АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ Российский патент 2009 года по МПК H01M10/30 H01M2/14 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в аккумуляторных батареях со щелочным электролитом, к которым предъявляются повышенные требования по надежности, в частности применяемых в качестве бортового резервного источника тока летательных аппаратов.

Известна щелочная никель-кадмиевая аккумуляторная батарея (А.с. СССР №1166636).

В аккумуляторах указанной батареи предусмотрено применение крупнопористого сепаратора на положительном электроде и мелкопористого - на отрицательном электроде. Конструкция данной батареи позволяет обеспечить ее эксплуатацию в течение 3 лет и наработку 250-300 циклов.

Недостатком применения указанной батареи является ограниченный срок службы и недостаточное количество циклов наработки из-за возможности образования «кадмиевых шунтов» между отрицательным и положительным электродами аккумуляторов, обусловленных естественной миграцией активного кадмия, и возможности транспорта выделяющихся при заряде газов от одного электрода к другому.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в увеличении надежности эксплуатации аккумуляторной батареи, увеличении ее срока службы и количества циклов наработки за счет увеличения размера пор сепаратора на положительном электроде, увеличения толщины и размера пор сепаратора на отрицательном электроде и размещения между сепараторами электродов мелкопористого сепаратора.

Для достижения этого технического результата применены сепараторы, расположенные в определенной последовательности со строго заданными свойствами:

- на положительном и отрицательном электродах применены крупнопористые сепараторы, между ними расположен мелкопористый сепаратор;

- отношение размера пор сепаратора, расположенного на положительном электроде, к сепаратору отрицательного электрода составляет 4-15;

- отношение параметров сепаратора положительного электрода к параметрам центрального сепаратора: по толщине 1,5-4.5, по размеру пор 14-100, по поверхностной плотности 1,1-2,6, электросопротивлению электролита в порах 0,25-12,0;

- отношение параметров сепаратора отрицательного электрода к параметрам центрального сепаратора: по толщине 1,5-2.5, по размеру пор 2,5-12, по поверхностной плотности 1,0-1,25, электросопротивлению электролита в порах 1,2-9,0.

Отличительными признаками предлагаемой аккумуляторной батареи от существующей является наличие в аккумуляторах центрального мелкопористого сепаратора и изменение параметров сепараторов положительного и отрицательного электродов.

Благодаря этим признакам улучшается отвод газов, выделяющихся при заряде батареи, и затрудняется образование «кадмиевых шунтов» между электродами аккумуляторов при длительной эксплуатации батареи.

Предлагаемая аккумуляторная батарея иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3.

На фиг.1 показан общий вид аккумуляторной батареи, на фиг.2 - общий вид аккумулятора, на фиг.3 - схематичное изображение электродов аккумулятора с разделяющими их сепараторами.

Аккумуляторная батарея (фиг.1) содержит аккумуляторы 1, соединенные между собой соединительными шинами 2 и помещенные в жесткий металлический корпус 3 контейнера.

Аккумулятор (фиг.2) содержит блок 6 электродов с сепарацией, расположенный в сосуде 7. Токосъем от блока электродов осуществляется с помощью токовывода 10, уплотненного в крышке 8 кольцом уплотнения 9 и гайкой.

Блок электродов (фиг.3) состоит из положительных окисно-никелевых электродов 11, отрицательных кадмиевых электродов 12, которые разделяются сепараторами: крупнопористыми - со стороны положительных и отрицательных электродов 13,14 и мелкопористым - посередине 15.

Работа аккумуляторной батареи осуществляется следующим образом. При работе аккумуляторной батареи в режимах длительного циклирования, перезаряда и хранения снижается степень перенасыщения щелочного электролита в межэлектродном пространстве соединениями кадмия, не происходит загрязнения и потери изоляционных свойств сепараторов, а средний мелкопористый сепаратор в качестве центрального слоя препятствует проникновению газов к противоположным электродам.

Изобретение относится к химическим источникам тока и может быть использовано при конструировании и производстве никель-кадмиевых аккумуляторных батарей со щелочным электролитом. Техническим результатом изобретения является улучшение отвода газов из аккумуляторов при заряде, увеличение срока службы, надежности и безопасности работы при длительной эксплуатации аккумуляторных батарей за счет затруднения образования кадмиевых шунтов. Согласно изобретению никель-кадмиевая батарея содержит металлический контейнер, в котором размещены соединенные между собой шинами аккумуляторы, состоящие из сосуда с разделенными многослойными сепараторами положительными окисно-никелевыми электродами, отрицательными кадмиевыми электродами, при этом на положительном и отрицательном электродах применяются крупнопористые сепараторы, а между ними расположен мелкопористый сепаратор. Сепараторы имеют определенное соотношение параметров. 3 ил.

Аккумуляторная щелочная никель-кадмиевая батарея, содержащая металлический контейнер, в котором помещены соединенные между собой шинами аккумуляторы, состоящие из сосуда с разделенными многослойными сепараторами положительными окисно-никелевыми электродами, отрицательными кадмиевыми электродами, отличающаяся тем, что положительные и отрицательные электроды упакованы в крупнопористые сепараторы с различным размером пор при отношении размера пор сепаратора положительного электрода к сепаратору отрицательного электрода 4-15, наличием между ними центрального мелкопористого сепаратора при следующих параметрах сепараторов:
отношение параметров сепаратора положительного электрода к параметрам центрального сепаратора: по толщине 1,5-4,5, по размеру пор 14-100, по поверхностной плотности 1,1-2,6, электросопротивлению электролита в порах 0,25-12,0; отношение параметров сепаратора отрицательного электрода к параметрам центрального сепаратора: по толщине 1,5-2,5, по размеру пор 2,5-12, по поверхностной плотности 1,0-1,25, электросопротивлению электролита в порах 1,2-9,0.