ЩЕЛОЧНОЙ АККУМУЛЯТОР
(51) 6 H01M10/28, H01M2/02
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Статус: по данным на 17.03.2008 - действует
--------------------------------------------------------------------------------
(21) Заявка: 92007109/07
(22) Дата подачи заявки: 1992.11.20
(45) Опубликовано: 1995.04.30
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Патент США N 4015053, кл. H 01M 4/29, 1977. Авторское свидетельство СССР N 145917, кл. H 01M 10/28, 1962. Патент Франции N 780924, кл. 21b, 1, 1935.
(71) Заявитель(и): Государственное научно-производственное предприятие "Квант"
(72) Автор(ы): Зубов М.С.; Соловьев Л.А.; Протасов Е.Н.; Браудэ И.М.
(73) Патентообладатель(и): Государственное научно-производственное предприятие "Квант"
(54) ЩЕЛОЧНОЙ АККУМУЛЯТОР
Использование: химические источники тока. Сущность изобретения: разделенные сепараторами разнополярные электроды помещают в чехол из щелочестойкой пленки, имеющей открытое на 20 - 50% дно. Это повышает емкость щелочного аккумулятора за счет выравнивания концентрации электролита и улучшения обменных процессов вдоль поверхности электродов. 1 ил.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в производстве химических источников тока, в частности щелочных аккумуляторов. Основной задачей является создание источника тока с длительным сроком службы и высокими электрическими характеристиками.
Одним из путей решения задачи является создание условий для равномерной работы электрода по поверхности. В частности, для этого необходимо равномерное распределение концентрации и количества электролита вдоль поверхности электрода.
В случае щелочных аккумуляторов на участках электродов с избытком электролита (по их торцам) происходит более интенсивная потеря активной массы и большая вероятность образования дендритов по сравнению с участками с меньшим количеством электролита. Наиболее интенсивно данные процессы протекают в щелочных аккумуляторах с цинковыми электродами.
С целью выравнивания концентрации электролита вдоль поверхности электродов предлагается конструкция щелочного аккумулятора с вибрирующими электродами. Реализация данного предложения ведет к снижению объемных характеристик аккумулятора и к усложнению его конструкции.
С целью уменьшения объема свободного электролита по торцам электродов разнополюсные электроды, разделенные сепарацией, (блок электродов) помещают в полиэтиленовый чехол. Недостатком данного предложения является то, что применение чехла для борьбы с дендритообразованием по торцам электродов ведет к некоторому снижению электрических характеристик аккумулятора. Последнее обусловлено тем, что наличие чехла с закрытой донной частью на блоке электродов исключает протекание обменных процессов между электролитом, находящимся в межэлектродном пространстве, и "свободным" электролитом, находящимся за пределами блока электродов.
Этот недостаток устраняется в щелочном аккумуляторе, содержащем сосуд, разнополюсные электроды, разделенные сепарацией, помещенные в чехол с частично открытой донной частью. Данное предложение является наиболее близким к предлагаемому техническому решению. Недостатком его является то, что в нем не определена степень открытия донной части чехла, которая позволила бы увеличить разрядную емкость щелочного аккумулятора без снижения его срока службы.
Сущность предлагаемого щелочного аккумулятора состоит в том, что степень открытия донной части чехла, надеваемого на блок электродов, составляет 20-50% Указанная степень открытия донной части чехла обеспечивает свободное протекание обменных процессов между электролитом, находящимся в межэлектродном пространстве, и "свободным" электролитом, находящимся за пределами блока электродов. При степени открытия донной части чехла менее 20% скорость обменных процессов между "свободным" электролитом и электролитом в межэлектродном пространстве ничтожна, что не ведет к снижению разрядной емкости аккумулятора. Применять чехлы со степенью открытий более 50% нецелесообразно, так как проявляется влияние "свободного" электролита на образование и рост дендритов в местах максимальной концентрации силовых линий на углах электродов. Следствием этого является уменьшение срока службы аккумулятора.
На чертеже изображен предлагаемый аккумулятор.
На чертеже приняты следующие обозначения: аккумуляторный сосуд 1, разнополюсные электроды, разделенные сепарацией, (блок электродов) 2; чехол из щелочестойкой пленки 3, в донной части которого выполнены отверстия 4.
При заряде щелочного аккумулятора с разнополюсными электродами, помещенными в чехол с отверстиями в донной части с указанными степенями открытия, "свободный" электролит проникает в межэлектродное пространство, способствуя выравниванию концентрации электролита и улучшению обменных процессов вдоль поверхности электродов, что ведет к улучшению характеристик щелочного аккумулятора. В то же время количество электролита, находящегося в контакте с торцами электродов, остается практически неизменным.
Были собраны макеты никельцинковых аккумуляторов с номинальной емкостью 60 Ач с намазными цинковыми и металлокерамическими оксидно-никелевыми электродами, разделенными сепарационной пленкой 101, которые помещены в щелочестойкий и цинконепроникающий полиэтиленовый чехол без отверстий в донной части (контрольный образец), с одним отверстием в донной части со степенью открытия 4% (прототип), пятью отверстиями в донной части с общей степенью открытия 32% (опытный предлагаемый образец). Поперечный размер блока разнополюсных электродов был на 6 мм меньше внутренней ширины бака. Проведенные контрольные разряды макетов током 14 А показали, что емкость, отданная контрольным макетом, прототипом и опытным макетом, составляла 51, 48 и 73 Ач соответственно. Наработка всех вариантов макетов близка и составляла 100-110 циклов. По разрядной емкости предлагаемый аккумулятор превосходит контрольный аккумулятор и прототип более, чем на 40% и не уступает им по сроку службы. Все это указывает на перспективность практической реализации предлагаемого щелочного аккумулятора. Для его реализации не требуется специального технологического оборудования. Производство можно считать готовым к его внедрению.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
ЩЕЛОЧНОЙ АККУМУЛЯТОР, содержащий сосуд, разнополюсные электроды, разделенные сепаратором, помещенные в чехол с частично открытой донной частью, отличающийся тем, что степень открытия донной части чехла составляет 20 50%
Независимый научно технический портал
На главную страницу раздела
