Герметичный щелочной аккумулятор

 

Оп ИСАЙ ИЕ

И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К ПАТЕНТУ

3ll477

Союз Советсних

Социалистичесиих

Республии

Зависимый от патента ¹â€”

Заявлено 14.VI.1966 (№ 1083144/24-7) с присоединением заявки ¹ 1058669)24-7)

Приоритет 21.11.1966, № 50462, Франция

Ои бликовяно 09.VI II.1971. Вк)ллстси) ¹ 24.ЧПК Н 01m 35!02!

1О!ш 43/04

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете 1!линистрое

СССР

У. 1, К 621.355.8.035.222.6 (088.8) Дата оп б)ликования онliccllIII)1 16).A!. 1971

Автор изобретения

Иностранец жан-Пьер Луи Родольф Аривель (Франция) Иностранная фирма

«Сосьете дез Аккумулятор Фикс э де Тряксьо (Франция) Заявитель с

w I-I .) : р

ГЕРМЕТИЧНЫЙ ЩЕЛОЧНОЙ АККУМУЛЯТОР

Известны герметичные щелочные аккумуляторы с отрицательным электродом из кадмия, отделенным сепаратором от положительного электрода, например, из никеля, и располо>кенным между отрицательным электродом и сепаратором дополнительным электродом в виде пористой основы с нанесенным на сторону, обращенную к отрицательному электроду, слоем проводящих частиц, например серебра, находящихся в непосредственном контакте с отрицательным электродом.

Такие аккумуляторы заряжаются током, составляющим лишь небольшую часть от их номинальной емкости. Увеличение силы зарядного тока приводит к выделению газообразного кислорода, скорость поглощения которого катодом значительно меньше скорости его образования иа аноде. Это вызывает увеличение внутреннего давления и задер>кку деполяризации отрицательного электрода.

Для увеличения зарядного тока и стабилизации внутреннего давления аккумулятора в предложенном аккумуляторе слой ссреора дополнительного электрода выполнен с капиллярными порами и толщиной, например 0,1— — 0,2 л1,!!.

На фиг. 1 и 2 показаны варианты выполнсiiI1I1 предло>кенного аккумулятора; Ila фиг. 3— аккумулятор со спирялы о свернутыми элск родах! Il; на фиг. 4 — коpп\ c lкl .ух! ляTnpll, изображенного ия фиг. 1.

Акк х!) лятор состоит из гсрмст;!чески за»рытого бака 1, положительных электродов 2, параллельно присоединенных к зажиму ). и

oTPHIIBTc.1blIbIx э 1екгРодов 4, та1 жс PBcllolo>ilpII>IbIx параллельно и присоединенных к зажиму 5 таким образом, что блок электродов ограничивается двумя отрицательными элек1г) тро)ями, которые можно изолировать от бака, как правило, 11310TQBлеииого из металла, при помощи двух изоляционных листов 6. Злектроды состоят из пластин с-:сченного никеля, пропитанных а»TIIaI!o; массой. Для !upon»T;;II положительных электродов употребляют гидрят окиси никеля, иногда с добавкой гидрата окиси кобальта, а для пропитки отрицательных электродов --- гидрят окиси кадмия. СпсчснI!bIc пласти11ь1 — — Tnlil !!i., Toлитиия их пр1!мср2i) !1о 0,9 лл дл i положительных электродог

0,8 ллг — для отрицательных электродов. В одиох! II3 II piIBcдс:1:!ь!х вар!1антов активная масса положитслы!ого электрода состоит из соединения актив)intro серебра, например из

2;; о).иси серсбгя..т)с>к )у электродами находите>l пористый изолирую1ций сепаратор / состоящий из фетра, пропускной бумаги или из ткани изготовленных синтетических волокон, таких как ней lo!1. Сепаратор может также спзи держатl двя слоя, ряс!1Оло>кснн! )х друг про311477

4 тив друга, один из которых состоит из неилоновой ткани, а другой из фетра (iso толщине этот сепаратор остается все же небольшим, порядка 0,1 — 0,3 ля). Сепаратор может быть выполнен в виде непрерывной ленты, располо>кеной зигзагами между электродами, или может состоять из нарезанных кусков, расположенных один за другим в промежутках между электродами. Рядом с каждым отрицательным электродом одом расположен дополнительный электрод 8 содержащий металл в топкоизмельченном состоянии, являющ ийся более электроположительным, чем, например, сереДополнительный электрод изготавливают следующим образом. Сначала выбирают основу тех же размеров, что у отрицательных элект одов, состоящую из нейлонового фетра и тродо, имеющую в несжатом состоянии т . тол гцину

0,1--0,2 л,я. Эту основу пропитывают раствором азотно-кислого серебра с 50 /о- " (50 / -ной (по вес ) концентрацией, и после быстрого стекания на воздухе основу погружают в раствор гидразина с 50 /о-ной (по объему) концентрацией при температуре около 20 С и выдерживают в м растворе 1 лин при перемешивании. этом р

Азотнокислое серебро диссоциирует с оса . днием восстановленного серебра по реакции

2AgNOg + 3NgH4 АР + 4Ng+6HgO

Серебро осаждается на поверхности волокон в тонком и пористом состоянии.

После этого основу вынимают из раствора гидразина и промывают большим количеством воды, а затем воде дают стечь, После стекания воды цикл может быть повторен несколько раз для увеличения толщины осадка серебра, отложившегося на основе. >Келательно, чтобы осадок серебра составлял примерно 1 — 4 г на

1 дц поверхности основы. Повторенные циклы завершают пятнадцатичасовой сушкой при

Ог температуре около 70 С.

Полученная таким образом основа, на которую нанесен пористый тонкий слой серебра, обладает очень низким электрическим сопротивлением и, если ее поместить, например, между двумя металлическими пластинами, то между этими пластинами образуется проводящий мостик с очень малым сопротивлением. Последующая стадия обработки основы заключается в ее пропитке водоотталкивающим материалом, таким KBK полистирол или политетрафторэтилеп, количество которого должно быть достаточно малым для того, чтобы сохранилось низкое сопротивление основы.

Так, например, основу с расположенным на ней пористым слоем серебра можно опустить в 1 /о-ный (по весу) раствор полистирола в трихлорэтилене (или в бутаноле — 2), а затем у ° р далить растворитель путем испарения, помещая основу примерно на б час в ооогреваемый шкаф с температурой ниже 50 С. Концепт трация раствора полистирола может оыть увеличена до 15o/, (по весу). Ка>кдую из основ помещают между активной поверхностью од= ного из отрицательных электродов и сепаратора 7, таким образом, чтобы слой тонкораспределенного серебра, которому приданы водоотталкивающие свойства, соприкасался с активной поверхностью соответствующего отрицательного электрода, не прикасаясь при этом к положительному электроду (благодаря наличию сепаратора 7). Для двух крайних отри10 цательных электродов основы могут быть помещены у их отрытых поверхностей для воздействия на кислород, способных выделяться в атмосферу бака вокруг электродов.

В аккумулятор до его герметического за15 крывания подводится количество электролита, достаточное для того, чтобы заполнить все поры в электродах и сепараторе 7, а также тс поры, которые гидрофобное вещество оставляет доступными в основе электрода 8. Свобод20 ный электролит удаляется, а оставшийся должен удерживаться в порах.

Блок, образованньнi электродами, сепаратором и основами, содер>кащими тонкораспределенное серебро, сжимают в баке 1 за счет

25 крайних поверхностей, параллельных электродам таким образом, чтобы отдельные поверх> ности располагались возможно оолее прямо.

Изоляционные листы б, если они имеют достаточную толщину, могут способствовать этому

50 сжатию. Кроме того, крайние поверхности бака, параллельные электродам, могут быть подвергнуты внешнему давлению, изготовленные из листового материала малой толщины онн передают это давление блоку электродов. До сжатия мо>кно пользоваться ободом 9, который окру>кает бак и снабжен пру>кипами 10, находящимися между шгм и крайними повср"ностями бака.

Благодаря тому, что каждый из пористых

4о слоев, содержащих основу из нейлонового фетра и тонкоизмельченного серебра, обладает гибкостью, которая имеет место и в том случае, если основа слоя состоит из металлических волокон без изолирующей подложки, этот

45 слой может быть подогнан к поверхности отрицательного электрода, с которым он должен находиться в соприкосновении и плотно прилегать к нему под действием сжимающего усилия, прплегаемого к блоку. Аккумулятор та50 кого типа можст быть заряжен током, равным

50 — 100 /о номинальной емкости, без создания опасного давления в герметически закрытом баке в условиях заряда и перезаряда.

Это объясняется тем, что кислород, выде55 ляющийся в конце заряда у поло>кительного электрода, диффупдирует и восстанавливается на смешанном положительном электроде, содержащем одновременно частицы серебра и кадмия, Металлический кадмий образуется и

60 результате восстановления, вызываемого зарядным током аккумулятора. Если учесть степень измельчения металлического сереора, осажденного химическим способом, и образование электрохимической пары между этим

65 мстBëëом и кадмием, то кислород, образую311477

55 щи!!ся на положительном электроде в основном при перезаряде в соответствии с реакцией:

20Н-, НгO + О + 2е (1) будет восстанавливаться на катоде пары серебро-кадмий, на котором процесс восстановления произойдет в соответствии с реакциеи:

20г + НгО + 2е - 20Н (2) На аноде этой пары кадмий будет окисляться, благодаря наличию гидрооксиальных ионов, образующихся при реакции (2) в соответствии с реакцией

Cd + 20Н вЂ”, С(1(ОН)г —, - 2с (3) Образование местных пар серебро-кадмий значительно повышает скорость восстановления кислорода в соответствии с реакцией (2).

Это позволяет достигнуть равновесия для скорости реакции (3), которая соответствует поглощени!О на отрицательном электроде кислорода, выделяющегося на поло?кительном электроде в конце зарядки. и реакции:

Cd (OH) + 2е —; Cd + 20H, (4) которая соответствует зарядке отрицательного электрода.

Благодаря хорошему электронному контакту между кадмием отрицательного электрода и серебром нанесенного слоя, небольшие пары серебро-кадмий да!от ток с максимальной силой и скоростью поглощения кислорода, поступающего от положительного электрода, что

ДСЛЯСТ ВОЗМО?КИЫМ П(!ИМСИЕИИЕ BLICOI|ОГО 33рядпого тока.

Водоотталкивающий материал, отложившийся в порах основы в виде слоя малой толщины, но с очень высокой пористостью, позволяет сохранить внутри пор небольшие объемы, пс заполня!Ощиеся электролитом и облегчающие местное существование трех фаз при раьновссии реакций, Тонкоизмельченный мстал l можно поместить лишь у поверхности одной или нескольких отрицательных пластин при условии, что туда может поступить кислород, выделяющийся на положительных электродах.

Так, например, можно (см. фиг. 2) расположить пористу!о основу у поверхности одного отрицательного электрода 4, находящегося внутри бака на внешней IIQBppxHocTII блока электродов, при условии, что поверхность

-10 электроположитсльного металла будст и3хо- диться в контакте с частицами активной массы, находящимися в восстановленном состоянии в конце процесса зарядки аккумулятора.

В этом col i !Bc I(ilc Iopog, I(QTopblll 4>lo?I(eT Oáразовяться В концс зарядки акк| м | лятОра и попасть в атмосферу бака, поступает, растворяясь, в электролит, содержашийся в пористой основе на поверхности между тош(оизмсльченным металлом основы и отрицательным элcêтродом. При этом он рссорбируется и давление внутри бака ограничивается величиной, при которой между выделяющимися кислородом и ресорбированным кислородом существует равновесие.

Изобретение может быть использовапо l! элементах, пластины которых не содержат активной массы, т. с. в элсктролитических элем IITBx. В этом слу lас мсстныг. пары представляют собой пары, су1цгству!Ощис между металлическими Bcрнами основы отрицательно поляризованного электрода и зернами оса?кдсиного метал IB.

На фиг. 3 и -1 показан аккумулятор, в котором 1(як элект1?оды, тяк и сепарат01? скрхчсиь! в форме спирали. Отрицательный электрод 4 и положительiIblé электрод 2, выполнены из тонкой и гибкой ленты из спсчсш!ого никеля, снабженной активной массой. Толщина ленты равна или несколы|о меньше 0,8 — -0,9 .и.!1, Мс?кду электродами расположен пористый изо lирующий сепаратор 7, состоящий из фетра, пропускной б3 маги и 111 ткани из си1тстического волокна. Толщина сепаратора 0,1 — 0,3 !1,!1, Отp!1цатсл ьl! ы и э 1 сктрод llccl.ол bко дли11исс положительного, что сделано с учетом того обстоятельства, что дуга спирали, описываемая отрицательным электродом. длиннее дуги, описываемой полож!пс.!ьным электродом.

Предмет изобрстсиия

Гсрметич!!ый щелочной аккумулятор с отрицательным электродом из кадмия, отделенIiûì сепаратором от положительного электрода, например, из никеля, и расположенным ме?кду отрицательным электродом и сепаратором дополнительным электродом в виде lloристой основы с IBIIeccllllblx»IB сторону, обращенную к отрицательному электроду, с;10см проводящих частиц, например серебра, 113xодяшихся в непосредственном контакте с отрицательHûì электродом, отлIIчающ!шся тем, что, с целью увеличения зарядного тока и стабилизации внутреннего давления, слой серебра

i3bIII01 HC!I С КЯПИ 7Л ЯР И Ы |1И ПО;,?3 Xi!I il ТО 1 И1:11l0ll, например, 0,1 — 0,2 3 нк г У

Фиг/

Фиг 3 иг 4

Составитель Ю. Драгомирова

Тскрсд Л. В. Куклина Коррекпоры Т. Б. Бабакина и Т. А. Китаева

Редактор Е. Кравцова

Загорская типография

Заказ 4382 Изд. № 1102 Тира>к 473 Подписное

П11ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Мшшстров СССР

Москва, )К-35, Рауьиская наб., д. 4/5