PL54868B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 29.11.1968 54868 KI. 21 b, 2/02 MKP H 01 m UK tllllOTEKA wm ****** *— ' %o Twórca wynalazku: mgr inz. Szczepan Slowinski Wlasciciel patentu: Centralne Laboratorium Akumulatorów i Ogniw, Poznan (Polska) Akumulator zasadowy w zamknietej obudowie i sposób wytwarzania mikrokrystalicznego kadmu metalicznego do ujemnej masy elektrodowej tego akumulatora Wynalazek dotyczy akumulatora zasadowego w zamknietej obudowie, zwlaszcza stale i gazoszczel¬ nie zamknietego akumulatora kadmowo-niklowe- go i sposób wytwarzania mikrokrystalicznego kad¬ mu metalicznego do ujemnej masy elektrodowej.Akumulatory o tego rodzaju ukladzie elektro¬ chemicznym produkowane sa masowo, szczególnie w postaci krazkowej. W przypadku, gdy sa one przeznaczone do zasilania aparatury pradem o na¬ pieciu wyzszym niz napiecie znamionowe poszcze¬ gólnego akumulatora, zachodzi potrzeba skladania z nich baterii przez laczenie ich szeregowo w od¬ powiedniej ramce. Poniewaz jednak nie da sie uniknac w produkcji wielkoseryjnej pewnego zróz¬ nicowania pojemnosci produkowanych akumula¬ torów, zachodzi podczas glebokiego wyladowania baterii zlozonej z akumulatorów o róznych po¬ jemnosciach niebezpieczenstwo przedwczesnego od¬ wrócenia biegunowosci w jednym lub kilku aku^ mulatorach wchodzacych w sklad baterii.Jesli taki, wzglednie takie akumulatory nie zo¬ stana odlaczone lecz pozostaja w dalszym ciagu pod pradem wyladowania baterii, wówczas laduja sie w odwrotnym kierunku obnizajac napiecie ba¬ terii. Wskutek czesto zdarzajacego sie szkodliwego dla akumulatora przebiegunowania, ulega on wzglednie one stopniowemu niszczeniu, w wyniku czego trwalosc akumulatorów znacznie sie obniza.Ponadto w przefoiegunowanych akumulatorach za¬ chodzi proces elektrolizy zasadowego elektrolitu, 10 15 20 25 30 podczas którego nastepuje intensywne wydzielanie tlenu i wodoru, co deformuje elektrody i przez nadmierny wzrost cisnienia wewnatrz zamknietej obudowy zagraza zniszczeniem akumulatora, oraz przy tym aparatury, która zasila bateria zawie¬ rajaca zasadowe akumulatory w zamknietej obu¬ dowie.Stosuje sie rózne srodki i sposoby, aby zabez¬ pieczyc zasadowy akumulator w szczelnie zamknie¬ tej obudowie przed nadmiernym wzrostem cisnie¬ nia wewnetrznego. W tym celu wprowadza sie do mas czynnych elektrod zwiazki bizmutu, miedzi, lub rteci, jak równiez stosuje sie przed zamknie¬ ciem szczelnej obudowy akumulatora wstepne nad- ladowanie elektrody ujemnej. Wszystkie te meto¬ dy sa albo niepraktyczne, lub klopotliwe.Znane i powszechnie stosowane sa masy anty- biegunowe, które skladaja sie z mas czynnych przeciwnego ladunku niz ladunek masy, do której sa dodawane. Na przyklad, aby zapobiec wydzie¬ laniu gazów do masy czynnej dodatnich elektrod niklowych dodaje sie „ujemnego" tlenku kadmo¬ wego, oraz „dodatniego" wodorotlenku niklawego do masy czynnej ujemnych elektrod kadmowych.Przez zastosowanie takiego ukladu mas antybie- gunowych w obydwu elektrodach odwrócenie bie¬ gunowosci ogniwa nie ulega wstrzymaniu, ani opóznieniu, jedynie usuniete zostaje niebezpie¬ czenstwo powstawania wodoru. Drugi natomiast gaz wydzielajacy sie przy elektrolizie wewnatrz 548683 akumulatora — tlen, wydziela sie bez przeszkód, przy czym powstanie nadmiernego jego cisnienia doprowadzic moze do rozerwania zamknietej szczelnie obudowy akumulatora.Niedostatku powyzszego nie wykazuje akumu¬ lator zasadowy w zamknietej obudowie wedlug wynalazku.Zgodnie z wynalazkiem uzyskuje sie to w ten sposób, ze elektroda ujemna takiego akumulatora, przed jej formowaniem, to jest jeszcze przed zamknieciem obudowy juz zawiera pewna okreslo¬ na ilosc mikrokrystalicznego metalicznego kadmu pochodzenia elektrolitycznego, przygotowanego w procesie zabezpieczajacym go przed utlenieniem.Tak wytworzona mieszanina stanowi nowa ujemna mase elektrodowa, z której wykonuje sie elek¬ trody ujemne. Elektrody te wstawia sie do za¬ mknietej obudowy akumulatora w trakcie jego montazu a nastepnie zamyka sie go szczelnie i formuje.W akumulatorze z taka elektroda opóznia sie moment odwrócenia biegunowosci i stwierdzono dalej, ze opóznienie to jest tym wieksze, im wiek¬ szy byl udzial w elektrodzie ujemnej takiego do¬ danego kadmu. Opóznienie to charakteryzuje sie tym, ze akumulator wyladowuje sie stopniowo, w dwu fazach, przy czym druga, koncowa faza wy¬ ladowania posiada tak zanizony potencjal wyla¬ dowania, ze akumulator taki nie wykazuje niemal jakiegokolwiek napiecia.Obnizenie sie napiecia jednego lub kilku aku¬ mulatorów w trakcie eksploatacji omawianej wy¬ zej baterii moze byc natychmiast zauwazone, po¬ niewaz wywiera widoczny skutek na wartosc na¬ piecia calej baterii. Wylaczenie akumulatora z obciazonej baterii moze byc wiec dokonane we wlasciwym czasie, co zapobiega przed odwróce¬ niem biegunowosci. W przypadku jednak, gdy nie- wylaozony z baterii akumulator ulegnie przebiegu- nowaniu, obecnosc mikrokrystalicznego kadmu me¬ talicznego w ujemnej masie elektrodowej daje wedlug wynalazku dodatkowa korzysc, a miano¬ wicie umozliwia w okresie przebiegunowania do¬ statecznie szybkie wiazanie tlenu powstalego na elektrodzie kadmowej przez metaliczny kadm wy¬ tworzony w okresie opóznienia w masie antybie- gunowej elektrody niklowej i zapobiega w ten sposób nadmiernemu cisnieniu tlenu, a tym sa¬ mym zniszczeniu zamknietej obudowy akumula¬ tora zasadowego.Procentowy udzial mikrokrystalicznego kadmu metalicznego wedlug wynalazku w ujemnej elek¬ trodzie kadmowej zalezy od zadanego czasu opóz¬ nienia, po którym nastepuje odwrócenie biegu¬ nowosci akumulatora i który to udzial jest rów¬ niez zalezny od ilosci masy antybiegunawej w elektrodzie dodatniej.Sposób wytwarzania mikrokrystalicznego kadmu metalicznego do ujemnej masy akumulatora za¬ sadowego w zamknietej obudowie polega wedlug wynalazku na tym, ze elektrody kadmowe, w których glównym, lub jedynym skladnikiem jest tlenek kadmu, lub w postaci znanych zuzytych elektrod kadmowych poddaje sie formowaniu w postaci odpowiednio sprasowanych, cienkich, wiel- 4 kopowierzchniowych ujemnych plyt kadmowych, przy czym tak uformowane, ujemne elektrody kadmowe dokladnie wyplukuje sie przy uzyciu wody z zasadowego elektrolitu i poddaje sie je 5 dalej obróbce zabezpieczajacej mikrokrystaliczny kadm metaliczny przed utlenieniem, a nastepnie rozdrabnia sie je za pomoca mlynów, otrzymujac sproszkowany kadm metaliczny.Przyklad wykonania akumulatora zasadowego 10 wedlug wynalazku. Akumulator zasadowy, zwlasz¬ cza stale i gazoszczelnie zamkniety akumulator kadmowo-niklowy, który zawiera nasycony elek¬ trolitem zestaw elektrod separowanych przeklad¬ ka, skladajacy sie ze znanej elektrody dodatniej 15 i ujemnej elektrody kadmowej, która oprócz zna¬ nej ujemnej masy elektrodowej posiada zgodnie z wynalazkiem, w charakterze masy antybieguno- wej mniej niz 20% mikrokrystalicznego kadmu metalicznego. Dobre wyniki otrzymuje sie, jezeli 20 ilosc dodanego mikrokrystalicznego kadmu meta¬ licznego do ujemnej masy elektrodowej wynosi okolo 10% w stosunku do calkowitej masy uje¬ mnej, przy czym dodatnia elektroda niklowa powin¬ na zawierac okolo 17% masy antybiegunowej w 25 postaci tlenku kadmu.Przyklady wykonania obróbki zabezpieczajacej mikrokrystaliczny kadm metaliczny przed utle¬ nieniem. Uformowane elektrody kadmowe po wy¬ plukaniu w wodzie szybko przenosi sie do ogrza- 30 nej kapieli acetonowej i/lub alkoholowej, która zmienia sie kilkakrotnie, az do zupelnego wy¬ ekstrahowania wody z elektrod. Inny przyklad: uformowane i wyplukane w wodzie z elektrolitu elektrody umieszcza sie w kapieli weglowodorów 35 aromatycznych, jak benzen, toluen, ksylen, lub mezytylen, albo w mieszaninie wymienionych ho- mologów benzenu i oddestylowuje sie azeotropowo zawarta w plytach wode.Inny przyklad: wode z uformowanych i przemy- 40 tych elektrod usuwa sie przez zwykla destylacje za pomoca wyzej wrzacych rozpuszczalników or¬ ganicznych typu weglowodorów alifatycznych i/lub ich chlorowcopochodnych. Inny przyklad: uformo¬ wane i wyplukane z elektrolitu elektrody kadmo- 45 we ogrzewa sie w celu wysuszenia w gazach nie zawierajacych tlenu lub w parach obojetnych, na przyklad w parze wodnej, i/lub azocie, i/lub dwutlenku wegla.Sposób wytwarzania i umieszczenie w ujemnej 50 elektrodzie kadmowej mikrokrystalicznego kadmu metalicznego ma decydujacy wplyw na sprawne funkcjonowanie akumulatora zasadowego w za¬ mknietej obudowie, zwlaszcza stale i gazoszczel¬ nie zamknietego akumulatora kadmowo-niklowego. 55 Budowa konstrukcyjna ujemnej elektrody kadmo¬ wej nie jest istotna dla akumulatora wedlug wy¬ nalazku i stad sposób wytwarzania ujemnej masy elektrodowej odnosi sie do wszystkich znanych rodzajów elektrod, jak elektrody rurkowe, kie- oA szonkowe, tasmowe, wzglednie pastylkowe. bu PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Akumulator zasadowy w zamknietej obudowie, fi- zwlaszcza stale i gazoszczelnie zamkniety aku- *, •54868 5 mulator kadmowo-niklowy z elektrolitem unie¬ ruchomionym w porowato-chlonnych separato¬ rach i masach elektrodowych, w którym elek¬ trode dodatnia stanowi, jako zasadnicza mase elektrodowa elektrochemicznie czynny wodoro¬ tlenek niklu, z dodatkiem, lub bez dodatku ma¬ terialów aktywujacych i przewodzacych, zmie¬ szany z tlenkiem kadmu, jako dodatnia masa antybiegunowa i w którym elektrode ujemna stanowi, jako zasadnicza mase elektrodowa elektrochemicznie czynny tlenek kadmu z do¬ datkiem, lub bez dodatku materialów aktywu¬ jacych i przewodzacych, znamienny tym, ze jego ujemna elektroda kadmowa zawiera pewna okreslona ilosc mikrokrystalicznego kadmu me¬ talicznego otrzymanego na drodze elektrolitycz¬ nej i przygotowanego w procesie zabezpiecza¬ jacym go od utlenienia.
2. 2. Akumulator wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze ilosc przygotowanego w procesie zabezpie¬ czajacym od utlenienia mikrokrystalicznego kad¬ mu metalicznego, otrzymanego na drodze elek¬ trolitycznej w jego ujemnej elektrodzie kad¬ mowej wynosi mniej niz 20°/o w stosunku do calej elektrody ujemnej, w zaleznosci od wy¬ maganego czasu opóznienia odwrócenia biegu¬ nowosci akumulatora.
3. 3. Sposób wytwarzania mikrokrystalicznego kad¬ mu metalicznego do ujemnej masy elektrodo¬ wej akumulatora zasadowego w zamknietej obudowie wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze elektrody, w których tlenek kadmowy jest jedynym, lub glównym skladnikiem masy, lub 6 w postaci znanych zuzytych elektrod kadmo¬ wych poddaje sie formowaniu w postaci od¬ powiednio cienkich, wielkapowierzchniowych ujemnych plyt kadmowych, po czym uformo¬ wane ujemne elektrody kadmowe dokladnie wyplukuje sie z zasadowego elektrolitu przy uzyciu wody i dalej poddaje sie je obróbce za¬ bezpieczajacej mikrokrystaliczny kadm meta¬ liczny przed utlenieniem, a nastepnie rozdrab¬ nia sie je za pomoca mlynów, otrzymujac spro¬ szkowany mikrokrystaliczny kadm metaliczny.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze obróbke zabezpieczajaca mikrokrystaliczy kadm przed utlenieniem prowadzi sie ekstrahujac elektrody przy pomocy acetonu, i/lub metanolu, i/lub etanolu, i/lub propanolu.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze obróbke zabezpieczajaca mikrokrystaliczny kadm metaliczny przed utlenieniem prowadzi sie stosujac destylacje azeotropowa przy po¬ mocy benzenu, i/lub toluenu, i/lub ksylenu.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze obróbke zabezpieczajaca mikrokrystaliczny kadm metaliczny przed utlenieniem prowadzi sie przy zastosowaniu destylacji w wysoko- wrzacej benzynie, i/lub nafcie oczyszczonej, i/lub czterochloroetylenie.
7. 7. Sposób wedlug zastrz. 3 znamienny tym, ze obróbke zabezpieczajaca mikrokrystaliczny kadm metaliczny przed utlenieniem prowadzi sie przy pomocy ogrzewania uformowanych elektrod kad¬ mowych w atmosferze azotu, i/lub dwutlenku wegla, iAub przegrzanej pary wodnej. PL