ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АККУМУЛЯТОР Советский патент 1936 года по МПК H01M10/32 

Известны уже электрические аккумуляторы, состоящие из цинкового отрицательного электрода, покрытого тонко распределенным серебром угольного положительного электрода и электролита, состоящего из смеси водного раствора хлористого цинка с меньшим количеством бромистого или иодистого цинка с добавкой небольших количеств бромидов или хлоров. В этих аккумуляторах главную роль играет хлорид и со время, зарядки хлор соединяется с бромом и иодом. Зарядка неизбежно сопровождается выделением хлора, a так как напряжение составляет 2-2,2 V, то вода разлагается и происходят вторичные реакции, делающие процесс необратимым и тем самым понижающие срок службы аккумулятора.

Выделение газов не допускает гермеметического закупоривания таких аккумуляторов.

Аккумулятор, являющийся предметом изобретения, имеет положительный электрод из угля и отрицательный электрод из электроотрицательного металла, например, из цинка, алюминия или кадмия и отличается тем, что электролит состоит из раствора соединения металлического иода, например, из смеси иода, например из смеси водного раствора соли цинка с иодом или с подходящим соединением иода.

Если в таком аккумуляторе в качестве электролита применяется, например, иодистый цинк, то зарядный ток разлагает последний на цинк и иод. Цинк отлагается на отрицательном электроде, а выделяющийся иод - на положительном электроде, которым он частично поглощается, остальной же иод остается в электролите.

Так как напряжение каждого из элементов составляет около 1,25 V, то вода не разлагается, электролит же содержит вещество, могущее уравновесить воздействие иода на воду, благодаря чему выделение газа или каких-либо вредных паров не имеет места. Вследствие этого реакция в аккумуляторе вполне обратима, так как вторичные реакции отсутствуют. Полное отсутствие выделения газов позволяет герметически закупоривать аккумулятор.

В предлагаемом аккумуляторе к служащему электролитом раствору иодистой соли металла могут быть прибавлены и другие подходящие соли. Так например, можно ввести добавку небольшого количества кислородных солей растворимого металла отрицательного электрода, например, сульфат или фосфат цинка, которые понижают внутреннее сопротивление, а также позволяют вести разложение иодида до предела и в то же время предупреждают разъедание цинка при открытой цепи, так как препятствуют реакции иода с водой.

На чертеже фиг. 1 изображает вертикальный разрез электрического аккумулятора; фиг. 2 - то же в другой форме выполнения; фиг. 3 - поперечный разрез его по АВ фиг. 2; фиг. 4 - частичный вертикальный разрез видоизменения аккумулятора; фиг. 5 - вид сбоку с частичным разрезом положительного электрода; фиг. 6 - вид элемента аккумулятора для батареи большей емкости.

В электрическом аккумуляторе отрицательный электрод состоит из цинковой оболочки 4, внутри которой помещается положительный угольный электрод 1. Между этими электродами помещается поглощающий материал наполнитель 3 (например, хлопчатая бумага), пропитанный раствором соли иода, например водным раствором иодистого цинка. Все это помещено в сосуде 5 из изолирующего материала, например из картона или целлюлоида, закрытого снизу и уплотненного в верхней части изолирующей пробкой 6 из литого изоляционного материала. Ввиду отсутствия выделения газов затвор может быть герметическим.

Положительный электрод 1 (фиг. 2, 3), состоящий из угольного цилиндра, окруженного пористой, поглощающей и проводящей агломерированной массой, например смесью сажи и графита или особенным образом обработанным древесным порошком или любым другим материалом, поглощающим иод электролит, окружающий угольный цилиндр электрода 1, снабженный или не снабженный охватывающей массой, можно приводить к неподвижности при помощи массы, состоящей из хлопчатой бумаги, ваты и т.д.; однако эти материалы не рекомендуются, так как при открытой цепи получаются зоны неравномерного внутреннего сопротивления, вызывающие разряд и при разъедании цинк могущие дойти до угля и вызвать короткое замыкание.

В электролит вводят добавки кислородных солей растворимого металла отрицательного электрода, например сульфат или фосфат цинка, повышающие подвижность ионов иода, понижающих внутреннее сопротивление препятствующие разъеданию цинка при открытой цепи, предупреждая образование иодисто-водородной кислоты.

Если вокруг угля 1 и окружающей его массы 2 помещается поглощающий электролит наполнители, могущие то же время служить диафрагмой, то они препятствуют диффузии иода при открытой цепи, обеспечивая равномерное распределение внутреннего сопротивления. Диафрагмы 3, 3′, 3′′, 3′′′ могут быть из листового из целлюлозного или тому подобного материала или имеет любой другой состав, делающий электролит неподвижным.

Диафрагмы, защищающие массу, охватывающую цинковый отрицательный электрод 4, состоят из цилиндрических частей 3 и 3′, дна 3′′ и крышки 3′′ каковые части могут быть из одинакового или из различного материала. Элемент закрывается в своей верхней части изоляционной пробкой 6, состоящей, например, из литой массы и рассчитанной на герметичность. Отрицательный электрод 4 может быть покрыт изнутри неразъедаемой металлизированной, например, высеребренной оболочкой. Кожух 5 из изоляционного материала, служит для изолирования элементов друг от друга и для обеспечения большей плотности.

Для того, чтобы, несмотря на пористость угля 1, предупредить выделение паров иода или подъема электролита вследствие капиллярности, концу 9 положительного зажима 7 придают непроницаемость при помощи, например, парафина или т.п. Эта непроницаемость защищает, кроме того, внутренности элемента от окружающего воздуха или газов. Отрицательный зажим 8 прикреплен к отрицательному электроду 4.

На фиг. 4 и 5 показан элемент, уголь 1 которого окружен цилиндром 2 из более пористого угля, окруженным в свою очередь одной диафграмой 3.

Цилиндрический элемент большей длины и малого диаметра, изображенный на фиг. 6, имеет на обоих концах по положительному зажиму 7 и охвачен отрицательным цинковым электродом 4, на котором закреплено кольцо 10 с зажимом 11. Такое устройство выгодно для параллельной группировки элементов в батареи большей емкости.

Емкость дает электролит, т.е. количество иода, могущее быть связанным в угле, электролите и диафрагме. Теоретически на 4,7 г иода приходится 1 ампер-час. Иодид можно растворять в воде или в любой другой подходящей жидкости. Электролит представляет собой сложное соединение иодистого цинка, состоящее, например, из воды, цинка, иода и H₂SO₄ или HCl или Н₃РО₄, причем цинк вводится в избытке. Смеси дают стоять в течение нескольких недель) например, 1000 см³ воды, 500 г иода, цинк в избытке и 20-50 см³ выбранной кислот). Электроды и аккумуляторы могут быть, конечно, любой формы.

1. Электрический аккумулятор с галоидной солью металла, служащего растворимым отрицательным электродным материалом, положительным электродом из сплошного угольного сердечника, окруженного пористым активным углеродистым материалом, и с применением в качестве галоидной смеси раствора иодистых соединений, к которым могут быть добавлены небольшие количества бромидов или хлоридов, отличающийся тем, что, с целью понижения внутреннего сопротивления и лучшего использования иодида, а также уменьшения растворения цинка при разомкнутой цепи, в электролит вводят добавки кислородных солей растворимого металла отрицательного электрода, например, сульфата или фосфата цинка.

2. В аккумуляторе по п. 1 применение помещенного между электродами поглощающего электролит наполнителя, например, целлюлозного или тому подобного материала, играющего роль диафрагмы и служащего для удержания в своей массе иода, выделяющегося во время заряда.

3. В аккумуляторе по п. 1 применение в качестве токоподводящей основы цинкового растворимого электрода неразъедаемой электролитом металлизированной внутри, например, высеребренной изолирующей оболочки.

4. Форма выполнения батареи большей емкости из аккумуляторов по п. 1, отличающаяся тем, что она составлена из параллельно соединенных цилиндрических элементов большей длины и малого диаметра, причем подводка тока к положительным электродам устроена с обоих концов, а к отрицательному электроду ток подведен в середине.