Przedmiotem wynalazku jest zespól dwubiegu¬ nowej elektrody.Znane baterie o wysokiej gestosci energii po¬ zwalaja na uzyskanie 25 W z 1 kilograma. Znana jest na przyklad z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3713888 bateria która posiada metalowo-halogenkowy halogenowo-wo- dzianowy uklad. Stosowanie takiego ukladu zwia¬ zane jest ze stosowaniem korodujacego materialu jak chlor i wodny roztwór chloru oraz elektrolitu . metalowo-halogenkowego. Uklad taki jest znany z opisów patentowych Stanów Zjednoczonych Ame¬ ryki nr 3813301 i 3909298.W dwubiegunowych elektrodach ujawnionych w wyzej wymienionych opisach patentowych po¬ wierzchnie czolowe dwóch oddzielnych elektrod sa polaczone razem do postaci zadanego zespolu dwubiegunowej elektrody.Pewna ilosc ogniw zawierajacych zespoly dwu¬ biegunowej elektrody moze byc polaczona szere¬ gowo do postaci baterii. Baterie moga byc pola¬ czone szeregowo dla zwiekszenia napiecia, równo¬ legle dla zwiekszenia wartosci pradu lub szerego- wo-równolegle dla zwiekszenia obydwóch parame¬ trów. Jednakze odleglosci miedzy ogniwami sa bardzo male (na przyklad 2,54 cm na 4 ogniwa), i powoduja straty na skutek pradów wirowych i/lub efektu dendrycznego.Problem zwiazany z malymi odleglosciami mie¬ dzy ogniwami moze byc w wiekszosci przypad¬ lo 15 25 ków rozwiazany przez zastosowanie nowego zespo¬ lu dwubiegunowych elektrod w którym elektrycz¬ ne przewodzenie nastepuje raczej w kierunku sze¬ rokosci niz przez grubosc. Zastosowanie takiego zespolu moze zwiekszyc efektywna odleglosc mie¬ dzy ogniwami od 0,75 cm do okolo 6,35 cm lub wiecej. W znanych ogniwach odleglosc pomiedzy lezacymi naprzeciw siebie powierzchniami czolo¬ wymi wynosi okolo 0,2 cm.Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji zespolu dwubiegunowych elektrod, w którym efek¬ tywna odleglosc miedzy ogniwami umozliwia ogra¬ niczenie strat wskutek dzialania pradów wiro¬ wych i efektu dendrytycznego.Cel wynalazku zostal osiagniety przez to, ze ze¬ spól dwubiegunowej elektrody zawiera elektrycz¬ nie przewodzaca, chemicznie obojetna, zasadniczo plaska sciane posiadajaca pierwsza i druga prze¬ ciwlegle powierzchnie czolowe a kazda z powierz¬ chni czolowej ma wieksza ilosc odpowiednich równoleglych kanalków, . przy czym kanalki w pierwszej powierzchni sa przesuniete wzgledem ka¬ nalków w drugiej powierzchni czolowej, zasadni¬ cze równolegle elektrody posiadajace krawedzie usytuowane wewnatrz odpowiadajacych im kanal¬ ków. powierzchni czolowej i przedluzone zasadni¬ czo prostopadle od plaszczyzny chemicznie obojet¬ nej sciany oraz trzecia elektrode posiadajaca pierwsza krawedz usytuowana wewnatrz kanalte powierzchni czolowej i przedluzona zasadniczo 116 4523 prostopadle od plaszczyzny sciany chemicznie obo¬ jetnej.Kanaliki w pierwszej i drugiej powierzchni r.z-n- lowej sa usytuowane symetrycznie.Trzecia elektroda stanowi elektrode porowata.Elektroda porowata ma wewnetrzna wneke przy¬ stosowana do zasilania elektrolitem spoza elektro¬ dy.Rurka dostarczajaca elektrolit laczy przestrzen poza porowata elektroda z dnem wewnetrznei wneki.Zespól moze zawierac równiez wieksza liczbe pierwszych porowatych elektrod przy czym kazda Elektroda ma pierwsza krawedz usytuowana we¬ wnatrz odpowiadajacego jej kanalka w drugiej powierzchni czolowej i przedluzona zasadniczo pro¬ stopadle od powierzchni sciany chemicznie obo¬ jetnej.Zespól zawiera oprócz tego wieksza liczbe dru¬ gich elektrod porowatych, z których kazda elek¬ troda porowata ma pierwsza krawedz usytuowana wewnatrz odpowiadajacego jej kanalka w pierw¬ szej powierzchni czolowej i przedluzona zasadni¬ czo prostopadle cd powierzchni sciany chemicznie obojetnej.Dla wygody, obecny wynalazek bedzie opisany w odniesieniu do cynkowo-chlorkowego ukladu elektrolitycznego opisanego szczególowo w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3713838, chociaz obecny wynalazek nie iest ogra¬ niczony do takiego uktariu Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia zespól dwubiegunowej elektrody wed¬ lug wynalazku typu grzbieniowego w widoku perspektywicznym, fig. 2 — baterie zlozona z wiek¬ szej ilosci zespolów dwubiegunowych elektrod wedlug wynalazku w widoku perspektywicznym a fig. 3 baterie wedlug wynalazku w przekroju poprzecznym.Figura 1 przedstawia zespól dwubiegunowej elektrody wedlug wynalazku. Kazda elektroda ma przewodzaca elektrycznie, chemicznie obojetna za¬ sadniczo plaska sciane 1, która ma przeciwlegle powierzchnie czolowe 2, 3, Plaszczyzna powierzchni czolowej 2 iest zwykie równolegla do powierzchni czolowej 3. Powierzchnia czolowa 2 zawiera szereg kanalków 4, które sa zasadniczo równolegle i ko¬ rzystnie symetrycznie usytuowane wzdluz po¬ wierzchni czolowej 2. Podobnie, powierzchnia czo¬ lowa 3 zawiera szereg kanalków 5 które sa za¬ sadniczo równolegle i korzystnie symetrycznie usytuowane wzdluz powierzchni czolowej 3. Ka- nalki 4 na powierzchni czolowej 2 sa przesuniete w stosunku do kanalków 5 na powierzchni czo¬ lowej 3* Korzystnie kazdy kanalek 5 jest usytuo¬ wany symetrycznie pomiedzy para przyleglych ka¬ nalków 4 i odwrotnie.Sciana 1 moze byc wykonana z kazdego odpo^ wiedniego elektrycznie przewodzacego materialu, który jest obojetny chemicznie to jest obojetny na dzialanie elektrolitu i innych chemicznych czyn¬ ników z którymi sie styka. W ten sposób sciana 1 moze byc wykonana z grafitu, metalu zaworowego takiego jak tytan i podobnych materialów. Scia- e 452 4 na 1 jest korzystnie nieprzepuszczalna dla elektro¬ litu i gazu.Zespól dwubiegunowej elektrody zawiera co naj¬ mniej dwie elektrody 6, które sa wykonane z od- 5 powiedniego materialu takiego jak drobnoziarni¬ sty grafit. W ukladzie cynk/chlor/cynk chlorek elektrody 6 sa elektrodami cynkowymi. Elektrody 6 sa zasadniczo prostokatne. Jedna krawedz elek¬ trody 6 jest usytuowana wewnatrz odpowiadajace- io &° jej kanalka 4 powierzchni czolowej 2 sciany 1 tak, ze elektroda 6 jest elektrycznie polaczona ze sciana 1.Zespól zawiera co najmniej jedna elektrode 7 zasadniczo prostokatna, której jedna krawedz jest 15 umieszczona wewnatrz odpowiadajacego kanalka 5 w powierzchni czolowej 3 sciany 1. W akumula¬ torze metalcwo-halogenkowo-chlorowcowym elek¬ troda 7 jest korzystnie porowata i stanowi elek¬ trode chlorowa. Elektroda 7 moze byc wykonana 2o z kazdego odpowiedniego materialu takiego jak porowaty grafit, taki jak UCC PG-60 i Airco Speer 37-G lub porowaty szlachetny metal, katalizowa¬ ny metal zaworowy taki jak rutenizowany tytan.Krawedzie elektrod 6 wewnatrz odpowiadajacych 25 kanalków 5 sa utrzymywane przez odpowiednie srodki. Dla przykladu, krawedzie moga byc utrzy¬ mywane w odpowiadajacych im kanalkach za po¬ moca kleju, rozpylonej plazmy w punkcie styku lub spoiny. Jest korzystne jesli grubosc elektrody 30 jest nieznacznie wieksza od szerokosci odpowiada¬ jacego jej kanalka. W wyniku wcisniecia elektro¬ dy do kanalka, wytworzony nacisk utrzymuje elek¬ trode w odpowiednim polozeniu.Odpowiedni nacisk dociskajacy elektrody do od- 35 powiadajacych im kanalków jest prostym i pew¬ nym sposobem laczenia powodujacym niska opor¬ nosc styku.W korzystnym przykladzie wykonania pokaza¬ nym na fig. 1 elektroda 7 zawiera wneke 8* Kon- 40 strukcja taka moze byc wykonana róznymi sposo¬ bami, na przyklad przez wykonanie dwóch odpo¬ wiedniego ksztaltu polówek elektrody, które sa laczone wzdluz krawedzi z nieprzewodzaca trwala maska lub przez ksztaltowanie i laczenie polówek 45 elektrody ze soba. Wneka 8 stanowi przestrzen za¬ silana elektrolitem. Elektrody 7 zawieraja rów-, niez otwory wentylacyjne dla gazu (nie pokazane na rysunku).Dla osiagniecia jednolitego rozdzialu elektrolitu 50 miedzy ooszczególnymi elektrodami 7, kazda elek¬ troda zawiera malej srednicy rurke 9, która jest polaczona kolektorem, dzialajacym jako otwór kon¬ trolny przeplywu. Rurki 9 umozliwiaja plyniecie elektrolitu z górnego przewodu 10 w dól do dna 55 wneki 8, poniewaz dno ogniwa jest korzystnie za¬ silane w tym punkcie. Zespól ten minimalizuje straty na skutek pradów wirowych.- Elektrolit jest dostarczony do przewodu 10 ze zbiornika 11.Zespoly dwubiegunowych elektrod sa laczone w 60 baterie jak to pokazano na fig. 2. Obojetna che¬ micznie sciana 1 kazdego zespolu dwubiegunowej elektrody jest usytuowana równolegle do sciany 1" przyleglego zespolu dwubiegunowej elektrody. Za wyjatkiem ostatniej elektrody w kazdym ogniwie, 5 kazda elektroda 7, która rozciaga sie od po-5 116 452 6 wierzchni czolowej' 3 zasadniczo prostopadle do powierzchni sciany jest usytuowana pomiedzy, pare przyleglych elektrod cynkowych 6', które umiesz¬ czone sa zasadniczo prostopadle do plaszczyzny powierzchni czolowej 2' przyleglej sciany 1' i od¬ wrotnie. Innymi slowami elektrody 7 jednego ze¬ spolu dwubiegunowej elektrody przenikaja sie z elektrodami cynkowymi przyleglych zespolów dwu¬ biegunowych elektrod.Kazda elektroda przedluzona jest prawie do obo¬ jetnej chemicznie sciany przyleglego zespolu dwu¬ biegunowej elektrody, tak, ze miedzy koncem elektrody i sciana 1 przyleglego zespolu jest utwo¬ rzona mala szczelina. ' Ilosc zespolów dwubiegunowych elektrod uzy¬ tych do formowania baterii moze byc rózna. Naj¬ dalej polozony zespOi dwubiegunowej elektrody za¬ wiera tylko cynkowa elektrode 6 odchodzaca od kanalka 4 w powierzchni czolowej 2 lub tylko elektrode 7 od kanalka 5 w powierzchni czolowej 3. Zewnetrzna powierzchnia czolowa koncowej obo¬ jetnej chemicznie sciany tj. powierzchnia, która nie podtrzymuje elektrod, moze miec kanalki, ale korzystnie jesli jest plaska co pozwala na wygod¬ ne umieszczenie na niej zacisków 12.Elektrody pomiedzy kazda para scian 1 stano¬ wia ogniwa. Pojemnosc ogniwa moze byc latwo zwiekszona przez wydluzenie sciany 1 i dolacza¬ nie wiekszej ilosci zespolów elektrod. Korzystnie jesli wszystkie elektrody w koncach kazdego og¬ niwa sa elektrodami cynkowymi 6 lub elektroda¬ mi 7. Zespól taki ogranicza mozliwosc zwarcia miedzy zewnetrznymi czesciami elektrod.Jak pokazano na fig. 3 poszczególne zespoly dwubiegunowych elektrod sa umieszczone na od¬ powiednim nieprzewodzacym dnie 13 ogniwa. Obo¬ jetne chemicznie sciany 1 sa polaczone do dna 13 za pomoca odpowiednich srodków takich jak klamry z tytanu i kolki na plytkach szklanych.Porowaty teflonowy uszczelniajacy material jest umieszczony miedzy plytka szklana i elektroda tworzac dobre uszczelnienie. Miedzy koncem kaz¬ dej elektrody i przyleglej do niej chemicznie obo¬ jetnej sciany jest utworzona mala szczelina. Od¬ powiednie, chemicznie obojetne szczeliwo 14 jest dostarczane do szczeliny przyleglej do zewnetrz¬ nej elektrody. Kazda elektroda w stosie jest za¬ sadniczo otwarta do przestrzeni, w której zbiera sie wyzwolony z ogniw gaz. Jesli bateria jest ba¬ teria zamknieta, wewnatrz obudowy powinna byc przewidziana odpowiednia przestrzen na wyzwo¬ lony gaz. Alternatywnie przy laczeniu poszczegól¬ nych 'zespolów dwubiegunowych elektrod na ply¬ cie podstawy, poszczególne elementy moga byc formowane za pomoca podcisnienia do postaci ot¬ wartej skrzynki z uszczelnieniem wykonanym po¬ miedzy dnem i dwoma stronami scian 1.W dlugim okresie pracy baterii jest niezbedne laczenie poszczególnych ogniw. Jak przedstawiono na fig. 1 moze to byc dokonane przez polaczenie elektrod tak, ze pomiedzy dolnymi krawedziami elektrod i dolna krawedzia sciany 1 znajduje sie mala szczelina.Jednakze, dla zatrzymywania elektrolitu w og¬ niwie, zewnetrzne elektrody musza z koniecznosci na calej dlugosci dochodzic do dna i byc uszczel¬ nione do nieprzewodzacej podstawy dla przykladu za pomoca porowatego szczeliwa teflonowego.Podczas pracy, elektrolit przeplywa w przestrzeni 5 miedzy elektrodami powyzej calej szerokosci elek¬ trody. W wyniku tego nastepuje wyzwolenie gazu z wewnetrznej szczeliny elektrody i minimalne wzburzenie elektrolitu. W ogniwach bez separato¬ rów, wzbudzenie elektrolitu wewnatrz przestrzeni 10 miedzy elektrodami wyraznie zmniejsza sprawnosc ogniwa.W kazdym ogniwie baterii wszystkie strumienie elektrolitu wyplywajace z polaczonych przestrzeni miedzy elektrodami plyna nad koncami elektrody 15 lub sciana zbiornika ogniwa do wspólnego zbior¬ nika (nie pokazanego na rysunku).Jeden sposób rozdzielania elektrolitu miedzy og¬ niwami jest pokazany na fig. 1 gdzie chemicznie obojetne sciany 1, które stanowia przegrody ogniw, 20 maja nieco wieksza wysokosc niz elektrody.Elektryczna izolacja miedzy ogniwami jest za¬ bezpieczona przez wysoka opornosc warstwy elek¬ trolitu plynacej nad koncem elektrody lub we¬ wnetrznej sciany lub ustalana na innej drodze. 25 Typowa bateria skonstruowana zgodnie z fig. 2 i 3 moze zawierac 10—12 zespolów dwubieguno¬ wych elektrod typu grzebieniowego. Kazdy zespól ma chemicznie obojetna sciane 1 o wysokosci okolo 10 cm i dlugosci okolo 12 cm. Kazda pierwsza po- 30 wierzchnia czolowa 2 moze miec 14 elektrod cyn¬ kowych 6 przedluzonych o okolo 8 cm od plasz¬ czyzny powierzchni czolowej 2, których górna kra¬ wedz jest usytuowana okolo 2,54 cm ponizej gór¬ nej krawedzi sciany 1. Kazda druga powierzchnia 35 czolowa 3 ma 12 elektrod chlorowych 7 przedluzo¬ nych o okolo 8 cm od plaszczyzny powierzchni czolowej 3, przy czym górna .krawedz kazdej jest usytuowana okolo 2,54 cm "ponizej wierzcholka sciany 1 a dolna krawedz kazdej elektrody jest 40 usytuowana o okolo 0,3 cm powyzej dolnej kra¬ wedzi sciany .1. Dolna krawedz kazdej cynkowej elektrody 6 za wyjatkiem zewnetrznych elektrod 6 jest usytuowana okolo 0,3 cm powyzej dolnej krawedzi chemicznej obojetnej sciany 1. 45 Jest zrozumiale, ze rózne zmiany i modyfika¬ cje moga byc wykonane w obydwu typach dwu¬ biegunowych elektrod grzebieniowych i baterii opisanej w niniejszym opisie. Powyzsze przyklady zostaly przedstawione jedynie w celu ilustracji 50 wynalazku.Zastrzezenia patentowe 1. Zespól dwubiegunowej elektrody typu grze- 55 bieniowego, znamienny tym, ze zawiera elektrycz¬ nie przewodzaca, chemicznie obojetna, zasadniczo plaska sciane (1) posiadajaca pierwsza i druga przeciwlegle powierzchnie czolowe (2, 3) a kazda z powierzchni czolowej (2, 3) ma wieksza ilosc 60 odpowiednich równoleglych kanalków (4, 5), przy czym kanalki (4) w pierwszej powierzchni (2) sa przesuniete wzgledem kanalków (5) w drugiej po¬ wierzchni czolowej (3), zasadniczo równolegle elek¬ trody (6) posiadajace krawedzie usytuowane we- m wnatrz odpowiadajacych im kanalków (4) po-7 116 452 8 wierzchni czolowej (2) i przedluzone zasadniczo prostopadle od plaszczyzny chemicznie obojetnej sciany (1) oraz trzecia elektrode (7) posiadajaca pierwsza krawedz usytuowana wewnatrz kanalka (5) powierzchni czolowej (3) i przedluzona zasad¬ niczo prostopadle od plaszczyzny sciany chemicz¬ nie obojetnej (1). 2. Zespól wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze kanalki (4, 5) w pierwszej i drugiej powierzchni czolowej (2*ll$) sa usytuowane symetrycznie. 3. Zespól wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze trzecia elektroda (7) stanowi elektrode porowata. 4. Zespól wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze elektroda porowata (?) ma wewnetrzna wneke (8) przystosowana do otrzymywania elektrolitu spoza elektrody. 5. Zespól wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze 10 15 rurka (9) dostarczajaca elektrolit laczy przestrzen poza porowata elektroda z dnem wewnetrznej wneki (8). 6. Zespól wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze zawiera wieksza ilosc porowatych elektrod (7) a kazda elektroda (7) ma pierwsza krawedz usytuo¬ wana wewnatrz odpowiadajacego jej kanalka (5) w drugiej powierzchni czolowej (3) i przedluzona zasadniczo prostopadle do powierzchni sciany che¬ micznie obojetnej (1). 7. Zespól wedlug zastrz. 6, znamienny tm, ze zawiera wieksza ilosc elektrod (6), a kazda elek¬ troda (6) ma pierwsza krawedz usytuowana we¬ wnatrz odpowiadajacego jej kanalka (4) w pierw¬ szej powierzchni czolowej (2) i przedluzona zasad¬ niczo prostopadle od powierzchni sciany chemicz¬ nie obojetnej (1).PZGraf. Koszalin A-339 95 A-4 Cena 100 zl PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL