Pierwszenstwo: 06.VIII.1965 Niemiecka Republika Demokratyczna Opublikowano: 12.VI.1968 55577 KI. 21 b, 1/01 MKP HOlm UKD l/5/0o Wspóltwórcy wynalazku: Karl-Heinz Christian, Roland Ackermann Wlasciciel patentu: VEB Grubenlampenwerke Zwickau, Zwickau (Nie¬ miecka Republika Demokratyczna) Gazoszczelnie zamkniety akumulator Przedmiotem wynalazku jest zamkniety akumu¬ lator gazoszczelny, zwlaszcza akumulator alka¬ liczny, w którym zgodnie z wynalazkiem za¬ chodzi proces resorpcji gazów.W znanych rozwiazaniach ujemne elektrody ga¬ zoszczelnych akumulatorów otrzymuja wieksza po¬ jemnosc elektryczna niz elektrody dodatnie. Poza tym w gazoszczelnie zamknietych alkalicznych akumulatorach znane sa sposoby (pochlaniania wy¬ dzielajacego sie wodoru i tlenu, gdzie stwarza sie korzystne wamunki wchlaniania ich przez swobod¬ ne powierzchnie elektrod, które stykaja sie z ko¬ mora gazowa. Elektrolit utrzymuje sie w poro¬ watych przekladkach.Znane jest równiez stosowanie porowatych elek¬ trod ze spiekanych metali, których pory zawiera¬ ja aktywna mase, oraz dodatkowe elektryczne i/liulb mechaniczne laczenie spieczonego metalu z dodatnia allbo ujemna elektroda, który nie za¬ wiera aktywnej masy. Najkorzystniej jest gdy spieczony metal sklada sie z niklu, ma potencjal elektrod i laczy sie z komora gazowa.Od dawna znane sa równiez uklady elektrod pomocniczych, na których absorbowany jest tlen i/lulb wodór. Elektrody pomocnicze wykonane sa z metali lufb z wegla i zanurzone sa calkowic"e lub czesciowo w napelnionych elektrolitem komo¬ rach, albo tez sa elektrolitycznie polaczone z prze¬ kladkami pomiedzy elektrodiaimi. Elektryczne wla¬ czenie elektrod pomocniczych odbywa sie w ukla- 20 25 30 dzie równoleglym z dodatnia lub ujemna elektro¬ da.Znane jest równiez stosowanie ujemnych elek¬ trod 'pomocniczych wykonanych z porowatej war¬ stwy dobrze rozdrobnionego metalu, który jest elektrycznie bardziej dodatni niz kadm. Warstwa ta byla umieszczona równolegle do zewnetrznej powierzchni i byla nakladana na przekladke. Za pomoca pomocniczych elekjtrod, które z podporzad¬ kowanymi im elektrodami o przeciwnym biegunie tworza ogniwo pomocnicze, w wyniku czego przy¬ spieszone zostaje pochlanianie wydzielajacych sie gazów.Znane rozwiazanie zwiekszenia resotfpcji gazów za pomoca pozostawiania wolnych powierzchni elektrod zawartych w gazoszczelnym akumulatorze ma te wade, ze swobodne czesci tych elektrod nie biora udzialu w elektrochemicznym procesie ladowania i wyladowywania akumulatora, wsku¬ tek czego zmniejsza sie jego pojemnosc elektrycz¬ na. Przez zastosowanie elektrod pomocniczych zmniejsza sie uzyteczna elektrochemicznie objetosc akiumulatora oraz zwieksza sie jego ciezar. Naste¬ puje zatem zmniejszenie jednostkowej mocy afcu- mulaitoira. Niezaleznie Od tego ze elektrody po¬ mocnicze sa kosztowne, to równiez nie moga byc v one stosowane o dowolnej wielkosci.Zadaniem wynalazku jest zateni usuniecie wlszylsrtflrich wyzej wymienionych 4ted przez taka konstrukcje gazoszczelnie zamknietego atoumula- 55 5773 tora, który bylby zabezpieczony zarówno przed nadmiernym ladowaniem jak i zamiana biegunowosci dzieki korzystnym warunkom cisnie¬ niowym,, i który w stosunku do akumulatorów z pomocniczymi elektrodami bylby tanszy i wykazy- 5 walby wieksza moc jednostkowa niz znane aku¬ mulatory tego rodzaju.Zadanie to wedlug wynalazku zostalo w ten sposób osiagniete, ze wewnetrzne sciany obudowy gazoszczelnego akumulatora wylozone sa.nieprze- 10 wodzacym prad porojwaltyim materialem, w którym jest utrzymywany elektrolit, przy czym material ten styka sie elektrolitycznie z jedna lub kilko¬ ma elektrodami jednej biegunowosci, natomiast przewodzace prad wewnetrzne sciany obudowy ga- 15 zoszczelnego akumulatora sa polaczone w sposób przewodzacy prad z elektrodami o przeciwnej biegun-ojwosci. W ten sposób do procesu elektro¬ chemicznej resorpcji gazów wlaczony jest uklad wewnetrznych scian Obudowy,, porowaty i nasy¬ cony elektrolitem material oraz elelktrody o wza¬ jemnie przeciwnej biegunowosci.Dalsza zaleta akumulatora wedlug wynalazku polega na tym, ze porowaty material wchlania cala wode, uwolniona w znany sposób podczas procesu ladowania, dzieki ozemu woda ta nie ?5 opada na dno obudowy gazoszczelnego akumula¬ tora, nie zbiera sie tam i nie przykrywa swo¬ bodnych powierzchni elektrod.Przy wylad<*wywaniiu pochlonieta uprzednio wo¬ da jest z powrotem do dyspozycji przez co zo- 3 staja stworzone korzystne warunki dla przebiegu procesu wyladowywania.Material, którym sa wylozone wewnetrzne scia¬ ny obudowy akumulatora moze skladac sie z jed¬ nej lufb killku wairstw nasyconych elektrolitem 3I tkaniny i/lulb runa.Wewnetrzne sciany Obudowy akumulatora w sposób przewodzacy prad sa polaczone badz- z ujemnymi badz z dodatnimi elekitrodami. Przy tym material przylegajacy do wewnetrznych scian obu¬ dowy i naisyoony elektrolitem znajduje sie w elektrolitycznym polaczeniu zawsize z elektroda¬ mi o przeciwnej biegunowosci. Przy polaczeniu ujemnych elektrod z wewnetrznymi scianami obu¬ dowy riteutoaulatora polepszona zostaje resorpoja tlenu przy nadmiernym ladowaniu, a przy pola¬ czeniu dodatnich elektrod z wewnetrznymi scia¬ nami obudowy akumulatora uzyskuje sie polepsze¬ nie resorpcji tlenu przy zmianie biegunów ga¬ zoszczelnego akumulatora.W nasyconej elektrolitem i przylegajacej do wewnetrznych scian obudowy akumiulatora tkani¬ nie i/lub rumie istnieja jeszcze puste pory dla przeplywu gazów.Przewodzaca prad powierzchnia wewnetrznych 55 scian clbudowy akumulatora wykonana jest z tego samego materialu co cala obudowa lub tez na wewnetrzne sciany obudowy nalozona jest prze¬ wodzaca prad watfsitjwa, najkorzystniej wykonana z niklu, srebra lub kadmu. Konieczne to jest na 60 .przyklad w obudowach z tworzywa syntetyczne¬ go. Poza tym nalozona na wewnetrzne sciany obudowy akuimulatora przewodzaca prad warstwa moze byc wysoce porowata a najkorzystniej gdy 55 4 jest ona wykonana za pomoca spiekania warstwa z prosizku metali. Na takiej przewodzacej prad warstwie uzyskano bardzo* doibra resorpcje ga¬ zów.Akumulatory wykonane wedlug wynalazku dzie¬ ki dobrym warunkom cisnieniowym zachodzacym przy ladowaniu lub tez nadmiernym ladowaniu i zmianie biegunowosci wykazuja znacznie lepsza niezawodnosc dzialania.Poza tym w tego rodzaju akumulatorach, dzieki polepszeniu warunków przetrzymywania wody, uzyskuje sie dobre wykorzystywanie aktywnych mas. Wskutek dobrej resorpcji gazów, akumula¬ tory te moga byc ladowane lub wyladowywane przy duzej gestosci prajdu. W ten .sposób polepszo¬ na zostala jakosc i gotowosc do uzytkowania tych akumulatorów w stosunku do znanych ich wyko¬ nan gazoszczelnych.Celem lepszego zrozumienia istoty wynalazku zostanie obecnie bardziej szczególowo opisany przyklad jego wykonania.W celu wykonania alkalicznego niklowokadmo- wego akumulatora wedlug wynalazku, sciany wy¬ konanego z poniklowanej blachy stalowej pojem¬ nika o cylindrycznym przekroju poprzecznym wy- Mada sie porowatym runem,, sporzadzonym na bazie wlókien poliamidu, które mniej wiecej do polowy swej zdolnosci zasysania, nasycone zosta¬ je sluzacym jako elektrolit w akumulatorze lugiem potasowym. Nastepnie do pojemnika, który sluzy jako naczynie' akumulatorowe wklada sie uklad elektrod.Uklad ten sklada sie z szeregu dodatnich i ujem¬ nych elektrod wykonanych w postaci plytek, które sa na przemian ulozone obok siebie, i rozdzielone przekladkami izolacyjnymi. Elektrody jednej bie¬ gunowosci sa zawsze wzajemnie polaczone zarów¬ no elektrycznie, jak i mechanicznie. Elektrody dodatinie sa za pomoca elektrolitu polaczone z ru¬ nem, którym jest wylozona obudowa, tak ze moze odbywac sie ruch jonów pomiedzy obudowa i do¬ datnimi elektrodami.Ulozona na dnie pojemnika elektroda jest elek¬ troda ujemna i jiest z tym pojemnikiem polaczo¬ na W sposób przewodzacy prad. Elektrody i prze¬ kladki sa nasycone elektrolitem. Elektrody znaj¬ duja sie w stainie wyladowanym, przy czym elek¬ trody dodatnie wykazuja moiejsiza pojemnosc niz elektrody ujemne.Elektrody dodatnie zositaja polaczone z odizolo¬ wanym przeprowadzonym przez pokrywe pojem¬ nika dodatnim biegunem akumulatora a nastep¬ nie akumulator zostaje gazoszczelnie zamkniety.Po naladowaniu sie akumiulatora wytwarza sie krazenie tlenu, który wydziela sie na dodatnich elektrodach i jest znów redukowany elektroche¬ micznie na elektrodach ujemnych i wewnetrznej scianie obudowy.Panujace przy tym w akumulatorze cisnienie wynosi mniej wiecej polowe cisnienia, jakie wy¬ kazuje w ten sam sposób skonstruowany akumu¬ lator, z ta sama pojemnoscia znamionowa i przy tym samym pradzie ladowania, w kltórym jednak¬ ze wewnetrzna sciana obudowy nie bierze udzialu tak jak to sie odbywa w akumulatorze wedlug55 577 wynalazku w ukladzie elektrochemicznej resorpcji gazów. Poniewaz wytwarzajace sie cisnienie gazów jest proporcjonalne do natezenia pradu ladowania wiec gazoszczelny akumulator wed'lug wynalazku moze byc ladowany przy znacznie wiekszym na¬ tezeniu pradu ladowania, niz znane dotychczas ga- zcszczefljne akumulatory, przy czym mie zachodza tu zadne odksztalcenia Obudowy.Dotyczy to odpowiednio równiez natezenia pradiu wyladowywania przy zmianie biegunów gazoszczel¬ nego akumulatora wedlug wynalazku, wówczas gdy dodatnie elektrody laczy sie z obudowa i gdy ulozony na wewnetrznej scianie Obudowy porowa¬ ty material zawierajacy elektrolit i nie prze¬ wodzacy prad laczy sie za posrednictwem elektro¬ litu z ujemnymi eidktrodami. PL