ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА Советский патент 1969 года по МПК H01M4/24 H01M10/28 

iB настоящее время известны химические источники тока с вращающимся цинковым электродом.

Характерной чертой таких источников тока является прогрессирующий рост дендритов цинка, приводящий в конечном итоге к перекрытию дендритами межэлектродного промежутка и короткому замыканию элемента.

Настоящим изобретением с целью исключения межэлектродных замыканий дендритамн цинка предлагается применить в источнике тока сглаживающее приспособление, выполненное, Например, в виде трубки из упругого материала, соприкасающееся с поверхностью цинкового электрода и вращающееся со скоростью 1-100 об/мин.

На фиг. 1 изображен электрод со сглаживающим элементом, поперечный разрез; на фиг. 2 - дискообразный электрод и сглаживающее приспособление в виде трубки; на фиг. 3 - электродный узел с вращающимся электродом, вертикальный разрез, вид сбоку; на фиг. 4 - электродный узел без сглаживающего приспосо;бления; на фиг. 5 - электродный узел по оси вращения электрода в разрезе; на фиг. 6 - устройство, в котором привод подвижных дискообразных электродов осуществляется у края дисков; разрез; на фиг. 7 - то же, вид сбоку; на фиг. 8 - устройство, в котором использован подвижной электрод

ленточного типа, вид сбоку; на фиг. 9 - устройство с использованием колеблющегося электрода; на фиг. 10 - устройство, в котором использован подвил ной промежуточный конструктивный элемент; на фиг. 11 - предлагаемый источник тока (вариант).

Предлагаемый источник тока состоит из отрицательного вращающегося электрода 1, например, в виде диска из .цинка и окиси цинка и положительного электрода 2, в качестве которого может быть использован электрод газовой деполяризации с катализатором из группы благородных металлов, с применением гидрофобных синтетических смол, а также электроды из никеля, серебра и т. п.

На цинковом электроде / образуется в процессе заряда слой активного материала 3. Источник тока заключен в корпусе 4, в который заливается электролит 5, и снабжен приводньт приспособлением, например электродвигателем 6, вал 7 которого соединен с дискообразным токосборником, представляющим собой обратимый электрод /.

В случае использования источника тока без сглаживающего приспособления цинковый электрод вращается со скоростью 100- 1400 об/мин. При использовании сглалсивающего приспособления скорость его вращения относительно отрицательного электрода равна 1-100 об/мин.

Электродвигатель 6 включается в работу только во вреАМЯ заряда источника тока. Ои осуществляет также поломку дендритных перемычек, которые могут образоваться в начальный период процесса заряда в том случае, когда начало вращения электрода отстает от начала заряда. Диск можно вращать также и непрерывно как во время заряда, так и во время разряда источника тока.

Вращающийся электрод / может взаимодействовать со сглаживающим нриснособлением, которое отклоняет дендриты цинка посредством механического соприкосновения со слоем активного материала. Сглаживающее приспособление может быть выполнено в виде упругих трубок 8, закрепленных и свободно вращающихся, например, на стержне 5 и соприкасающихся СО слоем активного материала 3, осаждаемото на диск 10. Внещний край этого диска покрыт каким-либо изоляционным материалом, который выступает в осевом направлении дальше боковой поверхности диска и тем самым ограничивает площадь, на которой происходит рост дендритных кристаллов.

Трубка 8 может иметь волнообразную форму (как на фиг. 3), она закреплена и не вращается. Трубка упруго дефОрмируется, сглаживая и уплотняя при этом слой активного материала и-придавая его поверхности волнообразную форму.

В источнике тока с применением положительного электрода воздушной деполяризации (фиг. 5) вал 7 приводного устройства соосен диску 10 и прикреплен к нему. При этом между неподвижной выводной втулкой 11 и вращающимся валом 7 предусмотрено непроницаемое для жидкости уплотнение. Это уплотнение содерл ит ртуть или какую-либо другую проводящую жидкость, что обеспечивает электрическое соединение анодной выводной втулки /1/ с диском 10. Рядом с последним и параллельно ему установлен вспомо1-ательный экранирующий электрод 12, против которого может заряжаться обратимый электрод / и через который проходит миграция ионов от обратимого электрода 1 к деполяризуемому воздухом электроду 13. Этот электрод отделен от вспомогательного электрода 12 листом пористого материала 14, устойчивого к действию электролита. Электрод 13 и корпус 4 образуют камеру для щелочного электролита. В этой камере поддерживается слегка пониженное давление для противодействия гидростатическому давлению, стремящемуся заполнить электролитом пары электрода 13.

Источник тока с электродом воздушной деполяризации может быть заключен в канистру или другую емкость 15, объем которой должен быть таким, чтобы в нем поместился весь газообразный деполяризатор, необходимый для последующей разрядки. При этом во время зарядки и хранения газ находится в закрытой системе.

Если же емкость 15 должна быть меньше, че.м необходимый для полного количества деполяризатора объем, она может быть соединена с помощью трубки 16 с емкостью 17, в которой хранится недостающий объем деполяризато1ра. Емкости 15 и 17 .герметически изолированы от наружного пространства.

Наружная сторона электрода 13 воздушной деполяризации покрыта фильтром -18, предназначенным для удаления углекислого газа из воздуха, подаваемого к электроду 13. Фильтр может быть выполнен из листа фильтровальной бумати, капиллярно смачиваемой гидроокисью калия из бани 19.

Обратимый ЦИНКОВЫЙ электрод может быть также помещен между вспомогательным электродом газовой деполяризадии.

Пористые электроды 13 могут быть спарены таким образом, что меледу ними образуются

камеры 20 для электролита, в стенках которых закреплены оси 21 вращающихся дискообразных перезаряжаемых электродов (фиг. 6, 7). Эти оси изолированы от деполяризуемых воздухом электродов, в которых они закреплены, но находятся в электрическом контакте с деполяризуемыми воздухом электродами смежных элементов. При этом контакт осуществляется через внешние поверхности 22 деполяризуемых электродов, которые соприкасаются с контактными поверхностями 23 осей перезаряжаемых электродов соседних элементов, так что соответствующие элементы соединяются последовательно. Диски 10 приводятся во вращение посредством приводных

зубчатых колес 24, находящихся в зацеплении с зубьями, нарезанными на изолированных краях дисков. Приводящее устройство выполнено в виде электродвигателя 6, на валу 7 которого посал ены зубчатые колеса 24,

изготовленные из изолирующего материала и расположенные внутри кожуха 25, которые закрывают корпус 4 и пространство над которыми сообщается с камерамИ 20. Выпускное отверстие 26 в кожухе 25 может быть соединено с разрежающим насосом, чтобы электролит не заполнил поры электрода 13. В корпусе 4 выполнены отверстия 27, перекрытые фильтрами 75, задерживающими углекислый газ. Через эти отверстия в Пространство между пористыми электродами 13 подается воздух. На противоположных сторонах каждого из дисков 10 помещены сглаживающие приспособления для уплотнения дендритных слоев.

Подвижной электрод 1 может быть выполнен, как показано на фиг. 8, в виде ленты, натянутой на ролики 28, приводимые от электродвигателя 6. Осадок дендритного цинка (материал 3 на этой ленте уплотняется с помощью пары неподвижно закрепленных трубообразных сглаживающих элементов. В этом случае подвижной электрод линейно перемещается в своей плоскости.

раги,ым электродом / секторной формы, опирается на оболочку устройства (на чертеже не показана), и может совер шать утловые колебания. Таким образом, электрод / совершает колебания внутри этого корпуса. Положительные электроды 13 параллельны подвижному электроду / и полностью проектируются на него, но крайней мере, в одно-м из его положений. Электрод вместе с осаи денным на него дендритным слоем перемещается ми.мо неподвижного роликообраз«ого сглаживающего элемента, который уплотняет этот слой.

В устройстве, изображенном на фиг. 10, ни перезаряжаемый электрод /, ни электроды 13 противоположного знака не являются подвижными. Натянутая на ролики 28 тканевая лента 29 приводится от электродвигателя 6 и является подвижным элементом. Она помещена между электродами и отклоняет при своем движении растущие дендриты. Тканевая лента может быть заменена проволочной сеткой, если промежуточный элемент должен СЛУЖИТЬ

в качестве вспомогательного электрода нрн зарядке цинкового электрода /.

В устройстве, изображенном на фиг. 11, несколько очистных лезвий 30 прикреплены на

своих противо положных концах к Паре струн 31. ЛезБия образуют острый угол со -слоем материала 3 на поверхности ненодвижного перезаряжаемого электрода / и могут служить также как лопатки, перекачивающие

жидкость в корпусе.

Предмет изобретения

Химический источник тока, содержащий вращающийся цинковый электрод, отличающийся тем, что, с целью исключения межэлектродных замыканий дендритами цинка, он снабжен сглаживающим приспособлением, выполненным, например, в виде трубки из упругого материала, соприкасающимся с поверхностью цинкового электрода и вращающимся относительно него со скоростью 1- 100 об/мин.

Р (t) Р- P,f 7 77

т-О

ГЧ-)

-) +}

Фиг 9

//////А7/////////

7