Батарея металл-галогенных биполярных элементов

(50 4 Н 01 М 12 04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Патент США Иф 3813301,кл. 136-86, 1974,Патент США В 3909298,кл. 136-86. 1975.(57) Изобретение относится к электротехнике. Цель - устранение короткого замыкания. Каждый элемент батареисодержит электропроводную стенкуна обеих сторонах которой выполненыв шахматном порядке пазы 4 и 5 дляразмещения в них перпендикулярнок стенке одним краем с одной стороны,например, электродов из цинка, а сдругой стороны, например, электродовгалогена из пористого графита. Нейтральные электропроводные стенки расположены на расстоянии 6 35-8 см одна от другой, В каждом элементе электродные пластины одной полярности расположены между электродньыи пластинами другой полярности. Расстояние между ячейками много больше межэлектродного расстояния, что снижает дендри"тообразование. 2 ил.128446Изобретение относится к химическим источникам тока и касается батареи метапл-галогенных элементов.Цель изобретения - устранение короткого замыкания путем уменьшенияобразования дендритов.На Фиг. 1 представлена предлагаемая батарея металл-галогенных элементов, общий вид; на Фиг, 2 - то же,поперечное сечение. 10Каждый элемент батареи содержитнейтральную электропроводную плоскуюстенку 1, которая имеет первую 2 ивторую 3 противоположные стороны,Плоскость первой стороны 2 параллельна плоскости второй стороны 3. Настороне 2 выполнены пазы 4, которыепараллельны один другому и расположеныпредпочтительно симметрично на стороне 2, 20Аналогично на стороне 3 выполненыпазы 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 каждыйпаз 5 находится посередине между па. -рой соседних пазов 4 и наоборот.Стенка 1 может быть изготовлена ЗОиз любого подходящего электропроводного материала, обладающего химической устойчивостью, т.е, химическинейтрального к электролиту и другимхимическим веществам, с которыми онбудет контактировать,Кроме того, стенка 1 может бытьизготовлена из граФита или металла.Желательно, чтобы стенка была непроницаемой для электролита и газов. 10Один край электродов 6 например, цинка расположен в соответствующих пазах 4 на стороне 2 стенки 1 так, чтоэлектрод б находится в электрическомконтакте со стенкой 1, Д 5Один край электродов 7 расположенв соответствующих пазах 5 на стороне3 стенки 1. В батарееметалл-,галогенных элементов электрод 7 представляет собой электрод галогена и можетбыть изготовлен из любого подходящего электродного материала типа пористого граФита или пористого благородного катализированного металла.Края электродов б в соответствующих пазах 4 и края электродов 7 в соответствующих пазах 5удерживаются с помощью соответствующих средств. Например, края могут уцерживаться путем цементирования, плазменного распыления в точке контакта 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 опротивлениеЭлектроды хлора 7 изготовлены так, что имеют внутреннюю полость 8. Такая конструкция может быть выполнена известными способами, например изготовлением двух полонин 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 выше- расположенной трубопроводной системои и действующую как регулирующая поток насадка. Целесообразно, чтобы трубки 9 подагали электролит от трубопровода 10 вниз ко дну полости 8 хлорного электрода, так 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 11.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 биполярного электродного элемента так, что между краем электрода и нейтральной стенкой 13 128 чч 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. 10 Такое устройство ограничивает вероятность наружного замыкания, так как оно обеспечивает разность потенциалов на ширине ячейки, равную половине разности потенциалов, имеющейся при 15 чередовании внешних электродов от цинкового 6 к хлорному 7 вдоль всей батареи.Согласно фиг. 2 отдельные биполярные элементы располагаются на подхо 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 прокладка 13 помещается в зазор у внешкего 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 го 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 подлож 65 4ке, например к пористой тефлоновойпрокладке на подложке,Нейтральные стенки, которые действуют как разделители ячеек, сделанынемного выше верхушки электродовв ячейке. Злектроизоляция между ячей ками обеспечивается посредством высокого сопротивления пленки электролита, текущего через край электродаили внутренней стенки.Предлагаемая батарея может содержать 10-12 биполярных элементов гребенчатого типа. Каждый элемент можетиметь нейтральную стенку 1 высотой10 см и длиной 12 см. Каждая перваяповерхность 2 может иметь 14 цинковых электродов 6, выступающих на6,35 - 8 си от плоскости поверхности 2 и верхним краем, лежащим на2,54 см ниже верхнего края нейтральной стенки 1.Каждая вторая поверхность 3 можетиметь 12 хлорных электродов 7, выступающих на 6,35 - 8 см от плоскости поверхности 3, причем верхнийкрай каждого на 2,54 см ниже краянейтральной стенки 1, а нижний крайкаждого на 0,3 см выше нижнего краянейтральной стенки 1. Нижний крайкаждого цинкового электрода 6, заисключением внешних электродов 6,может быть на 0,3 см выше нижнегокрая 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,элеиентов, расположенных параллельно и содержащих эл.ктропроводную нейтрального стенку с разнополярными 1электродными пластинами на противоположных сторонах, о т л и ч а ющ а я с я теи, что, с целью устранения короткого замыкания путем уиечьшения 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 6ния в них перпендикулярно к стенке те электродные пластиныодной поляродним краем соответствующих электрод- ности расположены между электродными ных пластин, причем в каждом элемен- пластинами другой полярности,сбей Составитель К.Ве едактор М.Келемеш Техред Н.Глущенк