PL198722B1 - Acidic zinc-manganese reversible cell - Google Patents
Acidic zinc-manganese reversible cellInfo
- Publication number
- PL198722B1 PL198722B1 PL357757A PL35775702A PL198722B1 PL 198722 B1 PL198722 B1 PL 198722B1 PL 357757 A PL357757 A PL 357757A PL 35775702 A PL35775702 A PL 35775702A PL 198722 B1 PL198722 B1 PL 198722B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- cathode
- anode
- cell
- zinc
- cross
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y02E60/12—
Abstract
Kwasowe odwracalne ogniwo cynkowo-manganowe posiadaj ace cynkow a anod e ewentualnie z dodatkiem przewodz acego w egla, katod e, której substancj a elektroaktywn a jest MnO 2 z dodatkiem przewodz acego w egla, separator oddzielaj acy anod e od katody oraz kwasowy elektrolit, charaktery- zuje si e tym, ze kolektor pr adu, a tak ze no snik substancji elektroaktywnej zarówno anody, jak i katody stanowi usieciowany w egiel szklisty. PL PL PLReversible acid zinc-manganese cell having a zinc anode, possibly with the addition of a conductive carbon, a cathode whose electroactive substance is MnO 2 with the addition of a conductive carbon, a separator separating the anode from the cathode and an acidic electrolyte, - it is assumed that the current collector, as well as the carrier of the electroactive substance, both the anode and the cathode, are cross-linked into a glassy coil. PL PL PL
Description
Przedmiotem wynalazku jest kwasowe odwracalne ogniwo cynkowo-manganowe.The present invention relates to an acidic zinc-manganese reversible cell.
Ogniwa cynkowo-manganowe i ich modyfikacje są jednym z najbardziej rozpowszechnionych typów chemicznych źródeł prądu. Są one szeroko stosowane w różnego rodzaju urządzeniach elektrycznych i elektronicznych.Zinc-manganese cells and their modifications are one of the most common types of chemical power sources. They are widely used in all kinds of electrical and electronic devices.
Ponieważ nakłady energii przy produkcji ogniw pierwotnych przewyższają dziesięciokrotnie ilość energii czerpanej z tych ogniw, prowadzone ostatnio badania koncentrują się na próbie miniaturyzacji, obniżenia wagi, zwiększenia wydajności i znalezienia nowych zastosowań istniejących baterii. Głównym problemem pozostaje jednak w dalszym ciągu skonstruowanie taniego, posiadającego szerokie zastosowanie i wykonanego z przyjaznych środowisku materiałów ogniwa odwracalnego.Since the energy input of primary cells is ten times greater than that of primary cells, recent research has focused on trying to miniaturize, reduce weight, increase efficiency and find new uses for existing batteries. The main problem, however, is still the construction of a cheap, widely used and made of environmentally friendly materials reversible cell.
Znane są alkaliczne odwracalne ogniwa cynkowo-manganowe, pracujące w układzie cynk/wodorotlenek potasu/dwutlenek manganu. W porównaniu z konwencjonalnymi ogniwami Leclanchego ogniwa alkaliczne mają stosunkowo wyższą wydajność i lepsze charakterystyki rozładowania. Kwasowe ogniwo cynkowo-manganowe jest praktycznie użyteczne w czasie rozładowania do różnicy potencjałów pomiędzy elektrodami równej 0,9 V. Zakres potencjałów ograniczający pracę odwracalnych ogniw alkalicznych mieści się w przedziale: przy rozładowaniu do około 1 V (na katodzie zachodzi reakcja elektrochemiczna polegająca na przyłączeniu 1 elektronu do cząsteczki MnO2), przy ładowaniu ogniwa do 1,68 V (po przekroczeniu tego potencjału na katodzie mogą powstawać związki manganu na VI stopniu utlenienia oraz może wydzielać się gaz). Chociaż ogniwa tego typu mają szereg za let, jak np.: niższy koszt produkcji w porównaniu do ogniw dostępnych na rynku, znikome reakcje samowyładowania oraz brak efektu „pamięci, mają one ograniczone zastosowanie z następujących powodów:Alkaline zinc-manganese reversible cells operating in the zinc / potassium hydroxide / manganese dioxide system are known. Compared to conventional Leclanche cells, alkaline cells have relatively higher efficiency and better discharge characteristics. The acidic zinc-manganese cell is practically useful during discharging to the potential difference between the electrodes equal to 0.9 V. The potential range limiting the work of reversible alkaline cells is in the range: when discharging to about 1 V (an electrochemical reaction takes place on the cathode consisting in connecting 1 of electron to the MnO 2 molecule), when charging the cell to 1.68 V (when this potential is exceeded, manganese compounds in the VI oxidation state may be formed on the cathode and gas may be released). While cells of this type have a number of let's, such as lower production cost compared to commercially available cells, negligible self-discharge responses and no "memory effect," they are of limited use for the following reasons:
- użytkowa pojemność alkalicznych ogniw odwracalnych stanowi około 60% pojemności ogniw pierwotnych;- usable capacity of alkaline reversible cells is about 60% of the capacity of primary cells;
- możliwość czerpania większych prądów maleje wraz z liczbą cykli ładowanie - rozładowania oraz z głębokimi rozładowaniami;- the possibility of drawing higher currents decreases with the number of charge-discharge cycles and with deep discharges;
- baterie te charakteryzują się większym oporem wewnętrznym w porównaniu z innymi bateriami odwracalnymi.- these batteries have a greater internal resistance compared to other reversible batteries.
Znane z książki Handbook of Batteries, publ. McGraw-Hill 2001, rozdział 36, str. 36.1-36.17 odwracalne alkaliczne ogniwo cynkowo-manganowe posiada stalowy pojemnik, w którym znajdują się elektrody oraz alkaliczny elektrolit. Substancja elektroaktywna katody, którą jest elektrolityczny MnO2 w postaci sprasowanych pierścieni, umieszczona jest przy wewnętrznej powierzchni stalowego pojemnika, pełniącego funkcję kolektora prądu katody. Anoda, którą stanowi żel KOH zawierający pył cynkowy, jest umieszczona wokół usytuowanego centralnie kolektora w postaci metalowego pręta z brązu lub stali. Anoda jest oddzielona separatorem od katody. W celu zwiększenia liczby cykli rozładowanie - ładowanie stosuje się różnego rodzaju dodatki np.: siarczan baru.Known from the Handbook of Batteries, McGraw-Hill 2001, Chapter 36, pp. 36.1-36.17, the reversible alkaline zinc-manganese cell has a steel container containing the electrodes and an alkaline electrolyte. The cathode electroactive substance, which is electrolytic MnO2 in the form of compressed rings, is placed on the inner surface of a steel container that acts as a cathode current collector. The anode, which is a KOH gel containing zinc dust, is placed around a centrally located collector in the form of a metal bar made of bronze or steel. The anode is separated from the cathode by a separator. In order to increase the number of discharge cycles, various types of additives are used, e.g. barium sulphate.
W Journal of Electroanal. Chem. 362 (1993) 153 oraz w opisie patentowym St. Zjedn. Am. nr 6 187 475 przedstawiono w sposób ogólny układ elektrochemiczny cynk/siarczan cynku/dwutlenek manganu wykazujący dobrą odwracalność procesów elektrodowych. Materiały elektrodowe, którymi są: mieszanina cynku, czerni acetylenowej i substancji wiążących, stanowiąca anodę oraz dwutlenku manganu, czerni acetylenowej i substancji wiążących, stanowiąca katodę, przygotowuje się w postaci pasty i osadza pod ciśnieniem na stalowych płytkach. Zanurzenie tych półogniw w elektrolicie (siarczan cynku z dodatkami siarczanu manganu) daje układ charakteryzujący się dobrą odwracalnością, a także wysoką wydajnością zachodzących w nim procesów.In the Journal of Electroanal. Chem. 362 (1993) 153 and in US Patent No. US Am. No. 6,187,475 shows in general a zinc / zinc sulphate / manganese dioxide electrochemical system showing good reversibility of the electrode processes. The electrode materials, which are a mixture of zinc, acetylene black and binders, which constitute the anode, and manganese dioxide, acetylene black, and binders, which constitute the cathode, are prepared as a paste and deposited under pressure on steel plates. Immersion of these half-cells in the electrolyte (zinc sulphate with manganese sulphate additives) gives a system characterized by good reversibility and high efficiency of the processes taking place in it.
Zastosowanie jako dodatku do elektrolitu siarczanu manganu pozwoliło częściowo rozwiązać problemy związane z użyciem siarczanu cynku.The use of manganese sulphate as an additive to the electrolyte has partially solved the problems associated with the use of zinc sulphate.
Z polskiego opisu patentowego nr 190048 znane jest pierwotne ogniwo cynkowo manganowe. W rozwiązaniu tym kolektorem prądu oraz nośnikiem katody jest usieciowany węgiel szklisty, natomiast anodę stanowi wyłącznie kubek cynkowy, bez żadnego nośnika.From the Polish patent description No. 190048 a primary zinc manganese cell is known. In this solution, the current collector and the cathode carrier are cross-linked glassy carbon, while the anode is only a zinc cup, without any carrier.
Zastosowanie porowatego węgla szklistego jako nośnika substancji elektroaktywnej katody poprawiło parametry pracy ogniwa (czas i prąd rozładowania) oraz ograniczyło możliwość wycieku elektrolitu, natomiast nie wpłynęło na odwracalność samych procesów elektrodowych. W cytowanym polskim opisie nr 190048 nie ma żadnych sugestii, że użycie usieciowanego węgla szklistego umożliwia skonstruowanie ogniwa odwracalnego (wtórnego), tzn. że zastosowanie trójwymiarowej porowatejThe use of porous glassy carbon as a carrier for the cathode electroactive substance improved the cell's operating parameters (discharge time and current) and limited the possibility of electrolyte leakage, but did not affect the reversibility of the electrode processes themselves. In the cited Polish description no. 190048 there are no suggestions that the use of cross-linked glassy carbon enables the construction of a reversible (secondary) cell, i.e. that the use of a three-dimensional porous
PL 198 722 B1 matrycy węglowej umożliwia zajście procesów odwrotnych niż te, które mają miejsce podczas rozładowania ogniwa.Due to the fact that the carbon matrix is used, it is possible to take place opposite to those that take place during the discharge of the cell.
Obecnie nieoczekiwanie stwierdzono, że można uzyskać kwasowe odwracalne ogniwo cynkowo-manganowe o korzystnych parametrach pracy, porównywalnych z parametrami pracy odwracalnych ogniw kadmowo-niklowych, jeśli jako kolektor prądu oraz nośnik substancji elektroaktywnej zarówno anody (Zn), jak i katody (Mn) zastosuje się usieciowany węgiel szklisty, który jest materiałem stosunkowo tanim i przyjaznym dla środowiska.Currently, it has surprisingly been found that it is possible to obtain an acidic zinc-manganese reversible cell with favorable operating parameters, comparable to the operating parameters of cadmium-nickel reversible cells, if both anodes (Zn) and cathodes (Mn) are used as a current collector and an electroactive substance carrier. cross-linked glassy carbon, which is a relatively cheap and environmentally friendly material.
Ogniwo według wynalazku posiadające katodę, której substancją elektroaktywną jest MnO2 z dodatkiem przewodzącego węgla, anodę, której substancją elektroaktywną jest cynk ewentualnie z dodatkiem przewodzącego węgla, separator oddzielający anodę od katody oraz kwasowy elektrolit charakteryzuje się tym, że kolektor prądu i jednocześnie nośnik substancji elektroaktywnej zarówno katody, jak i anody stanowi usieciowany węgiel szklisty.The cell according to the invention having a cathode, the electroactive substance of which is MnO 2 with the addition of conductive carbon, an anode whose electroactive substance is zinc, possibly with the addition of conductive carbon, a separator separating the anode from the cathode and an acidic electrolyte, characterized by the fact that the current collector and, at the same time, the carrier of the electroactive substance both the cathode and anode are cross-linked glassy carbon.
W ogniwie według wynalazku katoda i anoda mają usieciowaną strukturę, przy czym całe ogniwo składa się z dużej liczby cel - „oczek, stanowiących pory usieciowanego węgla szklistego. Prąd wytworzony podczas redukcji MnO2 jest zbierany przez włókna usieciowanego węgla szklistego i odprowadzany.In the cell according to the invention, the cathode and the anode have a cross-linked structure, the whole cell being composed of a large number of cells - "mesh", constituting pores of cross-linked glassy carbon. The current generated during the reduction of MnO 2 is collected by the fibers of the cross-linked glassy carbon and discharged.
W korzystnym przykładzie realizacji wynalazku kolektor prądu i jednocześnie nośnik substancji elektroaktywnej katody jest w postaci pierścienia o usieciowanej strukturze, otaczającego oddzieloną separatorem i umieszczoną centralnie anodę w postaci walca o usieciowanej strukturze.In a preferred embodiment of the invention, the current collector and, at the same time, the cathode electroactive substance carrier is in the form of a cross-linked ring, surrounding a cross-linked cylinder, separated by a centrally located anode.
Usieciowany węgiel szklisty jest materiałem znanym od przeszło 25 lat [Chemotronics International, Ann Arbour, Mich. Bulletyn 176, 1976; Electrochimica Acta, 26 (1981) 1721-1726].Cross-linked glassy carbon is a material known for over 25 years [Chemotronics International, Ann Arbour, Mich. Bulletyn 176, 1976; Electrochimica Acta, 26 (1981) 1721-1726].
Materiał ten ma strukturę o otwartych porach, podobnie do pianki. Charakteryzuje się dużą objętością luk i niezwykle rozwiniętą powierzchnią rzeczywistą. Wielkość porów może być różna w zależności od procesu technologicznego. Rozmiar porów wpływa bezpośrednio na stosunek powierzchni rzeczywistej usieciowanego węgla szklistego do jego objętości.This material has an open pore structure similar to foam. It is characterized by a large volume of gaps and an extremely developed real surface. The size of the pores may vary depending on the technological process. The pore size directly affects the ratio of the actual surface area of the cross-linked glassy carbon to its volume.
Usieciowany węgiel szklisty, stosowany do konstrukcji kolektora i zarazem nośnika substancji elektroaktywnej katody oraz anody, może charakteryzować się porowatością w zakresie od 4 do 600, korzystnie od 4 do 100, zwłaszcza od 4 do 50 p/cm (porów na cm). Objętość luk porowatego kolektora korzystnie wynosi od 90 do 97%, ale może być mniejsza. Przeciętna wielkość porów, zależnie od procesu technologicznego, może mieścić się w zakresie od 0,001 mm do 1 mm np. od 0,001 do 0,2 mm, przy czym jest korzystne, jeśli wymiary porów nie są większe niż 0,5 do 1,0 mm. Gęstość porowatego usieciowanego węgla szklistego mieści się w granicach od 0,045 do 0,055 g/cm3 np. 0,048 g/cm3.The cross-linked glassy carbon used for the construction of the collector and also the support for the cathode and the anode electroactive substance may have a porosity ranging from 4 to 600, preferably from 4 to 100, especially from 4 to 50 p / cm (pores per cm). The void volume of the porous collector is preferably from 90 to 97%, but may be less. The average pore size, depending on the technological process, may be in the range from 0.001 mm to 1 mm, e.g. from 0.001 to 0.2 mm, it is preferred that the pore dimensions are not greater than 0.5 to 1.0 mm. . The density of the porous cross-linked glassy carbon is in the range from 0.045 to 0.055 g / cm 3, e.g. 0.048 g / cm 3 .
W ogniwie według wynalazku substancją elektroaktywną katody jest dwutlenek manganu. Można stosować różne rodzaje MnO2, np. naturalny MnO2, oczyszczany chemicznie MnO2, elektrolityczny MnO2, przy czym korzystny jest elektrolityczny MnO2. Jest on korzystnie zmieszany z przewodzącym węglem dodanym w ilości od 1,5 do 15% wagowych katody, zwłaszcza od 1,5 do 5%.In the cell according to the invention, the electroactive substance of the cathode is manganese dioxide. Can be used various kinds of MnO 2, for example. Natural MnO 2, MnO 2 chemically cleaned, electrolytic MnO 2, wherein the preferred electrolytic MnO 2. It is preferably mixed with the conductive carbon added in an amount of 1.5 to 15% by weight of the cathode, especially 1.5 to 5%.
W ogniwie według wynalazku substancją elektroaktywną anody jest pył cynkowy. Jest on korzystnie zmieszany z dodatkami węglowymi w ilości nie przekraczającej 1% wagowego anody.In the cell according to the invention, the electroactive substance of the anode is zinc dust. It is preferably mixed with carbon additives in an amount not exceeding 1% by weight of the anode.
Materiałem węglowym stosowanym jako dodatek do katody i anody może być np. pył grafitowy, czerń acetylenowa, sadza kanałowa, sadza termiczna itp. lub ich mieszaniny.The carbonaceous material used as an additive to the cathode and anode can be, for example, graphite dust, acetylene black, channel carbon black, thermal carbon black and the like or mixtures thereof.
W przykładowym sposobie konstruowania ogniwa według wynalazku substancję elektroaktywną katody zmieszaną ze sproszkowanym węglem oraz elektrolitem, w proporcjach (dwutlenek manganu:dodatek węglowy:elektrolit) 20:1:20, przepuszcza się ciśnieniowo przez usieciowany węgiel szklisty. Podobnie postępuje się z anodą, w przypadku której stosunek wagowy (cynk:dodatek węglowy:elektrolit) wynosi 66:1:33.In an exemplary method of constructing a cell according to the invention, a cathode electroactive substance mixed with powdered carbon and an electrolyte in the ratio (manganese dioxide: carbon additive: electrolyte) of 20: 1: 20 is passed under pressure through cross-linked glassy carbon. The same is done with the anode, the weight ratio of which (zinc: carbon additive: electrolyte) is 66: 1: 33.
Jako elektrolit korzystnie stosuje się wodny (2 M) roztwór siarczanu cynku, zawierający (0,25 M) dodatek siarczanu manganu. Elektrolit może być unieruchomiony przez substancję absorbującą lub żel.The electrolyte used is preferably an aqueous (2 M) zinc sulphate solution containing (0.25 M) an addition of manganese sulphate. The electrolyte may be immobilized by an absorbent substance or a gel.
Dogodnie jest stosować znane separatory, np. separator papierowy ewentualnie nasycony elektrolitem.It is convenient to use known separators, e.g. a paper separator optionally saturated with electrolyte.
Konstrukcja ogniwa według wynalazku, składającego się z dużej ilości cel-„oczek powoduje, że w przypadku utworzenia nierozpuszczalnych związków, które blokują transport jonów w mieszaninie MnO2-elektrolit oraz mieszaninie cynk-elektrolit, przerwanie procesów transportu jonów następuje tylko w pojedynczym „oczku, a nie w całej przestrzeni masy czynnej ogniwa.The construction of the cell according to the invention, consisting of a large number of cells, causes that in the case of the formation of insoluble compounds that block the transport of ions in the MnO2-electrolyte mixture and the zinc-electrolyte mixture, the ion transport processes are interrupted only in a single mesh, and not in the whole space of the active mass of the cell.
PL 198 722 B1PL 198 722 B1
Ponadto, zastosowanie usieciowanego węgla szklistego pozwala na przeprowadzenie odwrotnej reakcji do reakcji redukcji MnO2 w całej przestrzeni zarówno katody, jak i anody. Struktura węgla szklistego pozwala na równomierne rozłożenie gęstości prądu podczas ładowania ogniwa. W związku z tym możliwość powstawania dendrytów powodujących zwarcia ogniwa zostaje ograniczona. Ponadto, zmiany różnic potencjałów wytworzonych na skutek polaryzacji stężeniowej w „oczkach są również mniejsze w porównaniu ze spadkiem potencjału w całej przestrzeni, zajmowanej przez masę czynną pomiędzy centralnym kolektorem anody (prętem grafitowym) a obudową stalową. Zapewnia to uzyskanie „plateau na wykresie zależności potencjał-czas, czyli poprawę stabilności napięcia w czasie pracy ogniwa. Potwierdzają to wyniki badań przedstawione na fig. 2.Moreover, the use of cross-linked glassy carbon allows to carry out the opposite reaction to the MnO 2 reduction reaction in the entire space of both the cathode and the anode. The glassy carbon structure allows the current density to be evenly distributed during the charging of the cell. As a result, the possibility of dendrite formation causing cell short circuits is reduced. Moreover, the changes in the potential differences created by the concentration polarization in the meshes are also smaller compared to the potential drop across the entire space occupied by the active mass between the central anode collector (graphite rod) and the steel casing. This ensures a plateau on the potential-time diagram, i.e. an improvement in voltage stability during cell operation. This is confirmed by the test results presented in Fig. 2.
Na załączonych rysunkach fig. 1 pokazuje przekrój osiowy przykładowego ogniwa według wynalazku.In the accompanying drawings, Fig. 1 shows an axial section of an exemplary link according to the invention.
Fig. 2 przedstawia krzywą rozładowania ogniwa według wynalazku przy stałym prądzie 30 mA.Fig. 2 shows the discharge curve of a cell according to the invention at a constant current of 30 mA.
Fig. 3 przedstawia krzywą rozładowania ogniwa według wynalazku przy stałym prądzie 50 mA.Fig. 3 shows the discharge curve of a cell according to the invention at a constant current of 50 mA.
Fig. 4 przedstawia krzywą rozładowania ogniwa według wynalazku przy stałym prądzie 50 mA.Fig. 4 shows the discharge curve of a cell according to the invention at a constant current of 50 mA.
Fig. 5 przedstawia krzywą rozładowania i ładowania ogniwa według wynalazku przy stałym prądzie 30 mA.Fig. 5 shows the discharge and charge curve of the cell according to the invention at a constant current of 30 mA.
Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest pokazany na fig. 1. Katoda 5 ogniwa w postaci pierścienia ma usieciowaną trójwymiarową strukturę i zawiera usieciowany węgiel szklisty jako nośnik substancji elektroaktywnej i jednocześnie kolektor prądu. Pory nośnika-kolektora są wypełnione substancją elektroaktywną MnO2 zmieszaną z elektrolitem i ewentualnie sproszkowanym przewodzącym węglem. Katoda wypełnia przestrzeń utworzoną pomiędzy stalową obudową 2 (w kształcie cylindrycznego pojemnika) a anodą 3. Anodę 3 stanowi walec usieciowanego węgla szklistego wypełniony mieszaniną cynku, przewodzącego węgla i elektrolitu. Półogniwa oddzielone są separatorem 4. W górnej części obudowa stalowa 2 jest kontaktem dodatnim 1 ogniwa. W dolnym końcu ogniwo zamknięte jest wieczkiem 7, w którym umieszczony jest centralny kolektor anody 6 w postaci pręta grafitowego połączony z metalowym kontaktem ujemnym 8.The subject of the invention in an exemplary embodiment is shown in Fig. 1. The cathode 5 of a ring-shaped cell has a cross-linked three-dimensional structure and contains cross-linked glassy carbon as an electroactive substance carrier and a current collector at the same time. The pores of the carrier-collector are filled with an electroactive substance MnO 2 mixed with an electrolyte and possibly conductive carbon powder. The cathode fills the space formed between the steel casing 2 (in the shape of a cylindrical container) and the anode 3. The anode 3 is a roll of cross-linked glassy carbon filled with a mixture of zinc, conductive carbon and electrolyte. Half-cells are separated by a separator 4. In the upper part, the steel housing 2 is the positive contact of 1 cell. At the lower end, the cell is closed with a lid 7 in which is placed the central anode collector 6 in the form of a graphite rod connected to a metal negative contact 8.
Po połączeniu biegunów poprzez odbiornik prądu zostają zapoczątkowane procesy generujące przepływ prądu.After connecting the poles through a current collector, the processes generating the current flow are initiated.
Jak już wspomniano, konstrukcja ogniwa według wynalazku zapewnia odwracalność zachodzących procesów elektrodowych oraz poprawę stabilności napięcia.As already mentioned, the structure of the cell according to the invention ensures the reversibility of the electrode processes taking place and the improvement of voltage stability.
P r z y k ł a d I. W celu sprawdzenia parametrów pracy ogniwa według wynalazku skonstruowano ogniwo typu R20 przedstawione na fig. 1. Jako kolektor anody oraz katody i jednocześnie nośnik substancji elektroaktywnych użyto usieciowany węgiel szklisty o porowatości 10 p/cm i objętości luk 95%. Substancję elektroaktywną katody stanowił elektrolityczny y-MnO2 z 2% dodatkiem czerni acetylenowej. Substancję elektroaktywną zmieszano z elektrolitem, przy czym jako elektrolit zastosowano wodny (2 M) roztwór ZnSO4 z dodatkiem (0,25 M) MnSO4. Substancję elektroaktywną anody stanowił pył cynkowy zmieszany z 1% dodatkiem czerni acetylenowej. Substancje elektroaktywne zmieszane z elektrolitem wprowadzono grawitacyjnie do porów usieciowanego węgla szklistego. Skonstruowane ogniwo rozładowywano prądem 30mA. Uzyskane rezultaty w postaci przebiegów U-t przedstawiono na fig. 2.Example 1 In order to check the operating parameters of the cell according to the invention, the R20 type cell shown in Fig. 1 was constructed. Cross-linked glassy carbon with a porosity of 10 µ / cm and a void volume of 95% was used as an anode and cathode collector and at the same time as a carrier for electroactive substances. The electroactive substance of the cathode was electrolytic y-MnO 2 with a 2% addition of acetylene black. The electroactive substance was mixed with the electrolyte, and an aqueous (2 M) ZnSO 4 solution with the addition of (0.25 M) MnSO 4 was used as the electrolyte. The electroactive substance of the anode was zinc dust mixed with a 1% addition of acetylene black. Electroactive substances mixed with the electrolyte were introduced by gravity into the pores of cross-linked glassy carbon. The constructed cell was discharged with a current of 30mA. The obtained results in the form of Ut curves are shown in Fig. 2.
P r z y k ł a d II. Postępowano analogicznie jak w przykładzie I z tym, że elektrolit zawierał (2 M) ZnSO4 i (0,75 M) MnSO4. Skonstruowane ogniwo rozładowywano prądem 30 mA. Uzyskane rezultaty w postaci przebiegów U-t przedstawiono na fig. 3.P r z x l a d II. The procedure was analogous to that in Example 1, except that the electrolyte contained (2 M) ZnSO4 and (0.75 M) MnSO4. The constructed cell was discharged with a current of 30 mA. The obtained results in the form of U-t waveforms are shown in Fig. 3.
Podczas rozładowywania prądem 30 mA uzyskano wyjątkowo korzystne charakterystyki U-t. Potencjały rozładowywania oraz nachylenie plateau są porównywalne z charakterystyką U-t innych typów ogniw odwracalnych (np. kadmowo-niklowych), w których zastosowano znacznie droższe i bardziej toksyczne dla środowiska materiały elektrodowe. Również pojemność ogniwa według wynalazku w przybliżeniu 4 Ah jest porównywalna z pojemnością powyższych ogniw.During discharging with 30 mA current, extremely favorable U-t characteristics were obtained. The discharging potentials and the plateau slope are comparable to the U-t characteristics of other types of reversible cells (e.g. nickel-cadmium), which use much more expensive and environmentally toxic electrode materials. Also, the capacity of the cell according to the invention of approximately 4 Ah is comparable to that of the above cells.
P r z y k ł a d III. Sposobem analogicznym do opisanego w przykładzie I skonstruowano ogniwo zawierające usieciowany węgiel szklisty o porowatości 25 porów na centymetr, które następnie rozładowano prądem 50 mA. Uzyskane rezultaty w postaci przebiegów U-t przedstawiono na fig. 4.P r x l a d III. In a method analogous to that described in Example 1, a cell containing cross-linked glassy carbon with a porosity of 25 pores per centimeter was constructed, which was then discharged with a current of 50 mA. The obtained results in the form of U-t waveforms are shown in Fig. 4.
P r z y k ł a d IV. Sposobem analogicznym do opisanego w przykładzie I skonstruowano ogniwo, które następnie rozładowano i ładowano prądem 30 mA. Uzyskane rezultaty w postaci przebiegów U-t przedstawiono na fig. 5. Krzywe obrazujące rozładowanie i ładowanie ogniwa według wynaPL 198 722 B1 lazku charakteryzują się dobrą powtarzalnością. Uzyskana liczba cykli ładowanie-rozładowanie (70 cykli) potwierdza słuszność założenia, że porowata struktura usieciowanego węgla szklistego sprzyja odwracalności procesów przebiegających w ogniwie.P r x l a d IV. A cell was constructed in a manner analogous to that described in Example 1, which was then discharged and charged with a current of 30 mA. The obtained results in the form of U-t waveforms are shown in Fig. 5. The curves showing the discharge and charging of the cell according to the invention are characterized by good repeatability. The obtained number of charge-discharge cycles (70 cycles) confirms the correctness of the assumption that the porous structure of cross-linked glassy carbon promotes the reversibility of the processes taking place in the cell.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL357757A PL198722B1 (en) | 2002-12-13 | 2002-12-13 | Acidic zinc-manganese reversible cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL357757A PL198722B1 (en) | 2002-12-13 | 2002-12-13 | Acidic zinc-manganese reversible cell |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL357757A1 PL357757A1 (en) | 2004-06-14 |
| PL198722B1 true PL198722B1 (en) | 2008-07-31 |
Family
ID=32733422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL357757A PL198722B1 (en) | 2002-12-13 | 2002-12-13 | Acidic zinc-manganese reversible cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL198722B1 (en) |
-
2002
- 2002-12-13 PL PL357757A patent/PL198722B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL357757A1 (en) | 2004-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1099334A (en) | Rechargeable alkaline mn02 zinc cell | |
| ES2406964T3 (en) | New positive silver electrode for alkaline batteries | |
| EA033715B1 (en) | Secondary zinc-manganese dioxide battery for high power application | |
| CA1101053A (en) | Rechargeable galvanic cell | |
| CA2126069C (en) | Cathodes for zinc manganese dioxide cells having barium additives | |
| KR20020053807A (en) | Rechargeable nickel-zinc cells | |
| US5639578A (en) | Current collectors for alkaline cells | |
| Jindra | Sealed nickel—zinc cells | |
| US3288642A (en) | Rechargeable dry cell having gelled electrolyte | |
| US20190148735A1 (en) | Polymer fiber-containing mats with additives for improved performance of lead acid batteries | |
| CA2002348A1 (en) | Zinc anodes for alkaline galvanic cells and cells containing them | |
| CA1123898A (en) | Lithium-lead sulfate primary electrochemical cell | |
| KR20010040849A (en) | Prismatic electrochemical cell | |
| JP2008522385A (en) | Electrochemical cell | |
| Rogulski et al. | Cathode modification in the Leclanché cell | |
| US20150017567A1 (en) | Electrochemical energy storage device or energy conversion device comprising a galvanic cell having electrochemical half-cells containing a suspension or fullerene and ionic liquid | |
| US5389457A (en) | Gas filled collapsible member within anode to accommodate expansion of anode | |
| US3236690A (en) | Rechargeable alkaline cell and liquid phase-containing amalgam anode therefor | |
| PL198722B1 (en) | Acidic zinc-manganese reversible cell | |
| US20030077512A1 (en) | Electrolyte for alkaline rechargeable batteries | |
| US6960409B2 (en) | High discharge rate alkaline battery | |
| US3709735A (en) | Electrochemical generator with disperse carbon electrode | |
| Rogulski et al. | New generation of the zinc-manganese dioxide cell | |
| CA1149868A (en) | Bilevel rechargeable cell | |
| WO1993018557A1 (en) | High capacity rechargeable cell having manganese dioxide electrode |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RECP | Rectifications of patent specification |