CS211370B2 - Method of making the accumulator electrodes - Google Patents

Description

(54) Způsob výroby · akumulátorových elektrod

Vynález se týká metody výroby · elektrod akumulátorů skládajících se z kolektoru proudu a z aktivní látky, jestliže je. kolektor proudu pokryt alespoň z jedné strany aktivní látkou. Podstata vynálezu spočívá v tom, že kolektor proudu, je spojen s jedním polem zdroje proudu a povrchu kolektoru proudu, který má být ve styku s aktivní látkou, se dotýká elektroda spojená s druhým pólem zdroje proudu. Tato elektroda se uvádí · ' periodicky ' v dotyk s povrchem a působením elektrických .oblouků vnikajících v době dotyku se vytvářejí na povrchu hroty za účelem jeho zvětšení. Při působení proudu ze zdroje proudu mohou vzniknout hroty o výšce 0,2 až 0,6 mm, které významně zlepšují účinnost spojení a elektrické podmínky přechodu mezi kolektorem proudu a aktivní látkou elektrody a. přispívají tak ke zvýšení startovacích výkonů í k lepšímu užití aktivní látky.

Vynález se týká způsobu výroby akumulátorových elektrod, u nichž kovový kolektor proudu je alespoň na jedné straně pokryt aktivní látkou.

V · oblasti chemických zdrojů proudu se provádí intenzívní výzkum za účelem výroby nových akumulátorů stále větších startovacích výkonů a stále větších jmenovitých energií.

Důležitou třídu akumulátorů tvoří zdroje proudu, u nichž je použito pro akumulaci proudu vyráběného· přednostně z olova nebo niklu. Kolektor proudu je spojen s aktivní látkou, například s hmotou elektrody.

Takovými akumulátory jsou například:

a) kyselinu obsahující olověný akumulátor, jehož elektrody jsou opatřeny kolektorem . proudu ze slitiny olova, přičemž záporná elektroda je pokryta olověnou ' houbou a kladná elektroda obsahuje jako aktivní látku kysličník olovičitý; elektrolytem je roztok kyseliny sírové o hustotě 1,2 až 1,3 g/ /cm³;

b) niklokadmiový akumulátor, v němž jako aktivní látky je použito u záporné elektrody kadmia a u kladné elektrody hydroxidů niklu; aktivní látka může být uspořádána na síti, v pouzdře · a pod., přičemž síť, pouzdro a pod. jsou vytvořeny ze slitiny železa, niklu a podobně a opatřeny popřípadě kovovým povlakem; elektrolyt obsahuje roztok hydroxidu draselného o hustotě 1,2 až 1,3 g/cm3;

c) jiné známé akumulátory, například oceloniklové, zinkoniklové, zinkostříbrné a zinkokyslíkové.

•Charakteristickým znakem těchto· akumulátoru je, že aktivní látka má nízkou elektrickou vodivost. Následkem toho je za účelem zvýšení zatíženosti a stupně účinnosti těchto· chemických zdrojů proudu zapotřebí zajistit pokud možno odpor přechodu mezi aktivní látkou a vodivým kolektorem proudu po celém povrchu jejich styku.

Hodnota přechodového odporu závisí převážně na velikosti dotykové plochy a tvoří část vnitřního· odporu elektrody. Proto má přechodový odpor veliký význam, a to zejména u moderních akumulátorů, jejichž elektrody obsahují i umělou látku. Akumulátor tohoto druhu je znám například z patentového· spisu USA čís. 4 064 331. Aktivní látka a použité přídavné látky jsou v elektrodě spojeny pomocí umělé · látky, například polytetrafluoretylénu. Spojení umělou látkou vzniká mezi částečkami aktivní látky ’ při zhotovování elektrody.

Povrch kolektoru proudu má rozhodující význam při vytváření přechodu, který má minimální odpor, mezi aktivní látkou (hmotou elektrody) a kolektorem proudu.

Ke zmenšení vnitřního měrného· odporu je známa metoda z britského patentového spisu č. 1 197 107. Podle tohoto patentového spisu má být povrch kolektoru proudu pokryt · elektricky · vodivým práškem. Metoda je vhodná zejména pro výrobu elektrod akumulátorů Cd-Ni, a proto má omezené užití.

Podle britského patentového· spisu čís. 1 203 391 lze zlepšit elektrické spojení mezi kolektorem proudu provedeným jako· mříž a hmotou elektrody různou konstrukcí mříže. Tato metoda je vhodná pouze ke zlepšení olověných akumulátorů, různými konstrukcemi může · být ale dosaženo· malého zvětšení povrchu, a proto jen malého zlepšení zatížitelnosti a stupně účinnosti.

Uvedené nevýhody jsou odstraněny u způsobu výroby akumulátorových elektrod podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se kolektor proudu bez aktivní látky připojí k prvnímu pólu zdroje proudu, k jehož druhému pólu se připojí pomocná elektroda,· jejímž postupným přikládáním k různým místům povrchu kolektoru proudu určeného· pro styk s aktivní látkou se vytváří elektrický oblouk, jímž se nastavuje kolektor proudu, a jejímž oddálením se na kolektoru proudu z ustaveného kovu vytvářejí výstupky.

Je výhodné podle vynálezu zapojit mezi kolektor proudu a pomocnou elektrodu napětí 0,1 V až 1060 V.

Je též výhodné podle vynálezu ponořit kolektor proudu a pomocnou · elektrodu do chladicí kapaliny, s výhodou do vody.

Zařízení pro provádění tohoto způsobu podle vynálezu je vytvořeno tak, že v ložiskových stojanech, vzdálených od sebe více než je šířka kolektoru proudu, je uložen hřídel pomocné elektrody, vytvořené jako kovový válcový kartáč, přičemž prostor mezi válcovým povrchem pomocné elektrody a základnou, k níž jsou připevněny ložiskové stojany, je menší než je · tloušťka kolektoru proudu, a hřídel pomocné elektrody je spojen s poháněcím motorem a pomocná elektroda je · spojena s prvním pólem zdroje proudu, jehož druhý pól je spojen s kolektorem proudu.

Výhodou způsobu výroby akumulátorových elektrod podle vynálezu je, · že při dotyku kolektoru proudu s elektrodou je na povrchu proudová hustota 5 až 1000 A/m², čímž se vytvoří na povrchu kolektoru proudu malé výstupky a tím se drsný povrch kolektoru proudu zvětší.

Příklady způsobu výroby akumulátorových elektrod podle vynálezu jsou v dalším popsány a zařízení k jeho· provádění je zobrazeno· na výkresu, . . na němž znázorňuje obr. 1 zařízení v půdoryse a obr. 2 v náryse.

Zařízení pro provádění způsobu výroby akumulátorových elektrod podle vynálezu je opatřeno poháněcím motorem 1, který je spojen s hřídelem 10 pomocné elektrody 2, vytvořené jako kovový válcový kartáč. Hřídel 10 pomocné elektrody 2 je uložen v ložiskových stojanech 9, vzdálených od sebe více, než je šířka kolektoru 3 proudu. Prostor mezi povrchem pomocné elektrody 2 a základnou 11, k níž jsou připevněny ložiskové stojany 9, je menší, než je tloušťka kolek211370 toru 3 proudu. Pomocná elektroda 2 je spojena s prvním pólem 4 zdroje 6 proudu, jehož druhý pól 5 je spojen s kolektorem 3 proudu. Otáčením pomocné elektrody 2 dochází к posuvu kolektoru 3 proudu ve směru šipky 8.

Výhodné je provedení pomocné elektrody 2 ve tvaru kulatého kartáče. Tenké vláknité jehly pomocné elektrody 2 se dotýkají povrchu kolektoru 3 proudu a účinkem elektrického proudu se vytvářejí mezi pomocnou elektrodou 2 a povrchem kolektoru 3 proudu elektrické oblouky, které vytvoří výstupky 7 na kolektoru 3 proudu, které mají výšku 0,2 až 0,6 mm.

Velké množství vzniklých výstupků 7 zajišťuje účinné spojení a malý měrný vnitřní odpor mezi kolektorem 3 proudu a aktivní látkou. Následkem malého měrného vnitřního odporu je nižší hodnota takzvaného vnitřního odporu elektrody, než u známých akumulátorů, což vede к lepším startovacím výkonům akumulátoru а к lepšímu využití aktivní látky.

V případě kovů s nízkým bodem tání, například olova, může být pomocná elektroda a kolektor 3 proudu při tvorbě výstupků 7 ponořena pod vodu, čímž se zvýší nerovnoměrnost povrchu a efektivnost výrobního způsobu.

Přikladl

Niklová síť, která má povrch vytvořený z vláken o průměru 1 mm s otvory o průměru mm, se opracovává následujícím způsobem.

Po tříminutovém praní v trichlóretylénu se síť suší a v suchém stavu se ponoří na 1 minutu do kyseliny dusičné o koncentraci 25 % a potom se pere 20 minut v destilované vodě. Po tomto ošetření povrchu se síť vloží do zařízení zobrazeného na obr. 1 a 2. Pomocná elektroda 2 ve tvaru kartáče je poháněna poháněcím motorem 1 s frekvencí otáčení 600 min^-1. Průměr kartáče je 40 mm, tloušťka niklových vláken je 1 mm. Mezi prvním pólem 4 a druhým pólem 5 zdroje je napětí 2 V.

Intenzita proudu se má regulovat takovým způsobem, aby proudová hustota mohla dosáhnout 50 až 80¹ A/mm² v bodech dotyku. Otáčející se pomocná elektroda 2 ve tvaru kartáče je vedena podél obou stran sífkovitého kolektoru 3 proudu. Za působení proudu se provádí proces sváření, v důsledku čehož vznikají výstupky 7. Po zdrsnění povrchu síťkovitého kolektoru 3 proudu se nalisuje na povrch tlakem 100 MPa hmota používaná při výro-bě kladných niklových elektrod ve tvaru pouzdra.

Tato· hmota- obsahuje asi 10 procent hmotnosti polyetylénu (průměr zrn je průměrně 0,15 mm). Množství hmoty je 0,50 g/ /cm².

Stejným způsobem se vyrábí elektroda s obvyklým, neopracovaným kolektorem 3 proudu.

Tyto elektrody se tvarují a měří známým způsobem.

Výsledky měření jsou znázorněny v tabulce 1.

Tabulka 1

Kapacita elektrod při různých hustotách proudu

Proudová hustota, 10 20 50 100150 ínA/cin²

Kapacita známé elektrody, % 100 82,4 60,4 27,49,4

Kapacita elektrody vyrobené podle vynálezu, % 109,8 102,1 95,5 86,775,7

Vybíjení se provádí v obou případech v roztoku hydroxidu draselného КОН o koncentraci 21 % vzhledem к referenční elektrodě Hg/HgO až do dosažení potenciálu 0,0* V.

Podobné výsledky lze pozorovat také v případě užití elektrod vyrobených z titanu.

Příklad 2

Záporná mřížka obvyklého prodávaného olověného akumulátoru pro napájení vozidel se ,,vyčistí“ podle postupu popsaného v příkladu 1 a vloží jako kolektor 3 proudu do zařízení zobrazeného na obr. 1 a 2. Pomocná elektroda 2 ve tvaru kartáče se vyrobí z olova a ponoří včetně kolektoru 3 proudu do vody. Ke zdrsnění povrchu mřížky se použije proud hustoty 40 A/cm².

Na mřížku se po zdrsnění nanese známým způsobem aktivní látka. Ve srovnání s elektrodou vyrobenou obvyklým způsobem lze pozorovat následující výsledky.

Tabulka 2

Kapacita elektrod při různých proudových hustotách

Proudová hustota, mA/cm² 10 2050

Kapacita známé elektrody, % 100 8463

Kapacita elektrody vyrobené podle vynálezu, °/o 105 8871

Výše uvedené příklady a výsledky ukazujípřesvědčlvě výhodnost výrobního způsobu podle vynálezu.

Claims (5)

PREDMtT VYNALEZU

1. Způsob výroby akumulátorových elektrod, u nichž kovový kolektor proudu je alespoň na jedné straně pokryt aktivní látkou, vyznačující se tím, že se kolektor proudu bez aktivní látky připojí к prvnímu pólu zdroje proudu, к jehož druhému pólu se připojí pomocná elektroda, jejímž postupným přikládáním к různým místům povrchu kolektoru .proudu určeného pro styk s aktivní látkou se vytváří elektrický oblouk, jímž se natavuje kolektor proudu, a jejímž oddálením se na kolektoru proudu z netaveného kovu vytvářejí výstupky.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že mezi kolektorem proudu a pomocnou elektrodou se napojí napětí 0,1 V až 1000 V.

3. Způsob podle bodu 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se kolektor proudu a pomocná elektroda ponoří do chladicí kapaliny, s výhodou do vody.

4. Zařízení pro provádění způsobu podle bodu 1, vyznačující se tím, že sestává z alespoň dvou ložiskových stojanů (9), vzdálených od sebe více, než je šířka kolektoru (3) proudu, v nichž je uložen hřídel (.10) pomocné elektrody (2), vytvořené jako kovový válcový kartáč, přičemž prostor mezi válcovým povrchem pomocné elektrody (2) a základnou (11), к níž jsou připevněny ložiskové stojany (9), je menší, než je tloušťka kolektoru (3) proudu, a hřídel (10) pomocné elektrody (2) je spojen s poháněcím motorem (1) a pomocná elektroda (2) je spojena s prvním pólem (4) zdroje (6) proudu, jehož druhý pól

(5) Je spojen s kolektorem (3) proudu.