Электрический аккумулятор Советский патент 1980 года по МПК H01M10/48 

(54) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АККУМУЛЯТОР

1

Изобретение относится к электротехнической промышленности и касается вопроса контроля степени заряженности вторичных химических источников тока, в частности щелочных, в процессе их эксплуатации.

Известны герметичные аккумуляторы, содержащие пористый дополиительный электрод; одна сторона которого прилегает к сепаратору, а другая обращена в газовую фазу аккумулятора, причем часть пор дополнительного электрода свободна от электролита. В этом аккумуляторе сигнал, снимаемый с дополнительного электрода, линейно зависит от парциального давления кислорода а газовЬй фазе 1.

Известны также аккумуляторы с пористым дополнительным электродом, часть которого контактирует с электролитом, а другай выходит в пространство, заполненное газом 2.

Известны аккумуляторы, в которых дополнительныйГ пористый электрод расположен вплотную к крайнему электроду аккумулятора 3.

Известен также электрический аккумулятор, содержащий положительный и отрицательный электроды, разделенные двумя , сепараторами, избыток электролита и дополнительный электрод, расположенный между двумя сепараторами и соединенный через диод с отрицательным электродом 4. с Во всех известных конструкциях аккумуляторов дополнительный электрод работает как газовый, т. е. часть пор электрода свободна от электролита. Это возможно достигнуть только в условиях герметичного аккумулятора, имеющего ограниченный объем электролита. Кроме того, известные аккумуляторы с дополнительным электродом не позволяют фиксировать состояние полной его заряженности в процессе эксплуатации, что отрицательно сказывается на эскплуатационных характеристиках аккумулятора.

В предлагаемом аккумуляторе, выполйенном с избытком электролита, дополнительный электрод расположен вплотную к сепаратору, прилегающему к положительному электроду.

20 На фиг. 1 представлен предлагаемый аккумулятор; на фиг. 2 - кривые изменения напряжения на аккумуляторе (А) и тока в цепи: дополнительный электрод - отрицательный электрод (Б),взавиеимости от сообщенной при заряде емкости; . 3 - кривые изменения тока в цепи: дополнительный электрод - отрицательный эИёктрод (для пятого (В), пятидесятого (Г) И сотого (Д) циклов), от сообщенной при заряде емкости.

В аккумуляторе дополнительный электрод работает как жидкостный; т. е. полностью заполнен электролитом. Это позволйёТ использовать его для регистрации тока выделения кислорода в негерметичном аккумуляторе, имеющем избыток электролита.

Аккумулятор (фиг. 1) содержит основные электроды - отрицательный 1 и положительный 2. между сепараторами 3 и 4 установлен дополнительный электрод 5. Последний через сепаратор 4 плотно прижат к положительному электроду 2, а через диод 6 и регистрирующий прибор 7 электрически соединен с отрицательным электродом.

При заряде аккумулятора выделяющийся на положительном электроде кислород частично ионизируется на дополнительном электроде. В цепи: дополнительный электрод-отрицательный электрод, протекает ток, величина которого пропорциональна скорости выделения кислорода и, следовательно, степени заряженности положительного электрода.

При полной заряженности положительного электрода ток ионизации на дополнительном электроде будет максимальным, так как в этом случае весь зарядный ток расходуется на выделение кислор ода.

Таким образом, величина сигнала через регистрирующий прибор в цепи: дополнительный электрод-отрицательный электрод, позволяет однозначно судить о полноте заряженности аккумулятора.

Для исключения ложного сигнала, связаИнЬгб сёыделением водорода на допол ййтельном электроде при заряде аккумулятора, в цепь: дополнительный электрод-отрицательный электрод, включен диод. При прохождении тока через диод потенциал дополнительного электрода сдвигается на 0,51,0 В положительнеё потенциала отрицатёЛКйого, исключая тем самым вй1деление водОрШа,а следовательно, и ложного сигнала.

Вспомогательный электрод, работающий в режиме предельного тока ионизации кислорода, может быть выполнен из любого электропроводящего материала, устойчйвОТОв щелочи или кислоте соответственно . ЕЦёлЪЧйоТб или КМСлотного аккумулятора. Для щелочного аккумулятора вспомогательный электрод выполняется, например. Из никеля, угля или платины; для кислотного - из угля и платины.

Работу аккумулятора с дополнительным электродом рассмотрим на примере никельКадмиевого ламельного аккумулятора с электродом-датчиком, выполненным из пористой никелевой основы.

. На фиг. 2 изображены кривые изменения напряжения на аккумуляторе (А) и тока цепи: дополнительный электрод-отрицаi тельный электрод (Б). Номинальная емкость аккумулятора (С) - 350 ач, зарядный ток составляет величину, равную С/4.

В начале заряда (область а), когда генерация кислорода на положительном электроде аккумулятора практически отсутствует, отсутствует ток в цепи с дополнительным электродом. По мере роста скорости выделения кислорода на положительном электроде в процессе заряда аккумулятора 0 (область б) растет скорость ионизации кислорода на вспомогательном электроде, т. е. ток в цепи: дополнительный электрод-отрицательный электрод, достигая своего максимального значения (область в) при сообщении полностью разряженному аккумулятору примерно 150% от номинальной емкости (1,5С), что соответствует его полной заряженности.

Стабильность сигнала в цепи: дополнительный электрод-отрицательный электрод, в процессе эксплуатации аккумулятора показана на фиг. 3, где изображены кривые изменения тока в цепи с вспомогательным электродом от сообщенной при заряде емкости для пятого (кривая В), пятидесятого (кривая Г) и сотого (Кривая Д) циклов. Небольщое расхождение между кривыми свя зано с различной степенью разряженности аккумулятора.

0 Информация о полной заряЛенности аккумулятора дает возможность своевременно отключить его из заряда, что позволяет устранить доразряды, существенно упростить уход за аккумуляторами и увеличить срок службы.

Формула изобретения

Электрический аккумулятор, содёржа0 щий положительный и отрицательный электроды, разделенные двумя сепараторами, избыток электролита и дополнительный электрод, расположенный между двумя сепараторами и соединенный через диод с отрицательным электроном, отличающийсятем, что, с целью определения полной заряженности аккумулятора в процессе эксплуатации и улучщёнйя его эксплуатационйых характеристик, дополнительный электрод расположен вплотную к сепаратору, прилегающему к положительному электроду. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

г

f J- J J2.Патент Японии № 307, кл. 57 С 2 сер. 4, сб. 1813, 1971.

- f77A