NO134443B - - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår plater til bruk i alkali- eller syre-

batterier. Oppfinnelsen omfatter også et batteri inneholdende slike plater.

Plater til bruk i alkalibatterier kan konstrueres på mange vel-

kjente måter, f.eks. som rørformede plater, "lomme"-plater eller sintrede plater. De vanlige platene består vanligvis av en bære-

del som ikke påvirkes av alkalier og på hvilken såkalt "batteri-

aktiv" masse er avsatt. Bæredelen er vanligvis av nikkel, og eksem-pelvis kan både de positive og de negative platene i et nikkel/kad-mium-batteri være laget av nikkel-folier. Nikkelfoliene i de posi-

tive platene bærer "batteri-aktiv" masse i form av NiO(OH). For de negative platene sin del er den "batteri-aktive" massen kad-

mium, vanligvis avsatt på nikkelfoliet ved hjelp av elektrolyse.

I et nikkel/jern- eller et nikkel/zink-batteri kan de negative

platene lages av nikkelfolier som bærer en "batteri-aktiv" masse påført ved elektrolyseavsetning fra oppløsninger som inneholder passende salter av jern eller zink, slike som f.eks. ferrosulfat, ferroklorid og zinkcyanid.

I et syrebatteri er platene vanligvis av en bly-forbindelse eller dispersjons-styrket bly og den "batteri-aktive" massen ved de positive platene er blydioksyd og ved de negative platene svampaktig bly.

Alle batteriene inneholder selvsagt passende elektrolytter, og i alle vanlige plater som produseres, skal helst den "batteri-aktive" mas-

sen bli påført på slik måte at strømmen som flyter gjennom elektro-

lytten har lett adgang til den.

Hensikten med denne oppfinnelse er å konstruere batteriplater der

strømmens adgang til de "batteri-aktive" masser forbedres.

Nærmere bestemt angår således denne oppfinnelse en batteriplate av den type som omfatter en stabel av elektrisk sammenkoblede metallfolier skilt fra hverandre ved aktiv masse. Det nye og særegne ved platen ifølge oppfinnelsen består i første rekke i at foliene har jevnt fordelte hull som ligger overfor hverandre og er frie for aktiv masse slik at de danner kontinuerlige veier mellom motsatte sider av platen. På denne måte fremkommer det veier for strømmen inn i platen gjennom hvert av hullene og likeså vil strømmen gå

ut til sidene fra hullene inn i den "batteri-aktive" massen. For-delingen av hullene skal være jevn over platen for å sikre at den "aktive" massen utlader jevnt over alt.

For å lette sentreringen av hullene slik at de blir liggende rett overfor hverandre gjennom hele stabelen med folier, kan en lage ytterligexe hull i hvert folie som er forsynt med gjennomgående pinner. Dersom disse pinnene er av metall, vil de danne elektriske forbindelser mellom foliene i stabelen. En annen måte å sammen-koble alle foliene i en stabel på, er å lage en sveis i ett eller flere av dens hjørner.

Oppfinnelsen er særlig nyttig i alkaliebatterier. Både de positive og de negative platene av de fleste alkaliebatterier blir fortrinnsvis laget med nikkel som bærer, og således blir ifølge oppfinnelsen platene som brukes i slike batterier laget av nikkel-folier. Men generelt kan foliene være av et hvilket som helst passende inaktivt metall der "aktiv" masse kan pålegges eller på-føres.

Nikkelfolier med huller kan med fordel lages ved hjelp av elektroforming, en prosess som er velkjent, og som f.eks. er beskrevet i en avhandling med tittelen "Electroforming of Nickel Screens" utgitt av J. van der Waals, ved symposium over Nickel Deposition in the Engineering Industries som ble holdt 10.oktober 1963,,

Foliet kan være særdeles tynt. I tilfelle en bruker nikkel, blir det foretrukket å bruke folie som har en tykkelse fra 0,005 mm til 0,05 mm og da fortrinnsvis i den lavere del av dette område. Den "aktive" massen som en legger på folier av denne tykkelse vil selv ha en tykkelse mellom 0,0O5 mm og 0,09 mm. Den aktive massen kan legges på den ene eller begge sidene av foliet. Det foretrek-kes å legge det eller avsette det på begge sider av foliet og så

å stable et tilstrekkelig antall folier mot hverandre for å danne en ferdig plate av omtrent 1 mm tykkelse. Tykkelsen kan være mindre eller større enn dette, avhengig av det formål som batteriet skal brukes til. Høy utladningshastighet krever relativt tynne plater; tykkere plater er mer økonomiske når det er tale om skillevegger som selvsagt alltid er laget for å holde plater av motsatt pola-ritet slik at de ikke kommer i kontakt med hverandre.

Hullenes totale areal av foliet behøver ikke være stort. Dette er selvsagt fordelaktig siden det ikke kan være noen "aktiv" masse i hullområdene. Selv om dette forholdet kan være 50% eller mer, er det fortrinnsvis fra 5% til 15%. For å få et optimalt resultat må forholdet tilpasses til tykkelsen av platen; desto tykkere platene er, desto større må det totale hullareal være for å sikre at den indre motstanden ikke blir for høy. Det er ønskelig at hullene i seg selv var så små som mulig i samsvar med muligheten for å bringe hullene overfor hverandre når foliene blir sammenstablet. Slik kan antall hull pr. flateenhet være så stort som grensen for det totale hullareal tillater, og på denne måten blir avstanden mellom de to nabohull laget så liten som mulig. I alminnelighet kan hullene lages med et areal på fra 0,01 til 1 mm 2, og det skulle bli i det minste 4 og helst mange flere pr. cm 2.

Hullene er fortrinnsvis sirkelrunde, og senteravstanden mellom

to nabohull fortrinnsvis den samme over alt. Hullene kan likevel være avlange, og da vil i så fall den totale hullperiferi øke ved et gitt totalt hullareal.

Skilleplatene må selvsagt tillate jonene i elektrolytten å passere dem og i de foretrukne batterier, i samsvar med oppfinnelsen, blir skilleplatene laget med tilsvarende hull som de i platene og er montert sammen slik at hullene i platene og hullene i skilleplatene sammenfaller aksielt for å lette og øke transporten av joner i elektrolytten.

Som et eksempel ble to plater A og B laget, hver på 25,4 mm og 0,178 mm tykke og bygget opp av 10 lag av nikkelfolier med en tykkelse på 0,005 mm dannet ved elektroforming og som hadde et. lag av "batteri-aktiv" masse 0,007 mm tykk på hver side. I platen A 2 2 var det 11 hull pr. cm og i platen B var det 174 hull pr. cm , radiene på hullene og senteravstanden mellom nabohullene i plate A var henholdsvis 0,526 mm og 3,22 mm og i plate B henholdsvis 0,121 mm og 0,79 mm. Den maksimale indre motstand ved fullstendig ut-ladning av plate A ble funnet å være 0,984 ohm og ved plate: B 0,105 ohm.

Platene ble ladet og utladet adskillige ganger i kalsiumhydroksyd-oppløsning og deres kapasitet ved forskjellige utladningshaistigheter ble bestemt når platen ble reduserttil 0 volt i forhold til en Hg/HgO-elektrode. De verdiene som ble notert er gjengitt i. neden-stående tabell.

Overlegenheten til plate B ved høye strømstyrker er klart vist, og det fremhever betydningen av den lavere indre motstand i plate B på grunn av den tette avstanden mellom hullene.

Den totale kapasitet som en batteriplate kan tåle er avhengig av mengden av "aktiv" masse. Men den praktiske mengde målt i mAh pr. cm 2 avhenger naturligvis også o av mengden av "aktiv" masse som er lett tilgjengelig for strømmen, og det innsees derfor at når en stabler f.eks. 10 folier mot hverandre vil den praktiske kapasitet bli mye mindre -enn IO ganger kapasiteten av ett enkelt folie. Overraskende nok er dette ikke tilfelle i denne oppfinnelse som skal vises med det neste eksempel.

I dette eksempel ble 2 plater laget av kvadratformede nikkelfolier, lengden av hver var 50 mm og tykkelsen 0,0064 mm. Hver plate hadde huller av samme størrelse og mønster som i plate A og hadde et lag med "aktiv" masse på hver side med en tykkelse på

0,04 mm. Den første av disse platene, plate C, bestod av 10 slike folier og den andre plate, plate D, var bare ett enkelt folie. Disse platene ble ladet og utladet i kalsiumhydroksyd-oppløsning som i det tidligere eksempel og deres kapasitet ved forskjellige utladningshastigheter bestemt. Resultatet er vist i tabell 2 under.

Det sees at kapasiteten av den 10 lags platen, plate C (0,904 mAh/cm 2 ), ligger nær opp til den ide>•elle som ble oppnådd med ett-lags-platen, nemlig 0,943 mAh/cm 2.

Claims (4)

1. Batteriplate omfattende en stabel av elektrisk sammenkoblede metallfolier, skilt fra hverandre ved aktiv masse, karakterisert ved at foliene har jevnt fordelte hull som ligger overfor hverandre og er frie for aktiv masse slik at de danner kontinuerlige veier mellom motsatte sider av platen.

2. Batteriplate ifølge krav 1, for bruk i et alkalibatteri i hvilket foliene er av nikkel, karakterisert ved at foliene har en tykkelse på fra 0,005 til 0,05 mm, at hver folie 2 har et flertall hull som ikke har større areal enn 1 mm og at den andel av det totale areal av hver folie som er opptatt av hul lene, er fra 5 til 15 %.

3. Batteriplate ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at hullene er sirkelrunde og senteravstanden mellom nabohullene er den samme over alt.

4. Batteri i hvilket det anvendes plater i henhold til ett av kravene 1, 2 eller 3, karakterisert ved at platene er adskilt fra hverandre ved hjelp av skilleplater som har hull overensstemmende med de nevnte veier gjennom platene.