PL83377B1 - - Google Patents

Description

Sposób i urzadzenie do zapobiegania tworzeniu sie dendrytów podczas ladowania akumulatora zasadowego Przedmiotem wynalazku jest sposób i urzadzenie do zapobiegania tworzeniu sie krysztalów dendrytycz- nych podczas ladowania akumulatora zasadowego.W znanym akumulatorze zasadowym z anoda cynkowa i katoda z tlenku srebra lub porowata katoda tlenowa pomiedzy anoda a katoda, w zasadowym elektrolicie, jest umieszczona, zwykle przepuszczalna dla jonów przegroda. Przegroda zapobiega wzrastaniu dendrytów cynku od anody do katody podczas ladowania akumulato¬ ra. Proponowano wiele róznych typów takich przegród, lecz w praktyce najwieksza osiagalna liczba ladowan nie przekraczala stu, wobec zadanej liczby 500—2000.Wiadomo jest, ze wzrost podobnych do igiel krysztalów jest szybszy, jesli podczas ladowania wyetepuje duzy gradient stezenia jonów cynkanu, poniewaz krysztaly rosna w kierunku elektrolitu o wiekszym stezeniu od zubozonej warstwy przy powierzchni anody cynkowej: Srodkiem zaradczym jest silny przeplyw elektrolitu w akumulatorze, który wyrównuje róznice stezen elektrolitu, a w pewnych przypadkach moze nawet dzialac mechanicznie przez lamanie utworzonych juz krysztalów. Innym srodkiem zaradczym przeciwdzialajacym tworzeniu sie dendrytów jest wprowadzenie elektrolitu o malej zawartosci cynkanu do przestrzeni pomiedzy przegroda a katoda, tak aby usunac w miare mozliwosci warunki, które wspomagaja wzrost krysztalów w tej przestrzeni, a zatem w kierunku katody. Innym sposobem przeciwdzialania tworzeniu sie dendrytów jest ladowanie akumulatora z podkladem pradu zmiennego. Sposób ten, podobnie jak inne poprzednio znane sposoby, okazal sie jednak malo skuteczny.Celem wynalazku jest rozwiazanie opisanego powyzej problemu tak, by umozliwic znacznie wieksza liczbe ladowan akumulatora w odniesieniu do znanych dotychczas sposobów. Cel ten osiagnieto wedlug wynalazku w ten sposób, ze anode i/lub przegrody akumulatora wprawia sie podczas ladowania w drgania.Wynalazek nadaje sie do stosowania w róznego typu akumulatorach zasadowych.Anoda cynkowa moze byc wykonana z plyty z metalu obojetnego, przynajmniej w stosunku do zasadowe¬ go elektrolitu o duzej przewodnosci elektrycznej, na przyklad z niklu lub miedzi z osadzonym elektrolitycznie na2 83 377 jej powierzchni cynkiem. Plyta ta moze nie miec od poczatku pokrycia cynkiem, a jest pokrywana osadem cynku podczas ladowania. Zamiast plyty z obojetnego metalu mozna zastosowac siatke z obojetnego metalu.Jesli akumulator jest akumulatorem srebrowocynkowym, katode stanowi tlenek srebra, przykladowo nalozony na siatke z metalu wzglednie obojetnego w stosunku do zasadowego elektrolitu, a majacego duza przewodnosc elektryczna, na przyklad z niklu lub miedzi. Tlenek srebra w taka siatke wprasowuje sie. Jesli akumulator jest akumulatorem cynkowo-powietrznym, porowata elektrode tlenowa wykonuje sie na przyklad ze srebra, aktywowanego niklu, platyny, pokrytego platyna wegla, dwutlenku manganu lub z mieszaniny tlenu srebra i niklu. Wynalazek nadaje sie równiez do zastosowania w akumulatorach zasadowych w przypadku gdy sa one wyposazone w inne katody oraz cynkowe anody na przyklad w przypadku katod z tlenki niklu, stosowa¬ nych zwykle w niklowo-kadmowych akumulatorach Jungnera oraz w niklowo-zrazowych akumulatorach Ediso¬ na i w przypadku katod z tlenku miedzi, stosowanych zwykle w akumulatorach Lalandefa z cynkowa anoda.Przepuszczalna dla jonów przegroda moze byc wykonana z materialu nie przewodzacego na przyklad z tworzywa sztucznego takiego jak „ceUophan", z polichlorku winylu, polietylenu, polialkoholu winylowego lub poliamidu albo z materialu nieorganicznego takiego jak tlenki, które sa nierozpuszczalne w zasadowym elektroli¬ cie, na przyklad dwutlenek cyrkonu lub tytana Elektrolit jest korzystnie wodorotlenkiem potasu, rozpuszczonym w wodzie do zawartosci 20-46procent wagowo wodorotlenku.Przegrode wprowadza sie w drgania o czestotliwosci 0,01-1000 Hz, korzystnie 1-500 Hz i oamplhudzie 0,1-10 mm.Wynalazek jett dokladniej opisany na podstawie rysunku, na którym'fig. 1 przedstawia tohematycame przyklad wykonania ogniwa akumulatora z przegroda wprawiana w ruch drgajacy, fig. 2 przedstawia aehemetyoz- nie inny przyklad wykonania ogniwa z ancda wprawiana w ruch drgajacy, a fig. 3 przedetewta echemetycanie •urzadzenie powodujace drgania.Na rysunkj pokazane jest tylko jedno ogniwo akumulatora, aby upro4ofc opia. Praktycznie akumulator zawiera wiele takich ogniw.Na fig. 1 pokazane jeet ogniwo cynkowo-powietrzne, zawierajace dwie cynkowe anody 10, wykonane w postaci plyt niklowych, pokrytych cynkiem. Dwie porowate katody tlenowe 11 ta wykonane z mlesaemny sprasowanych i spieczonych czastek tlenku srebra i czastek niklu. Wszystkie elektrody ma|a kazteltplaskich plyt równoleglych do siebie. Katody tlenowe wraz z crmn 12, pokrywa 13 i dwoma nieprzedstawionymi elementami kontowymi tworza komora gazowa 14, do której przez rure 15 doprowadzane jest powietrze tub tlen OnOw pokrywa i elementy koncowe sa wykonane przykladowo z tworzywa sztucznego takiego jak polipropylen, chlorowane tworzywa polieterowe lub tworzywa fluorowe i sa przykladowo przymopowene do katod priez rozgrzanie i docisniecie lub przez przyklejenie.Naczynie elektrolityczne 16, wykonane przykladowo z jednego z wymienionych tworzyw arfcuoenyeh, zawiera jako elektrolit wodny roztwór wodorotlenku potasu. Pomiedzy anodami a katodami, równoteg*edon4ch, usytuowane sa dwie porowate przegrody 17. Sa one wykonane wpotteei folii, na przyklad z „oellophenu", polichlorku winylu lub polietylenu, o gruboici w przyblizeniu 0,1 mm. Praegrody p«echodaapr»e*oeleneo*ynie elektrolityczne bez mocowania do jego scianek. Dziela one naczynie elektrolttycane na trzy komory.Przegrody ta przymocowane do elastycznej podpory dennej 18, ne przyklad z kauczuku chloroprenowego iaa podparte w pokrywie naczynia elektrolitycznego pnez etastomeryczne zeberka traczetniajaee W, nepraykledi kaueauku chloroprenowego. Anody i katody sa wyposazone w zacisku przylaczeniowe 20, 21. Zacieki te sa ooeywtfcie odizolowane elektrycznie od naczynia elektrolitycznego ieAi nie jest ono wykonane z materialu izolacyjnego.Podczas ladowania przegrody 17 wprawia sie w drgania za pomoca urzadzania 22, które zawiera przykladowo wibrator elektromagnetyczny, na przyklad typu wibratora pokazanego na fig. 3, napedzany pradem zmiennym o czestotliwosci 50 Hz. Drgania przegród maja czastotliwo4c KXHz i amplitude 1 mm.Drgania te moga byc równiez wywolywane przez wyposazsne w przekaznik czasowy urzadzenie, które przez nastawienie przekaznika czasowego wytwarza ru:h przegród w dól i w góre.W ogniwie z fig. 2, które jest ogniwem srebrowo-cynkowym, anoda cynkowa 30 sklada eie z siatki z niklu, w której osadzony jest cynk. Katoda 31 zawiera siatke z niklu, w której wprasowany jett tlenek srebra. Naczynie elektrolityczne 32 jest wykonane z takiego samego materialu jak naczynie elektrolityczne ogniwa z fig. 1 i elektrolit jest równiez taki sam. Porowata przegroda 33, usytuowana równolegle pomiedzy anoda a katoda, przechodzi przez cale naczynie elektrolityczne i dzieli je na dwie komory. Równiez w tym przypadku przegroda jest wykonana z folii z „cellophanu" lub innego sposród wymienionych wyzej materialów, o gruboici w przybli¬ zeniu 0,1 mm. Anoda 30 jest wsparta na elastomerycznej podporze dennej 34 i jest podparta w pokrywie naczynia elektrolitycznego przez elastomeryczna uszczelke 35. Podpora 34 i uszczelka 35 sa wykonane z materialu tego samego typu co podpora 18 i zeberka 19 w ogniwie z fig 1. Anoda i katoda sa wyposazone83 377 3 w zaciski przylaczeniowe 36 137. Sa one oczywiscie odizolowane elektrycznie od naczynia elektrolitycznego jesli nie jest ono wykonane z materialu izolacyjnego.Podczas ladowania anoda cynkowa jest wprawiana w drgania za pomoca urzadzenia 38 o takiej samej konstrukcji jak urzadzenie 22 z fig. 1.Przyklad rozwiazania urzadzenia 22 lub 38 wywolujacego drgania jest pokazany na fig. 3. Urzadzenie to sklada sie z zelaznego rdzenia w ksztalcie podkowy, na której ramionach 43, 44 nalozone sa uzwojenia magnesujace 41, 42. Uzwojenia te, polaczone ze soba szeregowo lub równolegle, maja wyprowadzenia 41a, 41 b i 42a, 42b. Do sworznia 46 który jest umieszczony przesuwnie w srodkowym otworze przelotowym 47 rdzenia I ma u dolu stopke 48 oraz powyzej niej element zatrzymujacy 49, przymocowane jest jarzmo 45 z miekkiego zelaza. Szczelina pomiedzy jarzmem a powierzchniami koriców ramion rdzenia jest utrzymywana 'za pomoca elementu zatrzymujacego 49 wraz ze sprezyna 50. Gdy do uzwojen doprowadzony jest prad zmienny jarzmo wraz ze sworzniem 46 i stopka 48 wykonuje ruch posuwisto zwrotny wzgledem powierzchni konców ramion 43, 44 rdzenia poniewaz jarzmo jest przyciagane do rdzenia, gdy przez uzwojenie plynie prad i jest odpychane przez sprezyne do polozenia wyjsciowego, gdy wartosc pradu wynosi zera Wibrator taki jest umieszczony tak, ze jego stopka 48 spoczywa na przegrodzie 17 lub na anodzie 30 w ogniwach z fig. 1 i 2.Sposób wedlug wynalazku, usuwajacy wewnetrzne zwarcia pomiedzy elektrodami podczas ladowania nadaje sie do zastosowania nie tylko w przypadku akumulatorów srebrowo-cynkowych i cynkowo-pow4atfzrych, lecz równiez w przypadku innych akumulatorów zasadowych z anodami cynkowymi, na przyklad akumulatorów niklowo-cynkowych, akumulatorów z anodami cynkowymi i katodami z denku miedzi oraz akumuiaiorów z anodami cynkowymi a katodami z dwutlenku manganu. Przykladowo, akumulator nikLowooynkowy z zastoso¬ waniem wynalazku moze byc wykonany wedlug fig. 2 z tym, ze katoda 31 musi byc zastapiona katoda, wykonana z siatki niklowej z wprasowanym tlenkiem nikki. PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Spoaób zapobiegania tworzeniu sie dendrytów podczas ladowania baterii ekumuietorów zawierajacych ogniwa z cynkowymi anodami i katodami, znamienny tym, ze anoda cynkowa i/lub przepuszczajac* jony przegroda najkorzystniej umieszczona pomiedzy cynkowa anoda a katoda poddaje sie ruchom wibracyjnym podczas przebiegu ladowania.

2. Urzadzenie do zapobiegania tworzeniu sie dendrytów podczas ladowania akumulatora zasadowapo^ znamienne tym, ze srodek drgajacy jest umieszczony przy cynkowej anodzie i/lub przy przepuszczajacej jony przegrodzie, przy czym jest on zdolny do dzialania na anodzie cynkowej i/kib przegrodzie poddajacanode cynkowa i/lub przegrode ruchowi wibrujacemu podczas przebiegu ladowania.83 377 Rg i Fig2 Fig. 3 U8-C-3 Prac. Poligraf. UP PRL. Naklad 120 + 18 egz. Cena 10 ^l PL PL