[发明专利]充电电池系统及其应用

说明书

本发明涉及按照权利要求1和3的充电电池系统及其按照权利要求18的应用。

对一次和二次能量供给来说，电池及其电池系统正变得越来越重要。在辐射保护和原材料及能量的可再用性或可循环性的意义上，该增长的关系正受到不断增长的对能量供给系统环境兼容性的要求极大地影响。

本发明首先涉及终端用户，私人房屋主，其次也涉及公共设施，特别是装备有与环境更相容的能源的基础设施和交通设施。移动设备如便携式微小装置和交通工具尤其是汽车或火车或船舶已经装备有蓄电池或电池形式的对环境有益、可再用或可再充电的能源。此外，电池系统形式的能源正逐渐地用于固定装置如独立设备或也充当紧急电源。

私人终端用户和公共设施正逐渐使用金属/空气去极化电池作为可再充电一次电池，如在助听器或心脏起搏器以及在通讯工程和信号设施上。

由于其高能量密度和成本合适、环境兼容的活性材料，此类金属/空气去极化电池特别适合作为分散和充电电源。锌特别适合作为金属电极的材料。这是由于锌的低当量和高氢过电位，可防止在水特别是碱性电解质中锌电极自发溶解，同时能以高电流效率充电。

在充电蓄电池或电池系统的情况下，公知充电期间的问题是在金属电极或电化学活性涂层发生结构和形状变化。在锌/空气去极化电池的情况下也可观察到该问题。在一定环境下随着以二次方式的充电循环次数的增加，金属电极的形状变化导致电极内短路或钝化。因此，随着充电循环次数的增加，电极容量下降，从而电池或电池系统的寿命急剧缩短。

为降低结构和形状变化对金属电极或电化学活性涂层的实际形状变化的有害影响，现有技术提出许多方法。

例如，众所周知用新电极机械更换用过的电极，从外部给电极再充电，从根本上实际更新已放电的电池。

无可否认，这可使用新电极“再充电”之后的已放电的电池具有原有的电池容量，但是由顾客进行成套的快速、灵活的充电则不可能。因此，在现有技术中，该电池系统的制造和销售部门必须同时提供用于再处理已放电电极的服务。

现有技术也公开了所谓的自动系统，用于接受具有机械不稳定的、胶状或粉末电化学活性涂层的电极结构，包围相应的电极结构并可机械稳定涂层。然而，该机械稳定性与电极材料有关，如胶或粉末，并试图简化在更换和装入期间电极结构的处理。然而，充电期间发生微观和中间态尺寸大小的电极结构和形状变化，而这在所知的自动系统无法防止。

现有技术也公开了所谓的小孔隔板，其基本上与电极接触，并在一定电极类型的情况下可降低由所谓的电渗透引起的再充电期间的电极结构和形状变化的程度。该过程基本上可由第一类型的可溶电极完成。

在后者的情况下，作为小孔隔板的结果，降低了电渗透引起的对流的形成和一定浓度梯度的形成，从而也减少了循环再充电期间的电极结构的结构和形状变化。

然而，在按照现有技术的所有的这些公知的方法和结构中，并未包括循环再充电期间的相当大比例的电极结构的结构和形状变化，从而对于再充电电池系统的用户而言，只有非常小数量的再充电循环，直至电池系统和特别是含在其中的电极必须进行实际更新，这导致成本增大。

本发明的目的是提供电池系统，其可使用户以实用、成本合适的方式充电。

按照本发明，其目的一方面通过按照权利要求1的充电电池系统来完成，而另一方面通过按照权利要求3的充电电池系统来实现。按照本发明的充电电池系统的改进构成从属权利要求的主题。使用按照本发明的充电电池系统构成权利要求18的主题。

按照本发明的再充电电池系统首先以第一方式具有布置在电解质空间中的多个电极，电解质空间充满电解质。多个电极借助于电引线抽头。至少电极之一的结构是第二类型的基本不溶电极。该第二类型的基本不溶电极具有隔板结构，通过隔板结构可降低至少循环充电和放电期间的电极结构和/或形状变化，这与不稳定放电产物下沉有联系。

为降低电渗透引起对流而导致的结构和形状变化，尽管现有技术已使用了小孔隔板，但该工艺在第二类型的不溶电极的情况下并未提供满意的结果。这尤其由于第二类型的不溶电极情况下在一定条件下的结构和/或形状变化并不或不完全由浓度梯度导致的电渗透所引起，但实际上由特别是与来自电极表面的不溶且特别是机械不稳定的放电产物有关的重力所引起以及由于它们的沉降的缘故。