ЩЕЛОЧНОЙ АККУМУЛЯТОР Советский патент 1995 года по МПК H01M10/28 

Изобретение относится к химическим источникам тока и может найти применение в электромобилях, военной технике и т.д.

Известные аккумуляторы с цинковым электродом имеют плотную сборку электродного блока, в результате которой электроды через сепаратор сильно прижаты друг к другу. Электролит находится в основном в порах электродов и в сепараторе, объем его около 1,5 мл/(А ˙ч). Используется пленочный сепаратор.

Однако сроки службы этих аккумуляторов невелики и при средних режимах разряда составляют около 25 циклов. Аккумуляторы выходят из строя из-за пассивации, оползания активной массы цинкового электрода, дендритообразования, старения цинкатных электролитов. Аккумулятор требует сравнительно частых доливок электролита. Через каждые 4-5 циклов такие аккумуляторы требуют перезаряда из-за накопления заряженной фазы на цинковом электроде вследствие различия выхода по току на оксидно-никелевом и цинковом электродах.

Наиболее близким по технической сущности является аккумулятор, содержащий дополнительную емкость с раствором для поглощения углекислого газа и кислорода атмосферы. Наличие дополнительного объема дает возможность предотвратить карбонизацию электролита электродного отделения и несколько уменьшить саморазряд аккумулятора за счет окисления цинка кислородной деполяризацией. В аккумуляторе появляется массоперенос электролита от дополнительного объема к электродному отделению. Здесь происходит обмен только газообразных продуктов. В аккумуляторе используется минимальное количество электролита.

Однако указанный аккумулятор имеет малый срок службы, он требует сравнительно частых доливок электролита и периодических перезарядов аккумулятора.

Целью изобретения является увеличение срока службы аккумулятора.

Цель достигается тем, что отверстие выполнено диаметром 4-6 мм на 5 г веса цинкового электрода, а дополнительный объем снабжен вспомогательным никелевым электродом.

На чертеже приведен предлагаемый аккумулятор.

Дополнительная емкость 1 имеет такой объем, чтобы количество электролита, приходящееся на 1 А ˙ч емкости аккумулятора, примерно составляло 5-7 мл, то есть дополнительная емкость составляет примерно 1/10 часть общего объема аккумулятора. Дополнительный объем сообщается с электродным отделением 2 снизу аккумулятора, где в разделяющей стенке 3 имеется либо щель, либо отверстие 4, а в верхней части имеется окно 5 для выхода газов.

Отверстие 4 выполняется с таким расчетом, чтобы его диаметр на каждые 5 г активной массы цинкового электрода составлял 4-6 мм. Толщина разделяющей стенки 3 должна быть минимальной и не должна превышать 1 мм. Наличие окна 5 обязательно по причине обеспечения свободного перехода жидкофазных продуктов через отверстие 4.

При заряде аккумулятора вывод вспомогательного никелевого электрода 6 соединяется через резистор (на чертеже не показано) с отрицательным полюсом аккумулятора. Путем соответствующего подбора сопротивления резистора или поверхности вспомогательного электрода часть катодного тока расходуется на выделение водорода на вспомогательном электроде с таким расчетом, чтобы отрицательные и положительные электроды заряжались эквивалентно.

При таком исполнении аккумулятора непроливаемая пробка 7 размещается поверх дополнительной емкости, тем самым значительно уменьшая количество электролита, уносимое газами. Кроме того, уменьшить высоту аккумулятора за счет уменьшения объема, находящегося между электродным блоком и крышкой аккумулятора.

Дополнительный объем дает возможность в два-три раза сократить количество доливок электролита в аккумулятор.

Такая конструкция аккумулятора обеспечивает стабильное циклирование цинкового раствора.

Испытания, показали, что такая конструкция аккумулятора обеспечивает лучшие эксплуатационные характеристики по отношению к аккумуляторам промышленного изготовления. Не наблюдается явлений пассивации при средних режимах разряда до 350-40 циклов. Уменьшение концентрации электролита до 100 г/л КОН не отражается на характеристиках аккумулятора, что указывает на хорошую обратимость цинкового электрода в условиях аккумулятора с дополнительной емкостью. Не требуется периодических переразрядов аккумулятора.

Применением микропористого сепаратора толщиной 0,5-1,0 мм удалось значительно снизить явление перераспределения активной массы цинкового электрода.

Стабильность работы такого аккумулятора обусловлена торможением процесса старения цинкатного электролита.

Система работает таким образом. При разряде аккумулятора пересыщенный цинкатный раствор, не успевая разложиться в электродном отделении, диффундирует в дополнительный объем, где его концентрация понижается ниже предельной, когда возможно разложение, т. е. старение электролита. При разряде происходит обратный переход цинкат-ионов через отверстие 4 из дополнительного объема к электродному и цикл повторяется. Уменьшение диаметра отверстия 4 ниже оптимального затрудняет диффузию цинкат-ионов, тем самым наблюдается некоторое увеличение старения электролита, а чрезмерное увеличение диаметра отверстия приводит к перерастворению цинка на электроде в электролит.

Испытания показали, что наличие дополнительного объема не сказывается на процессе дендритообразования и саморазряда.

Такая конструкция дает возможность также автоматически доливать аккумулятор электролитом введением в дополнительный объем поплавка, который при полной доливке закрывает окно, соединенное с основным резервуаром электролита.

Изобретение относится к электротехнике и касается производства химических источников тока. Цель изобретения - увеличение срока службы. Аккумулятор содержит корпус, отрицательный цинковый электрод и положительный электрод, разделенные сепаратором, помещенные в электролит, и дополнительный объем 1, отделенный от электродного отделения перегородкой с отверстием 4, диаметр которого выполнен из расчета 4 6 мм на 5 г веса цинкового электрода. Дополнительный объем снабжен вспомогательным никелевым электродом. Такая конструкция аккумулятора позволяет затормозить процесс старения цинкатного электролита и обеспечить стабильное циклирование. 1 ил.

ЩЕЛОЧНОЙ АККУМУЛЯТОР, содержащий корпус, отрицательный цинковый электрод и положительный оксидно-никелевый или серебряный электрод, разделенные сепаратором, помещенные в электролит, и дополнительный объем, отделенный от электродного отделения перегородкой с отверстием в нижней части, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы, отверстие выполнено диаметром 4 6 мм на 5 г веса цинкового электрода, а дополнительный объем снабжен вспомогательным никелевым электродом.