Герметичный щелочной аккумулятор

313477 Союз Советсних Социалистичесннх РеспублинЗависимый от патента ЛЪ -01 И 3502 01 и 13/04 6 ( 1083144/-7 лвле аявки105866924-7) с присоедицециех Контитетизобретений иоритет 21.1.1966,50462,аццил отнрыти нистров при Совете СС,.1,ята о убликовация опися 55 и 161.1971 Авторизобретен ИцострацецЛуи Родольф А(Фрацция) Жац-Пьер ель аявитель дез Ак Со яксь ЕРМЕТИЧ НЪЙ ОЧродахи; ця фиГ, 4 - кор 51 ус яккухтллт 051 с 5, изображенного ця фиг. 1.Аккадалятор состоит из Гсрх 5 сти 5 сски зяк 11 ытОГО Оякя 1, положитсльцых элскт 110 дОВ 2, 5 параллслыо присосдицсццых к зажиму 3, иОтрицятсльиых э;екгродов 4, также рясположеццых пяряллсль 550 и присосди 55 с 55 цых , зажиму 5 таким образом, что блок электродов ограничивается двумя отрицательными элско тродями, которые можно изолировать от бака,как правило, изготовлеицого из металла, при помощи двух изоллциоццых листов 6. Злект 110- ды состоят из пластин спсчеицого пикеля, пропитяцных активОП ассоц., лл пропит 1:.и по ложцтельцых электродов употребляют гидрятокиси цикслл, иногда с добавкой гидрата окиси кобальта, а для пропитки отрицательных электродовгидрят окиси кадмия. Спсчсцпыс плястипы -- толкс, тог 55 цииа их прцмсрзо цо 0,9 лл длл положцтсльцых электродог и0,8 лл - Ллл отрицятсг 5 ьцых электродов. В Одцох Пз пр 55 всдс:5:ьх Вяр 5 ацтов актиВцял масса положитслы 5 ого электрода состоит из соединения активОго серебра, цапримср из 2 окиси серсбгякжду электродами находитслпористый изолируюиПй сепараторсостоя.щий из фетра, пропускной бумаги или из ткали изготовленных си 55 тетических волокон, таких ,як цейл 05. Сспярятор .Ожет также созо держат двя слоя, рясположсцць 5 х др проИзвестны герметич ляторы с отрицательц мия, отделенным сепа ного электрода, напри локеппым между отр и сепаратором допол виде пористой основы цу, обращенную к от слоем проводящих ча находящихся в цепос отрицательным элект иацты выполцсора; ца фиг. 3 -рцутыми элск цые щелочцые аккумуым электродом из кадратором от положительмер, из никеля, и распоицательцым электродом ительиых электродом вс цацесеццым ца сторорицательцому электроду, стиц, например серебра, редствеццом контакте с родом. Такие аккумуляторы заряжаются током, составляющим лишь цебольшую часть от их цомицальцой емкости, Увеличение силы зарядного тока приводит к выделению газообразного кислорода, скорость поглощения которого катодом значительно меньше скорости его образовация ца ацоде. Это вызывает увеличение внутреннего давления и задерзкку деполяризации отрицательного электрода.Для увеличения зарядного тока и стабилизации вцутреццего давления аккумулятора В цредлокеицом аккумуляторе слой серебра доцолцительцого электрода выполцсц с капиллярцыми порами и толщицой, например 0,1 -- 0,2 ль 5 кНа фиг. 1 и 2 показаны варии 51 предложеицОГО яккумулят55 кк муллтор со спирялыго свс КУМУЛЯТОР4311477 4 нтив друга, один из которых состоит из неилоновой ткани, а другой из фетра (по толщинеэтот сепаратор остается все же небольшим,порядка 0,1 - 0,3 яя)Сепаратор может бытьвыполнен в виде непрерывной ленты, располокеной зигзагами между электродами, илиможет состоять из нарезанных кусков, расположенных один за другим в промежутках между электродами. Рядом с каждым отрицательным электродомодом расположен дополнительныйэлектрод 8 содержащий металл в топкоизмельченном состоянии, являющ ийся болееэлектроположительным, чем, например, сереДополнительный электрод изготавливаютследующим образом. Сначала выбирают основу тех же размеров, что у отрицательных элект одов, состоящую из нейлонового фетра итродо,имеющую в несжатом состоянии т .тол гцину0,10,2 л,я. Эту основу пропитывают раствором азотно-кислого серебра с 50/о- " (50 О/ -ной (по вес ) концентрацией, и после быстрого стеканияна воздухе основу погружают в раствор гид.разина с 50%-ной (по объему) концентрациейпри температуре около 20 С и выдерживают вм растворе 1 лин при перемешивании.этом рАзотнокислое серебро диссоциирует с оса . днием восстановленного серебра по реакции2 АдМО, + 3%Н 4 АР + 4 Х,+6 Н,ОСеребро осаждается на поверхности волокон втоцком и пористом состоянии,После этого основу вынимают из растворагидразина и промывают большим количествомводы, а затем воде дают стечь, После стеканияводы цикл может быть повторен несколько раздля увеличения толщины осадка серебра, отложившегося на основе, желательно, чтобыосадок серебра составлял примерно 1 - 4 г на1 дц поверхности основы. Повторенные циклы завершают пятнадцатичасовои сушкой приогтемпературе 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, томежду этими пластинами образуется проводящий мостик с очень малым сопротивлением. Последующая стадия обработки основызаключается в ее пропитке водоотталкивающим материалом, таким как полистирол илипол итетрафторэтилеп, количество которогодолжно быть достаточно малым для того, чтобы сохранилось низкое сопротивление основы.Так, например, основу с расположенным наней пористым слоем серебра можно опуститьв 1/о-ный (по весу) раствор полистирола втрихлорэтилене (или в бутаноле - 2), а затему Гдалить растворитель путем испарения, номещая основу примерно на б час в ооогреваемый шкаф с температурой ниже 50 С. Концентрация раствора полистирола может оыть увеличена до 15% (по весу). Какдую из основ помещают между активной поверхностью одного из отрицательных электродов и сепаратора 7, таким образом, чтобы слой тонкораспределенного серебра, которому приданы водо отталкивающие свойства, соприкасался с активной поверхностью соответствующего отрицательного электрода, не пргпсасаясь при этом к положительному электроду (благодаря наличию сепаратора 7). Для двух крайних отри О цательных электродов основы могут быть помещены у их отрытых поверхностей для воз.действия на кислород, способных выделяться в атмосферу бака вокруг электродов.В аккумулятор до его герметического за 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, Свобод ный электролит удаляется, а оставшийся должен удерживаться в порах.Блок, образованный электродами, сепаратором и основами, содержащими тонкораспределенное серебро, сжимают в баке 1 за счет 25 крайних поверхностей, параллельных электродам таким образом, чтобы отдельные поверхШ )дности 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 З 5 сжатия мокно пользоваться ободом 9, который окружает бак и снабжен прукипами 10, находящимися между шгм и крайними поверхностями бака.Благодаря тому, что каждый из пористых 40 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, прилегаемого к блоку. Аккумулятор та кого типа можст быть заряжен током, равным50 - 100/о номинальной емкости, без создания опасного давления в герметически закрытом баке в условиях заряда и перезаряда.Это объясняется тем, что кислород, выде ляющийся в конце заряда у положительногоэлектрода, диффупдирует и восстанавливается на смешанном положительном электроде, содержащем одновременно частицы серебра и кадмия, Металлический кадмий образуется и 60 результате восстановления, вызываемого за.рядным током аккумулятора, Если учесть степень измельчения металлического сереора, осажденного химическим способом, и образование электрохимической пары мекду этим 65 металлом и кадмием, то кислород, образую45 50 55 ГциСя на положительном электроде в основном при перезаряде в соответствии с реакцией: 20 Н-, Н,О + 0 + 2 е (1) будет восстанавливаться на катоде пары серебро-кадмий, на котором процесс восстановления произойдет в соответствии с реакцией:- Ог + НгО + 2 е - 20 Н (2) На аноде этой пары кадмий будет окисляться, благодаря наличию гидрооксиальцых ионов, образующихся при реакции (2) в соответствии с реакцией С(1 + 201-1 - , С 1(ОН)г - ,- 2 с (3) Образование местных пар серебро-кадмий зцачительцо повышает скорость восстановления кислорода в соответствии с реакцией (2). Это позволяет достигнуть равновесия для скорости реакции (3), которая соответствует поглосцению на отрицательном электроде кислорода, выделяющегося ца полокительцом электроде в конце зарядки, и реакции: С(1(ОН)г + 2 е- Сс 1 + 20 Н, (4) которая соответствует зарядке отрицательногоэлектрода.Благодаря хорошему электронному контакту между кадмием отрицательного электрода и серебром нанесенного слоя, небольшие пары серебро-кадмий даОт ток с максимальной силой и скоростью поглощения кислорода, поступающего от положительного электрода, что делает Возмогкцым примсцецие Высокого 311- рядцого тока,Водооттал кивающий материал, отложившийся в порах основы в виде слоя малой толщины, но с очень высокой пористостью, позволяет сохранить внутри пор небольшие объемы, це заполняОщиеся электролитом и облегчающие местное существование трех фаз при раьцовссии реакций, Тонкоизмельченный металл можно поместить лишь у поверхности одной или нескольких отрицательных пластин при условии, что туда может поступить кислород, выделяющийся ца положительных электродах.Так, например, можно (см. фиг. 2) расположить пористуо основу у поверхности одного отрицательного электрода 4, находящегося внутри бака ца внешней поверхности блока электродов, прц усгОвИ 1, что повср.(ность 10 15 20 25 30 35 -10 электроположитсльцого металла будет цахо диться в контакте с частицами активной массы, находящимися в восстацовлешом состоянии В конце процесса зарядки яккхуляторя. В этом слу Яе кислород, 1(оторый могкет Образоваться в 1(онце зарядки а,Мулятора попасть в атмосферу бака, поступает, растворяясь, в электролит, содержашийся в пористой основе на поверхности между тоцкоизмсльчеццым металлом основы и отрицательным электродом, При этом оц рссорбируется и давление внутри бака ограничивается величиной, при которой между выделяющимися кислородом и ресорбированцым кислородом существует равновесие.Изобретение может быть использовано н элементах, пластины которых це содержат ак. тивной массы, т. с. в элсктролитических элементах. В этом случае мсстны( пары представляют собой пары, СМГцсствуОщис между металлическими зсрцамц основы отрицательно поляризованного электрода и зернами осажденного металла.На фиг. 3 и -1 показан аккумулятор, В 1(ото. ром как электроды, тяк и сепаратор скрх сць в форме спирали. Отрицательный электрод 4 и положительный электрод 2, выполнены из тонкой и гибкой ленты цз спсчсшого никеля, снабженной активной массой. Толщина лсцть 1 равна или цесколыо мсцьше 0,8 - -0,9,с.с, Чс. жду электродами расположен пористый изолирующий сепаратор 7 состоящий из фетра, Гропмскцои б маги цлц ткани цз синтетического волокна. Толщина сепаратора 0,1 - 0,3,цс,Отрицатсл ьц ы й электрод носко з 1 ко длин. цсс положительного, что сдсл;Ио с учетом того обстоятельства, что дуга спирали, описываемая отрццатсльцым электродом. длиннее ду- ГЦ, ОПИСЫВЯР.О ПОЛОЖИ 1 СГ 1 ЬЦ 1 М ЭГ 1 СКТРОДОМ Предмет изобретения Герметичны щелочной аккумулятор с Отрицательным электродом из кадмия, отделенцьсм сепаратором от положительного электрода, например, из никеля, и расположенным между отрицательным электродом и сепаратором дополнительным электродом в виде пористой основы с цацсссццым ца сторону, обращенную к отрицательному электроду, слоем проводящих частиц, например серебра, цаходяшихся в цепосрсдствсцном контакте с отрицательным электродом, от.асссссюссрсссся тем, что, с целью увеличения зарядного тока и стабилизации внутреннего давления, слой серебра вьГОянец с капиллярцымц поряц ц толц 1:1- цой, например, 0,1 - 0,2 з.11,вцова дакто оставитслскрсд Л. Драгомировадина Корректоры Т Б Баби Т. А. КЗагорская типография аказ 438211-1 ИИПИ Комитета Изд.1102 Тираж 473делам изобретений и открытий при Совете Мииист Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ясное СССР