PL110005B1 - Basic cell - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest ogniwo zasadowe z tlenkiem metalu, a zwlaszcza ogniwo srebrowo- -cynkowe, w którym pomiedzy elektroda dddat- nia i separatorem jest umieszczona cienka, poro¬ wata, przewodzaca elektrony warstwa przedluzo¬ na tak, ze styka sie z dodatnim biegunem ogni¬ wa, co powoduje zmniejszenie wewnetrznej re¬ zystancji ogniwa w okresie poczatkowego wyla¬ dowania.Miniaturowe ogniwa guzikowe srebrowo-cyn- kowe znalazly szerokie zastosowanie w przemy¬ sle wytwarzajacym baterie poniewaz moga wy¬ dzielac one duza ilosc energii z jednostki obje¬ tosci. Jedna z glównych wad ogniw zawierajacych dwuwartosciowy tlenek srebra i cynk polega na tym, ze ich wyladowanie przebiega przy dwóch poziomach napiecia. W ogniwach srebrowo-cyn- kowych stosuje sie jednowartosciowy tlenek sre¬ bra jako jedyny, aktywny material anodowy, któ¬ ry teoretycznie zapewnia stale napiecie wylado¬ wania wynoszace 1,57 volta. Jednak, pojemnosc w miliamperogodzinach na gram jednowartosciowe- go tlenku srebra jest znacznie mniejsza od dwu- wartosciowego tlenku srebra. Z drugiej strony w srebrowo-cynkowych ogniwach guzikowych sto¬ suje sie dwuwartosciowy tlenek srebra jako je¬ dyny aktywny material na anody, który zapewnia wyladowanie przy pierwszym poziomie napiecia wynoszacym 1,7 volta, przez opór 300 omowy przez 10 15 30 na przyklad 40 godzin, a nastepnie przy napieciu 1,5 volta przez dodatkowe 70 godzin. Z powyzsze¬ go wynika, ze ogniwa z jednowartosciowym tlen¬ kiem srebra maja zalete polegajaca na wylado¬ wywaniu przy stalym poziomie napiecia i wade polegajaca na wzglednie malej pojemnosci, nato¬ miast zaleta ogniw z dwuwartosciowym tlenkiem jest wzglednie duza pojemnosc, a wada wylado¬ wanie przy dwóch róznych poziomach napiecia.Dwuwartosciowy tlenek srebra posiada okolo 1,9 razy wieksza pojemnosc na gram i 2 razy wieksza pojemnosc na jednostke objetosci, od jednowarto- sciowego.Przy wielu zastosowaniach ogniw lub bateryjek, zwlaszcza w tranzystorowych aparatach do wzmacniania sluchu lub w. zegarkach wymaga sie do prawidlowej ich pracy bardzo równego poziomu napiecia wyladowania co jest cecha ogniw z dwu¬ wartosciowym tlenkiem srebra.Proponowano juz wiele rozwiazan prowadzacych do uzyskania stalego napiecia wyladowania ogniw z dwuwartosciowym tlenkiem srebra. Jedno z nich, podane w opisach patentowych USA 3,615,858 i 3,655,450 polega na zastosowaniu ciaglej war¬ stwy jednowartosciowego tlenku srebra kontaktu¬ jacej sie fizycznie i elektrycznie z pastylka dwu- wartosciowego tlenku srebra. W czasie montazu ogniwa, pastylka anodowa jest umieszczona na wewnetrznej powierzchni kubka anodowego czyli UO 005110 005 bieguna dodatniego tak, ze warstwa jednowarto- sciowego tlenku srebra fizycznie izoluje dwuwar- tosciowy tlenek srebra od zetkniecia sie z kub¬ kiem dzieki czemu droga elektronów przy wyla¬ dowaniu dwuwartosciowego tlenku srebra prowa- dzi wylacznie przez warstwe jednowartosciowego tlenku srebra.Opisy zgloszen patentowych USA 482,996 i 483,014 zlozonych razem 25 czerwca 1974 w imie¬ niu A. Kozawa podaja inna konstrukcje" ogniw srebrowo-cynkowych _ z dwuwartósciowym tlen¬ kiem srebra, posiadajacych staly poziom napiecia wyladowania przy malym obciazeniu. W ogniwach zastosowano elektrode dodatnia zawierajaca dwu- wartosciowy tlenek srebra, umieszczona w pojem" niku o pionowych scianach i, zamknietym kon¬ cu." Pomiedzy elektroda dodatnia i pionowymi scian¬ kami lub dnem pojemnika anody umieszczony jest utleniajacy sie ekran lub pierscien metalowy, na przyklad z cynku, którego funkcja jest wylado¬ wanie tej czesci elektrody dodatniej, która styka sie z pojemnikiem, co zapewnia staly poziom na¬ piecia wyladowania przy malym obciazeniu. Jest wiec rzecza mozliwa zbudowanie ogniwa o sta¬ lym poziomie napiecia wyladowania przy zasto¬ sowaniu dwuwartosciowego tlenku srebra jako aktywnego materialu, jednak wystepuje tu trud¬ nosc polegajaca na tym, ze w poczatkowym okre¬ sie wyladowania wystepuje nie korzystnie duza wewnetrzna rezystancja ogniwa co powoduje nie¬ normalnie niskie napiecie wyladowania, które stopniowo wzrasta, z czasem osiagajac staly po¬ ziom znamionowy. Te zmiany napiecia w poczat¬ kowym okresie wyladowania ogniw srebrowo-cyn- kowych i ogniw z tlenkami innych metali, w któ¬ rych produkt reakcji wyladowania anody jest przepuszczalny dla elektronów, sa niekorzystne dla wielu aparatów bateryjnych.Charakterystycznym przykladem jest tu zasto¬ sowanie w zasilanych bateryjnie zegarkach, gdzie dokladnosc zegarka moze byc zmniejszona zmia¬ nami napiecia w okresie poczatkowego wyladowa¬ nia ogniwa.. - Niektóre rozwiazania majace na celu usuniecie tej wady miniaturowych ogniw z tlenkiem meta¬ lu polegaja na polozeniu przewodzacej powloki metalowej na calej zewnetrznej powierzchni ak¬ tywnego materialu anodowego ogniwa, jak to opi¬ sano w opisie patentowym USA 2,654,795. PódanoN tam równiez, ze masa zastosowanego przewodza¬ cego materialu moze wahac sie od 5 procent ma¬ sy materialu aktywnego do jedynie 1 procenta w przypadku gdy jako material przewodzacy zasto¬ sowane jest zloto.W opisie patentowym USA 3,853,623 Opisano Oginiwo z dwuwartósciowym tlenkiem srebra, w którym do zasadowego' elektrolitu ogniwa dodane sa jony zlota w ilosci wagowo od okolo 0,1 do 10 procent srebra w aktywnym materiale anodowym.Jony zlota sa dodane wylacznie na anodowej stro¬ nie separatora i sluza do zapewnienia wiekszej stabilnosci dwuwartosciowego tlenku srebra w za¬ sadowym elektrolicie, zmniejszajac wydzielanie 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 65 sie gazowego 02. W opisie tego patentu pódancU równiez, ze zloto moze byc podane bezposrednio do anody wykonanej z dwuwartosciowego tlenku srebra lacznie z dodaniem do elektrolitu, przy cal¬ kowitej zawartosci zlota w obu tych miejiscach znajdujacej sie w podanym powyzej zakresie.Celem niniejszego wynalazku jest umozliwienie zbudowania ogniwa z tlenkiem metalu, które po¬ siada cienka warstwe przewodzacego elektrony materialu, umieszczona pomiedzy separatorem i e- lektroda dodatnia ogniwa i przedluzona tak, ze styka sie z dodatnim biegunem ogniwa co eliminu¬ je zmiany napiecia w okresie poczatkowego wy¬ ladowania ogniwa.Innym celem ^wynalazku jest miniaturowe, gu¬ zikowe ogniwo srebrowo-cynkowe posiadajace cienka warstwe przewodzaca elektrony, znajduja¬ ca sie na powierzchni styku separatora i elek¬ trody dodatniej, przy czym warstwa przewodzaca jest przedluzona tak, ze styka sie z dodatnim bie¬ gunem ogniwa.Nastepnym celem wynalazku jest zapewnienie umieszczenia cienkiej warstwy przewodzacej elek¬ trony na co najmniej .-czesci powierzchni aktyw¬ nego materialu anody ogniwa zawierajacego tle¬ nek metalu, przy czym warstwa przewodzaca sty¬ ka sie z separatorem w ogniwie i jest przedluzo¬ na tak, ze styka sie tez z dodatnim biegunem o- gniwa.Nastepnym celem wynalazku jest zapewnienie umieszczenia cienkiej warstwy przewodzacej elek¬ trony na co najmniej czesc powierzchni separa¬ tora w ogniwie z tlenkiem metalu tak, ze war¬ stwa przewodzaca styka sie z aktywnym materia¬ lem ogniwa i jest przedluzona tak, ze styka sie tez z dodatnim biegunem ogniwa.Przedmiotem wynalazku jest ogniwo zasadowe z tlenkiem metalu posiadajace elektrode ujemna, zawierajaca tlenek metalu, elektrode dodatnia u- mieszczona w przewodzacym elektrycznosc po¬ jemniku posiadajacym dno i scianke boczna, se¬ parator umieszczony pomiedzy elektrodami ujem¬ na i dodatnia oraz elektrolit przy czym ogniwo to posiada ulepszenie polegajace na tym, ze ma u- mieszczona w plaszczyznie styku separatora i e- lektrody dodatniej, przewodzaca elektrony war¬ stwe która jest przedluzona tak, ze styka sie z sciana przewodzacego "elektrycznosc pojemnika.Material przewodzacy elektrony warstwy jest wybrany z grupy zawierajacej zloto, platyne, rod, pallad, olów, wolfram, tantal, nikiel, dwusiarczek zelaza i tlenek olowiu i jest nalozony w ilosci okolo 21,15 mikrogramów na centymetr kwadra¬ towy do okolo 465,1 mikrogramów na centymetr kwadratowy, na ta powierzchnie elektrody dodat¬ niej, która znajduje sie od strony separatora. W uzytym tu znaczeniu warstwa przewodzaca moze oznaczac warstwe umieszczona na co najmniej czesci separatora i/lub anody, odrebna folie lub siatke umieszczona w plaszczyznach styku anody i separatora oraz separatora i bieguna dodatnie¬ go lub warstwe umieszczona na podlozu, które jest umieszczone pomiedzy separatorem i anoda.Jezeli warstwa przewodzaca* pokrywa cala po-110 005 5 6 wierzchnie styku anody i separatora to musi byc porowata.Aktywny material anodowy elektrody dodat¬ niej wedlug niniejiszego wynalazku moze byc wy¬ brany z grupy zawierajacej tlenek srebra, tlenek rteci, tlenek miedzi, tlenek kadmu i ich mieszani¬ ny z tlenkami innych metali takimi jak dwutlenek manganu i pieciotlenek wanadu.Korzystnie, aktywny material anody moze byc tlenkiem srebra zawierajacym 100 procent dwu- wartoscibwego tlenku srebra, 100 procent jedno- wartosciowego tlenku srebra lub ich mieszanine skladajaca sie na przyklad z 50 do 80 procent dwuwartosciowego tlenku srebra i pozostalosci zlozonej z jednowartosciowego tlenku srebra. Przy stosowaniu mieszaniny tlenków srebra korzyst¬ nie, co najmniej wagowo 50 procent powinien sta¬ nowic dwuwartosciowy tlenek srebra ze wzgledu na jego wyzsza pojemnosc wyladowania. Elektroda z tlenku metalu moze byc wykonana róznymi me¬ todami, na przyklad jako pastylka o odpowiednich wymiarach sprasowana z dobrze rozdrobnionego proszku tlenku metalu takiego jak dwuwartoscio- wy tlenek srebra z domieszka lub bez jednowar¬ tosciowego tlenku srebra przy zastosowaniu nor¬ malnie stosowanej formy. Niezaleznie od tego jak ^ zostala wykonana elektroda, musi byc ona dosta¬ tecznie porowata w celu umozliwienia równomier¬ nego nasycenia jej elektrolitem. Pastylka musi byc dostatecznie gesta po to, zeby zajmowala wzgled¬ nie mala przestrzen w obudowie miniaturowych ogniw, przy zapewnieniu potrzebnej ictLjaojemno- sci.Aktywne materialy anodowe stosowane w ogni¬ wie wedlug niniejszego wynalazku, a zwlaszcza mieszaniny AgO i Ag20 posiadaja bardzo niska konduktywnosc do chwili w ' której zostanie wy¬ tworzona wieksza ilosc koncowego produktu re¬ akcji wyladowania w danym przypadku metalicz¬ nego srebra. Z tego wzgledu w poczatkowym o- kresie wyladowania ogniwa z tlenkiem metalu ist¬ nieje niekorzystnie wysoka wewnetrzna rezystan¬ cja powodujaca niskie poczatkowe napiecie wy¬ ladowania, które stopniowo wzrasta w czasie do poziomu napiecia znamionowego.W celu wyeliminowania zmian napiecia w po¬ czatkowym okresie wyladowania, na powierzchni styku separatora i aktywnej elektrody dodatniej, umieszczono cienka warstwe przepuszczajacego e- lektrony materialu takiego jak zloto, która jest przedluzona tak, ze styka sie z dodatnim biegu¬ nem ogniwa. Poniewaz poczatkowe reakcje anodo¬ we rozpoczynaja sie od plaszczyzn styku anody z ' separatorem i separatora z anoda i przebiegaja w dalej w glab masy anody w kierunku dodat¬ niego bieguna ogniwa wiec przewodzaca warstwa znacznie zmniejsza wewnetrzna rezystancje przy plaszczyznach styku separatora z anoda i anody z biegunem dodatnim, co skutecznie eliminuje zmiany napiecia wystepujace normalnie w poczat¬ kowym okresie wyladowania ogniw z tlenkiem metalu takich jak ogniwa srebrowo-cynkowe. Tak wiec dzieki polozeniu przewodzacej warstwy je¬ dynie na powierzchni styku anody i separatora mozna skutecznie zlokalizowac w tej przestrzeni poczatkowe reakcje wyladowania tworzac naj¬ krótsza droge wedrówki jonów co powoduje zmniejszenie wewnetrznej rezystancji ogniwa.Obnizenie wewnetrznej rezystancji ogniwa jest korzystne po pierwsze w poczatkowym okresie wyladowania i ma taki skutek, ze ogniwo Jest wyladowywane od samego poczatku przy znamio¬ nowym napieciu. Nie jest konieczne, zeby war¬ stwa przewodzaca pokrywala cala powierzchnie styku anody z separatorem lub cala powierzchnia scianki pojemnika. Konieczne jest tylko zeby ilosc przewodzacego elektrony materialu byla wystar¬ czajaca do zapewnienia przewodzenia elektronów pomiedzy przylegajaca do separatora powierzch¬ nia anody i scianka pojemnika ogniwa. Warstwa przewodzaca powinna wiec byc umieszczona na czesci tej powierzchni anody, która polozona jest od strony separatora i musi byc przedluzona na boczna sdiane anody zeby kontaktowala sie z scia¬ na pojemnika anody.Poniewaz polozenie warstwy przewodzacej mo¬ ze byc ograniczone do wymienionego powyzej ob¬ szaru, calkowita masa uzytego materialu przewo¬ dzacego zastosowanego w celu znacznego zmniej¬ szenia wewnetrznej rezystancji baterii w okresie poczatkowego wyladowania moze wahac sie od o- kolo 21,15 do okolo 465,1 mikrogramów na cen¬ tymetr kwadratowy, korzystnie od okolo 77,5 da okolo 310 mikrogramów na centymetr kwadrato¬ wy, a bardziej korzystnie okolo 279 nitoogiramów na centymetr kwadratowy.Koncentracja materialu przewodzacego mniejsza od okolo 21,15 mikrogramów na centymetr kwa¬ dratowy jest niewystarczajaca do zapewnienia do¬ brego, ciaglego przewodzenia elektronów wystar¬ czajacego do skutecznego obnizenia wewnetrznej rezystancji ogniwa w poczatkowym okresie wyla¬ dowania, natomiast koncentracja wieksza od 4(^5,1 mikrogramów na centymetr kwadratowy prowadzi do marnotrawstwa, a równoczesnie tworzy zbyt malo porowata warstwe ograniczajaca przeplyw jonów pomiedzy katoda i aktywnym materialem anody. Jak powiedziano powyzej, jezeli warstwa przewodzaca pokrywa calkowicie powierzchnie a- nody od strony separatora to jest wtedy rzecza zasadnicza zeby byla ona dostatecznie porowata, zeby nie zaklócala przeplywu jonów pomiedzy ka«- toda i anoda.Warstwa przewodzaca moze byc umieszczona, na powierzchni styku anody i separatora przy zastosowaniu znanych metod. Na przyklad, cien¬ ka powloka materialu przewodzacego, moze zostac osadzona metoda napylania prózniowego przed za* montowaniem ogniwa na co najmniej czesci gór¬ nej powierzchni anody lub na odpojwiednia po* wierzchnie separatora, tak zeby stykala sie z po¬ jemnikiem anody. Moze byc zastosowana metoda osadzania elektrostatycznego z fazy parowej zwla¬ szcza wtedy gdy istnieje potrzeba zapewnienia szczególnie dokladnego zlokalizowania materialu- przewodzacego. W ogniwie, miedzy anoda i sepa¬ ratorem moze byc tez umieszczona tarcza z ma¬ terialu na który nalozona jest cienka warstwa 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 \6v \7 no oor s materialu przewodzacego stykajacego sie z ano¬ da i pojemnikiem anody. Tarcza moze byc ko¬ rzystnie wykonana z materialu, który rozpuszcza sie lub pecznieje w elektrolicie ogniwa. Jezeli material. ten rozpuszcza sie to nie powinien po¬ wodowac wzrostu rezystancji ogniwa.Umieszczanie warstwy przewodzacej na po¬ wierzchni anody lub separatora przed montazem ogniwa moze odbywac sie z zawiesiny materialu przewodzacego w odpowiedniej cieczy. Ze wszy¬ stkich wymienionych powyzej metod najbardziej korzystna jest metoda napylania prózniowego po¬ niewaz nawet przy bardzo cienkich warstwach uzyskuje sie równomierne pokrycie. Ze wszystkich wymienionych powyzej materialów najbardziej korzystne jest zloto, bo jest dobrym przewodni¬ kiem elektronów i moze byc nalozone na podklad w bardzo cienkiej warstwie. Niezaleznie od tego jaki material zostal dobrany na warstwe przewo¬ dzaca musi byc on dobrym przewodnikiem elek¬ tronów, musi byc odporny na utlenienie w sro¬ dowisku wnetrza ogniwa lub musi pozostac do¬ brym przewodnikiem elektrycznosci po utlenieniu, musi miec mala rozpuszczalnosc w elektrolicie ogniwa i nie moze miec niekorzystnego wplywu na stabilnosc aktywnego materialu anodowego.W dodatku do stosowania warstwy przewodza¬ cej umieszczonej na powierzchniach styku: ano- da-separator i separator-biegun dodatni, nie nor¬ malnie wysoka wewnetrzna rezystancja ogniwa moze byc tez zmniejszona dzieki dokladnemu wy¬ pelnianiu elektrolitem pustych miejsc w materia¬ le anody. Pomaga to równiez w zapewnieniu wyz¬ szego, bardziej stabilnego poziomu napiecia w cza¬ sie wyladowania. Kombinacja stosowania cien¬ kiej warstwy przewodzacej elektrony umieszczo¬ nej w plaszczyznie styku anody i separatora i przedluzonej tak, zeby stykala sie z biegunem do¬ datnim oraz dodatek nadmiaru elektrolitu sluza¬ cego do wypelnienia pustych miejsc w materiale anody pozwala na wykonanie ogniwa posiadaja¬ cego staly poziom napiecia wyladowania w calym okresie wyladowania, a zwlaszcza w poczatkowym okresie wyladowania.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którymi: fig. 1 przedstawia miniaturowe guzikowe ogniwo z tlenków metali posiadajace na styku separatora i elektrody dodatniej przewodzaca elektrony war¬ stwe biegnaca wzdluz czesci bocznej sciany elek¬ trody dodatniej, dzieki temu stykajaca sie z se¬ paratorem i pojemnikiem elektrody dodatniej, fig. 1A — powiekszony wycinek fig. 1, przedsta¬ wiajacy bardziej szczególowo polozenie warstwy przewodzacej, fig. 2 — krzywe napiecia wylado¬ wania ogniwa srebrowo-cynkowego, w którym zastosowano przewodzaca elektrony warstwe we¬ dlug niniejszego wynalazku, fig. 3 — krzywe na¬ piecia wyladowania znanego ogniwa srebrowo- -cynjpowego, fig. 4 — krzywe obrazujace porówna¬ nie napiecia wyladowania dwóch miniaturowych ogniw srebrowo-cynkowych, z których jedno po¬ siada warstwe przewodzaca wedlug wynalazku.Na lig. 1 przedstawiono przekrój boczny ogni¬ wa z tlenkiem metalu, posiadajacego elektrode ujemna 2, separator 3 i elektrode dodatnia 4 u- mieszczone w dwudzielnej obudowie skladajacej sie z pojemnika 5 i pokrywki 6. Pojemnik 5 po¬ siada kolnierz 7 zawiniety do wewnatrz w czasie montazu na posiadajacym ksztalt U obrzezu 11 pokrywki 6 i uszczelce '8, w celu uszczelnienia o- gniwa. Pojemnik moze byc wykonany ze stali pla¬ terowanej niklem, niklu, stopów niklu, stali kwa- soodpornej lub podobnych materialów. Pokrywka 6 moze byc wykonana ze stali pokrytej cyna, mie¬ dziowanej stali nierdzewnej, zloconej miedziowa¬ nej stali nierdzewnej lub podobnych materialów.Uszczelka 8 moze byc wykonana z odpowiedniego sprezystego, odpornego na dzialanie elektrolitu materialu takiego jak neopren, nylon lub podob¬ ne.Separator 3 mo^e byc trzywarstwowym lami¬ natem skladajacym sie z dwóch zewnetrznych warstw polietylenu i wewnetrznej warstwy z ce¬ lofanu lub podobnej. Pomiedzy elektroda ujemna 2 i separatorem 3 umieszczona jest przedkladka,12 absorbujaca elektrolit wykonana z materialu, któ¬ ry moze byc wykonany z róznych wlókien celulo¬ zowych.Elektroda ujemna 2 moze byc utworzona jako lekko sprasowana pastylka z drobno sproszkowa¬ nego amalgamatu cynku, zawierajacego w miare potrzeby czynnik zelujacy. Jako material elektro¬ dy ujemnej moze byc równiez zastosowany kadm.Elektroda dodatnia 4 moze byc utworzona z moc¬ no sprasowanej pastylki ze sproszkowanego tlen¬ ku metalu, który moze zawierac mieszanine dwu- wartosciowego i jednowartosciowego tlenków sre¬ bra.Elektrolitem ogniwa moze byc wodny roztwór wodorotlenku potasu, wodorotlenku sodu lub ich rnieszanina. Jak to przedstawiono* na fig. 1 i 2, na. powierzchni styku separatora 3 i elektrody dodatniej 4 umieszczona jest porowata warstwa przewodzaca 13 elektrony poprowadzona ^do dolu przy czesci bocznej sciany 14 elektrody dodatniej, dzieki ^czemu dotyka do pionowej scianki 15 po¬ jemnika 5.Przedstawione na fig. 1 i 2, umieszczenie war¬ stwy przewodzacej na styku elektrody dodatniej 4 z separatorem 3 i biegnacej wzdluz czesci bocz¬ nej sciany 14 pojemnika 5 skutecznie zmniejsza wewnetrzna rezystancje ogniwa w poczatkowym okresie wyladowania.Chociaz nie jest to przedstawione na rysunku, to warstwa przewodzaca moze byc tez umiesz¬ czona na separatorze od strony elektrody dodat¬ niej oraz na jego bocznej sciance gdzie stykac sie bedzie z pionowa sciana pojemnika.Zakresem niniejszego wynalazku jest objete równiez znane polaczenie dwóch lub wiecej .tego rodzaju ogniw, szeregowo lub równolegle i tf- mieszczanie ich w obudowie w celu utworzenia baterii, która moze shizyc do zasilania róznych przyrzadów bateryjnych. ^ Przyklad 1. Wykonano dwa miniaturowe o- gniwa guzikowe takie jak przedstawione na fig. 1 z tym, ze pomiedzy^ elektroda dodatnia i we- 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 609 110 005 10 wnetrzna powierzchnia dna pojemnika wstawiono podkladke cynkowa. Ogniwa o srednicy 11,4 mm i calkowitej wysokosci 4 mm wykonano przy za¬ stosowaniu elektrody ujemnej ze zzelowanego proszku cynkowego, elektroda dodatnia wykona¬ na byla jako pastylka sprasowana pod naciskiem okolo 2 ton z aktywnego materialu skladajacego sie wagowo po polowie z AgO i Ag20, trzywar- stwowy separator skladal sie z dwóch warstw ce¬ lofanu i wewnetrznej warstwy polietylenu. Przy elektrodzie ujemnej umieszczono dodatkowo ab¬ sorbujaca elektrolit przekladke utwiorzona z dwóch warstw sztucznego jedwabiu. Wszystkie te ele¬ menty , lacznie z elektrolitem bedacym 33 procen¬ towym KOH czyli 7,7 M KOH zastosowanym w nadmiarze w celu skutecznego wypelnienia pu¬ stych miejsc w materiale elektrody dodatniej, zo¬ staly zmontowane razem w platerowanym niklem pojemniku i pokrywce ze zlodonej, miedziowanej stali nierdzewnej. Nastepnie, ogniwo zostalo u- szczelnione przez zawiniecie do wewnatrz piers¬ cieniowej czesci pojemnika na pokrywce i nylo¬ nowej uszczelce.Kazde z ogniw zostalo wykonane tak samo, z tym ^wyjatkiem, ze w jednym z nich na górna powierzchnie elektrody dodatniej od strony sepa¬ ratora i na czesc jej sciany bocznej, tak jak przedstawiono na fig. 1, zostala nalozona warst¬ wa zlota w napylarce prózniowej. Ilosc nalozo¬ nego zlota wynosila okolo 93 mikrogramów na centymetr kwadratowy., Oba ogpiwa byly badane przez ponad dwie go¬ dziny przy pradzie wyladowania wynoszacym 20 miliamperów. Przebieg zmian napiecia wylado¬ wania ogniwa z nalozona warstwa zlota, wedlug wynalazku, czyli ogniwa A, przedstawiono w po¬ staci krzywej A na fig. 2. Odpowiednie wyniki dla ogniwa A' nie posiadajacego nalozonej war¬ stwy zlota przedstawiono w postaci krzywej A' na fig. 3. Przy zastosowaniu metody badawczej opisanej w Journal of Elektroehemical Society, Vol. 107, nr 6 z czerwca 1960 roku i Vol. 119 nr 8 z sierpnia 1972 dla ogniwa z warstewka zlota i bez warstewki zlota badano bezrezystancyjne napiecie wyladowania.Uzyskane wyniki w postaci krzywych B i Bf przedstawiono odpowiednio na fig. 2 i 3. Jak to wynika z fig. 2 i 3, ogniwo bez warstewki zlota wykazuje wyzsza rezystancje wewnetrzna w po¬ czatkowym okresie wyladowania i wymaga wie*- cej niz pietnascie minut do osiagniecia napiecia znamionowego. Napiecie znamionowe badanych ogniw bylo o okolo 0,060 do 0,085 volt nizsze niz bezrezystancyjne napiecie wyladowania. Ogniwo z warstewka zlota wykazalo znacznie nizsza rezy¬ stancje wewnetrzna niz ogniwo bez warstewki zlota, dzieki czemu jego krzywa napiecia wyla¬ dowania jest równolegla do bezrezystancyjnej krzywej napiecia wyladowania. W wyniku tego ogniwko z warstewka zlota osiaga znamionowe napiecie wyladowania natychmiast po rozpocze¬ ciu wyladowania.W celu dodatkowego potwierdzenia podanych powyzej obserwacji impedancja ogniw przy pra¬ dzie przemiennym byla mierzona przed i po wy¬ ladowaniu. przy 40 i 1000 hercach. Uzyskane wy¬ niki, przedstawione w tablicy 1 potwierdzaja to, ze wewnetrzna rezystancja ogniwa z warstewka zlota jest mniejsza przed, rozladowaniem w prze¬ ciwienstwie do ogniwa bez warstewki zlota.Przyklad 2. Dwa miniaturowe ogniwa, iden¬ tyczne jak w przykladzie 1 posiadaly dodatkowa ilosc elektrolitu w celu zapewnienia wypelnienia nim pustych miejsc w materiale elektrody dodat¬ niej. Kazde ogniwo bylo wyladowywane w tempe¬ raturze 21,1°C przy ciaglym obciazeniu przez opór 140.000 omów przy czym przez 1,25 sekundy co kazde 10 minut ogniwo bylo wyladowywane przez odbiornik trzydziestoomowy. Pulsacyjny przebieg rozladowywania mial symulowac warunki pracy zasilanych bakteryjkami zegarków, w których, w celu zapewnienia ich prawidlowej pracy sa wy¬ magane okresowe pobory duzego pradu.Przebieg napiecia wyladowania ogniwa bez war¬ stewki zlota i ogniwa z warstewka zlota przy ciaglym obciazeniu o rezystancji 140 000 omów byl dla obu ogniw taki sam i zostal przedsta¬ wiony na fig. 4 jako jedna krzywa A.Tablica 1 Ogniwo próbne ogniwo A ogniwo A' Impedancja ogniwa w omach 40 Herców przed rozla¬ dowa¬ niem 10,5 32,0 po roz¬ lado¬ waniu 2,8 2,3 1000 Herców przed rozla¬ dowa¬ niem 400 19,0 ,po roz¬ lado¬ waniu 2,7 21 ' Dane, ueyskane w trakcie badan przy pulsu¬ jacym obciazeniu o rezystancji 30 omów nanie¬ siono na wykres na fig. 4 w postaci punktów, po polaczeniu których powstala krzywa B dla og¬ niwa z warstewka zlota i krzywa C dla ogniwa bez warstewki zlota. Jak to wynika z krzywych przedstawionych na fig. 4, poczatkowe napiecie wyladowania ogniwa bez warstewki zlota przed¬ stawione krzywa C wzrasta do wartosci 1,2 volta przez ponad 100 godzin, co swiadczy o tym, ze w tym okresie ogniwo moze nie dostarczac energii wystarczajacej do napedu zasilanego bateria ze¬ garka. W przeciwiestwie do tego, ogniwo z war¬ stewka zlota wedlug wynalazku wykazuje po¬ czatkowe napiecie wyladowania wyzsze od 1,2 vol- ta natychmiast po rozpoczeciu wyladowania i za¬ pewnia ten poziom napiecia przez okres znacznie dluzszy od 1200 godzin.Porównanie krzywych B i C wykazuje jasno, ze przy zastosowaniu niniejszego wynalazku we¬ wnetrzna rezystancja lub impedancja ogniwa sreb- rowo-cynkowego moze zostac znacznie zrnmiejszo- 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6011 110 005 12 na w poczatkowym okresie wyladowywania dzie¬ ki czemu ogniwo takie staje sie odpowiednie do ^stosowania w róznych urzadzeniach zasilanych ba¬ teriami, takich jak zegarki.Jest rzecza oczywista, ze w objetym przez wy¬ nalazek zakresie moga sie znalezc rózne ulepsze¬ nia i zmiany korzystnej postaci wynalazku przed¬ stawionej i opisanej w niniejszym opisie. Niniej¬ szy wynalazek jest zwlaszcza korzystnie stosowa¬ ny w ogniwach srebrowo-cynkowych opisanych w opisach zgloszen patentowych USA nr 482, 996 i 483,014 podajacych konstrukcje ogniwa zapewnia¬ jacego niezmienna wartosc napiecia przy niskim poborze mocy.Zastrzezenia patentowe 1. Ogniwo zasadowe z tlenkiem metalu posia¬ dajace elektrode ujemna, zawierajaca tlenek metalu elektrode dodatnia umieszczona w prze¬ wodzacym elektrycznosc pojemniku posiadajacym dno i scianke boczna, separator umieszczony po¬ miedzy elektrodami ujemna i dodatnia oraz elekt¬ rolit, znamienne tym, ze posiada umieszczona^ w plaszczyznie styku separatora (3) i elektrody do- . datniej (4), przewodzaca elektrony warstwe (13), która jest przedluzona tak, ze styka sie z sciana (15) przewodzacego elektrycznosc pojemnika (5). 2. Ogniwo, wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze przewodzacy elektrony material warstwy (13) jest nawozony w ilosci od okolo 21,15 mikrogra- mów na centymetr kwadratowy do okolo 465,1 mikrogramów na centymetr kwadratowy, na ta powierzchnie elektrody dodatniej (4), która znaj¬ duje sie od strony separatora (3). 3. Ogniwo, wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze przewodzacy elektrony material warstwy prze¬ wodzacej (13) jest wybrany z grupy zawierajacej zloto, platyne, rad, pallad, olów, wolfram, tantal, nikiel, dwusiarczek zelaza i tlenek olowiu. 4. Ogniwo, wedlug zastrz. i, znamienne tym, ze aktywny material elektrody dodatniej (4) jest wybrany z grupy zawierajacej tlenek srebra, tle¬ nek rteci, tlenek miedzi, tlenek kadmu i ich mie¬ szaniny z dwutlenkiem manganu i pieciotlenkiem wanadu. 5. Ogniwo, wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze elektroda dodatnia (4) zawiera dwuwartoscio- wy tlenek srebra, a przewodzacy elektronowy ma¬ terial warstwy przewodzacej (13} jest zlotem. 6. Ogniwo, wedlug zastrz. 5, znamienne tym, ze elektroda dodatnia (4) jest wykonana z mie¬ szaniny skladajacej sie z 50 procent jednowar- tosciowego tlenku srebra i 50 procent dwuwar- tosciowego tlenku srebra. 7. Ogniwo, wedlug zastrz. 6, znamienne tym, ze przewodzacy elektronowy material warstwy przewodzacej (13) jest. nalozony w ilosci od okolo 77,5 mikrogramów na centymetr kwadratowy do 310 mikrogramów na centymetr kwadratowy na ta powierzchnie elektrody dodatniej (4), która znajduje sie od strony separatora (3). 8. Ogniwo, wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze warstwa przewodzaca (13) elektrony jest u- mieszczona na calej powierzchni elektrody dodat¬ niej (4) od strony separatora (3) i jest wykonana z materialu porowatego. 9. Ogniwo, wedlug zastrz. 5, znamienne tym, ze warstwa zlota jest warstwa porowata umiesz¬ czona na calej powierzchni elektrody dodatniej (4) od strony separatora (3), a równiez na scianie bocznej (14) elektrody dodatniej stykajac sie z sciana boczna (15) przewodzacego elektrycznosc pojemnika (5). 10. Ogniwo, wedlug zaistrz. 5, znamienne tym, ze warstwa zlota jest warstwa porowata umiesz¬ czona na calej powierzchni elektrody dodatniej (4) od strony separatora (3), a równiez na scia¬ nie bocznej separatora (3) stykajac sie z sciana boczna (15) przewodzacego elektrycznosc pojem¬ nika (5). 11. Ogniwo, wedlug zastrz. 5, znamienne tym, ze elektroda dodatnia (4) jest wykonana z mate¬ rialu skladajacego sie z okolo 50 procent wago¬ wych dwuwartosciowego tlenku srebra przy czym pozostalym skladnikiem jest jednowartosciowy tle¬ nek srebra. 12. Ogniwo, wedug zastrz. 5, znamienne tym, ze elektroda dodatnia (4) jest wykonana z ma¬ terialu skladajacego sie z okolo 80 procent wa¬ gowych dwuwartosciowego tlenku srebra, przy czym pozostalym skladnikiem jest jednowartos- ciowy tlenek srebra. 13. Ogniwo, wedlug zastrz. 6, znamienne tym, ze warstwa przewodzaca (13) jest wykonana ze zlotej siatki. 14. Ogniwo, wedlug zastrz. 6, znamienne tym, ze warstwa przewodzaca (13) jest wykonana z po¬ rowatej zlotej folii. 10 15 20 25 30 35 40 45 50110 005 Fi G. i 300 600 900 .1200 1500 F IG. 2 160p 1.5ok L3 r.ao| !. l,00l -J ^—-i -i L _L 1 1 l.„, J F IG. 3 PL PL PL PL

Claims (14)

Zastrzezenia patentowe

1. Ogniwo zasadowe z tlenkiem metalu posia¬ dajace elektrode ujemna, zawierajaca tlenek metalu elektrode dodatnia umieszczona w prze¬ wodzacym elektrycznosc pojemniku posiadajacym dno i scianke boczna, separator umieszczony po¬ miedzy elektrodami ujemna i dodatnia oraz elekt¬ rolit, znamienne tym, ze posiada umieszczona^ w plaszczyznie styku separatora (3) i elektrody do- . datniej (4), przewodzaca elektrony warstwe (13), która jest przedluzona tak, ze styka sie z sciana (15) przewodzacego elektrycznosc pojemnika (5).

2. Ogniwo, wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze przewodzacy elektrony material warstwy (13) jest nawozony w ilosci od okolo 21,15 mikrogra- mów na centymetr kwadratowy do okolo 465,1 mikrogramów na centymetr kwadratowy, na ta powierzchnie elektrody dodatniej (4), która znaj¬ duje sie od strony separatora (3).

3. Ogniwo, wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze przewodzacy elektrony material warstwy prze¬ wodzacej (13) jest wybrany z grupy zawierajacej zloto, platyne, rad, pallad, olów, wolfram, tantal, nikiel, dwusiarczek zelaza i tlenek olowiu.

4. Ogniwo, wedlug zastrz. i, znamienne tym, ze aktywny material elektrody dodatniej (4) jest wybrany z grupy zawierajacej tlenek srebra, tle¬ nek rteci, tlenek miedzi, tlenek kadmu i ich mie¬ szaniny z dwutlenkiem manganu i pieciotlenkiem wanadu.

5. Ogniwo, wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze elektroda dodatnia (4) zawiera dwuwartoscio- wy tlenek srebra, a przewodzacy elektronowy ma¬ terial warstwy przewodzacej (13} jest zlotem.

6. Ogniwo, wedlug zastrz. 5, znamienne tym, ze elektroda dodatnia (4) jest wykonana z mie¬ szaniny skladajacej sie z 50 procent jednowar- tosciowego tlenku srebra i 50 procent dwuwar- tosciowego tlenku srebra.

7. Ogniwo, wedlug zastrz. 6, znamienne tym, ze przewodzacy elektronowy material warstwy przewodzacej (13) jest. nalozony w ilosci od okolo 77,5 mikrogramów na centymetr kwadratowy do 310 mikrogramów na centymetr kwadratowy na ta powierzchnie elektrody dodatniej (4), która znajduje sie od strony separatora (3).

8. Ogniwo, wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze warstwa przewodzaca (13) elektrony jest u- mieszczona na calej powierzchni elektrody dodat¬ niej (4) od strony separatora (3) i jest wykonana z materialu porowatego.

9. Ogniwo, wedlug zastrz. 5, znamienne tym, ze warstwa zlota jest warstwa porowata umiesz¬ czona na calej powierzchni elektrody dodatniej (4) od strony separatora (3), a równiez na scianie bocznej (14) elektrody dodatniej stykajac sie z sciana boczna (15) przewodzacego elektrycznosc pojemnika (5).

10. Ogniwo, wedlug zaistrz. 5, znamienne tym, ze warstwa zlota jest warstwa porowata umiesz¬ czona na calej powierzchni elektrody dodatniej (4) od strony separatora (3), a równiez na scia¬ nie bocznej separatora (3) stykajac sie z sciana boczna (15) przewodzacego elektrycznosc pojem¬ nika (5).

11. Ogniwo, wedlug zastrz. 5, znamienne tym, ze elektroda dodatnia (4) jest wykonana z mate¬ rialu skladajacego sie z okolo 50 procent wago¬ wych dwuwartosciowego tlenku srebra przy czym pozostalym skladnikiem jest jednowartosciowy tle¬ nek srebra.

12. Ogniwo, wedug zastrz. 5, znamienne tym, ze elektroda dodatnia (4) jest wykonana z ma¬ terialu skladajacego sie z okolo 80 procent wa¬ gowych dwuwartosciowego tlenku srebra, przy czym pozostalym skladnikiem jest jednowartos- ciowy tlenek srebra.

13. Ogniwo, wedlug zastrz. 6, znamienne tym, ze warstwa przewodzaca (13) jest wykonana ze zlotej siatki.

14. Ogniwo, wedlug zastrz. 6, znamienne tym, ze warstwa przewodzaca (13) jest wykonana z po¬ rowatej zlotej folii. 10 15 20 25 30 35 40 45 50110 005 Fi G. i 300 600 900 .1200 1500 F IG. 2 160p 1.5ok L3 r.ao| !. l,00l -J ^—-i -i L _L 1 1 l.„, J F IG. 3