Батарея металл-галогенных биполярных элементов

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель - устранение короткого замыкания. Каждьй элемент батареи содержит электропроводную стенку 1, на обеих сторонах которой выполнены в шахматном порядке пазы 4 и 5 для размещения в них перпендикулярно к стенке одним краем с одной с тороны, например, электродов из , а с другой стороны, например, электродов галогена из пористого графита. Нейтральные электропроводные стенки расположены на расстоянии см одна от другой. В каждом-элементе электродные пластины одной полярности расположены между электродньачи пластинами другой полярности. Расстояние межг : ду ячейками много больше межэлектродного расстояния, что снижает дендритообраэование. 2 ил. СО С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,Я0„„1284 (50 4 Н 01 M 12 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К flATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (2i) 2584748j24-07 (22) 22.02.78 (31) 770725 (32) 22.02.77 (33) US (46) 15.01.87. Бюл. У 2 (71) энерджи Девелопмент Ассошиэйтс

Инк. (US) (72) Питер Карр (СВ) (53) 62 1.352 ° 5(088.8) (56) Патент США И 3813301, кл. 136-86, 1974, Патент США Ф 3909298, кл. 136-86. 1975. (54) БАТАРЕЯ ИЕТАЛЛ-ГАЛОГЕННЫХ БИПОЛЯРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель — устранение короткого замыкания. Каждый элемент батареи содержит электропроводную стенку на обеих сторонах которой выполнены в шахматном порядке пазы 4 и 5 для размещения в них перпендикулярно к стенке одним краем с одной стороны, например, электродов из цинка, а с другой стороны, например, электродов галогена из пористого графита. Нейтральные электропроводные стенки расположены на расстоянии 6 35-8 см одна от другой. В каждом элементе электродные пластины одной пслярности расположены между электродньыи пластинами другой полярности. Расстояние мекду ячейками много больше межэлектродного расстояния, что сникает дендритообразование. 2 ил.

1 1284!i6

Изобретение относится к химическим источникам тока и касае" ñÿ батареи металл-гало ген ных элементов .

Цель изобретения — устранение короткого замыкания путем уменьшения образования дендритов.

На фиг. 1 представлена предлагаемая батарея металл-галогенных элементов, общий вид; на фиг, 2 — то же, поперечное сечение. fg

Каждый элемент батареи содержит нейтральную электропроводную плоскую стенку 1, которая имеет первую 2 и вторую 3 противоположные стороны.

Плоскость первой стороны 2 параллель- 15 на плоскости второй стороны 3. На стороне 2 выполнены пазы 4, параллельны один другому и расположены предпочтительно симметрично на стороне 2. 20

Аналогично на стороне 3 выполнены пазы 5, которые параллельны друг другу и расположены предпочтительно симметрично на стороне 3. Пазы 4 стороны 2 располагаются в шахматном порядке относительно йазов 5 стороны 3, причем предпочтительно, чтобы каждый паз 5 находится посередине между парой соседних пазов 4 и наоборот.

Стенка 1 может быть изготовлена ЗО из любого подходящего электропроводного материала, обладающего химической устойчивостью, т.е. химически нейтрального к электролиту и другим химическим веществам, с которыми он будет контактировать, Кроме того, стенка 1 может быть изготовлена из графита или металла.

Желательно, чтобы стенка была непроницаемой для электролита и газов. 10

Один край электродов 6 например, цинка расположен в соответствующих nasax 4 на стороне 2 стенки 1 так, что электрод 6 находится в электрическом контакте со стенкой 1. Д5

Один край электродов 7 расположен в соответствующих пазах 5 на стороне

3 стенки 1. В батарее металл-.галогенных элементов электрод 7 представляет собой электрод галогена и может быть изготовлен из любого подходящего электродного материала типа пористого графита или пористого благородного катализированного металла.

Края электродов б в соответст- 5 вующих пазах 4 и края электродов 7 в соответствующих пазах 5 удерживаются с помощью соответствующих средств. Например, края могут уцерживаться путем цементирования, ила=:ìåííîãî распылен-M G i KGHтакта или с номощью сварки. Однако предпочтительно электроды сделать так, чтобы они были чуть толще, чем соответствующие им канавки, чтобы их края были вставлены в канавки под давлением и удерживались на своем месте за счет плотной посадки. Плотная посадка электродов в соответствующие канавки просто и легко осуществляется и дает малое контактное сопротивление, Электроды хлора 7 изготовлены так, что имеют внутреннюю полость 8. Такая конструкция может быть выполнена известными способами, например изго--овлением двух по- овин соответствующей формы, которые затем скрепляются по краям или через непроводящую ус.-ойчивую пленку, или подгоняя и скрепляя электродные половинки непосредственно между собой.

Полость 8 представляет собой пространство, которое заполняется электролитом. Электрод 7 также снабжен пропускающим газ отверстиями. Чтобы добиться равномерного распределения электролита у каждого, отдельного хлорного электрода 7, каждый электрод хлора снабжается электролитом через тонкую трубочку 9, связанную с вышерасположенной трубопроводной системои и действующую как регулирующая поток насадка. Целесообразно, чтобы трубки 9 подагали электролит от трубопровода 10 вниз ко дну полости 8 хлорного электрода, -.:ак как необходимо, чтобы электролит поступал на дно ячейки. Такое устройство также сводит до минимума входные паразитные токи за счет увеличения длины трубки для максимального входного сопротивления электролита, Электролит подается в трубопровод 10 из резервуара

Инертная стенка 1 каждого биполярного элемента расположена параллельно стенке 1 соседних биполярных элементов.

Хлорные электроды 7 одного биполярного элемента перемещаются с цинковыми электродами 6 соседнего биполярного элемента, Каждый электрод продолжается почти до нейтральной стенки соседнего биполярногоG электродного элемента так, что между краем электрода и нейтральной стенкой 1

3 12844 соседнего биполярного элемента имеется лишь небольшой зазор.

Злектроды между каждой нарой соседних нейтральных стенок 1 образуют ячейку, площадь которой может быть увеличена просто путем удлинения нейтральной стенки 1 и присоединением дополнительных электродов. При этом электроды на границах каждой ячейки либо все цинковые 6, либо хлорные 7. 50

Такое устройство ограничивает вероятность наружного замыкания, так как оно обеспечивает разность потенциалов на ширине ячейки, равную половине разности потенциалов, имеющейся при 55 чередовании внешних электродов от цинкового 6 к хлорному 7 вдоль всей батареи.

Согласно фиг. 2 отдельные биполярные элементы располагаются на подхо- 20 дящей изолирующей устойчивой подложке 12 ячейки. Нейтральные стенки 1 прикрепляются к подложке с помощью любых подходящих средств, например зажимов с помощью сквозных титановых болтов на стеклянной подложке. Для лучшего крепления можно использовать пористую тефлоновую прокладку между стеклом и биполярным элементом. При такой конфигурации стенки батареи 30 состоят из крайних нейтральных стенок, т.е. стенок, которые имеют электроды только на одной стороне, и внешних электродов в каждой отдельной ячейке. Так как между краем каждого электрода и соседней ему нейтральной стенкой имеется небольшой зазор, то подходящая нейтральная нрокладка 13 помещается в зазор у внешнего электрода. Никакой крышки нет, 40 уак что каждый электрод в батарее открыт в газосборное пространство, что обеспечивает наилучший выход газа, возможный из ячейки. Если батарея помещена в кожух, вверху должно 45 иметься соответствующее пространство для газа.

В случае длительного действия ячейки необходимо обеспечить наличие пространства для сбора металлическо- 50

ro осадка. Как показано на фиг.,1, это может быть выполнено посредством такого крепления электродов, что между низом электродов и низом нейтральной стенки 1 остается небольшое пространство. Однако, чтобы сохранить электролит в ячейке, внешние электроды должны обязательно доходить до дна и прикрепляться к изолирующей подлож65 4 ке, например к пористой тефлоновой прокладке на подложке.

Нейтральные стенки, которые действуют как разделители ячеек, сделаны немного выше верхушки электродов в ячейке. Злектроизоляция между ячей-ками обеспечивается посредством высокого сопротивления пленки электролита, текущего через край электрода или внутренней стенки.

Предлагаемая батарея может содержать 10-12 биполярных элементов гребенчатого типа. Каждый элемент может иметь нейтральную стенку 1 высотой

10 см и длиной 12 см. Каждая первая поверхность 2 может иметь 14 цинковых электродов 6, выступающих на

6,35 — 8 см от плоскости поверхности 2 и верхним краем, лежащим на

2,54 см ниже верхнего края нейтральной стенки 1.

Каждая вторая поверхность 3 может иметь 12 хлорных электродов 7, выступающих на 6,35 — 8 см от плоскости поверхности 3, причем верхний край каждого на 2,54 см ниже края нейтральной стенки 1, а нижний край каждого на 0,3 см выше нижнего края нейтральной стенки 1. Нижний край каждого цинкового электрода 6, за исключением внешних электродов 6, может быть на 0,3 см выше нижнего края нейтральной стенки

Таким образом, эффективное межьячеечное расстояние, которое определяется расстоянием между нейтральными стенками, равным 6,35 — 8 см, много больше, чем действительное межэлектродное расстояние, посредством чего достигается снижение паразитных и/или дендритных эффектов, имеющихся в электрохимической батарее.

Формула изобретения

Батарея металл-галогенных биполярных,элементов, расположенных параллельно и содержащих эл..ктропроводную нейтрального стенку с разнополярными

I электродными пластинами на противоположных сторонах, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью устранения короткого замыкания путем умечьшения образования дендритов, нейтральные стенки расположены на расстоянии 6,35 — 8,0 см одна от другой, и на обеих их сторонах в шахматном порядке выполнены пазы для размеще5 1284465 6 ния в них перпендикулярно к стенке те электродные пластины одной поляродним краем соответствующих электрод- ности расположены между электродными ных пластин, причем в каждом элемен- пластинами другой полярности, с

Составитель К.Вейсбейн

Редактор М.Келемеш Техред И.Глущенко Корректор Е.Сирохман

Заказ 7469/61 Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4