CN1253666A - 充电电池系统及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及充电电池系统,具有在充满电解质的电解质空间中借助电引线抽头的多个电极。至少一个电极的结构充当第二类型基本不溶电极。所述电极也具有隔板结构或有表面分布的电化学活性涂层,通过它可至少降低与机械不稳定放电产物的沉降有关的循环充电和放电期间的电极(2a)的结构和/或形状变化。

Description

充电电池系统及其应用
本发明涉及按照权利要求1和3的充电电池系统及其按照权利要求18的应用。
对一次和二次能量供给来说，电池及其电池系统正变得越来越重要。在辐射保护和原材料及能量的可再用性或可循环性的意义上，该增长的关系正受到不断增长的对能量供给系统环境兼容性的要求极大地影响。
本发明首先涉及终端用户，私人房屋主，其次也涉及公共设施，特别是装备有与环境更相容的能源的基础设施和交通设施。移动设备如便携式微小装置和交通工具尤其是汽车或火车或船舶已经装备有蓄电池或电池形式的对环境有益、可再用或可再充电的能源。此外，电池系统形式的能源正逐渐地用于固定装置如独立设备或也充当紧急电源。
私人终端用户和公共设施正逐渐使用金属/空气去极化电池作为可再充电一次电池，如在助听器或心脏起搏器以及在通讯工程和信号设施上。
由于其高能量密度和成本合适、环境兼容的活性材料，此类金属/空气去极化电池特别适合作为分散和充电电源。锌特别适合作为金属电极的材料。这是由于锌的低当量和高氢过电位，可防止在水特别是碱性电解质中锌电极自发溶解，同时能以高电流效率充电。
在充电蓄电池或电池系统的情况下，公知充电期间的问题是在金属电极或电化学活性涂层发生结构和形状变化。在锌/空气去极化电池的情况下也可观察到该问题。在一定环境下随着以二次方式的充电循环次数的增加，金属电极的形状变化导致电极内短路或钝化。因此，随着充电循环次数的增加，电极容量下降，从而电池或电池系统的寿命急剧缩短。
为降低结构和形状变化对金属电极或电化学活性涂层的实际形状变化的有害影响，现有技术提出许多方法。
例如，众所周知用新电极机械更换用过的电极，从外部给电极再充电，从根本上实际更新已放电的电池。
无可否认，这可使用新电极“再充电”之后的已放电的电池具有原有的电池容量，但是由顾客进行成套的快速、灵活的充电则不可能。因此，在现有技术中，该电池系统的制造和销售部门必须同时提供用于再处理已放电电极的服务。
现有技术也公开了所谓的自动系统，用于接受具有机械不稳定的、胶状或粉末电化学活性涂层的电极结构，包围相应的电极结构并可机械稳定涂层。然而，该机械稳定性与电极材料有关，如胶或粉末，并试图简化在更换和装入期间电极结构的处理。然而，充电期间发生微观和中间态尺寸大小的电极结构和形状变化，而这在所知的自动系统无法防止。
现有技术也公开了所谓的小孔隔板，其基本上与电极接触，并在一定电极类型的情况下可降低由所谓的电渗透引起的再充电期间的电极结构和形状变化的程度。该过程基本上可由第一类型的可溶电极完成。
在后者的情况下，作为小孔隔板的结果，降低了电渗透引起的对流的形成和一定浓度梯度的形成，从而也减少了循环再充电期间的电极结构的结构和形状变化。
然而，在按照现有技术的所有的这些公知的方法和结构中，并未包括循环再充电期间的相当大比例的电极结构的结构和形状变化，从而对于再充电电池系统的用户而言，只有非常小数量的再充电循环，直至电池系统和特别是含在其中的电极必须进行实际更新，这导致成本增大。
本发明的目的是提供电池系统，其可使用户以实用、成本合适的方式充电。
按照本发明，其目的一方面通过按照权利要求1的充电电池系统来完成，而另一方面通过按照权利要求3的充电电池系统来实现。按照本发明的充电电池系统的改进构成从属权利要求的主题。使用按照本发明的充电电池系统构成权利要求18的主题。
按照本发明的再充电电池系统首先以第一方式具有布置在电解质空间中的多个电极，电解质空间充满电解质。多个电极借助于电引线抽头。至少电极之一的结构是第二类型的基本不溶电极。该第二类型的基本不溶电极具有隔板结构，通过隔板结构可降低至少循环充电和放电期间的电极结构和/或形状变化，这与不稳定放电产物下沉有联系。
为降低电渗透引起对流而导致的结构和形状变化，尽管现有技术已使用了小孔隔板，但该工艺在第二类型的不溶电极的情况下并未提供满意的结果。这尤其由于第二类型的不溶电极情况下在一定条件下的结构和/或形状变化并不或不完全由浓度梯度导致的电渗透所引起，但实际上由特别是与来自电极表面的不溶且特别是机械不稳定的放电产物有关的重力所引起以及由于它们的沉降的缘故。
第二方式的按照本发明的电池系统也具有布置在电解质空间中的多个电极，电解质空间充满电解质。多个电极借助于电引线抽头。至少电极之一的结构是第二类型的基本不溶电极。为降低与机械不稳定放电产物沉降有关的电极结构和/或形状变化，在第二方式的本发明电池系统中，至少在第二类型的基本不溶电极上具有电化学活性涂层，涂层有表面分布或凹凸和具有多个凹陷和/或凸起。
由于表面分布或凹凸的结果，电极的电化学活性涂层即电极表面被相应的结构凹陷和/或凸起以铺镶或铺贴类型方式再分割，即作为分离的片段、块或岛。由于再分割的结果和大致恒定的附着力，通过发生于此的放电产物在片段或块只有局部重力作用。
经分布或凹凸结构的相应的标出尺寸即通过表面片段的相应尺寸分布，可得到的结果是：基本不溶的、特别机械不稳定的放电产物由于累积在所述片段的放电产物的重力不会与片段分离或只分离到限定程度，从而可极大降低大规模的电极结构和/或形状变化。然后，即在尺寸规模上由于片段尺寸和铺镶的相应尺寸的结果，电极表面至多有小的、局部的结构和/或形状变化，这有利于高次数的循环运行电池系统的工作。
在按照本发明的两个充电电池系统的情况下，可防止基本不溶和特别机械不稳定放电产物的沉降，从而通过抑制驱动力特别是重力的影响，可有效降低循环充电和放电期间的电极结构和/或形状变化，从而使电池系统和特别是含在其中的电极在必须进行实际更新之前其再充电循环次数可增大。
第一方式的电池系统的再一改进之处在于包括除隔板结构之外，至少第二类型的基本不溶电极，具有含多个凹陷和/或凸起的表面分布或凹凸的电化学活性涂层。由于具有相应的表面分布或凹凸的该电化学活性涂层的结果，进一步降低了与机械不稳定放电产物沉降有关的循环充电和放电期间的电极结构和/或形状变化。
第二方式的电池系统的再一改进之处在于除有本发明结构的具有表面分布或凹凸的电化学活性涂层之外，还提供至少第二类型的基本不溶电极，也有隔板装置，通过它可进一步降低与机械不稳定放电产物沉降有关的循环充电和放电期间的电极结构和/或形状变化。
因此，按照本发明的第一和第二方式的电池系统，提供隔板装置和相应的电极电化学活性涂层的表面分布的结合，由于两种作用机理协同有利于加强对不溶和特别是机械不稳定放电产物的沉降的抑制。然而，得指出的是隔板装置的结构和相应的具有凹凸的电极表面的构造是独立设置的，尽管按照本发明方案可以结合工艺在一起。
尽管对不溶和特别机械不稳定放电产物的沉降的抑制以及形状和/或体积变化的降低是一个基本概念，这种效应更可应用于第二类型的基本不溶电极和作为电池使用或放电期间的阳极和再生或再充电期间的阴极连接的特别金属电极，由于锌的特别高能量密度优选锌电极。
特别好的隔板装置由至少一个小孔隔板和至少一个大孔隔板形成。如上所述，大孔隔板的作用是防止机械不稳定放电产物的沉降。小孔隔板也可降低与梯度引起的电渗透有关的电极结构和/或形状变化，从而可降低电渗透引起和梯度引起的电极结构和/或形状变化，具有此种结构可进一步增大再充电次数，直到电极结构的下一步必须基本更新。
特别有利的一点是小孔隔板的结构可抑制电极的放电产物特别是可溶的放电产物从隔板结构逃逸。如果制备的小孔隔板可通过充电期间的枝晶形成来抑制内部短路的形成，则得到特别好的电池系统。
优选大孔隔板的结构可紧密围绕电极，因为这导致特别容易处理密封电极结构，而对于电极/隔板界面，对电极表面的形状和/或体积变化只留下极小空间。
为进一步简化密封电极的处理，大孔隔板最好具有提高的机械稳定性。这抵消电池系统的放电和/或充电期间的对电极的体积增大和/或形状变化。
小孔隔板的结构可作为第一、内隔板，它被作为第二、外隔板的大孔隔板所包围。然而，其它实施例也是可以理解的。
为特别有效降低基本不溶和特别是机械不稳定放电产物的沉降过程，优选大孔隔板具有多个孔、开口或腔，相对电极它们可用于电解质的供给和/或迁移。对于它们的横截面，所述的孔、开口或腔的结构基本上相同。优选其大致均匀分布在整个隔板或在其表面，这样确保电解质均匀润湿电极以及随后的循环放电或充电期间的电极特别均匀分解或合成。
在隔板的蜂窝结构的情况下，孔、开口或腔大致均匀分布在隔板表面，而孔、开口或腔具有圆形、直角或六角形横截面。
为承受电池系统的应力，隔板结构和特别是大孔隔板由非导电材料制造。优选隔板结构基本化学惰性。对于这些特别要求，隔板结构特别对氧气、浓缩碱(尤其是KOH)和/或酸惰性。也对电解质添加物Pb、Hg、Cd、Ca、Sn和其它物质具有惰性。
由于在不同充电和放电过程中以及也在多种工作条件下，电池系统内可发生显著温度影响，隔板结构和特别是大孔隔板具有在运行温度范围尤其是-60℃到约+70℃的化学稳定结构。如果在运行温度范围内隔板结构和特别是大孔隔板也具有基本小的热膨胀系数是有利的，由于这能确保电极表面没有留下多少空间给体积膨胀。运行温度范围一般是电池可合适充放电以及上限由电解质沸点所限定的温度范围。
优选按照本发明的充电电池系统用作或用于再充电金属/空气去极化电池和特别是锌/空气去极化电池。
小孔隔板可由聚乙烯、聚丙烯或聚烯烃制造。使用这些材料的接枝型可提高电解质的润湿性。为防止充电期间的枝晶形成，小孔隔板的机械稳定性有特定意义。而且，小孔隔板应具有非常小的、对OH-离子足够的渗透性孔尺寸。
用特别高摩尔质量的聚乙烯材料即所谓的PE-UHMW可得到特别优良的结果。这些材料具有特别优良的耐化学性和良好的电绝缘容量。这类材料的平均孔尺寸约0.1μm。在这种情况下隙孔率约40％。
为防止不稳定放电产物从隔板表面逃逸，也最好隔板孔被填充。合适的填料尤其是盐，在碱液中不溶而OH-离子可渗透过。例如TiO2。然而，特别由于对OH-离子有高渗透性，也可使用氢氧化物或特定氧化物如MgO或CaO。
可任选地应用于电极表面的凹凸或分布结构原则上具有随机设置。一般利用蜂窝结构，其中各个、凸起的岛表面通过槽状凹坑相互分离。特定的目标是通过槽形式的凹坑分离的岛或片段基本一致与均匀分布。
各个岛、片段或凸起的面积经相应槽不接触，电接点大多数经过所谓的电极支撑。通过相应槽的空间分离也可借助绝缘支撑，特别是在大孔隔板的附近。岛或片段结构可以是长方形(特别是方形)、圆形或其它随机形状。也可提供条状特别是平行的形状，它们通过相应的条状、平行槽相互分离。
特别优选所述的本发明的电池系统使用浓度在约3和约10mole/l之间的特别是约6mole/l的碱性水溶液电解质。
为改善一定性能如耐腐性、放电行为等，可将金属作为添加物加入电池系统的电极。利用在碱性范围可阳极氧化的和如由Hg、Cd、Ca、Sn、Pb等组成的金属。
特别是铅(Pb)以约0.1到5wt％浓度加入。在重新构成相应电极即实际更新中，电解质的铅浓度在约0.1到约2wt％之间。在重新构成电极期间最好条件是电极材料中的浓度为1wt％而电解质中的浓度为0.2wt％。
在电化学再生期间，要沉积在电极上以再生的电解质中的金属设置在特定范围。例如，在锌电极情况下，选择约1到100g/l的浓度，优选20g/l浓度。
参考非限定性的、优选实施例和附图，下文详细描述本发明。
图1按照本发明的充电电池系统实施例的截面示意图。
图2按照图1的本发明电池系统的电极部分截面透视图。
图3A、3B和3C按照图1的本发明电池系统隔板的不同实施例的示意图。
图4A按照本发明电池系统的另一实施例的电极的部分截面透视图。
图4B图4A所示的电极沿平面Z的截面平面图。
图5A按照本发明电池系统的另一实施例的电极侧面图。
图5B经图5A的电极相对于平面X的截面平面图。
图6A按照本发明装置的电极表面分布或凹凸的平面图。
图6B按照本发明电池系统的电极表面分布或凹凸的横截面图。
图1是按照本发明充电电池系统的实施例的部分截面示意图。
一般地，所述电池系统1基本被电解质空间3包围和密封，电解质空间3被电解质4充满。电解质空间3的结构可以是完全密封的容器或也可以是部分开口的结构形式。在所示的实施例中，电解质空间3接受两个电极2a和2b，以此方式它们基本上被电解质4完全润湿。
电极2a和2b的芯由电极支撑8a和8b构成，在每种情况下它们被电化学活性涂层6a或6b所覆盖。电极被电引线或夹头5a或5b所抽头，经此电能可传送到负载或用户。
在按照图1所示的本发明电池系统1的实施例中，左边电极2a的结构为第二类型基本不溶金属电极。在该电极上的支撑8a可以是任意的导电支撑。这里的电化学活性涂层6a可以是如锌。在该实施例中电极2a作为阳极被连接。
电极2a被隔板结构7所包围，完全密封了电极2a。图1的实施例的隔板结构7具有内部第一小孔隔板7a和外部第二大孔隔板7b。
内部第一小孔隔板7a的作用是降低电化学活性涂层6a附近的电解质中的一定浓度梯度，因此降低循环放电和充电期间的电极2a部分的结构和/或形状变化，其变化至少部分归结于电渗透引起的特别是平行于电化学活性涂层6a的表面的对流。小孔隔板7a也可有效降低枝晶生长和内部短路的危险。
外部第二大孔隔板7b包围内部即实际电极2a和内隔板7a，并用于机械稳定完全的电极2a并降低电极2a的电化学活性涂层6a的结构和/或形状变化，特别是体积增大，其中后者被牢固包围，从而不可能体积变化，其次防止了由于重力的结果而引起的从电化学活性涂层6a沉降不溶和特别是机械不稳定的放电产物。
图2是部分截面透视图，详细表示图1实施例的电极2a。
这里的电极2a的芯由支撑8a形成，它又接受电化学活性涂层6a如锌涂层。在该实施例中，电化学活性涂层6a被内部第一小孔隔板7a所包围。整个电极2a被外部第二大孔隔板7b朝外侧所封闭。对于电极2a的外部和内部之间的电解质交换，外部第二大孔隔板7b具有多个孔、开口或槽9。在图2的实施例中这些开口具有相同的圆形结构并以格栅形式只有很小间隙规则地安置在隔板7b的壁上。
图3A、3B和3C是不同实施例的大孔隔板7b的侧面示意图。这些实施例只是隔板壁上的孔、开口或槽9的形状和布置相互不同。
图3A的隔板7b具有如图2所示的相同圆形孔。不象图2所示的实施例，所述孔相互交错。
图3B的实施例的孔具有直角特别是方形横截面，像图2所示的实施例，以格栅形式规则地引入到隔板壁。
像图3A所示的实施例，图3C所示的隔板7b的孔9相互交错，在这种情况下开口9处在隔板壁并具有规则的六角形横截面，大致蜂窝形状。
然而，对于孔9可利用基本上任何横截面形状。也可以是在隔板壁上的任意孔结构，只要确保电化学活性涂层6a被电解质4足够强地并且均匀地润湿，从而就有适当的特别是均匀的电化学转换。
图4A是所谓的层电极2a的透视图，其中第二大孔隔板7b的结构是机械加强层的形式。该实施例的孔或开口9像图2所示的隔板7b中那样以格栅形式圆形规则方法布置。开口9的各个列具有等距离的加强边缘19，对于耐弯曲性和体积持久性而言这可改善大孔隔板7b。
在图4A的实施例中，经上部的开口9或边缘，可观察到内部第一小孔隔板7a。也可观察到呈支撑8a形式的电极芯。
图4B是相对截面7的图4A所示电极的截面平面图。也可观察到，具有外部大孔隔板7b和内部小孔隔板7a的隔板结构7开始包围电极材料或电化学活性涂层6a(图4B所示)，并随后降低相对所述涂层6a的体积变化或结构和形状变形。除已描述过的加强边缘10以外，进一步提高了隔板7内部的稳定性，特别是对于电化学活性涂层6a的片段形成即形成表面分布或凹凸，可提供板或横梁11，其构成了用于抑制对电化学活性涂层6a的体积增大和形状变化的附加手段。
图5A表示具有隔板结构7的电极2a的另一例子。在这种情况下，外隔板7b有方形开口9，大致对应电化学活性涂层的分布或凹凸的片段或蜂窝。在该实施例中，没有内部小孔隔板7a。对于基本不溶电极可以避免使用这种方法，特别是如果电极表面的片段适合于防止体积或形状变化。
图5B是经图5A电极沿截面X的截面平面图。很清楚没有小孔内隔板7a。也可观察到以支撑元件8a形式的电极芯。对于外隔板7b的附加机械加强和表面铺镶片段12，提供了板11。
提高图4A到图5B所示的外隔板7b机械稳定性的附加元件10、11也可以一种形式构成，从而大孔隔板7b的孔9以及机械加强板11基本上形成封闭腔，特别是从相互绝缘的流动观点，其只通过电极芯8a相互电连接。特别是相对于电化学活性涂层6a，这种手段即全部电极表面划分成多个小部分也防止了机械不稳定放电产物的沉降以及循环充电和放电期间发生的大量结构和形状变化。
图6A是按照本发明电池系统的电极的表面分布或凹凸的两个平面图。在左侧设有条状的电化学活性涂层6a的表面片段12并通过平行凹坑11相互分离。片段12和分离的凹坑11相互平行并具有基本上相同的结构和尺寸。
在图6A的右侧设有呈方形片段图形的电极的电化学活性涂层6a的镶片12，其以格栅方式布置并通过具有凹坑11的相应格栅相互分离。
图6B表示横截面上的相应表面分布或凹凸。电化学活性涂层6a的各个片段12完全相互空间分离，在相对机械稳定性和基本电绝缘方面，通过相应横梁经凹坑11的空间分离可进一步被加强。
在图6B的右侧，显示出电化学活性涂层6a的片段至少在其基底相互电接触，这里的凹坑11实际具有分离功能，凹坑11也可被相应横梁填充。
在一定情况下，对于耐化学性、机械稳定性和/或热稳定性和延展性，对用于隔板结构7或第二大孔隔板7b的材料要求很高。
一般可用所有的非导电材料或材料组合，它们在工作和再充电条件下基本化学惰性。因此，可使用有机塑料特别是有机聚合物如Teflon或其组合。也可考虑无机材料如无机聚合物、烧结材料、陶瓷或玻璃。
也可使用那些只满足适当程度的惰性需求的或传导电流的材料，只要这些材料只用作隔板的支撑并用相应的惰性和非导电材料涂覆。因此，可考虑使用涂覆有Teflon涂层的金属网或格栅。
在本发明的内容中，术语不溶电极应理解为电池系统的运行条件下在电解质中电极的电化学活性涂层不溶或很难溶解以及电极结构放电期间产生的放电产物在电解质中也不溶或很难溶解。
因此，从材料观点，不溶电极基本上不参与发生在电极结构的氧化和还原过程。它们只充当电子受主或施主。因此，形成电化学活性涂层的材料并不必须离开后者，但经相应氧化或还原过程可化学转变成放电产物。
如电极材料溶解而没有明显的停滞，同时放出或吸收电子，使用术语可溶电极。
本发明的术语第二类型电极应理解为除电极的电化学活性涂层的材料和溶解的离子之外，在电极的充电/放电过程电极带有电化学活性涂层材料的难溶化合物性质的电极。在金属电极的情况下，这可以是例如电解质中难溶的特定金属盐。除上述锌电极之外，第二类型电极是所谓的甘汞电极和银/卤化银电极。
第二类型电极结果就是电化学半电池，其在难溶物质的可溶产物之上的电位取决于不参与电极反应的离子类型的活性。
除所谓的锌/空气去极化电池的锌电极之外，按照本发明的方法和装置自然可用于Sn/Pb、Sn/SnO2、Ag/Zn、Ni/Cd、Ni/金属氢化物蓄电池或电池等。

Claims (18)

1.一种充电电池系统，具有在充满电解质(4)的电解质空间(3)中且借助电引线(5a、5b)抽头的多个电极(2a、2b)，其中至少一个电极(2a、2b)的结构是第二类型基本不溶电极(2a)并且其中至少所述第二类型基本不溶电极(2a)具有隔板结构(7)，通过它可至少降低与机械不稳定放电产物的沉降有关的循环充电和放电期间的电极(2a)结构和/或形状变化。
2.按照权利要求1的电池系统，其特征在于至少所述第二类型基本不溶电极(2a)附加具有电化学活性涂层(S)，电化学活性涂层带有具有多个凹坑和/或凸起的表面分布或凹凸，通过它可进一步至少降低与机械不稳定放电产物的沉降有关的循环充电和放电期间的电极(2a)结构和/或形状变化。
3.一种充电电池系统，具有在充满电解质(4)的电解质空间(3)中且借助电引线(5a、5b)抽头的多个电极(2a、2b)，其中至少一个电极(2a、2b)的结构是第二类型基本不溶电极(2a)并且其中至少第二类型基本不溶电极(2a)具有电化学活性涂层(S)，电化学活性涂层带有具有多个凹坑和/或凸起的表面分布或凹凸，通过它可进一步至少降低与机械不稳定放电产物的沉降有关的循环充电和放电期间的电极(2a)结构和/或形状变化。
4.按照权利要求3的电池系统，其特征在于至少第二类型基本不溶电极(2a)附加具有隔板结构(7)，通过它可进一步至少降低与机械不稳定放电产物的沉降有关的循环充电和放电期间的电极(2a)的结构和/或形状变化。
5.按照上述权利要求之一的电池系统，其特征在于第二类型基本不溶电极(2a)构成阳极。
6.按照上述权利要求之一的电池系统，其特征在于第二类型基本不溶电极(2a)的结构是金属电极，特别是锌电极。
7.按照上述权利要求之一的电池系统，其特征在于隔板结构(7)具有至少一个小孔隔板(7a)和/或一个大孔隔板(7b)。
8.按照权利要求7的电池系统，其特征在于小孔隔板(7a)的结构可防止特别是由于电再充电期间的枝晶形成的结果而引起的电极(2a)放电产物从隔板结构(7)逃逸和/或形成短路。
9.按照权利要求7或8之一的电池系统，其特征在于大孔隔板(7b)的结构基本上牢固封闭电极(2a)。
10.按照权利要求7到9之一的电池系统，其特征在于大孔隔板(7b)具有提高的机械稳定性，这特别抵消了电池系统(1)的充电和/或放电期间的电极(2a)的体积增大和结构和/或形状变化。
11.按照权利要求7到10之一的电池系统，其特征在于大孔隔板(7b)具有多个用于对电极(2a)供给和/或迁移电解质(4)的孔、开口或槽(9)。
12.按照权利要求11的电池系统，其特征在于孔、开口或槽(9)具有基本上相同形状并在隔板(7b)上大致均匀分布。
13.按照权利要求11或12之一的电池系统，其特征在于孔、开口或槽(9)以蜂窝方式布置在隔板(7b)上并且特别具有圆形、方形或六角形横截面。
14.按照上述权利要求之一的电池系统，其特征在于隔板结构(7)且特别是大孔隔板(7b)由非导电材料制造。
15.按照上述权利要求之一的电池系统，其特征在于隔板结构(7)相对氧气、浓缩碱特别是KOH、酸和/或选择加入的电解质添加物如Pb、Hg、Cd、Ca、Sn等特别化学惰性。
16.按照上述权利要求之一的电池系统，其特征在于隔板结构(7)且特别是大孔隔板(7b)对高温特别是高达100℃的温度化学稳定。
17.按照上述权利要求之一的电池系统，其特征在于隔板结构(7)和特别是大孔隔板(7b)在工作温度范围内具有非常低的热膨胀系数。
18.按照权利要求1到17的电池系统的在充电金属/空气去极化电池且特别是在锌/空气去极化电池中的应用。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110571437A (zh) * 2018-05-16 2019-12-13 嘉兴市兆业新能源技术有限公司 一种燃料电池的阳极结构

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19924137C2 (de) 1999-05-26 2003-06-12 Fraunhofer Ges Forschung Elektrodeneinheit für wiederaufladbare elektrochemische Zellen
US20080107958A1 (en) * 2002-03-07 2008-05-08 Unibatt Ltd. Chargeable Electrochemical Cell
KR101620944B1 (ko) * 2008-02-06 2016-05-16 소니 가부시끼가이샤 세퍼레이터 및 이것을 이용한 전지
KR102221807B1 (ko) 2014-08-11 2021-03-02 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP6735530B2 (ja) * 2014-08-22 2020-08-05 株式会社日本触媒 亜鉛負極
WO2016154028A1 (en) 2015-03-26 2016-09-29 Iversen Jacqueline M Methods and compositions to inhibit symptoms associated with veisalgia

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1949958C3 (de) * 1969-10-03 1980-09-25 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Separator für wartungsfreie Akkumulatoren
GB1328510A (en) * 1969-12-22 1973-08-30 Secr Defence Self contained electrode separator for primary and secondary electrolytic cells
US3669746A (en) * 1970-08-03 1972-06-13 Gates Rubber Co Separators for secondary alkaline batteries having a zinc-containing electrode
US4292357A (en) 1979-07-25 1981-09-29 Eagle-Picher Industries, Inc. Zinc/zinc oxide laminated anode assembly
US4292257A (en) * 1980-01-14 1981-09-29 Knowlton Lloyd L Carburetor and valving therefor
DE3367703D1 (en) * 1982-04-06 1987-01-02 Lucas Ind Plc Secondary zinc electrode for a secondary electro-chemical cell and a method of manufacturing such an electrode
DE9421396U1 (de) * 1994-03-25 1995-10-12 Pauling Hans Juergen Dr Sekundärelement

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110571437A (zh) * 2018-05-16 2019-12-13 嘉兴市兆业新能源技术有限公司 一种燃料电池的阳极结构

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