NO148274B - ELECTRIC ACCUMULATOR CELL WITH AT LEAST ONE SOLUTION ELECTRODE - Google Patents
ELECTRIC ACCUMULATOR CELL WITH AT LEAST ONE SOLUTION ELECTRODEInfo
- Publication number
- NO148274B NO148274B NO762479A NO762479A NO148274B NO 148274 B NO148274 B NO 148274B NO 762479 A NO762479 A NO 762479A NO 762479 A NO762479 A NO 762479A NO 148274 B NO148274 B NO 148274B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- cell
- electrodes
- electrode
- layer
- edge
- Prior art date
Links
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 20
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 5
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 claims description 4
- 238000005476 soldering Methods 0.000 claims description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 48
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 40
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 11
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 10
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 4
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 4
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 2
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011262 electrochemically active material Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/24—Alkaline accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/244—Zinc electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse angår elektrisk akkumulatorcelle med en oppløsningselektrode som inneholder et metall som ved utladning danner en elektrolytisk oppløselig kjemisk forbindelse. Videre inneholder cellen selvsagt de øvrige for sin funk-sjon nøevendige bestanddeler, dvs. motelektrode r, elektrolytt og separatorer eller distanseorgan etc. Oppfinnelsen omfatter også slike celler hvor den kjemiske forbindelse som dannes ved utlad-ningen egentlig er oppløselig i den anvendte elektrolytt, men på grunn av spesielle forhold umiddelbart utfelles som en fast forbindelse. Slike forhold kan f.eks. være overmetning av elektrolytt eller tilsetning av ytterligere stoff som med metallet danner uoppløselige forbindelser. Eksempelvis er oppfinnelsen meget anvendelig ved akkumulatorceller som inneholder sinkelektroder. Disse danner ved utladning i alkalisk elektrolytt produkter som The present invention relates to an electric accumulator cell with a dissolution electrode which contains a metal which upon discharge forms an electrolytically soluble chemical compound. Furthermore, the cell naturally contains the other components necessary for its function, i.e. counter electrode r, electrolyte and separators or spacers etc. The invention also covers such cells where the chemical compound formed during the discharge is actually soluble in the electrolyte used, but due to special conditions is immediately precipitated as a solid compound. Such conditions can e.g. be oversaturation of the electrolyte or the addition of additional substances which form insoluble compounds with the metal. For example, the invention is very applicable to accumulator cells containing zinc electrodes. When discharged in an alkaline electrolyte, these form products such as
er oppløselige i elektrolytten. Imidlertid kan overmetning av elektrolytten skje, og sink som ved utladning frigjøres fra elektroden faller da ut av elektrolytten som sinkoxyd i fast form. are soluble in the electrolyte. However, supersaturation of the electrolyte can occur, and zinc that is released from the electrode during discharge then falls out of the electrolyte as zinc oxide in solid form.
De kjemiske reaksjoner ved utladning av forskjellige oppløsnings-elektroder i forskjellige elektrolytter er ikke fullstendig kjent. Ovenfor og i det følgende er der derfor sett bort fra visse mel-lomprodukter med kort levetid som kan oppstå ved de kjemiske reaksjoner . The chemical reactions during the discharge of different solution electrodes in different electrolytes are not completely known. Above and in the following, certain intermediate products with short lifetimes that may occur during the chemical reactions have therefore been disregarded.
Et vesentlig problem med celler med oppløsningselektro-der er å oppnå en tilfredsstillende levetid hos cellen. Dette har først og fremst forbindelse med de forhold som råder ved opp-ladning av utladede elektroder. Herved har det aktive materiale i oppløsningselektrodene en tendens til å danne dendritter som vokser ut fra elektroden i retning mot motelektroden og derved lett forårsaker kortslutning. Videre oppstår ved gjenutfelling av det aktive materiale visse kanteffekter, såkaldt "shaping". Dette medfører at skiktet av aktivt materiale har tendens til å bli tykkere nærmest elektrodens ytterkanter enn på elektroden forøvrig. Forskjellige forsøk på å løse dette problem har vært gjort, hvilke også medførte en forbedring av cellenes levetid, dog utenat tilfredsstillende verdier kunne oppnåes. De forholdsregler som ble tatt, har til og med i flere tilfeller ledet til mer kompliserte, og dermed dyrere cellekonstruksjoner, og har til og med stillet slike krav til f.eks. elektrolyttkonsentrasjon og andre forhold i cellen at cellenes anvendelighet begrenses. Dette har også medført en fordyrelse av cellene. Foreliggende oppfinnelse har således til hensikt å løse dette problem og å skape en celle med tilfredsstillende levetid ved slike konstruktive forholdsregler som ikke begrenser cellens anvendbarhet og som også fra økonomisk synspunkt gjør disse celler mer attraktive enn tidligere kjente konstruksjoner. A significant problem with cells with dissolution electrodes is achieving a satisfactory lifetime of the cell. This is primarily related to the conditions that prevail when recharging discharged electrodes. Hereby, the active material in the dissolution electrodes tends to form dendrites which grow out from the electrode in the direction towards the counter electrode and thereby easily cause a short circuit. Furthermore, certain edge effects, so-called "shaping", occur when the active material is redeposited. This means that the layer of active material tends to be thicker near the outer edges of the electrode than on the rest of the electrode. Various attempts to solve this problem have been made, which also led to an improvement in the lifetime of the cells, although satisfactory values could not be achieved. The precautions that were taken have even in several cases led to more complicated, and thus more expensive cell constructions, and have even made such demands on e.g. electrolyte concentration and other conditions in the cell that the cell's applicability is limited. This has also led to an increase in the cost of the cells. The present invention thus aims to solve this problem and to create a cell with a satisfactory lifetime by such constructive precautions which do not limit the cell's applicability and which also from an economic point of view make these cells more attractive than previously known constructions.
Konstruksjonen av oppløsningselektroden blir i en slik celle meget vesentlig. Det har overraskende vist seg at ved å bygge elektroder ifølge oppfinnelsen med en stamme bestående av flere skikt kan en elek trode med særdeles god reproduserbarhet erholdes, hvor tendensene til "shaping" fullstendig eller nesten fullstendig elimineres. Ved å kombinere en slik cellekonstruksjon med tidligere kjente forholdsregler for å unngå dendrittdannelse erholdes en celle med særdeles gode levetidsegenskaper. The construction of the solution electrode becomes very important in such a cell. It has surprisingly turned out that by building electrodes according to the invention with a stem consisting of several layers, an electrode with extremely good reproducibility can be obtained, where the tendencies to "shaping" are completely or almost completely eliminated. By combining such a cell construction with previously known precautions to avoid dendrite formation, a cell with particularly good lifetime properties is obtained.
Det er tidligere kjent å bygge opp oppløsningselektro-der på en stamme av annet materiale enn det elektrokjemiske aktive materiale. Det er også kjent å anvende slike stammer med elektro-lyttgjennomtrengelighet og forstørret aktiv overflate. Elektro-lyttgjennomtrengeligheten erholdes enten ved at man utnytter perforerte plater eller ved at stammen bygges opp av fibrøst materiale, f.eks. ved et nett av metalltråder. For å erholde en større aktiv overflate hos stammen har f.eks. vært foreslått at denné ut-gjøres av en plate som kan være presset eller preget slik at der på dens overflate oppstår et antall forhøyninger og forsenkninger. En annen måte å oppnå en ujevn overflate på er å anvende plate med forskjellig tykkelse på forskjellige punkter. En stamme byg-get opp av fibre kan enten ha disse fibre ordnet f.eks. som et vevet nett eller uordnet som en matte av ikke-vevet type. Stamme av den sistnevnte type kan fremstilles med større tykkelse enn den ønskede, hvorefter foretas en mekanisk sammenpresning som øker stammens holdfasthet samtidig som en stor aktiv overflate bibe-holdes. Den mest anvendte måte til å forhindre de skadelige ef-fekter av dendrittdannelse er å omgi oppløsningselektroden med en separator som er så tett at dendrittene ikke kan trenge gjennom denne. Anvendelsen av slike tette separatorer medfører selvsagt en begrensning av cellens elektrokjemiske egenskaper og dermed anvendelighet. Det har også vist seg at slike separatorers levetid ikke er tilstrekkelig til å oppfylle de krav man stiller til levetid hos cellen. Ved anvendelse av slike separatorer til-lates dendrittene en begrenset tilvekst som således stoppes av en fast vegg. En annen måte til å begrense tilveksten på er å for-syne cellen med skraper eller lignende anordninger som beveger seg seg langs med oppløsningselektrodens overflate og skraper bort utstikkende dendritter. I stedet for skraper kan eksempelvis anven-des ruller, og disse kan utføres slik at utstikkende dendritter ikke rives løs fra elektroden, men bare trykkes inn i denne og dermed kan fortsette å fungere som aktivt materiale. Det er også mulig å benytte stillestående skraper eller andre mekaniske anordninger og overfor disse bevegelige elektroder. Det har imidlertid ikke heller på denne måte vist seg mulig helt å oppfylle de krav som stilles til cellen. Sluttelig har der vært foreslått å vibrere oppløsningselektroder og/eller separatorer eller distan-sestykke. Ved den turbulens som herved oppstår i elektrolytten nærmest elektrodeoverflaten oppnåes at dendrittdannelsen forhin-dres . It is previously known to build up dissolution electrodes on a stem of material other than the electrochemically active material. It is also known to use such strains with electro-auditory permeability and enlarged active surface. The electro-auditory permeability is obtained either by using perforated plates or by the stem being built up of fibrous material, e.g. by a net of metal wires. In order to obtain a larger active surface at the stem, e.g. It has been proposed that this is made up of a plate which can be pressed or embossed so that a number of elevations and depressions occur on its surface. Another way to achieve an uneven surface is to use plates with different thicknesses at different points. A stem made up of fibers can either have these fibers arranged e.g. as a woven net or disordered as a non-woven type mat. Stem of the latter type can be produced with a greater thickness than the desired one, after which a mechanical compression is carried out which increases the stem's holding strength while maintaining a large active surface. The most commonly used way to prevent the harmful effects of dendrite formation is to surround the dissolution electrode with a separator that is so dense that the dendrites cannot penetrate it. The use of such tight separators naturally entails a limitation of the cell's electrochemical properties and thus its applicability. It has also been shown that the lifetime of such separators is not sufficient to meet the requirements for the lifetime of the cell. By using such separators, the dendrites are allowed a limited growth which is thus stopped by a solid wall. Another way to limit growth is to provide the cell with scrapers or similar devices that move along the surface of the dissolution electrode and scrape away protruding dendrites. Instead of scrapers, for example, rollers can be used, and these can be designed so that protruding dendrites are not torn loose from the electrode, but are simply pressed into it and can thus continue to function as active material. It is also possible to use stationary scrapers or other mechanical devices and opposite these moving electrodes. However, it has not proved possible in this way either to completely fulfill the requirements set for the cell. Finally, it has been proposed to vibrate dissolution electrodes and/or separators or spacers. Due to the turbulence that occurs in the electrolyte closest to the electrode surface, dendrite formation is prevented.
DE-PS 11.97.94 3 angår en akkumulatorplate med bly-ramme, hvis kanter er dekket av et isolerende materiale. Elek-trodeplaten består ellers av et blygitter som på konvensjonell måte er beregnet til å oppta den aktive masse. Utlegnings-skriftet angår altså en helt konvensjonell blyakkumulatorplate som man har forsynt med en kantfSring av isolasjonsmateriale. DE-PS 11.97.94 3 relates to an accumulator plate with a lead frame, the edges of which are covered by an insulating material. The electrode plate otherwise consists of a lead grid which is conventionally designed to absorb the active mass. The specification therefore concerns a completely conventional lead accumulator plate which has been provided with an edge of insulating material.
Foreliggende oppfinnelse angår imidlertid en akkumulatorcelle med oppløsningselektroder, og det er åpenbart for fag-mannen at man her har å gjøre med helt andre problemer enn dem som foreligger ved den konvensjonelle blyakkumulator. Det tyske utlegningsskrift 11.97.943 oppfyller ikke en eneste av de be-stemmelser som angår det område innen batteriteknikken som gjelder akkumulatorceller med oppløsningselektroder. Anvendelse av en kantforing har i og for seg vært anvendt innen blyakkumulator-teknikken, hvor imidlertid den tekniske effekt av denne f6ring er en helt annen enn den som oppnåes ved foreliggende oppfinnelse. However, the present invention relates to an accumulator cell with dissolution electrodes, and it is obvious to the person skilled in the art that one is dealing here with completely different problems than those present with the conventional lead accumulator. The German explanatory document 11.97.943 does not fulfill a single one of the provisions relating to the area of battery technology that applies to accumulator cells with dissolution electrodes. The use of an edge lining has in itself been used within lead accumulator technology, where, however, the technical effect of this lining is completely different from that achieved by the present invention.
Oppfinnelsen angår en elektrisk akkumulatorcelle med minst én oppløsningselektrode inneholdende et metall som ved utladning danner en i elektrolytten oppløselig kjemisk forbindelse og med en bærestamme for dette metall av uoppløselig, hovedsakelig inert materiale, omfattende i det minste et sentralt ledende skikt, og på hver side av dette, minst ett ytre skikt som er så meget mindre enn det sentrale skikt at dette rundt hele sin omkrets har en fri kant, og hvor samtlige skikt består av perforert materiale, nett eller lignende, hvilken akkumulatorcelle er kjennetegnet ved at en del av det sentrale skikts frie kantbredde er omgitt av en kantf6ring av et elektrisk isolerende materiale, hvorved avstanden mellom kantfåringens innerkant og det ytre skikts ytterkant er minst dobbelt så stor som det ytre skikts tykkelse. The invention relates to an electric accumulator cell with at least one dissolution electrode containing a metal which upon discharge forms a chemical compound soluble in the electrolyte and with a support stem for this metal of insoluble, mainly inert material, comprising at least a central conductive layer, and on either side of this, at least one outer layer which is so much smaller than the central layer that it has a free edge around its entire circumference, and where all layers consist of perforated material, mesh or the like, which accumulator cell is characterized by a part of the central layer's free edge width is surrounded by an edge lining of an electrically insulating material, whereby the distance between the inner edge of the edge lining and the outer edge of the outer layer is at least twice as large as the thickness of the outer layer.
Fortrinnsvis er alle disse skikt perforerte eller Preferably, all these layers are perforated or
på annen måte gjennombrutte. Med inert menes i denne sammen-heng at stammen ikke utgjør aktivt materiale i de elektrokjemiske reaksjoner i cellen. Det sentrale skikt kan passende utgjøres av en perforert metallplate eller en vev av metalltråder. Det kan også bestå av elektrisk uledende materiale med et ledende overflateskikt, f.eks. metallbelagt plast. Kun et slikt materiale utgjør imidlertid ikke en stamme ifølge oppfinnelsen, idet der hertil kreves på hver side av den sentrale stamme ytterligere minst ett skikt som skal være otherwise broken through. In this context, inert means that the strain does not constitute active material in the electrochemical reactions in the cell. The central layer can conveniently be made up of a perforated metal plate or a web of metal wires. It can also consist of electrically non-conductive material with a conductive surface layer, e.g. metal coated plastic. However, only such a material does not constitute a trunk according to the invention, as this requires at least one additional layer on each side of the central trunk, which must be
et separat skikt og således ikke direkte forbundet med hele over-flaten hos det sentrale skikt. Disse ytterligere skikt kan bestå av samme eller et annet materiale enn det sentrale skikt. De ut-gjøres fortrinsvis av nett av metall eller metallbelagt plast. De kan også bestå av plastnett uten ytterligere overflatebelegg, a separate layer and thus not directly connected to the entire surface of the central layer. These further layers can consist of the same or a different material than the central layer. They are preferably made of metal mesh or metal-coated plastic. They can also consist of plastic mesh without additional surface coating,
hvilket dog forutsetter at det aktive materiale i elektroden i which, however, assumes that the active material in the electrode i
seg selv har tilstrekkelig elektrisk ledningsevne. De ytre skikt er hensiktsmessig forbundet med hverandre ved hjelp av sveisning, lodding eller på annen måte, hvorved disse forbindelser er punktvise og passerer gjennom åpninger i det sentrale skikt. Direkte mekanisk forbindelse mellom det sentrale skikt og de ytre skikt bør unngåes eller i det minste innskrenkes til et antall punkter langs bare én kant. Dette beror hovedsakelig på at det ellers er vanskelig ved tilvirkningen av stammene å få disse helt plane. Det har vist seg at med celler ifølge oppfinnelsen kan "shaping" effekten elimineres på en overraskende enkel måte ved at de ytre skikt har mindre utstrekning i elektrodens plan enn det sentrale skikt, og således efterlater det sentrale skikts kanter frie. Ytterligere bør en del av den frie kant omgis av et elektrisk isolerende materiale slik at den ledende overflate hos oppløsnings-elektroden blir noe mindre enn hos motelektroden. Med overflater menes her projiserte geometriske overflater uten at der taes hen-syn til den elektrokjemiske aktive overflates størrelse, hvilken som tidligere nevnt kan påvirkes ved korrigeringer, perforeringer og på andre måter. Den frie kant på det sentrale skikt bør være så bred at avstanden mellom det isolerende materiale og de ytre skikt er minst dobbelt så stor som de ytre skikts tykkelse. Det har vist seg at hvis oppløsningselektrodene i en celle ifølge oppfinnelsen eller inntil disse beliggende separatorer eller distanseorgan er anordnet til å vibrere i et plan parallelt med elektrodens plan, oppnåes meget gunstige arbeidsforhold for cellen. Da vibrasjonsfrekvensen bør være relativt høy, bør den vibrerende komponent plaseres i vertikale styrespor. Hensiktsmessig plaseres samtlige elektroder i slike styrespor, hvorved der bør obser-veres at det isolerende materiale på det sentrale skikts ytterkant skal strekke seg utenfor styresporet slik at man oppretthol-der det forhold at oppløsningselektrodens overflate er mindre enn motelektrodens. Ved de forhold som herved råder i cellen oppnåes meget god reproduserbarhet på ladnings- og utladningscyklene og itself has sufficient electrical conductivity. The outer layers are suitably connected to each other by means of welding, soldering or other means, whereby these connections are pointwise and pass through openings in the central layer. Direct mechanical connection between the central layer and the outer layers should be avoided or at least limited to a number of points along only one edge. This is mainly due to the fact that it is otherwise difficult when manufacturing the trunks to get them completely flat. It has been shown that with cells according to the invention the "shaping" effect can be eliminated in a surprisingly simple way by the outer layers having a smaller extent in the plane of the electrode than the central layer, thus leaving the edges of the central layer free. Furthermore, part of the free edge should be surrounded by an electrically insulating material so that the conductive surface of the solution electrode is somewhat smaller than that of the counter electrode. Surfaces here mean projected geometric surfaces without regard to the size of the electrochemically active surface, which, as previously mentioned, can be affected by corrections, perforations and in other ways. The free edge of the central layer should be so wide that the distance between the insulating material and the outer layers is at least twice the thickness of the outer layers. It has been shown that if the dissolution electrodes in a cell according to the invention or separators or spacers located next to them are arranged to vibrate in a plane parallel to the electrode's plane, very favorable working conditions for the cell are achieved. As the vibration frequency should be relatively high, the vibrating component should be placed in vertical guide tracks. Appropriately, all electrodes are placed in such guide grooves, whereby it should be observed that the insulating material on the outer edge of the central layer should extend outside the guide groove so that the ratio is maintained that the surface of the dissolution electrode is smaller than that of the counter electrode. With the conditions that thus prevail in the cell, very good reproducibility is achieved in the charge and discharge cycles and
høy levetid hos cellen. Spesielt gjelder dette hvis stammen di-mensjonert slik at det i oppløsningselektroden inngående aktive materiale ikke fullstendig fyller åpningene i det ytre skikt av stammen når cellen er fulladet. high lifespan of the cell. In particular, this applies if the stem is dimensioned so that the active material included in the dissolution electrode does not completely fill the openings in the outer layer of the stem when the cell is fully charged.
Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til figurene. I denne forbindelse vil også til In the following, the invention will be described in more detail with reference to the figures. In this connection also want to
en viss grad bli forklart de gunstige virkninger som overraskende er oppnådd ved oppfinnelsen. Videre beskrives en foretrukken ut-førelsesform for oppfinnelsen, spesielt i tilslutning til en sink-elektrode da oppfinnelsen ventes å få sin fremste anvendelse på celler med slike elektroder. Fig. 1 viser en gjennomskjæring av en celle ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser en oppløsningselektrode for anvendelse i denne celle, og to a certain extent be explained the beneficial effects which have surprisingly been achieved by the invention. Furthermore, a preferred embodiment of the invention is described, especially in connection with a zinc electrode, as the invention is expected to have its primary application on cells with such electrodes. Fig. 1 shows a cross-section of a cell according to the invention. Fig. 2 shows a solution electrode for use in this cell, and
Fig. 3 viser et snitt gjennom denne elektrode. Fig. 3 shows a section through this electrode.
Fig. 4 viser deler av elektroder i en celle ifølge oppfinnelsen, samt en del av en plate med styrespor. Fig. 4 shows parts of electrodes in a cell according to the invention, as well as part of a plate with guide grooves.
I fig. 1 vises et snitt gjennom cellen vinkelrett mot elektrodene. Cellen inneholder et antall oppløsningselektroder (1) og motelektroder (2). Mellom disse finnes separatorer eller distanseorgan (3). Oppløsningselektrodene er med tilslutnings-organ (4) forbundet med hverandre til en felles brygge (5). Opp-løsningselektrodene er anordnet til å vibrere ved at en aksel (6) er lagret i lagringer (8) i celleveggen. Akselen er formet som en veivaksel,og bevegelsene overføres til elektrodene via et åk (7) og opphengnings- og forbindelsesanordninger (18, 19). Akselen er elektrisk isolert fra elektrodene, eksempelvis ved at forbindelsesanordningene er utført av elektrisk isolerende materiale. Via en flexibel leder (17) er elektrodene forbundet med en utvendig poltapp (10). Motelektrodene er forbundet med en poltapp (11) , men disse forbindelsesanordninger er ikke vist på figuren da de er helt konvensjonelt utført. In fig. 1 shows a section through the cell perpendicular to the electrodes. The cell contains a number of solution electrodes (1) and counter electrodes (2). Between these there are separators or spacers (3). The dissolution electrodes are connected to each other with a connecting device (4) to a common bridge (5). The solution electrodes are arranged to vibrate in that a shaft (6) is stored in bearings (8) in the cell wall. The shaft is shaped like a crankshaft, and the movements are transferred to the electrodes via a yoke (7) and suspension and connection devices (18, 19). The shaft is electrically isolated from the electrodes, for example by the connecting devices being made of electrically insulating material. Via a flexible conductor (17), the electrodes are connected to an external pin (10). The counter electrodes are connected by a pole pin (11), but these connection devices are not shown in the figure as they are completely conventionally designed.
Den på fig. 2 og 3 viste elektrode har en stamme opp-bygget på et sentralt skikt (13). Dette skikt består av en plate forsynt med perforeringer (21). På denne plate er festet ytre skikt, hvilke består av nett (14) , ett på hver side av den sentrale plate, De to nett som kan bestå a<y> metall, plast eller metallbelagt plast, er festet <y>ed hverandre ved sveisning eller li-ming. Denne sammenføyning er utført punktvis, og fugene passerer gjennom perforeringene (21) i platen. På denne måte holdes de tre skikt i stammen sammen til en enhet uten at noen fast mekanisk forbindelse mellom de ytre skikt og det sentrale skikt foreligger. Platen er rundt ytterkanten forsynt med et elektrisk isolerende skikt, hvilket kan bestå av f,eks. en U-profil av hensiktsmessig plastmateriale eller et skikt av isolerlakk. Nettets utstrekning er så meget mindre enn platens at mellom nettets ytterkant og det isolerende skikt dannes en fri kant av platen. Denne frie kant bør ha en utstrekning som er minst dobbelt at nettets tykkelse. The one in fig. The electrode shown in 2 and 3 has a stem built on a central layer (13). This layer consists of a plate provided with perforations (21). An outer layer is attached to this plate, which consists of nets (14), one on each side of the central plate. The two nets, which can consist of metal, plastic or metal-coated plastic, are attached to each other by welding or gluing. This joining is carried out point by point, and the joints pass through the perforations (21) in the plate. In this way, the three layers in the trunk are held together into a unit without any fixed mechanical connection between the outer layers and the central layer. The plate is provided around the outer edge with an electrically insulating layer, which can consist of e.g. a U-profile of suitable plastic material or a layer of insulating varnish. The extent of the net is so much smaller than that of the plate that a free edge of the plate is formed between the outer edge of the net and the insulating layer. This free edge should have an extent that is at least twice the thickness of the net.
Fig. 4 viser et antall oppløsningselektroder (1) og motelektroder (2), hvis ene vertikale side er plasert i styrespor (32) i en skive (31). For å oppnå oversikt vises bare deler av elektrodene. Den komplette celle har to med styrespor forsyn-te skiver, en på hver side av elektrodesatsen, Styresporene kan også utgjøre en integrert del av celleveggen. Av figuren fremgår at det isolerende skikt på oppløsningselektrodens ytterkant strekker seg så langt inn på elektroden at dette skikt dekker en liten del av elektroden også utenfor styresporet. Herved oppnåes at oppløsningselektrodene får en noe smalere og mindre elektro-kjemisk aktiv overflate enn motelektrodene. Dette kan også oppnåes ved spesiell utformning av platten (31) med styresporene, hvilket dog medfører unødvendige tekniske vanskeligheter. Fig. 4 shows a number of resolution electrodes (1) and counter electrodes (2), one vertical side of which is placed in guide grooves (32) in a disk (31). To achieve an overview, only parts of the electrodes are shown. The complete cell has two disks provided with guide grooves, one on each side of the electrode set. The guide grooves can also form an integral part of the cell wall. The figure shows that the insulating layer on the outer edge of the dissolution electrode extends so far into the electrode that this layer covers a small part of the electrode also outside the control track. This results in the dissolution electrodes having a somewhat narrower and less electrochemically active surface than the counter electrodes. This can also be achieved by special design of the plate (31) with the guide grooves, which however entails unnecessary technical difficulties.
En elektrode ifølge oppfinnelsen tilvirkes ved å gå ut fra en perforert jernplate. Platen var 0,5 mm tykk, 200 mm høy og 140 mm bred. Den var perforert med sirkelrunde hull med ca. An electrode according to the invention is manufactured by proceeding from a perforated iron plate. The plate was 0.5 mm thick, 200 mm high and 140 mm wide. It was perforated with circular holes with approx.
6 mm diameter til ca. 50 % fri overflate. På hver side av platen ble plasert et forniklet jerntrådnett bestående av 0,5 mm tråd med en avstand mellom trådene på ca. 2 mm. Disse nett var 185 mm høye og 125 mm brede og plasert sentralt på hver side av platen. Herved oppsto en fri kant rundt platen hvis bredde var 7,5 mm. Nettene festes mot hverandre ved å sveises ved et antall perforeringer på platen. Antallet sveisepunkter var 20. Efter at en til-slutningsanordning (4) var festet på stammen, ble platens ytterkant isolert inntil 5 mm bredde på begge sider ved å bestrykes med isolerlakk. Nettmaskene ble fyllt til ca, 50 % med for 6 mm diameter to approx. 50% free surface. A nickel-plated iron wire mesh consisting of 0.5 mm wire was placed on each side of the plate with a distance between the wires of approx. 2 mm. These nets were 185 mm high and 125 mm wide and placed centrally on each side of the plate. This created a free edge around the plate whose width was 7.5 mm. The nets are attached to each other by welding through a number of perforations on the plate. The number of welding points was 20. After a connection device (4) had been attached to the stem, the outer edge of the plate was insulated to a width of 5 mm on both sides by being coated with insulating varnish. The meshes were filled to approx. 50% with lining
sinkelektroder hensiktsmessig aktivt materiale, hvorefter de ble plasert i et cellekar sammen med motelektroder bestående av nik-kelelektroder av konvensjonell type. Mellom elektrodene ble plasert separatorer, og på elektrodenes langsider ble plasert plater med styrespor, Styresporenes dybde var slik avpasset at de dekket elektrodekantene inn til den stiplede linje (22), Cellenes elektrolytt utgjordes på konvensjonell måte av en vandig oppløs-ning av kaliumhydroxyd med vanlige tilsetninger. zinc electrodes appropriate active material, after which they were placed in a cell vessel together with counter electrodes consisting of nickel electrodes of a conventional type. Separators were placed between the electrodes, and plates with guide grooves were placed on the long sides of the electrodes. The depth of the guide grooves was adjusted so that they covered the electrode edges up to the dotted line (22). The cell's electrolyte was conventionally made up of an aqueous solution of potassium hydroxide with normal additions.
En elektrodestamme ble fremstillet som ovenfor beskrevet, men aktivt materiale ble ikke påført. Stammen ble plasert i et cellekar med motelektroder og anordnet til å vibrere. Celle-karet inneholdt en elektrolytt av 6 molar kaliumhydroxyd samt 100 g sinkoxyd pr. liter. Den således erholdte celle ble ladet med en strøm på 15 A, og utfellingen av sink på elektrodestammen ble observert. Det viste seg da at i begynnelsestrinnet ble der dannet et sinkbelegg bare på platen inne mellom nettmaskene. Et visst belegg ble også erholdt på den frie kant utenfor nettet. På nettet iakttok man en viss utvikling av hydrogengass, men noe sinkbelegg oppsto ikke. Efter ca. 15 minutter begynte belegg å dannes også på nettet. Dette belegg var imidlertid på nettets forside meget tynt og helt fritt for utstikkende dendritter. Og-så langs kanten ble der erholdt et ytterligere sinkbelegg hvis utstrekning dog ikke var større enn det belegg som fantes på nettet, og heller ikke ved kantene ble der dannet noen utstikkende dendritter. An electrode stem was prepared as described above, but no active material was applied. The strain was placed in a cell vessel with counter electrodes and arranged to vibrate. The cell vessel contained an electrolyte of 6 molar potassium hydroxide and 100 g of zinc oxide per litres. The cell thus obtained was charged with a current of 15 A, and the precipitation of zinc on the electrode stem was observed. It then turned out that in the initial stage a zinc coating was formed only on the plate inside between the meshes. A certain coating was also obtained on the free edge outside the net. A certain development of hydrogen gas was observed on the net, but no zinc coating occurred. After approx. After 15 minutes, deposits began to form on the net as well. However, this coating was very thin on the front of the net and completely free of protruding dendrites. And so along the edge a further zinc coating was obtained, the extent of which, however, was not greater than the coating that existed on the web, nor were any protruding dendrites formed at the edges.
En celle ble fremstillet som ovenfor beskrevet, men med fire oppløsningselektroder og med motelektroder av nikkel-oxydtype og konvensjonell utførelse. Motelektrodene ble dimen-sjonert slik at der på oppløsningselektrodene, for å oppnå til-svarende kapasitet, ble utfeldt aktivt materiale i den utstrekning at omtrent halve rommet i nettmaskene ble fyllt med sink. Denne celle ble utsatt for cyklisering, dvs. gjentatte ladninger og utladninger efter et bestemt skjema. Ved hver sådan cyklus skjer således helt eller delvis en oppløsning og nydannelse av det aktive skikt i oppløsningselektroden. Celler ifølge oppfinnelsen viste fremdeles efter 800 cykler vesentlig uforandrede egenskaper. A cell was produced as described above, but with four solution electrodes and with counter electrodes of nickel oxide type and conventional design. The counter electrodes were dimensioned so that, in order to achieve a corresponding capacity, active material was deposited on the dissolution electrodes to the extent that approximately half the space in the meshes was filled with zinc. This cell was subjected to cycling, i.e. repeated charges and discharges according to a specific scheme. With each such cycle, a complete or partial dissolution and new formation of the active layer in the dissolution electrode thus occurs. Cells according to the invention still showed substantially unchanged properties after 800 cycles.
Som det fremgår av det ovenstående eksempel er der med celler ifølge oppfinnelsen oppnådd en overraskende forbedring av levetiden. Dette beror på at dendrittdannelse på sinkelektrodene unngåes, og at "shaping" effekten ved elektrodenes kanter elimineres . As can be seen from the above example, a surprising improvement in lifespan has been achieved with cells according to the invention. This is because dendrite formation on the zinc electrodes is avoided, and the "shaping" effect at the edges of the electrodes is eliminated.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE7508111A SE397231B (en) | 1975-07-16 | 1975-07-16 | ELECTRICAL ACCUMULATOR CELL WITH AT LEAST ONE SOLUTION ELECTRODE CONTAINING A METAL WHICH, when charged with a charge, forms a chemical compound which is soluble in the electrolyte and has a supporting body for THIS METAL |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO762479L NO762479L (en) | 1977-01-18 |
| NO148274B true NO148274B (en) | 1983-05-30 |
| NO148274C NO148274C (en) | 1983-09-07 |
Family
ID=20325143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO762479A NO148274C (en) | 1975-07-16 | 1976-07-15 | ELECTRIC ACCUMULATOR CELL WITH AT LEAST ONE SOLUTION ELECTRODE |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5217630A (en) |
| AT (1) | AT353869B (en) |
| AU (1) | AU507921B2 (en) |
| BE (1) | BE844223A (en) |
| BG (1) | BG27385A3 (en) |
| DD (1) | DD126750A5 (en) |
| DE (1) | DE2632100A1 (en) |
| DK (1) | DK320676A (en) |
| ES (1) | ES449813A1 (en) |
| FI (1) | FI63501C (en) |
| FR (1) | FR2318509A1 (en) |
| GB (1) | GB1510576A (en) |
| IT (1) | IT1065605B (en) |
| MX (1) | MX143366A (en) |
| NL (1) | NL7607733A (en) |
| NO (1) | NO148274C (en) |
| SE (1) | SE397231B (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2710908C3 (en) * | 1977-03-12 | 1980-03-13 | Rheinisch-Westfaelisches Elektrizitaetswerk Ag, 4300 Essen | Process for the production of a metal / plastic composite electrode |
| DE2710907C3 (en) * | 1977-03-12 | 1979-11-08 | Rheinisch-Westfaelisches Elektrizitaetswerk Ag, 4300 Essen | Metal / plastic carrier for electrodes of accumulators |
| JPS61208756A (en) * | 1985-03-12 | 1986-09-17 | Hitachi Maxell Ltd | Electrode for alkaline secondary battery |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR994324A (en) * | 1945-01-13 | 1951-11-15 | Advanced electric accumulator | |
| BE556343A (en) * | 1956-04-04 | |||
| GB1212344A (en) * | 1967-02-28 | 1970-11-11 | Int Nickel Ltd | Metal plates for alkaline accumulators |
-
1975
- 1975-07-16 SE SE7508111A patent/SE397231B/en unknown
-
1976
- 1976-07-12 GB GB28907/76A patent/GB1510576A/en not_active Expired
- 1976-07-13 NL NL7607733A patent/NL7607733A/en not_active Application Discontinuation
- 1976-07-14 AU AU15879/76A patent/AU507921B2/en not_active Expired
- 1976-07-14 AT AT518076A patent/AT353869B/en not_active IP Right Cessation
- 1976-07-14 IT IT50429/76A patent/IT1065605B/en active
- 1976-07-14 ES ES449813A patent/ES449813A1/en not_active Expired
- 1976-07-14 BG BG033748A patent/BG27385A3/en unknown
- 1976-07-14 DE DE19762632100 patent/DE2632100A1/en not_active Withdrawn
- 1976-07-15 DD DD193896A patent/DD126750A5/xx unknown
- 1976-07-15 DK DK320676A patent/DK320676A/en not_active Application Discontinuation
- 1976-07-15 FR FR7621694A patent/FR2318509A1/en active Granted
- 1976-07-15 NO NO762479A patent/NO148274C/en unknown
- 1976-07-16 JP JP51084075A patent/JPS5217630A/en active Pending
- 1976-07-16 MX MX165552A patent/MX143366A/en unknown
- 1976-07-16 BE BE168983A patent/BE844223A/en not_active IP Right Cessation
- 1976-07-16 FI FI762063A patent/FI63501C/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2632100A1 (en) | 1977-01-27 |
| AU1587976A (en) | 1978-01-19 |
| MX143366A (en) | 1981-04-27 |
| NO762479L (en) | 1977-01-18 |
| FI762063A (en) | 1977-01-17 |
| FI63501C (en) | 1983-06-10 |
| SE397231B (en) | 1977-10-24 |
| DK320676A (en) | 1977-01-17 |
| NO148274C (en) | 1983-09-07 |
| AT353869B (en) | 1979-12-10 |
| FR2318509B1 (en) | 1982-02-05 |
| BG27385A3 (en) | 1979-10-12 |
| FR2318509A1 (en) | 1977-02-11 |
| NL7607733A (en) | 1977-01-18 |
| GB1510576A (en) | 1978-05-10 |
| DD126750A5 (en) | 1977-08-10 |
| IT1065605B (en) | 1985-03-04 |
| FI63501B (en) | 1983-02-28 |
| ES449813A1 (en) | 1977-08-01 |
| JPS5217630A (en) | 1977-02-09 |
| BE844223A (en) | 1976-11-16 |
| AU507921B2 (en) | 1980-03-06 |
| SE7508111L (en) | 1977-01-17 |
| ATA518076A (en) | 1979-05-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4052541A (en) | Electric accumulator cell with at least one dissoluble electrode | |
| US5242768A (en) | Three-dimensional woven fabric for battery | |
| US1955115A (en) | Storage battery | |
| US3922176A (en) | Electrochemical cells having a liquid alkali metal electrode | |
| US4464446A (en) | Anodes of composite materials and accumulators using solid anodes | |
| US4145482A (en) | Galvanic cell having rechargeable zinc electrode | |
| US3926673A (en) | Method and apparatus for charging zinc electrodes in galvanic cells | |
| US3625764A (en) | Electrode for electric storage batteries containing zinc halide in aqueous solution, of the type having a soluble cathode and a dissolved anode | |
| CN209843832U (en) | Liquid metal battery | |
| GB2196470A (en) | Fibre-structure electrode frame of metallized synthetic fibre with reinforced edge and with welded-on current discharge lug | |
| NO148274B (en) | ELECTRIC ACCUMULATOR CELL WITH AT LEAST ONE SOLUTION ELECTRODE | |
| US3716411A (en) | Rechargeable alkaline manganese cell | |
| US3201281A (en) | Negative electrode, method and machine for making the same | |
| JP2512019B2 (en) | Electrochemical battery | |
| US3873367A (en) | Zinc-container electrode | |
| US4211829A (en) | Process for assembling a porous membrane on a support and assembly produced in this manner | |
| US3556849A (en) | Recharging alkaline/zinc cells | |
| US3553027A (en) | Electrochemical cell with lead-containing electrolyte and method of generating electricity | |
| JPH05303978A (en) | Sealed nickel-zinc battery | |
| US3185591A (en) | Silver electrode of silver-zinc storage cells and process for preparing them | |
| US940043A (en) | Secondary battery. | |
| DK147217B (en) | ELECTRIC ACCUMULATOR WITH LEZAL containing electrolyte | |
| JPH0713896B2 (en) | Sealed nickel cadmium battery | |
| US916575A (en) | Secondary battery. | |
| JP2589150B2 (en) | Alkaline zinc storage battery |