Harald Möller - Hoppecke

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die Zellen kompakter als die bisherigen
FNC ® -Industriezellen aufzubauen.
Das kann erreicht werden durch die
Verwendung spezieller Separatoren
und einen Eng-Einbau der Elektrodenelemente.
Damit lässt sich die
Kapazität der Zellen bei gleichem
Volumen typenabhängig deutlich erhöhen.
Einen weiteren Schritt in
diese Richtung stellt der Einsatz von
dünnen Wasserstoffspeicherelektroden
anstelle von Cadmiumelektroden dar.
Der Wasserstoff, der sich beim Laden
an der negativen Elektrode bildet,
wird in einem metallischen Speichermaterial
in fester Form "gelöst" und
bildet dabei ein sogenanntes Metallhybrid.
Die elektrochemischen Zellen,
die aus einer Nickel-Hydroxyd-Positiven
(wie bei FNC ® ) und einer solchen
Speicherelektrode bestehen, werden
als Nickel-Metallhybrid-Zellen bezeichnet.
Solche Batterien finden
heute bereits zahlreiche Anwendungen
in elektronischen Geräten.
Nickel-Metallhybrid-Batterien weisen
den Vorteil auf, dass sie wesentlich
kompakter aufgebaut sind als konventionelle
Batterien, d.h. mehr Energie
im gleichen Volumen speichern
können. Bei HBS wurden erste Prototypen
solcher Zellen für Industrieanwendungen
gebaut und getestet.
In vielen Eigenschaften, wie Entladecharakteristik
und Spannungslage,
ähneln diese Zellen den FNC ® -Zellen
sehr stark. Sie erreichen eine vergleichbare
oder sogar höhere Zyklenlebensdauer.
Lediglich beim Laden
gilt es, einige Unterschiede zu den
Nickel-Cadmium-Zellen zu beachten.
Eine Besonderheit der Nickel-Metallhybrid-Zellen
besteht darin, dass am
Ende des Ladens kein so deutlicher
Spannungsanstieg wie bei Nickel-
Cadmium auftritt. Dadurch ergibt sich
der Vorteil, dass man eine vollständige
Aufladung auch mit geringerer
Spannung als bei Nickel-Cadmium-
Zellen erreichen kann. Im Unterschied
zu Nickel-Cadmium Batterien
muss allerdings der Ladeprozess auf
elektronische Weise gesteuert werden.
Zu diesem Zweck wurde ein
Steuergerät entwickelt, das in Verbindung
mit geeigneter Ladetechnik
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eine solche Funktion erfüllen kann.
Alkalische Batterien mit
Steuergerät BCMU –
das ideale Batteriesystem
Dieses BCMU (battery control and
monitoring unit), an dessen
Entwicklung ein Team von HBS und
Experten einer Hochschule beteiligt
sind, ist für die Batterieüberwachung
in den verschiedensten Anwendungen
vorgesehen. Es ist in der Lage
komplette Batteriesysteme zu überwachen
und deren Betrieb zu
steuern. Das BCMU verfügt daneben
über die Fähigkeit große Datenmengen
über lange Zeiträume zu
speichern. So besteht die Möglichkeit
sowohl bis zu drei Temperaturen
als auch zwei Spannungen neben
dem Strom aufzuzeichnen und
Ladungs- und Energiebilanzen zu
erstellen. Das Gerät kann über
80000 Datenpunkte mit Abständen
von Zehntelsekunden bis mehreren
Minuten aufnehmen. Aufgrund
dieser Eigenschaften wurde es bereits
erfolgreich zur Untersuchung und
Optimierung bestehender Anlagen
(FTS, mobilen und stationären
Batterieanlagen, Eisenbahn- und
Straßenfahrzeugen) eingesetzt.
Es hat sich gezeigt, dass sich die
Vorzüge der neuen Nickel-Metallhybridzellen
nicht nur für Hybridfahrzeuge,
sondern auch in anderen
Bereichen von Industrieanwendungen
nutzen lassen. So rücken auch
andere Anwendungsfelder in den
Bereich der Möglichkeiten. Dazu ist
es erforderlich, die Besonderheiten
der etwas anderen elektrochemischen
Wirkprinzipen zu berücksichtigen und
die mit der Verwendung der hochwertigen
Materialien verbundenen Kosten
niedrig zu halten. In den nächsten
Monaten sind dafür noch eine Reihe
technologischer Entwicklungsaufgaben
zu lösen. Diese Zellen können auch
für die Realisierung von industriellen
Hybridsystemen verwendet werden,
ganz gleich ob dabei der Primärantrieb
auf einem Verbrennungsmotor oder
einer Brennstoffzelle beruht.
Dr. Detlef Ohms
New HOPPECKE
Nickel – Metal –
Hybride Battery
System for Industrial
and even Hybrid
Vehicle Applications
During the last years, the demands
on energy and power density of batteries
have been steadily increased.
Due to power output, fast rechargeable
and reliable alkaline batteries
(e.g. FNC ® batteries) offer some
advantages in comparison to other
battery technologies. Nickel metal
hybride batteries may extend the
properties of alkaline batteries even
further. As they display a high energy
density per volume, they are candidates
for the application in mobile
applications and even hybrid vehicle
concepts. Over the past several
years, HBS has studied nickel metal
hybride cells for industrial applications.
In addition, HBS has developed
a battery control unit (BCMU
4.1) that can be applied in advanced
battery systems. The BCMU is able to
monitor battery systems over an
extended period of time and may be
used to control the charging process.
That offers the opportunity to integrate
nickel metal hybride batteries
into new applications and to optimize
conventional battery systems.