Герметичный аккумулятор Советский патент 1979 года по МПК H01M10/34 

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в герметичных аккумуляторах. Известен электрический аккумулятор, содержащий положительные и отрицательные электроды, разделенные сепаратором, и избыток электро лита 1. Недостатком известного аккумулятора являет ся необходимость при эксплуатации доливки или корректировки электролита. Кроме того он может заряжаться в открытом состоянии, имеет большое газовьщеление при заряде и может эксплуатироваться только при определенном положении в пространстве. Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предложенному изобретению является герметичный аккумулятор содержащий блок положительных и отрицательных электродов, разделенных сепараторами, и электролит 2. Количество электролита строго дозировано и ограничено тем количеством, которое содержится в порах электродов и сепар.аторов. Дозирование электролита, несущественно уменьшая заряд-разрядные вольтамперные характеристийи аккумулятора, позволяет интенсифицировать скорость поглощения кислорода при заряде ввиду меньшего диффузионного сопротивления для газоподвода. Недостатком известного аккумулятора является то, что количество электролита в сепараторе и электродах при циклировании аккумулятора не является постоянным, так как при циклировании (например, герметичного никель-кадмиевого аккумулятора с металлокерамическими электродами) электролит может потребляться в реакции окисления никелевой основы окисно-иикелевого металлокерамического электрода по реакцииNi+2H2O Ni(OH)2 +Н2 f. Кроме того, пришгаой уменьшения количества электролита может быть окисление расширителей сепарации. Эксперименты показывают, что внутреннее сопротивление герметичных аккзт суляторов со сроком службы растет, причем одной из основных причин этого является уменьшение количества электролита в электродах и сепараторах. Цель изобретения - улучшение электрических характеристик. 368 Поставленная цель достигается тем, что в аккумулятор введена электролитсодержащая матрица, расположенная в электролитическом контакте с блоком электродов и сепараторами, с соотношением радиуса пор матрицы к радиусу пор сепаратора, равным 1:100. На фиг. 1 изображен один из вариантов предложенного аккумулятора; на фиг. 2 представлены кривые распределения пор по радиусам для вспомогательной электролитсодержащей матрицы положительного, отрицательного электродов и сепаратора аккумулятора (кривые 1, 2, 3 и 4 соответственно); на фиг. 3 изображены кривые изменения напряжения при циклировании аккумулятора током 0,25С с матрицей (кривая 1) t. без нее (кривая 2) на начальном и 800-м цикле. Предложенный аккумулятор содержит бло), положительных 1 и отрицательных 2 электродов, разделенных сепараторами 3. В электролитическом контакте с блоком электродов и сепараторами расположена электролитсодержащая матрица 4, отношение радиуса пор которой к радиусу пор сепаратора равно 1:100. Электролитсодержащая матрица подбирается таким образом, чтобы ее капиллярная структура содержал в основном поры радиуса г, причем г, Г(., где Гс - радиус пор сепаратора. ffg - радиус пор буферной матрицы (фиг. 2). Потребление электролита из сепаратора связано с освобождением электролитсодержащих мелких пор радиуса менее радиуса г,. По мере освобождеиия от элек1ролита мелких пор сепаратора последний будет подпитываться электролитом буферной матрицы ввиду возникшего, перепада капиллярного давления, определяемого формулой Лапласа для случая полного смачивания: (, где 6 - поверхностное натяжение электролита tia границе с воздухом. Следовательно, по мере потребления электролита электродным блоком аккумулятора,, электролитсодержащая матрица освобождается от электролита, являясь своеобразным буфером, автоматически поддерживающим определенное количество электролита в аккумуляторе в процессе циклирования последнего. Зна чение отношения - - 1 соответствует случаю, ри котором радиус пор матрицы равен радиусу елких пор сепаратора. При этом электролит при потере его сепаратором будет частично пополнятья за счет электролита матрицы, причем колиество электролита в сепараторе и матрице будет определяться соотношением их пористости. Значение - 100 соответствует использованию мелкопористых сепараторов. Например асбест имеет гомопористую структуру с радиусом пор 0,3 мк. Максимальный радиус пор электролитсодержащей матрицы составляет 30 мк. Таким Г„ 50 , образом, соотношение 100, передаГс, 0,Ъ ет максимально возможное разл11ие в радиусах пор сепаратора и электролитсодержащей матрицы. Применение буферной матрицы определенной структуры, находящейся с блоком электродов и сепаратором в электролитическом контакте, позволяет автоматически поддерживать количество электролита на данном уровне, что благоприятно сказывается на электрических характеристиках, сроке службы аккумулятора, как показано на фиг. 3. Формула изобретения Герметичный аккумулятор, содержащий блок положительных и отрицательных электродов, разделенных сепараторами, и электролит, отличающийся тем, что, с целью улучшения электрических характеристик, в аккумулятор введена злектролитсодержащая матрица, расположенная в электролитическом контакте с блоком электродов и сепараторами с отношением радиуса пор матрицы к радиусу пор сепаратора равным 1:100. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Дасоян М. Л., Новодережкин В. В. и Тома.шевский Ф. Ф. Производство электрических аккумуляторов. М., Высшая школа, 1970, с. 9495. 2.Авторское свидетельство СССР № 129691, кл. Н 01 М 10/34, 1959.

,%

70

60

5-0

ftO

30

го

10

fUZ.f t т9- пористос/пь, /о 1 -раЗиус пор, ,лск .г WO

1,20

1002ffO300400 .з 700 Циклы