RU2002109441A

RU2002109441A - Перезаряжаемый электрохимический элемент

Info

Publication number: RU2002109441A
Application number: RU2002109441/09A
Authority: RU
Inventors: Владимир КЛЯЦКИН
Original assignee: Юнибат Лтд.
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 2000-09-04
Publication date: 2003-10-20

Claims

1. Перезаряжаемый электрохимический элемент батареи, содержащий закрытый корпус, в котором установлены два или более компонентов, отличающийся друг от друга только активным материалом, причем каждый компонент содержит плоский гибкий чехол из изолирующего материала (мембраны), проводящего ионы, с находящимися внутри него плоским электропроводным гибким телом электрода и расположенными по его обеим сторонам активным материалом в форме порошка и электролитом, причем каждый электрод соединен с выведенным наружу проводником для отбора тока, элемент снабжен средствами для создания давления, прижимающего гранулы одна к другой и к гибкому телу электрода для обеспечения необходимого электрического контакта.

2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что для уменьшения опасности образования дендритов снабжен проводником, выполненным в первой форме в виде гибкой электропроводной оболочки с расположенной внутри гибкой проводящей подложкой для активного материала в форме порошка или гранул, причем второй электрод также выполнен в виде гибкой электропроводной оболочки с расположенной внутри гибкой проводящей подложкой, на которой расположен слой электрохимически комплиментарного активного материала, а между двумя оболочками расположен лист, выполненный из гибкой мембраны, проводящей ионы, при этом элемент дополнительно содержит средства для создания давления на совокупность листа, разделяющего электроды или мембраны/противоэлектрода для обеспечения их плотного контакта друг с другом, причем указанная совокупность погружена в соответствующий электролит, а каждая из оболочек снабжен отводом от электрода.

3. Элемент по п.1 или 2, отличающийся тем, что электродная ткань выполнена плетеной, а гофрированные активные материалы выполнены в виде гибкой электропроводной ткани, состоящей, в основном, из углеродных волокон и других волокон активного материала.

4. Элемент по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве активных материалов выбрана одна из следующих пар: Ni/Cd, Ag/Zn, Pb/PbO.

5. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что подложка представляет собой гибкую ткань, содержащую последовательность смежных параллельных проводящих и изолирующих лент.

6. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что толщина каждого электрода выбрана в интервале от 1 до 10 мм.

7. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что активный материал имеет размер зерна в интервале от 1 до 10 мкм и выполнен в виде слоя толщиной 0,5-3 мм с использованием или без использования соответствующей матрицы.

8. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что толщина ткани выбрана в интервале от 10 до 100 мкм.

9. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что свернут в спиральную конфигурацию и снабжен наружной или внутренней пружиной, обеспечивающей приложение давления к совокупности его компонентов.

10. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что дополнительно содержит пористый тканевый сепаратор высокой прочности с размерами пор в микронном диапазоне.

11. Элемент по п.1, отличающийся тем, что представляет собой топливный элемент, в котором каталитически активный материал поддерживается керамической подложкой, причем используемая реакция представляет собой взаимодействие кислорода и водорода с образованием воды и выделением энергии.

12. Элемент по п.11, отличающийся тем, что катализатор нанесен на проводящую ткань с большой площадью поверхности.

13. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что электрод содержит параллельные углеродные волокна и волокна активного материала, такого, как углерод и серебро.

14. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что активный материал в разряженном состоянии предварительно прессуется под средним давлением для обеспечения пористости 50-60% для катода и 30-50% для анода, причем в собранном элементе указанный активный материал находится под гибким низким давлением.

15. Элемент по п.14, отличающийся тем, что указанное предварительное давление выбрано в интервале 9,8-19,6 МПа, а указанное низкое давление выбрано в интервале 19,6-49 кПа.

16. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что гибкая проводящая опора электрода (подложка) или сепаратор, установленный в массе активного материала, выполнены из гибкого тонкого сетчатого металлического материала.

17. Элемент по п.16, отличающийся тем, что материал сетки пригоден для изготовления анодов, выполненных из кадмия, цинка, олова или индия и/или катодов, выполненных из никеля или серебра.

18. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что гибкая проводящая опора, расположенная в активном материале, выполнена из плетеных графитовых волокон с металлическим покрытием для предотвращения газовыделения.

19. Элемент по п.18, отличающийся тем, что толщина металлического покрытия для предотвращения газовыделения составляет 5-15 мкм.

20. Элемент по п.18, отличающийся тем, что элемент представляет собой перезаряжаемый серебряно-цинковый элемент, причем металлическое покрытие для катода выполнено из никеля или серебра, а для анода из олова, индия, кадмия, свинца или цинка.

21. Элемент по п.18, отличающийся тем, что покрытие состоит из двух слоев, один из которых является сплошным защитным слоем с коэффициентом цельности, составляющим 95-99%, а второй слой имеет пористость 30-60%.

22. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что средства для создания давления представляют собой наружный контейнер для элемента, обладающий гибкостью, необходимой для поддержания давления, достаточного для обеспечения электрического контакта внутри собранного элемента.

23. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что представляет собой элемент спирального типа, причем средства для приложения давления выполнены в виде центрального гибкого стержня или сепараторного слоя.

24. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что сепаратор состоит из трех слоев, причем первый слой, изготовленный из плетеной ткани, обработанной найлоном, полипропиленом или полиэтиленом, придает сепаратору механическую прочность и обеспечивает первую стадию защиты от проникновения оксида серебра, второй слой, выполненный из целлюлозных материалов, увеличивающих свой объем в электролите, предотвращает образование нитевидных кристаллов и проникновение серебра и обеспечивает создание постоянного давления и поддержание электрического контакта между электродом и активными материалами, а третий слой, изготовленный из пленки полиэтилена-пропилена, способной разделять ионы, выполнен в виде закрытого чехла.

25. Элемент по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что один из электродов имеет полужесткую консистенцию, соответствующую пористости 30-50%, причем указанный электрод изготовлен спеканием, прессованием или другим соответствующим методом.

26. Элемент по п.25, отличающийся тем, что элемент представляет собой серебряно-цинковый аккумуляторный элемент, причем указанный полужесткий электрод является серебряным электродом.