the short-circuiting.
  • This is followed by another charging with a charging current between 10 mA to max. 400 mA to the poles of the cell is a voltage which is about 10% above the rated voltage of the cell and the charging current has dropped below 10 mA.
  • the charging process described above is repeated and the ion cell discharged again controlled until an accelerated voltage drop is observed.
  • Such conditioning was carried out on SAMSUNG SF US 18650 GR lithium-ion batteries, charging with a charging current of 80 mA until a voltage of 4 V was applied to the cell's poles (rated voltage of the cell 3.7 V) ) and the charge current had dropped to 10 mA. Then the lithium-ion cell was discharged with a current of 160 mA until the voltage at the poles of the cell had dropped to 2.5V. After renewed Charging, as described above, the lithium-ion cell was discharged to a voltage of 2.95V.
  • LITH 1 a series circuit of six standard lithium-ion batteries of the same type was created. This set of lithium-ion batteries will be referred to below as LITH 1, whereas the modified and conditioned set LITH 2 will be named.
  • FIG. 3 shows a summary of the Messergebriisse.
  • FIGS. 4 to 10 show the individual respectively recorded measurement curves of the voltage and current profile.
  • LITH 1 and LITH 2 battery packs were recharged in Tests 3 and 4.
  • the output voltage before charging LITH 1 was 20.46 V, which self-adjusts after removal of the load after discharge.
  • LITH 1 and LITH 2 were over a period of about 39 min. continuously charged with a current of 400 mA, at the end of the charging process with LITH 1 a final voltage of 22.8 V was established. During this period, the LITH 1 battery pack was supplied with 5.69 Wh of electrical energy.
  • the output voltage, which sets itself, was already at 22.8 V. During the approximately 39 min. For continuous continuous charging, LITH 2 was supplied with 4.24 Wh of electrical energy with a final voltage of 23.68 volts.
  • the battery packs LITH 1 and LITH 2 were again discharged in tests Nos. 5 and 6 to a discharge end voltage of 20 V.
  • the output voltage of LITH 1 was 22, 27 V and the corresponding output voltage of LITH 2 at 22, 18 V.
  • LITH 1 electrical energy in the amount of 5.24 Wh
  • LITH 2 electrical energy in the amount of 4.64 Wh taken.
  • LITH 2 has a positive energy balance (charged 4.26 Wh, discharging 4.44 Wh), whereas the LITH 1 battery set behaved "normally” (charged 4.05 Wh, discharging 3.84 Wh).
  • the lithium ion battery packs that were equipped with magnetic strips and conditioned in the manner described above have a significantly better energy take-off balance than conventional ones Set lithium-ion batteries of the same type as used in the modified battery packs.

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Abstract

The invention relates to a method for conditioning ion cells comprising the following steps: (a) generation of a magnetic field in the vicinity of at least one ion cell; (b) charging of the ion cell or cells to a nominal capacity; and (c) short-circuiting of the ion cell or cells over a period in which no discernible heating occurs. The invention also relates to a device for generating electric energy comprising at least one ion cell (1) and means for generating a magnetic field in the vicinity of the ion cell or cells (1).

Description

VERFAHREN ZUM KONDITIONIEREN VON IONEN-ZELLEN UND MIT DIESEM METHOD FOR CONDITIONING ION CELLS AND THEREOF
VERFAHREN KONDITIONIERTE IONEN- ZELLEN IN EINER VORRICHTING ZURPROCESS CONDITIONED ION CELLS IN A DEVICE
ERZEUGUNG ELEKTRISCHER ENERGIEGENERATION OF ELECTRICAL ENERGY
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konditionieren von Ionen-Zellen sowie mit diesem Verfahren konditionierte Ionen- Zellen, insbesondere Lithium-Ionen-Akkumulatoren in einer Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie.The present invention relates to a method for conditioning ion cells as well as to this method conditioned ion cells, in particular lithium-ion accumulators in a device for generating electrical energy.
Unter allen derzeit bekannten Ionen-Zellen sind in letzter Zeit insbesondere Lithium-Ionen-Akkumulatoren in das Zentrum des Interesses gerückt. Lithium-Ionen-Akkumulatoren, oder kurz Lithium-Ionen-Akkus, auch Lilon-Akkus genannt, zeichnen sich durch ihre hohe Energiedichte aus, die mit mehreren 1000 Wh/ kg höher ist als bei allen anderen Akkumulatoren. Darüber hinaus ist der Lithium-Ionen-Akku thermisch stabil, hat eine konstante Ausgangsspannung über den gesamten Entladezeitraum, eine lange Lebensdauer und kennt keinen (umstritten) Memory-Effekt.Of all currently known ion cells, in particular lithium-ion accumulators have recently become the focus of interest. Lithium-ion batteries, or lithium-ion batteries for short, also known as Lilon batteries, are characterized by their high energy density, which is several thousand Wh / kg higher than with all other accumulators. In addition, the lithium-ion battery is thermally stable, has a constant output voltage over the entire discharge period, a long life and has no (controversial) memory effect.
Ein Lithium-Ionen-Akku erzeugt eine elektromotorische Kraft durch die Verschiebung von Lithium-Ionen.A lithium-ion battery generates an electromotive force due to the displacement of lithium ions.
Beim Ladevorgang wandern positiv geladene Lithium-Ionen durch einen Elektrolyten hindurch von der Kathode zwischen die Grafitebenen (nC) der Anode (Interkalation), während der Ladestrom die Elektronen über den äußeren Stromkreis liefert. Die Ionen bilden mit dem Kohlenstoff eine Interkalationsverbindung (LixnC) . Beim Entladen wandern die Lithium-Ionen zurück in das Metalloxyd und die Elektronen können über den äußeren Stromkreis zur Kathode fließen.During the charging process, positively charged lithium ions migrate through an electrolyte from the cathode between the anode (nC) plating planes (intercalation) while the charging current supplies the electrons across the external circuit. The ions form an intercalation compound (LixnC) with the carbon. When discharging the lithium ions migrate back into the metal oxide and the Electrons can flow to the cathode via the external circuit.
Wesentlich für das Funktionieren der Interkalation ist die Ausbildung einer schützenden Deckschicht auf der negativen Elektrode, die für die kleinen Lithiumplus-Ionen permeabel, für Lösungsmittelmoleküle jedoch undurchlässig ist. Ist die Deckschicht ungenügend ausgebildet, kommt es zur Interkalation von Lithium+ -Ionen mitsamt den Lösungsmittelmolekülen, wodurch die Graphitelektrode irreversibel zerstört wird. Die schützende Deckschicht besteht bei gängigen Lithium-Ionen-Akkus aus Graphit, welches auch aktives Material der negativen Elektrode (Anode) genannt wird. (Siehe dazu auch: http://www.ac.uni- kiel. de / bensch / forschungsgebiete / interkalationschemie)Essential to the functioning of the intercalation is the formation of a protective overcoat on the negative electrode which is permeable to the small lithium plus ions but impermeable to solvent molecules. If the cover layer is insufficiently formed, lithium + ions intercalate together with the solvent molecules, irreversibly destroying the graphite electrode. The protective cover layer consists of common lithium-ion batteries of graphite, which is also called active material of the negative electrode (anode). (See also: http: //www.ac.uni- kiel. De / bensch / research areas / intercalation chemistry)
Durch Tiefentladung kann die schützende Deckschicht aus aktivem Material deaktiviert (entformiert) werden. Auch durch Überladung kann das aktive Material ebenfalls verringert werden und zwar durch Zerstörung (z.B. Korrosion), Vergiftung (z.B. Sulfatierung), Passivie- rung (z.B. Memory- Effekt), Kurzschluss (z.B. Dendritenbildung), Elektrolytzersetzung (z.B. Austrocknung) und dergleichen.Deep discharge can deactivate (de-form) the protective covering layer of active material. Also, by overcharging, the active material can also be reduced by destruction (e.g., corrosion), poisoning (e.g., sulfation), passivation (e.g., memory effect), shorting (e.g., dendrite formation), electrolyte decomposition (e.g., dehydration), and the like.
Bei den gängigen Lithium-Ionen-Akkus ist daher sorgfältig darauf zu achten, dass keine Betriebszustände, wie Tiefentladung oder Überladung, Überhitzung und dergleichen auftreten, die einen negativen Einfluss auf die Kapazität des Lithium-Ionen-Akkus haben können. Die Kapazität eines Lithium-Ionen-Akkus ist für jeden einzelnen Akku individuell abhängig von Vorbedingungen wie Alter, Temperatur und dergleichen sowie dessen Konditionierung.With the common lithium-ion batteries, therefore, care must be taken to ensure that no operating conditions such as over-discharge or over-charging, overheating and the like occur, which may have a negative impact on the capacity of the lithium-ion battery. The capacity of a lithium-ion battery is for each individual battery individually dependent on preconditions such as age, temperature and the like and its conditioning.
Unter Konditionierung versteht man in diesem Zusammenhang ein bestimmtes Vorgehen beim ursprünglichen Laden und Entladen des Lithium-Ionen-Akkus, wodurch sich dessen erreichbare Kapazität in erheblichem Maße positiv beeinflussen lässt.Conditioning in this context means a specific procedure during the initial loading and unloading of the Lithium-ion batteries, which its achievable capacity can be significantly influenced positively.
So werden beispielsweise Lithium-Ionen-Akkus nach ihrer Herstellung erstmalig mit einer geringen Stromstärke bis zum Erreichen der Mindestspannung geladen, die der Tiefentladungsspannung entspricht. Dann werden sie ab der Tiefentladungsspannung mit einem konstanten Strom bis zum Erreichen der Nennspannung geladen. Danach werden sie mit einer konstanten Spannung weiter geladen bis der Ladestrom einen bestimmten Schwellenwert unterschreitet, beispielsweise 3 % des Anfangsstroms oder das Laden wird beendet wenn der Ladestrom nicht mehr weiter absinkt.For example, after their manufacture, lithium-ion batteries are charged for the first time with a low current intensity until the minimum voltage which corresponds to the deep discharge voltage is reached. Then they are charged from the deep discharge voltage with a constant current until reaching the rated voltage. Thereafter, they continue to be charged at a constant voltage until the charging current falls below a certain threshold, for example 3% of the initial current or the charging is terminated when the charging current no longer drops.
Beim Entladen eines Lithium-Ionen-Akkus soll nach den meisten Herstellerangaben eine Entladung nicht unter eine Entlade schluss- spannung erfolgen, die etwa 20 % bis 25 % unter der Nennspannung liegt, um die Lebensdauer des Lithium-Ionen-Akkus nicht zu verkürzen bzw. dessen Kapazität nicht unnötig zu verringern.When discharging a lithium-ion battery, according to most manufacturers' instructions, a discharge should not occur below a discharge voltage of approximately 20% to 25% below the rated voltage in order not to shorten the life of the lithium-ion battery or not to unnecessarily reduce its capacity.
Die oben beschriebene Konditionierung von Lithium-Ionen-Akkus dient somit dem Erzielen und Erhalten einer hohen Ladekapazität sowie der Pflege des Lithium-Ionen-Akkus, um dessen Lebensdauer zu erhöhen.The above-described conditioning of lithium-ion batteries thus serves to achieve and maintain a high charge capacity and care of the lithium-ion battery to increase its life.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Konditionieren von Ionen-Zellen sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie, die mit diesem Verfahren konditionierte Ionen-Zellen aufweist, anzugeben, die zu einer nennenswerten Steigerung der Effizienz der Ionen-Zellen bzw. der Vorrichtung führen. Diese Aufgabe wir mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 14 gelöst.The present invention has for its object to provide a method for conditioning of ionic cells and a device for generating electrical energy, which has conditioned by this method ion cells, indicate that to a significant increase in the efficiency of the ion cells or the Guide device. This object is achieved with the features of claims 1 and 14.
In den Unteransprüchen sind Merkmale bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet.In the subclaims features of preferred embodiments of the present invention are characterized.
Die in einem Lithium-Ionen-Akku auftretende Interkalationsreaktion, d.h. die reversible Einlagung von Lithium-Ionen in eine feste Wirtsmatrix modifiziert die elektronischen und magnetischen Eigenschaften des Gesamtsystems.The intercalation reaction occurring in a lithium-ion battery, i. the reversible incorporation of lithium ions into a solid host matrix modifies the electronic and magnetic properties of the overall system.
So können beispielsweise ausgeprägte antiferromagnetische Wechselwirkungen innerhalb der Wirtsverbindung, d.h. z.B. innerhalb des Graphits durch einen zunehmenden Lithium- Gehalt abgeschwächt werden bis in dem voll interkalierten Material schließlich ferromagne- tische Austauschwechselwirkungen dominieren.For example, pronounced antiferromagnetic interactions within the host compound, i. e.g. within the graphite can be attenuated by an increasing lithium content until in the fully intercalated material finally ferromagnetic exchange interactions dominate.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass das Anbringen eines Magnetfelds an eine derartige Ionen-Zelle zu Wechselwirkungen führt, die bei entsprechender Konditionierung der so modifizierten Ionen-Zellen zu einer erheblichen Effizienzsteigerung der Ionen-Zellen führt.The present invention is based on the finding that the application of a magnetic field to such an ion cell leads to interactions which, with appropriate conditioning of the thus modified ion cells, leads to a considerable increase in the efficiency of the ion cells.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Erläuterung von Ausführungsbeispielen und Vergleichsversuchen mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:In the following the invention will be explained in more detail with reference to the explanation of exemplary embodiments and comparative experiments with reference to the drawing. Show:
Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ionen- Zellen- Anordnung (Ia), im Querschnitt (Ib) und eine Draufsicht auf den verwendeten Magnetstreifen (Ic); Fig. 2 schematisch die Verschaltung einer Ionen-Zelle mit anzubringendem Magnetstreifen mit einem Labornetzgerät;Fig. 1 shows an embodiment of an ion cell arrangement (Ia) according to the invention, in cross-section (Ib) and a plan view of the magnetic strip (Ic) used; 2 schematically shows the interconnection of an ion cell with magnetic strip to be attached with a laboratory power supply;
Fig. 3 eine Tabelle mit Vergleichsergebnissen von Messungen beim herkömmlichen Lithium-Ionen-Zellen und erfindungsgemäß präparierter Ionen-Zellen;Fig. 3 is a table comparing results of measurements in the conventional lithium ion cells and ion cells prepared in accordance with the present invention;
Fig. 4 Strom- und Spannungsverlauf bei Test Nr. 1;Fig. 4 current and voltage curve in test no. 1;
Fig. 5 Strom- und Spannungsverlauf bei Test Nr. 2;Fig. 5 Current and voltage curve in test no. 2;
Fig. 6 Strom- und Spannungsverlauf bei Test Nr. 3;Fig. 6 Current and voltage curve in test no. 3;
Fig. 7 Strom- und Spannungsverlauf bei Test Nr. 4;Fig. 7 Current and voltage curve in test no. 4;
Fig. 8 Strom- und Spannungsverlauf bei Test Nr. 5;Fig. 8 Current and voltage curve in test no. 5;
Fig. 9 Strom- und Spannungsverlauf bei Test Nr. 6;Fig. 9 Current and voltage curve in test no. 6;
Fig. 10 Strom- und Sp annungs verlauf bei Test Nr. 7;FIG. 10 shows the course of current and voltage in test no. 7; FIG.
undand
Fig. 11 Strom- und Spannungs verlauf bei Test Nr. 8.Fig. 11 Current and voltage course in test no. 8.
Die Figuren Ia bis Ic zeigen eine Explosionsansicht (Fig. Ia), einen Querschnitt (Fig. Ib) der erfindungsgemäßen Ionen-Zellenanordnung sowie eine Draufsicht auf den verwendeten Manetstreifen 1.FIGS. 1 a to 1 c show an exploded view (FIG. 1 a), a cross section (FIG. 1 b) of the ion cell arrangement according to the invention and a top view of the manet strip 1 used.
Ein handelsüblicher Lithium-Ionen-Akku 2, hier vom Typ SAMSUNG SF US 18650 GR mit einer Nennspannung von 3,7 V wird bestückt mit zwei Magnetstreifen 1. Die Magnetstreifen vom Typ 3M 300LSE, Dauermagnetband MGO 1317 Piastinorm sind auf die Länge des Akkus 2 zugeschnitten und sich diametral gegenüberliegend parallel zur Längsachse des Akkus auf dem Akkumantel angebracht. Wie Fig. Ic zeigt, weisen die Magnetstreifen 1 eine sich abwechselnde Polung auf, die sich jeweils parallel zur Längserstreckung des Magnetstreifens erstreckt. Der verwendete Akku weist keine Schutzschaltung auf.A commercially available lithium-ion battery 2, here of the type SAMSUNG SF US 18650 GR with a rated voltage of 3.7 V is fitted with two magnetic strips 1. Magnetic strips of type 3M 300LSE, permanent magnet strip MGO 1317 Piastinorm are cut to the length of the rechargeable battery 2 and mounted diametrically opposite to the longitudinal axis of the rechargeable battery on the rechargeable battery cover. As shown in Fig. Ic, the magnetic strips 1 have an alternating polarity which extends in each case parallel to the longitudinal extent of the magnetic strip. The battery used has no protection circuit.
Wie der in Fig. Ib dargestellt Querschnitt zeigt wird der Akku 2 zusammen mit den Magnetstreifen 1 von einer dielektrischen Folie 3 umhüllt, auf der gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Aluminiumfolie angebracht ist, die den Zylindermantel des Akkus vollständig einhüllt.As the cross section shown in Fig. Ib shows the battery 2 is enveloped together with the magnetic strip 1 of a dielectric film 3, on which according to an embodiment of the present invention, an aluminum foil is attached, which completely envelopes the cylinder jacket of the battery.
Der hier gezeigte Lithium-Ionen-Akku ist gewickelt, ähnlich einem Elko-Kondensator. Da es beim Aufwickeln möglicherweise zu unterschiedlichen Dicken der sich zwischen den Elektroden befindenden Elektrolytschicht kommen kann ist es denkbar, dass nicht jeder Anbringungsort auf dem Zylindermantel für die Magnetstreifen den gleichen Effekt zeigt. Es wurde beobachtet, dass das Anbringen eines Magnetstreifens auf dem Akku zu einem geringfügigen Spannungsanstieg am Lithium-Ionen-Akku führt. Dieser Spannungsanstieg war jedoch bei den durchgeführten Versuchen bei einigen Lithium-Ionen- Akkus je nach Anbringungsort des Magnetstreifens etwas unterschiedlich.The lithium-ion battery shown here is wound, similar to an electrolytic capacitor. Since it may possibly come to different thicknesses of the electrolyte layer located between the electrodes during winding, it is conceivable that not every location on the cylinder jacket for the magnetic strip shows the same effect. It has been observed that attaching a magnetic stripe to the battery causes a slight increase in the voltage of the lithium-ion battery. However, this increase in voltage was slightly different in the experiments performed with some lithium-ion batteries depending on the location of the magnetic strip.
Fig. 2 zeigt einen Versuchsaufbau mit dem der optimale Anbringungsort des Magnetstreifens festgestellt wurde. Dazu wurde ein Labornetzgerät mit variablem Innenwiderstand und separat einstellbarer Spannung sowie begrenzbarem Strom an die Pole des Lithium- Ionen-Akkus angeschlossen und so eingestellt, dass ein zusätzlich in den Kreis integriertes Strommessgerät keinen Stromfluss zeigte. Das heißt, die vom Labornetzgerät bereitgestellte Spannung entsprach genau der Ausgangsspannung des Lithium-Ionen-Akkus. Anschließend wurde eine Magnetstreifen auf der Zylindermantelfläche des Akkus angeordnet und auf dieser zirkulär verschoben. Dabei zeigte sich, dass sich durch die Annäherung des Magnetstreifens bereits am Akku eine etwas höhere Ausgangsspannung eingestellt hat und über das Ampermeter 6 ein geringer Strom von einem Milliamper in das Netzgerät zurückfloss. Beim zirkulären Verschieben des Magnetstreifens zeigte sich, dass nicht jede radiale Position des Magnetstreifens zu dem gleichen Rückflussstrom führt. Der Magnetstreifen wurde schließlich an der Stelle auf dem Zylindermantel des Akkus belassen, an dem der ins Netzgerät zurückfließende Strom am größten war. Anschließend wurde ein zweiter Magnetstreifen auf der diametral gegenüberliegenden Seite des Zylindermantels des Akkus angebracht. Durch diese Maßnahme konnte, wie im Folgenden noch näher zu erörtern sein wird, die Effizienz der erfϊndungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie weiter gesteigert werden.Fig. 2 shows a test set-up with which the optimum mounting location of the magnetic strip was determined. For this purpose, a laboratory power supply with variable internal resistance and separately adjustable voltage as well as limitable current was connected to the poles of the lithium-ion battery and adjusted so that an additionally integrated into the circuit current meter showed no current flow. The means that the voltage provided by the laboratory power supply corresponded exactly to the output voltage of the lithium-ion battery. Subsequently, a magnetic strip was placed on the cylindrical surface of the battery and moved on this circular. It was found that a slightly higher output voltage was already set by the approach of the magnetic strip on the battery and a low current of one milliamper flowed back into the power supply via the ampermeter 6. Circular translation of the magnetic stripe has shown that not every radial position of the magnetic stripe results in the same return flow. The magnetic strip was finally left in place on the cylinder jacket of the battery where the current flowing back into the power supply was greatest. Subsequently, a second magnetic strip was mounted on the diametrically opposite side of the cylinder jacket of the battery. By this measure, as will be discussed in more detail below, the efficiency of the inventive device for generating electrical energy could be further increased.
Im Folgenden wird ein Versuch geschildert, bei dem eine Reihenschaltung von sechs wie oben stehend beschrieben präparierten Lithium-Ionen-Akkus zuerst einer Konditionierung unterworfen wurden, die im Folgenden näher erläutert wird und anschließend wurden Lade- und Entladeversuche mit diesem Aufbau angestellt und mit einer Reihenschaltung von sechs identischen, handelsüblichen Lithium-Ionen-Akkus verglichen.The following is an experiment in which a series circuit of six prepared as described above lithium-ion batteries were first subjected to conditioning, which will be explained in more detail below and then charging and discharging were made with this structure and with a series circuit compared to six identical, commercial lithium-ion batteries.
Zur Konditionierung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie werden die darin enthaltenen, mit Magnetstreifen bestückten Ionen-Zellen bzw. die einzige Ionen-Zelle in einem ersten Schritt auf deren Nennkapazität aufgeladen. Dies kann nach einem üblichen Verfahren, wie eingangs beschrieben, erfolgen. Anschließend werden die Ionen-Zellen bzw. wird die Ionen- Zelle über einen kurzen Zeitraum kurzgeschlossen, in dem noch keine spürbare Erwärmung der Zelle auftritt. Es hat sich herausgestellt, dass dieser Zeitraum fünf Sekunden nicht überschreiten sollte, vorzugsweise erfolgt der Kurzschluss über zwei Sekunden. Eine starke Erwärmung der Ionen-Zelle, d.h. über mehr als wenige Grad C0, ist unbedingt zu vermeiden, da dies auf irreversible Zerstörungsprozesse innerhalb der Zelle hindeutet.For conditioning of a device according to the invention for generating electrical energy contained therein, equipped with magnetic strips ion cells or the single ion cell are charged in a first step to their nominal capacity. This can be done by a conventional method, as described above. Subsequently, the ion cells or the ionic Cell short-circuited over a short period of time in which there is no noticeable heating of the cell yet. It has been found that this period should not exceed five seconds, preferably the short circuit takes place over two seconds. A strong warming of the ion cell, ie over more than a few degrees C 0 , is absolutely to be avoided, since this indicates irreversible destruction processes within the cell.
Eine auf diese Weise konditionierte Ionen-Zelle, insbesondere ein Lithium-Ionen-Akkumulator zeigt bereits eine höhere Effizienz, d.h. eine gegenüber einer herkömmlichen nicht konditionierten Ionen- Zelle erhöhte Ladungs- und Energieabgabe. Dieser Effekt kann weiter gesteigert werden, wenn folgende Konditionierungsschritte auf das Kurzschließen folgen. Es folgt eine weitere Aufladung mit einem Ladestrom zwischen 10 mA bis max. 400 mA bis an den Polen der Zelle eine Spannung anliegt, die etwa 10 % über der Nennspannung der Zelle liegt und der Ladestrom auf unter 10 mA gesunken ist. Anschließend wird die Ionen-Zelle mit einem Strom von 80 mA bis max. 600 mA kontrolliert entladen, bis ein abrupter Spannungs- und Entladestromabfall beobachtet wird. Anschließend wird der oben geschilderte Ladevorgang wiederholt und die Ionen-Zelle erneut kontrolliert entladen, bis ein beschleunigter Spannungsabfall beobachtet wird.An ion cell conditioned in this way, in particular a lithium-ion accumulator, already exhibits a higher efficiency, i. an increased compared to a conventional non-conditioned ion cell charge and energy output. This effect can be further increased if the following conditioning steps follow the short-circuiting. This is followed by another charging with a charging current between 10 mA to max. 400 mA to the poles of the cell is a voltage which is about 10% above the rated voltage of the cell and the charging current has dropped below 10 mA. Subsequently, the ion cell with a current of 80 mA to max. 600 mA controlled discharge until an abrupt voltage and Entladestromabfall is observed. Subsequently, the charging process described above is repeated and the ion cell discharged again controlled until an accelerated voltage drop is observed.
Eine solche Konditionierung wurde an Lithium-Ionen-Akkus vorgenommen vom Typ SAMSUNG SF US 18650 GR, wobei die Aufladung mit einem Ladestrom von 80 mA erfolgte, bis an den Polen der Zelle eine Spannung von 4 V anlag (Nennspannung der Zelle 3,7 V) und der Ladestrom auf 10 mA gesunken war. Dann wurde die Lithium- Ionen-Zelle mit einem Strom von 160 mA entladen bis die Spannung an den Polen der Zelle auf 2,5 V abgesunken war. Nach erneuten Aufladen, wie oben beschrieben, wurde die Lithium-Ionen-Zelle bis auf eine Spannung von 2,95 V entladen.Such conditioning was carried out on SAMSUNG SF US 18650 GR lithium-ion batteries, charging with a charging current of 80 mA until a voltage of 4 V was applied to the cell's poles (rated voltage of the cell 3.7 V) ) and the charge current had dropped to 10 mA. Then the lithium-ion cell was discharged with a current of 160 mA until the voltage at the poles of the cell had dropped to 2.5V. After renewed Charging, as described above, the lithium-ion cell was discharged to a voltage of 2.95V.
Sechs solcher Lithium-Ionen-Akkus, nach der oben beschriebenen Methode konditioniert, wurden in Reihe geschaltet. Jeder Akku war hier mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben mit zwei Magnetstreifen versehen und unter Zwischenlegung einer isolierenden Folie mit einer Aluminiumfolie umhüllt.Six such lithium-ion batteries, conditioned according to the method described above, were connected in series. Each battery was here described with reference to FIG. 1 provided with two magnetic strips and wrapped with the interposition of an insulating film with an aluminum foil.
Zu Vergleichszwecken wurde eine Serienschaltung aus sechs handelsüblichen Lithium-Ionen-Akkus gleichen Bautyps erstellt. Dieser Satz Lithium-Ionen-Akkus wird im Folgenden LITH 1 benannt, wohingegen der modifizierte und konditionierte Satz LITH 2 benannt wird.For comparison purposes, a series circuit of six standard lithium-ion batteries of the same type was created. This set of lithium-ion batteries will be referred to below as LITH 1, whereas the modified and conditioned set LITH 2 will be named.
Die im Folgenden an αiesen ΛKkusätzen ausgeführten Messungen tätigte ein von der Industrie- und Handelskammer Region Stuttgart öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für EMV in seinen Räumen.The following measurements were carried out on the αiesen ΛKkusätzen made a by the Stuttgart Chamber of Commerce and Industry publicly appointed and sworn expert for EMC in his rooms.
Fig. 3 zeigt eine Zusammenfassung der Messergebriisse. Die Figuren 4 bis 10 zeigen die einzelnen jeweils aufgenommenen Messkurven des Spannungs- und Stromverlaufs.Fig. 3 shows a summary of the Messergebriisse. FIGS. 4 to 10 show the individual respectively recorded measurement curves of the voltage and current profile.
In Test Nr. 1 und Test Nr. 2 wurden die Akkusätze LITH 1 und LITH 2 jeweils entladen bis an ihren Polen eine Spannung von 20 V anlag. Die Nennspannung der verwendeten Akkus beträgt nach Herstellerangaben jeweils 3,7 V. Eine Reihenschaltung von 6 Akkus ergibt somit eine Nennspannung der Anordnung von 22,2 V. Wie Fig. 5 zeigt hatte der Akkusatz LITH 1 am Anfang des Entladevorgangs eine Spannung von 22,58 V wohingegen der Akkusatz LITH 2 eine deutlich höhere Anfangsspannung von 24,03 V aufwies. Die entnommene Ladungsmenge, die sich beim Entladen bis auf eine Entspannung von 20 V jeweils ergibt und die entsprechende Energie ist für die beiden Akkusätze in der Tabelle in Fig. 3 wiedergegeben. Man erkennt bereits, dass dem modifizierten Akkusatz LITH 2 eine wesentlich höhere Ladungsmenge entnommen wurde, nämlich 464 mAh gegenüber 264 mAh bei LITH 1.In Test No. 1 and Test No. 2, the LITH 1 and LITH 2 battery packs were discharged each until a voltage of 20 V was applied to their poles. The rated voltage of the batteries used is according to the manufacturer in each case 3.7 V. A series connection of 6 batteries thus results in a nominal voltage of the arrangement of 22.2 V. As shown in FIG. 5, the battery pack LITH 1 had a voltage of 22 at the beginning of the discharge process, 58 V whereas the LITH 2 battery set had a much higher initial voltage of 24.03 V. The removed Amount of charge that results during discharge to a relaxation of 20 V each and the corresponding energy is reproduced for the two battery sets in the table in Fig. 3. It can already be seen that a significantly higher charge quantity was taken from the modified LITH 2 battery pack, namely 464 mAh compared to 264 mAh at LITH 1.
Anschließend wurden die Akkusätze LITH 1 und LITH 2 in den Tests 3 und 4 wieder aufgeladen. Die Ausgangsspannung vor dem Laden von LITH 1 lag bei 20,46 V, die sich nach dem Entfernen der Last nach dem Entladen von selbst einstellt. LITH 1 sowie LITH 2 wurden über eine Zeitspanne von etwa 39 min. kontinuierlich mit einem Strom von 400 mA geladen, wobei sich am Ende des Ladevorgangs bei LITH 1 eine Schlussspannung von 22,8 V einstellte. Innerhalb dieses Zeitraums wurde dem Akkusatz LITH 1 elektrische Energie in Höhe von 5,69 Wh zugeführt. Bei LITH 2 lag die Ausgangs Spannung, welche sich von selbst einstellt, bereits bei 22,8 V. Während des etwa 39 min. andauernden kontinuierlichen Ladens wurde LITH 2 elektrische Energie in der Höhe von 4,24 Wh zugeführt, wobei die Schlussspannung bei 23,68 V lag.Subsequently, the LITH 1 and LITH 2 battery packs were recharged in Tests 3 and 4. The output voltage before charging LITH 1 was 20.46 V, which self-adjusts after removal of the load after discharge. LITH 1 and LITH 2 were over a period of about 39 min. continuously charged with a current of 400 mA, at the end of the charging process with LITH 1 a final voltage of 22.8 V was established. During this period, the LITH 1 battery pack was supplied with 5.69 Wh of electrical energy. In LITH 2, the output voltage, which sets itself, was already at 22.8 V. During the approximately 39 min. For continuous continuous charging, LITH 2 was supplied with 4.24 Wh of electrical energy with a final voltage of 23.68 volts.
Anschließend wurden die Akkusätze LITH 1 und LITH 2 in den Tests Nr. 5 und 6 wiederum bis auf eine Entladeschlussspannung von 20 V entladen. Die Ausgangsspannung von LITH 1 lag bei 22, 27 V und die entsprechende Ausgangsspannung von LITH 2 bei 22, 18 V. Bis zur Entladeschlussspannung von 20 V wurde LITH 1 elektrische Energie in Höhe von 5,24 Wh und LITH 2 elektrische Energie in Höhe von 4,64 Wh entnommen.Subsequently, the battery packs LITH 1 and LITH 2 were again discharged in tests Nos. 5 and 6 to a discharge end voltage of 20 V. The output voltage of LITH 1 was 22, 27 V and the corresponding output voltage of LITH 2 at 22, 18 V. Up to the discharge end voltage of 20 V, LITH 1 electrical energy in the amount of 5.24 Wh and LITH 2 electrical energy in the amount of 4.64 Wh taken.
Auffällig an diesen Messungen ist, dass bei dem modifizierten Akkusatz LITH 2 eine deutlich höhere Ladungsmenge (438,6 mAh) als bei dem Akkusatz LITH 1 (245,3 mAh) entnommen wurde. Auch ist die entnommene elektrische Energie in Höhe von 4,67 Wh beim Entladen von LITH 2 um mehr als 10 % größer als die beim Laden zugeführte elektrische Energie in Höhe von 4,24 Wh.What is striking about these measurements is that with the modified LITH 2 battery pack a significantly higher charge quantity (438.6 mAh) was taken off than with the LITH 1 (245.3 mAh) battery pack. Also, the discharged electrical energy of 4.67 Wh when discharging LITH 2 is more than 10% larger than the 4.24 Wh supplied electric energy during charging.
In den Tests 7 und 8 wurden in einem erneuten Ladevorgang ausgehend von einer Ausgangsspannung von 21,47 V bei LITH 1 und 22,49 V bei LITH 2 erneut elektrische Ladung und somit elektrische Energie zugeführt. Die Energiezufuhr betrug 4,05 Wh bei LITH 1 und 4, 26 Wh bei LITH 2.In tests 7 and 8, in a recharging operation starting from an output voltage of 21.47 V at LITH 1 and at 22.49 V at LITH 2 again electric charge and thus electrical energy were supplied. The energy input was 4.05 Wh for LITH 1 and 4, 26 Wh for LITH 2.
Bei erneutem Entladen (Tests 9 und 10) lag die Energieentnahme bei dem Akkusatz LITH 1 bei 3,84 Wh und bei dem Akkusatz LITH 2 bei 4,44 Wh.When discharged again (tests 9 and 10), the energy consumption for the LITH 1 battery set was 3.84 Wh and for the LITH 2 battery set 4.44 Wh.
Auch bei diesem Test ergibt sich für LITH 2 eine positive Energiebilanz (geladen 4,26 Wh, entladen 4,44 Wh), wohingegen sich der Akkusatz LITH 1 „normal" verhielt (geladen 4,05 Wh, entladen 3,84 Wh).Also for this test, LITH 2 has a positive energy balance (charged 4.26 Wh, discharging 4.44 Wh), whereas the LITH 1 battery set behaved "normally" (charged 4.05 Wh, discharging 3.84 Wh).
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass bei den wiederholt vorgenommenen Lade- und Entladevorgängen sich bei den erfindungsgemäß modifizierten Lithium-Ionen-Akkusätzen, die mit Magnetstreifen bestückt waren und auf die oben geschilderte Art konditioniert wurden, sich eine deutlich bessere Energieentnahmebilanz einstellt, als dies bei konventionellen Lithium-Ionen-Akkus gleicher Bauart, wie sie bei den modifizierten Akkusätzen verwendet wurden, einstellte.In summary, it can be stated that in the repeated charging and discharging processes, the lithium ion battery packs that were equipped with magnetic strips and conditioned in the manner described above have a significantly better energy take-off balance than conventional ones Set lithium-ion batteries of the same type as used in the modified battery packs.
Worauf die Effizienzsteigerung der modifizierten Lithium-Ionen-Akkus letztlich beruht ist derzeit nicht vollständig geklärt. Es steht zu vermuten, dass die an die Lithium-Ionen-Akkus angelegten Magnetfelder einen Einfluss auf den Interkalationsprozess innerhalb des Elektrolyten des Akkus haben. Mit zunehmenden Einbau von Lithium-Ionen in das Wirtsgitter des Elektrolyten zeigt dieses System zunehmende ferromagnetische Wechselwirkungen, die durch das von außen angelegte Magnetfeld beeinflusst werden können.What is ultimately based on the increase in efficiency of modified lithium-ion batteries is currently not fully understood. It can be assumed that the magnetic fields applied to the lithium-ion batteries have an influence on the intercalation process within the electrolyte of the battery. With increasing incorporation of lithium ions into the host lattice of the electrolyte, this system shows increasing ferromagnetic interactions that can be affected by the externally applied magnetic field.
Es wird vermutet, dass die spezielle Konditionierung mit Permanentmagneten versehenen Lithium-Ionen-Akkus zu einer Steigerung der Beweglichkeit der Lithium-Ionen führen kann, so dass die durch die magnetischen Wechselwirkungen auftretenden Effekte verstärkt werden. It is believed that the special conditioning of lithium-ion batteries provided with permanent magnets can increase the mobility of the lithium ions, so that the effects of the magnetic interactions are enhanced.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Konditionieren von Ionen-Zellen mit den Schritten:1. A method of conditioning ionic cells comprising the steps of:
(a) Erzeugen eines Magnetfeldes am Ort der mindestens einen Ionen-Zelle;(a) generating a magnetic field at the location of the at least one ion cell;
(b) Laden der mindestens einen Ionen-Zelle auf deren Nennkapazität; und(b) loading the at least one ion cell to its nominal capacity; and
(c) Kurzschließend der mindestens einen Ionen-Zelle über einen Zeitraum, in dem noch keine spürbare Erwärmung auftritt.(c) short-circuiting the at least one ionic cell for a period of time during which no noticeable heating occurs.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurzschließen über einen Zeitraum von weniger als 5 Sekunden, vorzugsweise weniger als 2 Sekunden erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the short-circuiting takes place over a period of less than 5 seconds, preferably less than 2 seconds.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionen-Zelle (n) positiv geladene Ionen der Metalle Li, Na, Mg, Pd, Al, Zn, Cd, Pb oder von Verbindungen dieser Metalle aufweist bzw. aufweisen.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the ion cell (s) has positively charged ions of the metals Li, Na, Mg, Pd, Al, Zn, Cd, Pb or of compounds of these metals or have.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionen-Zelle ein Lithium-Ionen-Akkumulator ist, dessen positive Elektrode Ionen der Verbindungen L1COO2; LiNiO2j LiNu- χCoxθ2; LiNio,85Coo,iAlo.o5θ2; LiNio,33Coo,33Mno,33θ2; LiMn2Ü4 Spinell oder LiFePO4 aufweist.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the ion cell is a lithium-ion secondary battery whose positive electrode ions of the compounds L1COO2; LiNiO2j LiNuχCo x θ2; Linio, 85Coo, iAlo.o5θ2; Linio, 33Coo, 33Mno, 33θ2; LiMn2Ü4 spinel or LiFePO4 has.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld durch mindestens einen Permanentmagneten erzeugt wird, der an der Ionen-Zelle angebracht ist.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the magnetic field is generated by at least one permanent magnet attached to the ion cell.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionen-Zelle zylinderförmig ist und zwei streifenförmige Permanentmagneten auf dem Zellenmantel parallel zur Zellenachse und sich diametral gegenüberliegend angeordnet sind.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the ion cell is cylindrical and two strip-shaped permanent magnets are arranged on the cell jacket parallel to the cell axis and diametrically opposite one another.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellengehäuse die Form eines Quaders aufweist und mindestens zwei streifenförmige Permanentmagneten auf gegenüberliegenden Seiten des Quaders angebracht sind.7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the cell housing has the shape of a cuboid and at least two strip-shaped permanent magnets are mounted on opposite sides of the cuboid.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionen-Zellen und gegebenenfalls die daran angebrachten Permanentmagneten mit einer dielektrischen Folie umgeben sind, auf der eine Metallfolie angebracht ist.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the ion cells and optionally the permanent magnets attached thereto are surrounded by a dielectric film on which a metal foil is attached.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfolie eine Aluminiumfolie ist.9. The method according to claim 8, characterized in that the metal foil is an aluminum foil.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionen-Zelle ein Lithium-Ionen-Akkumulator ist und ferner folgende Schritte aufweist:10. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the ion cell is a lithium-ion secondary battery and further comprises the following steps:
(d) nach dem Kurzschließen (c) eine weitere Aufladung mit einem Ladestrom von mindestens 10 mA bis maximal 400 raA erfolgt, bis an den Polen der Zelle eine Spannung anliegt, die etwa 10 % über der Nennspannung liegt und der Ladestrom auf unter 10 mA gesunken ist;(d) after short-circuiting (c), a further charging is carried out with a charging current of at least 10 mA to a maximum of 400 raA until a voltage is applied to the cell poles, the is about 10% above the rated voltage and the charging current has dropped below 10 mA;
(e) die Ionen-Zelle mit einem Strom von 80 mA bis maximal 600 mA kontrolliert entladen wird, bis ein abrupter Span- nungs- und Entladestromabfall beobachtet wird; und(e) the ionic cell is discharged in a controlled manner at a current of 80 mA to a maximum of 600 mA until an abrupt voltage and discharge current drop is observed; and
(f) Schritt (d) wiederholt wird und anschließend(f) repeating step (d) and then
(g) die Ionen-Zelle wiederum kontrolliert entladen wird, bis ein beschleunigter Spannungsabfall beobachtet wird.(g) the ion cell is again discharged in a controlled manner until an accelerated voltage drop is observed.
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionen-Zelle eine Lithium-Ionen-Zelle ist und in Schritt (d) die Aufladung mit einem Ladestrom von 80 mA erfolgt, bis eine Spannung an den Polen der Zelle von 4 V anliegt und der Ladestrom auf 10 mA gesunken ist, die Ionen-Zelle mit einem Strom von 160 mA kontrolliert entladen wird bis die Spannung der Ionen-Zelle auf 2,5 V abgesunken ist und in Schritt (g) die Ionen- Zelle bis auf eine Spannung von 2,95 V entladen wird.1 1. A method according to claim 10, characterized in that the ion cell is a lithium-ion cell and in step (d), the charging is carried out with a charging current of 80 mA until a voltage at the poles of the cell of 4 V. is applied and the charge current has dropped to 10 mA, the ion cell is discharged in a controlled manner with a current of 160 mA until the voltage of the ion cell has dropped to 2.5 V and in step (g) the ion cell is reduced to one Voltage of 2.95 V is discharged.
12. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass:12. The method according to claim 6 or 7, characterized in that:
- die Ionen-Zelle an ein Netzteil mit variablem Innenwiderstand und mit separat einstellbarer Spannung und begrenzbarem Strom angeschlossen ist und die Spannung des Netzteils so eingestellt wird, dass zwischen Netzteil und Ionen-Zelle kein Strom mehr fließt, und- The ion cell is connected to a power supply with variable internal resistance and with separately adjustable voltage and limitable current and the voltage of the power supply is set so that between power supply and ion cell no longer flows, and
- ein Magnetstreifen auf der Mantelfläche der Ionen-Zelle parallel zu seiner Längsachse solange verschoben wird, bis ein Strom maximal eingestellt ist, der von der Ionen-Zelle in das Netzteil zurückfließt.- A magnetic strip on the lateral surface of the ion cell is moved parallel to its longitudinal axis until a maximum current is set, which flows back from the ion cell in the power supply.
13. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetstreifen im Wesentlichen die Länge der Ionen-Zelle haben und abwechselnd Nord- und Südpole parallel zur Längsachse der Magnetstreifen verlaufen.13. The method according to claim 5, characterized in that the magnetic strips have substantially the length of the ion cell and run alternately north and south poles parallel to the longitudinal axis of the magnetic strip.
14. Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie mit mindestens einer Ionen-Zelle (1) und14. Device for generating electrical energy with at least one ion cell (1) and
Mitteln zum Erzeugen eines Magnetfeldes am Ort der mindestens einen Ionen-Zelle (1).Means for generating a magnetic field at the location of the at least one ion cell (1).
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionen-Zelle (1) ein Lithium-Ionen-Akkumulator ist.15. The apparatus according to claim 14, characterized in that the ion cell (1) is a lithium-ion battery.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionen-Zelle zylinderförmig oder quaderförmig ist und die Mittel zur Erzeugung eines Magnetfeldes mindestens einen Permanentmagnetstreifen aufweisen, der parallel zur Längsachse der Ionen-Zelle auf dem Zellenmantel angebracht ist.16. The apparatus of claim 14 or claim 15, characterized in that the ion cell is cylindrical or cuboidal and the means for generating a magnetic field have at least one permanent magnet strip which is mounted parallel to the longitudinal axis of the ion cell on the cell jacket.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Magnetstreifen auf sich diametral gegenüberliegenden Seiten der Ionen-Zelle angeordnet sind.17. The apparatus according to claim 16, characterized in that two magnetic strips are arranged on diametrically opposite sides of the ion cell.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetstreifen im Wesentlichen die Länge der Ionen-Zelle in Richtung deren Längsachse haben und abwechselnd nebeneinander in Längsachsenrichtung verlaufende Nord- und Südpole aufweisen. 18. The device according to claim 17, characterized in that the magnetic strips have substantially the length of the ion cell in the direction of the longitudinal axis and have alternating side by side in the longitudinal axis direction extending north and south poles.
19. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung eines Magnetfeldes einen Elektromagneten aufweisen.19. The apparatus according to claim 14, characterized in that the means for generating a magnetic field comprise an electromagnet.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionen-Zelle nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 konditioniert ist. 20. Device according to one of claims 14 to 19, characterized in that the ion cell is conditioned by the method according to one of claims 1 to 13.
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