Het patent van Huib van Deutekom:
https://patentimages.stor...2174c03c107/US4214043.pdf
Het werk van Huib heeft bijgedragen aan de ontwikkeling van een NiMH-accucel die herbruikbaar is (of, om het correct te zeggen: veel meer herbruikbaar te maken en de meest herbruikbare accucel in de tijd van de uitvinding), en zonder dat deze gevaarlijk hoge gasdrukken ontwikkelt bij overladen of diepte-ontlading van de cellen.
De herbruikbare accucel die veelal gebruikt werd in die tijd was de loodzuur-accucel zoals we die nog steeds kennen van de auto, en een NiCd (nikkel-cadmium)-accucel, welke de herlaadbare accucel bij uitstek was. Alleen deze twee hadden een aantal vrij vervelende beperkingen; zo moet een loodaccucel kunnen ventileren om het waterstof wat kan ontstaan in de cel af te kunnen laten, wat dus niet geschikt was voor een gesloten verpakking (sealed container). Een NiCd-cel kon, mits correct gebruikt, wel in een gesloten verpakking worden geproduceerd, maar er zaten een aantal vrij serieuze gevaren aan bij diepteontlading, waar de NiCd-cel ook waterstof en zuurstof ging produceren wat de cel kon op laten zwellen en zelfs uit zijn verpakking kon breken waardoor het elektrolyt vrij kon komen.
Huib is niet de uitvinder van het elektrochemische proces wat de NiMH-cel mogelijk heeft gemaakt; dat elektrochemisch proces was allang bekend. Wat Huib's uitvinding heeft gedaan staat relatief duidelijk omschreven in de samenvatting:
"Rechargeable cell, which is sealed from the external atmosphere, having a negative electrode of, for example, LaNi5 or an intermetallic compound derived therefrom wherein the negative electrode has a greater quantity of electrochemically active compound than the positive electrode. When the positive electrode is in the fully discharged state, the excess quantity of active compound at the negative electrode is partly in the charged state (that is to say, being partly in the hydride form)."
Huib heeft een cel ontwikkeld waarin een grotere negatieve elektrode is opgenomen dan de positieve elektrode. Dat betekent dat niet de volledige negatieve elektrode zal zijn gereageerd wanneer de cel leeg is, maar dat er een deel van de negatieve elektrode overblijft (in hydride vorm). Dit heeft een belangrijk voordeel, want:
- De negatieve elektrode is de elektrode die ontbindt in gasvormige stoffen bij diepte-ontlading,
- Zodra een elektrolyt wordt omgezet in een gas wordt dit in principe niet meer terug opgenomen in het elektrolyt, zelfs niet wanneer de accu weer wordt opgeladen. Het ontbinden tot gas zorgt voor een (vrij heftig) capaciteitsverlies van de cel. Door te voorkomen dat gassen vormen, voorkom je dus voor een groot deel het onomkeerbaar capaciteitsverlies van een gesloten cel.
- Gasproductie zorgt tevens voor het opzwellen van de cel en dus voor lekken.
In principe heeft Huib dus de eerste accucel ontworpen die wél volledig gesloten kan zijn, maar zónder dat diepteontlading een desastreus effect heeft op de capaciteit van de cel. Huib heeft dus patent op het concept van de eerste fatsoenlijke herlaadbare accucel!
Overcharging is in practice a risk which
: must be taken into account when designing cells for
rechargeable batteries. Over-discharging is a phenome
non which can occur if one or more of a plurality of series-arranged cells, for example in a battery having
three or more cells, is fully discharged at an earlier
instant than the other cells owing to differences in ca
pacity which are unavoidable during fabrication. The
battery then continues to supply current. Both over
charging and over-discharging can, if no special provi
sions are made in the cells, result in the occurrence of
high gas pressures and, as the case may be, in explosive
gas mixtures being expelled through a valve.
Hierin legt van Deutekom de relevantie uit van zijn uitvinding: NiCd-cellen waren helemaal niet geschikt voor het in serie schakelen van meerdere accucellen, omdat niet elke cel dezelfde karakteristiek en capaciteit heeft. Dat draagt dus het risico met zich mee dat de ene cel eerder volledig ontladen is dan de ander en dat er dus cellen ongecontroleerd worden diepontladen, met de eerder genoemde gevolgen van dien. Door te voorkomen dat diepte-ontlading tot gasproductie resulteert, heeft Huib het diepteontladen van een accucel in theorie veilig gemaakt. En dát is de uitvinding van Huib.
Dus nee; absoluut geen fake nieuws. Huib heeft een belangrijke uitvinding gedaan om een soort 'bufferzone voor diepteontlading' in accucellen te bouwen, zodat een cel die behoorlijk leeg is gelopen gewoon opnieuw kan worden opgeladen omdat de diepteontlading niet tot gasproductie heeft gezorgd. Zonder de uitvinding van Huib zou de cel van jouw telefoon uitzetten wanneer je te laat bent voor de oplader, met het risico dat de cel uit elkaar knapt door de interne gasproductie en jij allemaal elektrolyt in je broekzak hebt lopen. Doordat er een buffer op de negatieve elektrode zit, is het nu geen ramp als een (metaalhydride) cel helemaal leegloopt.
Ik hoop dat het een beetje te begrijpen is
TOEGEVOEGD:
Tegenwoordig maken wij in heel veel toepassingen gebruik van accu's op basis van lithium, ofwel met een vloeibaar elektrolyt (lithium-ion) ofwel een elektrolyt in de vorm van een polymeer (lithium-polymeer (LiPo)), deze cellen hebben geen elektrochemische buffer ingebouwd zoals dat wel met een metaalhydride-cel kan. Toch gebruiken we overal Li-ion accu's voor, waarom dan?
Toen de uitvinding van de gebufferde NiMH-accucel werd gedaan, zaten we in de jaren '80. Elektrische regeltechniek stond toen nog in de kinderschoenen en was nog lang zo beschikbaar en betrouwbaar niet als dat dat vandaag is. Tegenwoordig gebruiken we accumanagers, die de spanning van elke individuele cel continu monitoren en cellen afsluiten wanneer deze onder een kritische waarde komen. Dit alles om te voorkomen dat de lithium-ion cellen nooit onder de kritische zelfdecompositie-grens komen van 3.0V en nooit boven de grens van 4.35V. Zulk geavanceerde regeltechniek die de accucellen kan balanceren en kan afsluiten wanneer deze een gevaarlijke grens overschrijden was techniek waar Huib destijds alleen maar van kon dromen. Een elektrochemische buffer maken om het (met de staat van de techniek destijds) onvoorkombare moment dat een cel onder de kritische grens zakt op te vangen was destijds de meest elegante oplossing.
[
Voor 19% gewijzigd door
naarden 4ever op 23-09-2019 21:36
]
:strip_icc():strip_exif()/u/65843/chef60x60.jpg?f=community)
/u/98547/crop5db2a7ff7f697_cropped.png?f=community)
:strip_icc():strip_exif()/u/270970/close-button.jpg?f=community)
/u/364570/icon.png?f=community){kind=icon}