Wynalazek dotyczy akumulatorów lub ogniw elektrolitycznych, które moga byc szczelnie za¬ mykane i pozostawac w stanie zamknietym na sta¬ le. Znane sa koncepcje szczelnego zamykania ta¬ kich ogniw lub akumulatorów, lecz okazaly sie one niewykonalne na skutek wywiazywania sie i gro¬ madzenia gazów wewnatrz naczynia akumulatora.Wynalazek dotyczy akumulatora typu, zawie¬ rajacego elektrolit zasadowy.Celem wynalazku jest wykonanie ogniwa lub akumulatora, posiadajacego zwykle elektrody do¬ datnie i ujemne oraz elektrolit, jak równiez stwo¬ rzenie metody wytwarzania takich ogniw, które moga pozostawac zamkniete podczas przeplywu przez nie pradu ze ' zródla zewnetrznego podczas ladowania, nawet w przypadku przeladowania elektrod i podczas wyladowywania.Stwierdzono w mysl wynalazku, ze jezeli ogni¬ wo elektrolityczne lub akumulator posiada nie- przewodzace separatory, umieszczone pomiedzy kazda para plyt elektrodowych przeciwnych zna¬ ków i scisle przylegajace do ruch, a przy tym separatory te sa bardzo cienkie i przynajmniej pólprzepuszczalne, to wtedy nie obserwuje sie ta¬ kiego wywiazywania sie i gromadzenia gazów, które czyniloby niezbednym przewietrzanie naczy¬ nia akumulatora lub ogniwa. Stwierdzono równiez, ze cel wynalazku jest latwiej osiagalny, jezeli powierzchnia separatora, przylegajaca do po¬ wierzchni plyty, ma w zasadzie taki sam ksztaltjak matryca, sluzaca do wytlaczania danej po¬ wierzchni plyty. Ponadto cel wynalazku moze byc latwiej osiagniety, jezeli przynajmniej te po¬ wierzchnie plyt elektrodowych, które przylegaja do separatora maja strukture mikroporowata np. dzieki formowaniu ich z mialko rozdrobnio¬ nych stalych czasteczek. Ogniwo lub akumulator, czyniacy zadosc przeznaczeniu wynalazku moze byc wykonany przez rozmieszczenie plyt elektro¬ dowych naprzemian z bardzo cienkimi, scisliwymi i odksztalcalnymi separatorami nieprzewodzacymi, które sa przynajmniej pólprzenikalne i w zasadzie obojetne wzgledem elektrolitu. Zestawiony stos plyt i separatorów prasuje sie pod wysokim ci¬ snieniem az do utworzenia jednolitego i zwartego bloku, który nasyca sie nastepnie elektrolitem i umieszcza w naczyniu, które moze byc szczelnie zamkniete.Ogniwa lub akumulatory wykonane w mysl wy¬ nalazku, nie wywiazuja w sposób dostrzegalny gazu, w czasie przeplywu pradu przez ogniwo lub akumulator podczas ladowania lub wyladowywa¬ nia. Nie jest to zalezne od stanu zamkniecia naczy¬ nia akumulatora, gdyz to samo zachodzi zarówno wówczas, gdy naczynie jest zamkniete jak i wów¬ czas, gdy jest ono otwarte, w celu jednak zacho¬ wania czystosci elektrolitu i latwosci manipulo¬ wania akumulatorem jest pozadane, aby akumu¬ lator zostal szczelnie zamkniety po zakonczeniu montazu. Zamkniecie takie nie jest tym nie mniej w zadnym przypadku konieczne do funkcjonowa¬ nia akumulatora.Utrzymywano, ze masa czynna jednej plyty absorbuje gazy, wydzielajace sie na drugiej ply¬ cie, poniewaz jednak nie mozna dokladnie wyja¬ snic faktu, ze nie obserwuje sie dostrzegalnego wywiazywania sie gazu w akumulatorze, wyko¬ nanym w mysl wynalazku, przeto nalezy powstrzy¬ mac sie od prób teoretycznego ujecia przyczyn braku wywiazywania sie gazów.W praktyce przy wykonywaniu przedmiotu wy¬ nalazku stosuje sie cisnienie rzedu 100 kg/cm2, przy czym sprasowanie plyt moze spowodowac znaczne zmniejszenie objetosci zespolu, np. o oko¬ lo 30%. Sprasowanie moze równiez spowodowac, ze wystepy na powierzchni jednej elektrody wcho¬ dza do wglebien na powierzchni przeciwleglej elektrody. Zaistnienie tego ostatniego zjawiska moze byc ulatwione przez to, ze jedna plyte elek¬ trodowa wykonuje sie twardsza od drugiej, aby wystepy na twardszej plycie mogly wytworzyc odpowiednie wyglebienia w plycie miekszej.W mysl wynalazku mozna wprawdzie stosowac plyty elektrodowe dowolnej grubosci, jednak cienkie plyty sa mniej kruche niz plyty grube, bardziej wytrzymale na zlamanie podczas spraso- wywania i lepiej nadaja sie do równomiernego L przesycenia masa czynna" Takie cienkie plyty po¬ siadaja wieksza powierzchnie przy mniejszej obje¬ tosci. Cienkie plyty moga miec grubosc rzedu 1 mm lub mniej.Dalsze cechy i zalety wynalazku sa podane w opisanej ponizej tytulem przykladu konstrukcji akumulatora zasadowego, w której zastosowanie przedmiotu wynalazku daje mozliwie najwieksze korzysci.W omawianym przykladzie mikroporowata ply¬ ta dodatnia jest wykonana przez spiekanie np. w temperaturze, wahajacej sie w granicach od 700° do 1000°C, bardzo mialkiego proszku odpo¬ wiedniego metalu, otrzymanego np. przez rozklad karbonylku niklu, po czym plyte napelnia sie wodorotlenkiem miklu w znany sposób. Plyta ujemna moze byc wykonana w podobny sposób z proszku metalowego i napelniona ujemna masa czynna, której glównym skladnikiem czynnym jest kadm w odpowiedniej postaci. Plyta ujemna moze byc równiez wykonana przez sprasowanie, bez .znaczniejszego podnoszenia temperatury, mie¬ szaniny mialko rozdrobnionych czastek miedzi o strukturze powiklanej np. dendrytycznej, pie¬ rzastej lub igielkowej, zmieszanych ze sproszko¬ wanym kadmem lub wodorotlenkiem kadmu, albo ze sproszkowanej mieszaniny kadmu lub wodoro- , tlenku kadmu z zelazem.Takie elektrody maja budowe mikroporowata i wchlaniaja w siebie znaczny procent elektrolitu.W praktyce separatory sa wykonane w mysl wynalazku z materialów, w zasadzie obojetnych wobec elektrolitu. W omawianym przykladzie se¬ parator moze byc wykonany z materialu celulo¬ zowego w poistaci np. scisle utkanej tkaniny ba¬ welnianej, która zostala najkorzystniej uprzednio merceryzowana. Tym nie mniej separator moze byc kazdy porowaty, pólporowaty lub mikroporo- waty, a scisliwy i odksztalcalny material, nie zmieniajacy w zasadzie podczas pracy swych wla¬ sciwosci, np. arkusz celofanu.Plyty dodatnie i ujemne sa umieszczone naprze¬ mian, a pomiedzy wszystkimi powierzchniami przeciwnych znaków sa umieszczone separatory.Caly zespól poddaje sie nastepnie silnemu* spra¬ sowaniu, przy czym powierzchnia separatora przyj¬ muje dzieki jego scisliwosci i odksztalcalnosci w zasadzie ksztalt matrycy do wytlaczania przy¬ leglej powierzchni elektrody, pozostawiajac jak najmniej wolnych przestrzeni pomiedzy tymi po¬ wierzchniami. Po sprasowaniu, które znacznie — 2 —zmniejsza objetosc zespolu, plyty i separatory tworza razem mniej hub •wiecej jednolity i zwarty blok. Plyty dodatnie laczy sie ze soba, pódobkie plyty ujemne, a nastepnie tego rodzaju zwarty zespól nasyca sie elektrolitem. Nasycenie moze byc dokonane przez zasysanie lub przezuprta&dnie, wytworzenie wysokiej prózni wewnatuz zespolu, a nastepnie przez zanurzenie go w elektrolicie i odlaczenie prózni, aby cisnienie atmosferyczne moglo tfoczyc elektrolit do wszystkich wydrazen zespolu.W calu lepszego odtworzenia ukladu plyt i se¬ paratorów uwidoczniono na irysunku plyty elektro¬ dowe o przeciwnych znakach i separator przed i po sprasowaniu, przy czym fig. 1 przedstawia w znacznym powiejksaeniiti pnzetoroj poprzeczny czesci inikroporowatych powierzchni elektrod o przeciwnych znakach -z separatorem, fig. 2 -^ ten sam przekrój po sprasowaniu, a fig. 3 —¦ wykres krzywej wyladowania akumulatora omówionego _ w niniejszym przykladzie.Na (f:g. I przedstawiono w znacznym (powieksze^ niu przekroje plyt 1 i 2, posiadajacych nieregu¬ larna powierzchnie na sfc/utefc formowania ich z materialów proszkowych, przy czym pomiedzy ' nimi umieszczony jest separator 3 o grubosci okolo 0,2 mm, Po przylozeniu nacisku zgodnie z. kierun¬ kiem strzalek F powierzchnie separatora zostaja uformowane w zasadzie w ksztalcie matrycy tlocz¬ nej sasiednich powierzchni plyt elektrodowych, pozostawiajac jak najmniej wolnej, przestrzeni pomiedzy tymi powierzchniami. Na afcutek spra¬ sowania wystepy jednej plyty zostaja moiej hib wiecej wcisniete do wglejbieri plyty sasiedniej, przy czym wystepy te zostaja pizyrfajnrniej cze¬ sciowo splaszczone, tak % przecietaa. odleglosc pomiedzy powierzchniami plyt staje sie bardziej równomierna. Jak juz zaznaczono wyzej, efekt ten mozna tym latwiej osiagnac, jezeli jedna plyta jest mleTtsza od rMigiej.Sprasowany zespól umieszcza sie po nasyceniu elektrolitem w naczyniu, które najkorzystniej scisle otacza zeispól oraz utrzymuje powierzchnie plyt w scislym przyleganiu do separatorów i które moze nawet wywierac na nich staly nacisk.Najkorzystniej jest dodac jeszcze* do naczynia elektrolitu,- a nastepnie szczelnie je zamknac.Podczas pracy takiego akumulatora lufo ogniwa elektrolitycznego, wykonanego w opisany wyzej sposób lecz bez masy czynnej oat ¦plytach, ciagly przeplyw przezen- pcadu nie* powoduje dostrzegal¬ nego wywiazywania, sie gaau podczas^ ladowania lub wyladowywania. Taki brak wywiazywania sie gazu ma miejsce przy uzyciu inikroporfcwatych plyt i bardzo cienkich separatorów, pozostajacych w scislym zetknieciu z odpowiednimi powierzch¬ niami elektrod.Brak wywiazywania sie gazów zostal stwierdzo¬ ny w nastepujacych przypadkach.P ir z y k l a d 1. 24 plyty ze spieczonego proszku niklowego, z których kazda miala powierzchnie 13 cm2 i grubosc 0,6 mm byly poddane równo¬ miernemu cisnieniu 100 kg/cm2, przy czym pomie¬ dzy plytami byla umieszczona scisla tkanina ba¬ welniana o grubosci 0,15 mm. Ostateczna grubosc zespolu wyniosla okolo 12 mm. Zespól ten zostal zanurzony w naczyniu, zawierajacym roztwór potazu o stezeniu 24° Bst nastepnie zostal wyko¬ nany drugi zespól plyt i obydwa tak otrzymane zespoly zostaly przylaczone do zacisków ZTÓdla pradu stalego.Prad, plynacy w jednym lub drugim kierunku przez tego rodzaju ogniwo elektrolityczne mial wartosc od 0 do iOOmA, przy czym nie zauwa¬ zono wywiazywania sie gazu. Przy 100mA na¬ piecie na zaciskach ogniwa osiagnelo wartosc ustalona, równa 1,35 V.Gdy natomiast wykonano podobne ogniwo bez sprasowania plyt, to przy tym samym, natezeniu pradu 100 mA napiecie wynosilo od 1,50 do 1,58 V, a wywiazywanie gazów bylo mozna zaobserwowac.P r z y k l a d 2. 40 dodatnich i 40 ujemnych plyt, czyli ogólem 80 plyt podobnych do plyt z przy¬ kladu 1, lecz napelnionych odpowiednio dodatnia i ujemna masa czynna, z takimi samymi jak po¬ przednio separatorami bawelnianymi, bylo pod- danyeh jak i uprzednio cisnieniu 100 kg/cm2 tak, iz ostateczna cjrubosc zespolu wyniosla 40mm.Pojelflnosc tego zespolu, jak ustalono z wagi masy ÓzyrMej, wynosila 6 Ak Tak otrzymany blok spra- sów^ych^pryt zostal nastepnie zanurzony do roz¬ tworu potazu o stezeniu 24° Be zawaTtego w ótWartym u góry zbiorniku. Akumulator ten byl nastfjjinie ladowany; pradem 1,5A tan. pradem o znacznie wiekszym natezeniu niz przy normal¬ nym ladowaniu, kiedy winien wynosic on, jak Wiadomo, 1/5 wartosci pojemriósii.pradowej, czyli w danym przypadku 1^ A. Po plet^togp^zinnyin lidówanlu, co odpowiada ladunkowi 2%5 Ah i ozna¬ cza znaczine przeladowanie akumulatora napiecie kofifcoWe na zatfi&acri wynosilo tylko i!a& V. Po¬ nadto zat4w^f6nó^, -ze" to napiecie' koncowe bylo ulilz^nty^ane** plzeltdbwywtfn^^ J^k ó^f pily: pra¬ dzie 06 A:. MMl porówoiSrite wYkonino afemiular tór tt takich* samach^e&m^tów;; lecz4 biz. poda¬ wania - ich; cisnlenfti;; w^miMiójieniu4 wyzej: wy¬ kazywal o» na#leiidfoa*l^tTvdb l,7^V^przy znacz-nym wywiazywaniu sie gazów po maksymalnym czasie ladowania, równym 8 godzin przy takim samym pradzie 1,5 A.Znaczna liczba prób, wykonanych na akumula¬ torach sprasowanych, wykazala, ze napiecie na zaciskach nigdy nie pirzeikjaczalo 1,48 woltów.W kazdej próbie stosowano otwarte naczynie* -0lf*Pz y^fcl a;(f3. 1*o pelnym naladowaniu, a -pgSftffl przeladowaniu akumulatora opisanego w przykla¬ dzie 2, byl on wyladowywany przy obciazeniu 2 A, co odpowiada 1/3 pojemnosci amperogodzinowej akumulatora. Srednie napiecie na zaciskach aku¬ mulatora wynosilo okolo 1,25 V. W funkcji czasu napiecie to. malalo powoli na poczatku procesu wyladowania jak to przedstawia krzywa D na fig. 3, a nastepnie spadalo bardzo szybko do zera gdy akumulator zostal rozladowany. Od tej chwili utrzymywano to samo natezenie pradu, plynacego przez akumulator w tym isamym kierunku ze zró¬ dla pomocniczego, dzieki czemu znalazl sie on w warunkach ladowania odwróconego. Pomiary napiecia na zaciskach sa odwzorowane krzywa /, stanowiaca przedluzenie krzywej D (fig. 3). Jak wi¬ dac z tej krzywej odwrócone napiecie akumula¬ tora zaczelo wzrastac co do wartosci bezwzgled¬ nej,, a nastepnie spadlo bardzo szybko do wartosci, ustalonej, równej okolo 0,10 V, bez widocznego wywiazywania sie gazów.Zjawisko nadzwyczaj niskiego napiecia pTzy odwróconym ladowaniu jest bardzo wazne, ponie¬ waz Czyni mozliwym laczenie w szereg ogniw we¬ dlug wynalazku bez obawy, ze inwersja jednego ogniwa akumulatora spowoduje znaczny spadek napiecia calkowitego akumulatora. Gdy ogniwa akumulatora sa polaczone w szereg, to inwersja jednego z ogniw nie jest zjawiskiem rzadkim, gdyz nie wszystkie pojemnosci ogniw sa sobie równe i pierwsze rozladowane ogniwo zostaje odwróco¬ ne. W akumulatorach zwyklego typu inwersja powoduje napiecie odwrócone o wartosci od 1,50 do 1,70 V, przy czym zachodzi wówczas znaczne wywiazywanie sie gazów. Gdy natomiast stosuje sie akumulatory "wedlug wynalazku, to fiapiecie odwrócone pozostaje nader niskie, a gazy nie wywiazuja sie.Poniewaz w akumulatorze wedlug wynalazku nie zachodzi wywiazywanie sie gazów, przeto sprawnosc ladowania . tzn. stosunek natezenia pradu, przetwarzajacego chemicznie mase czynna, do calego przypuszczalnego pradu jest jednakowa dla obu plyt elektrodowych w kazdej chwili.Inaczej mówiac, stopien naladowania lub wylado¬ wania obu elektrod zachodzi w procesach równo¬ waznych tzn. w kazdej chwili elektrody sa lado¬ wane lub wyladowane w jednakowym stopniu.Wobec tego, poniewaz nie ma teoretycznego uza¬ sadnienia stosowania elektrod o róznych pojem¬ nosciach, to zaleta malego pradu odwróconego w akumulatorze wedlug wynalazku moze byc utrzymana jezeli jedna z elektrod, najkorzystniej elektrode ujemna, wykona sie o wiekszej pojem- ^o-sci^ niz druga elektrode i nada slie jej pewien poczatkowy ladunek nieznacznie wiekszy w po¬ równaniu z róznica pojemnosci przez co zapobiega sie jednoczesnej inwersji obu elektrod. Mozna to osiagnac przez wprowadzenie do jednej z elektrod elektrochemicznie wiejkszej ilosci masy czynnej, rJ-z do drugiej. Elektroda o wiekszej pojemnosci ma wówczas ladunek Wiekszy niz elektroda o mniejszej pojemnosci o wielkosc, nie przekra¬ czajaca róznicy pojemnosci jeszcze przed zloze¬ niem elektrod.W akumulatorach wedlug wynalazku ilosc elek¬ trolitu, znajdujaca sie w kazdym ogniwie, moze byc ograniczona w zasadzie do tej ilosci, jaka jest uwarunkowana wloskowatoscia, która zatrzy¬ muje go w porach bloku, utworzonego przez spra¬ sowanie plyt i separatorów, jednak lepiej jest przewidziec pewna nieznaczna podwyzke elekro- litu. Blok sklada sie po sprasowaniu z plyt o prze¬ ciwnych biegunach, których powierzchnie sa prze¬ dzielone w zasadzie tylko przez separatory, przy czym odleglosc miedzy tymi powierzchniami mo¬ ze byc rzedu jednej dziesiatej milimetra do kilku dziesiatych milimetra. Cienkie separatory, wymie¬ nione wyzej rozdzielaja po sprasowaniu powierz¬ chnie plyt, przylegajacych do danego separatora, na podana odleglosc. Separatory maja co najmniej takie same wymiary rozpietosciowe jak odnosne plyty.Z powyzszego wynika, ze chociaz niektóre cechy wynalazku maja wartosc, niezalezna od okolicz¬ nosci, to jednak najlepsze wyniki uzyskuje sie wtedy, gdy ptlyty elektrodowe sa mifcroporowate, gdy zachodzi scisly kontakt pomiedzy przeciw¬ leglymi powierzchniami elektrod, gdy separatOT jest wykonany przez sprasowanie jak wyzej i gdy separator jest# cienki.Jest rzecza jasna, ze brak wywiazywania sie gazów daje moznosc szczelnego zamkniecia na¬ czynia akumulatora. Stwierdzono doswiadczalnie, ze gdy akumulatory wedlug przykladów 2 i 3 sa szczelnie zamkniete, to ich napiecie ladowania nie rózni sie, praktycznie biorac, od napiecia lado¬ wania, uzyskiwanego w czasiie prób z akumula¬ torami otwartymi. PL