24.10.2008, 03:27 PM
Ok.. "Entschuldigung" angenommen... 
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Lass uns erstmal die Akkus betrachten. In Akkus stehen zwei Elektroden. Diese Elektroden werden beim Ladevorgang mit Ionen beschichtet. Diese Ionen kommen aus der Lösung. Sowohl an der Katode als auch an der Anode treten diese Vorgänge auf.
Der Hauptspannungsabfall entsteht an beiden Elektroden. In der sehr gut leitenden Lösung gibts dagegen kaum einen Spannungsabfall.
Wenn es uns jetzt gelänge, eine wirklich inerte Elektrode in die Lösung (also irgendwo in der Mitte zwischen Anode und Katode) zu tunken und die Spannung zwischen dieser Messelektrode und - meinetwegen - der Katode zu messen, so haben wir ein direktes Maß für den Ladezustand der Katode (die Anode verhält sich entsprechend). Wir messen die Spannung der Doppelschicht der Katode. Wir messen diese Spannung möglichst hochohmig, um einen Belegung der inerten Elektrode mit Lösungsionen zu vermeiden. Und wir messen möglichst ohne Ladestrom, damit der Innenwiderstand der Lösung uns die Messung nicht verfälscht.
Als "inerte Elektrode" kann man im einfachsten Fall eine Graphitmine aus einem Drehbleistift nehmen. Im besseren Fall nimmt man Glassy Carbon ("glasartiger Kohlenstoff").
Die Relation zwischen gemessener Spannung und Ladung der Zelle entsteht durch die bei unvollständig geladener Zelle vorhandenen Nebenreaktionen: es gibt also auf der Katode Bereiche, die schon mit Ionen beladen sind und es gibt gleich daneben Bereiche, die noch nicht geladen wurden. Die Redoxspannung steigt also mit zunehmender Ladung.
Die Redoxspannung kann sich aber nach der vollständigen monomolekularen Belegung der Elektrode nicht mehr weiter verändern, denn dann gibts keine Nebenreaktionen mehr und der eingebrachte Strom wird 1:1 in Ionenbeschichtung der Elektroden umgesetzt: die Schicht wird einfach immer dicker.
Für uns KÖNNTE das bedeuten, dass wir in jede einzelne Zellen eine inerte Elektrode einbringen und deren Spannung zur jeweiligen Katode mit einem Differenzverstärker in den ladestromfreien Zeiten messen und dem uC übermitteln. Dieser kann daraus direkt ableiten, ob Zellenelektroden vollständig beschichtet sind oder ob die Zelle noch weiteren Ladestrom braucht und zum Beispiel pro Zelle ein Relais steuern.
Sobald alle Katoden monomolekular belegt sind beginnt die eigentliche Ladung (Strom und Zeit), wobei alle Zellen in Reihe zu schalten sind. Wie durch Zauberhand werden alle Zellen zeitgleich den gleichen Ladezustand erreichen (wenn der Elektrolyt ok ist). Das typische "Umkippen" oder "Überladen" einzelner Zellen entfällt.
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Lass uns erstmal die Akkus betrachten. In Akkus stehen zwei Elektroden. Diese Elektroden werden beim Ladevorgang mit Ionen beschichtet. Diese Ionen kommen aus der Lösung. Sowohl an der Katode als auch an der Anode treten diese Vorgänge auf.
Der Hauptspannungsabfall entsteht an beiden Elektroden. In der sehr gut leitenden Lösung gibts dagegen kaum einen Spannungsabfall.
Wenn es uns jetzt gelänge, eine wirklich inerte Elektrode in die Lösung (also irgendwo in der Mitte zwischen Anode und Katode) zu tunken und die Spannung zwischen dieser Messelektrode und - meinetwegen - der Katode zu messen, so haben wir ein direktes Maß für den Ladezustand der Katode (die Anode verhält sich entsprechend). Wir messen die Spannung der Doppelschicht der Katode. Wir messen diese Spannung möglichst hochohmig, um einen Belegung der inerten Elektrode mit Lösungsionen zu vermeiden. Und wir messen möglichst ohne Ladestrom, damit der Innenwiderstand der Lösung uns die Messung nicht verfälscht.
Als "inerte Elektrode" kann man im einfachsten Fall eine Graphitmine aus einem Drehbleistift nehmen. Im besseren Fall nimmt man Glassy Carbon ("glasartiger Kohlenstoff").
Die Relation zwischen gemessener Spannung und Ladung der Zelle entsteht durch die bei unvollständig geladener Zelle vorhandenen Nebenreaktionen: es gibt also auf der Katode Bereiche, die schon mit Ionen beladen sind und es gibt gleich daneben Bereiche, die noch nicht geladen wurden. Die Redoxspannung steigt also mit zunehmender Ladung.
Die Redoxspannung kann sich aber nach der vollständigen monomolekularen Belegung der Elektrode nicht mehr weiter verändern, denn dann gibts keine Nebenreaktionen mehr und der eingebrachte Strom wird 1:1 in Ionenbeschichtung der Elektroden umgesetzt: die Schicht wird einfach immer dicker.
Für uns KÖNNTE das bedeuten, dass wir in jede einzelne Zellen eine inerte Elektrode einbringen und deren Spannung zur jeweiligen Katode mit einem Differenzverstärker in den ladestromfreien Zeiten messen und dem uC übermitteln. Dieser kann daraus direkt ableiten, ob Zellenelektroden vollständig beschichtet sind oder ob die Zelle noch weiteren Ladestrom braucht und zum Beispiel pro Zelle ein Relais steuern.
Sobald alle Katoden monomolekular belegt sind beginnt die eigentliche Ladung (Strom und Zeit), wobei alle Zellen in Reihe zu schalten sind. Wie durch Zauberhand werden alle Zellen zeitgleich den gleichen Ladezustand erreichen (wenn der Elektrolyt ok ist). Das typische "Umkippen" oder "Überladen" einzelner Zellen entfällt.