SE440712B - RECHARGEABLE ELECTROCHEMICAL CELL, WHICH IS ENDED AGAINST THE EXTERNAL ENVIRONMENT, AND WILL SET TO MAKE IT - Google Patents
RECHARGEABLE ELECTROCHEMICAL CELL, WHICH IS ENDED AGAINST THE EXTERNAL ENVIRONMENT, AND WILL SET TO MAKE ITInfo
- Publication number
- SE440712B SE440712B SE7802243A SE7802243A SE440712B SE 440712 B SE440712 B SE 440712B SE 7802243 A SE7802243 A SE 7802243A SE 7802243 A SE7802243 A SE 7802243A SE 440712 B SE440712 B SE 440712B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- negative electrode
- electrochemically active
- cell
- active material
- positive electrode
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/24—Alkaline accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/34—Gastight accumulators
- H01M10/345—Gastight metal hydride accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/383—Hydrogen absorbing alloys
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Description
78022113-1 elektrokemiskt aktiva materialet i den negativa elektroden kan _t.ex. bestå av en intermetallisk förening av lantan och nickel med den empiriska formeln LaNi5. 78022113-1 electrochemically active material in the negative electrode can _e.g. consist of an intermetallic compound of lanthanum and nickel with the empirical formula LaNi5.
Det är känt,_att med hydridbildande intermetalliska föreningar av denna natur kan både lantan och nickel ersättas partiellt med andra metaller, som t.ex. beträffande lantan, med kalcium, torium, titan och sällsynta jordartsmetaller samt yttrium, och, beträffande nickel, med t.ex. koppar, krom och järn (se t.ex. brittiska patentskriften 1 463 248). Om i fortsättningen LaNi5 och intermetalliska föreningar härrörande därifrån genom sub- stitution med andra metaller nämnes, så avses att innefatta fö- reningar, vilka generellt har sammansättningen LaNin, varvid n kan vara mellan 4,8 och 5,4. Detta betyder föreningar med CaCu5- kristallstruktur, vars existensområde innefattar LaNi5. Med ut- trycket "existensomrâde" avses att innefatta ett omrâde av kon- centrationer i ett kontinuerligt system av intermetalliska före- ningar, för vilka en identisk struktur kan uppnås till 100% med - eller utan värmebehandling.It is known that with hydride-forming intermetallic compounds of this nature, both lanthanum and nickel can be partially replaced by other metals, such as e.g. in the case of lanthanum, with calcium, thorium, titanium and rare earth metals and yttrium, and, in the case of nickel, with e.g. copper, chromium and iron (see, for example, British Pat. No. 1,463,248). If in the following LaNi5 and intermetallic compounds derived therefrom by substitution with other metals are mentioned, it is intended to include compounds which generally have the composition LaNin, wherein n may be between 4.8 and 5.4. This means compounds with CaCu5 crystal structure, the region of existence of which includes LaNi5. The term "area of existence" is intended to include an area of concentrations in a continuous system of intermetallic compounds, for which an identical structure can be achieved to 100% with - or without heat treatment.
Vid konstruktion av system, vilka är slutna gentemot den yttre omgivningen och vilka innefattar hydrider av intermetalliska föreningar, måste hänsyn tagas till vätets jämviktstryck över hydriden och drifttemperaturen för systemet. För hydriden av LaNi5 är detta jämviktstryck vid 20°C ca 2,5 bar. För hydriden av LaNi4Cu är detta tryck endast ca 0,7 bar vid ZOOC och för hyd- riden av LaNi4Cr ca 0,31 bar vid 20°C.When designing systems which are closed to the external environment and which comprise hydrides of intermetallic compounds, the equilibrium pressure of hydrogen over the hydride and the operating temperature of the system must be taken into account. For the hydride of LaNi5, this equilibrium pressure at 20 ° C is about 2.5 bar. For the hydride of LaNi4Cu this pressure is only about 0.7 bar at ZOOC and for the hydride of LaNi4Cr about 0.31 bar at 20 ° C.
Om de elektrokemiska egenskaperna är acceptabla, föredrages de sistnämnda materialen för framställning av slutna, omladdnings- bara celler eftersom höljet icke då behöver vara så kraftigt. I allmänhet består elektrolytlösningen av en vattenlösning av en eller flera alkalimetallhydroxider, som t.ex. litiumhydroxid och kaliumhydroxid. Separatorn kan bestå av en syntetisk fiber (vävd eller icke-vävd) t;e.x polyamid- eller polypropen-fiber. Driften av en omladdningsbar elektrokemisk cell av denna typ skiljer sig fundamentalt från ett s.k. nickel-kadmium-batteri, vilket framgår av en jämförelse av de elektrokemiska ekvationerna. Med en omladd- ningsbar cell, till vilken denna uppfinning hänför sig, har ekva- tionerna följande totala form, varvid nickelhydroxid har använts som det positiva elektrodmaterialet och den intermetalliska före- 78022434 ningen betecknas med M: Niwnz) + M å-aiiíi-Eäl-ï» NiooH + MH urladdning För det kända sekundära nickel-kadmium-batteriet, som exempel- ß vis beskrives i den amerikanska patentskriften ¿ 636 058, kan _ denna ekvation skrivas på följande sätt: .Leder-ilsa 2Ni(OH)2 + cd(OH)2 <_í znioon + ca + zno urladdning Av detta framgår, att i det första fallet sker både vid laddning och vid urladdning endast en protonöverföring mellan elektroder- na, medan den totala kvantiteten av elektrolytlösning förblir vä- sentligen konstant. I det andra fallet bildas vatten under ladd- ning, vilket försvinner igen under urladdning. I denna cell måste åtgärder vidtagas för att möjliggöra lagring av det bildade vatt- net, utan att detta vatten förhindrar syrgastransporten mellan elektroderna. Detta erfordrar ytterligare utrymme i batterihöljet.If the electrochemical properties are acceptable, the latter materials are preferred for the production of closed, rechargeable cells because the casing does not then need to be so strong. In general, the electrolyte solution consists of an aqueous solution of one or more alkali metal hydroxides, such as e.g. lithium hydroxide and potassium hydroxide. The separator may consist of a synthetic fiber (woven or non-woven), for example polyamide or polypropylene fiber. The operation of a rechargeable electrochemical cell of this type is fundamentally different from a so-called nickel-cadmium battery, as shown by a comparison of the electrochemical equations. With a rechargeable cell to which this invention relates, the equations have the following overall form, with nickel hydroxide being used as the positive electrode material and the intermetallic compound being denoted by M: Niwnz) + M å-aiiíi-Eäl -ï »NiooH + MH discharge For the known secondary nickel-cadmium battery, as exemplified in U.S. Pat. No. 636,058, this equation can be written as follows: .Leder-ilsa 2Ni (OH) 2 + cd (OH) 2 <_í znioon + ca + zno discharge From this it appears that in the first case both during charging and during discharge only one proton transfer takes place between the electrodes, while the total quantity of electrolyte solution remains substantially constant. In the second case, water is formed during charging, which disappears again during discharge. In this cell, measures must be taken to enable storage of the formed water, without this water preventing the oxygen transport between the electrodes. This requires additional space in the battery case.
På basis av denna skillnad i elektrokemiska egenskaper och även andra skäl kan åtgärder för att lösa problem, som föreligger för de kända nickel-kadmium-cellerna, icke tillämpas på sådana celler, som denna uppfinning hänför sig till. Sådana åtgärder kan även vara överflödiga i de sistnämnda cellerna, vilket förklaras yt- terligare nedan. Med slutna, omladdningsbara celler av den typ, till vilken denna uppfinning hänför sig, är icke endast vätets jämviktstryck för hydrider av de intermetalliska föreningarna, som förklarats ovan, av betydelse utan även de fenomen, som in- träffar under överladdning och över-urladdning av dessa celler. överladdning är i praktiken en risk, som måste tagas i beaktande vid konstruktion av celler för omladdningsbara batterier. Över- urladdningar är ett fenomen, som kan inträffa om en eller flera av en mångfald seriekopplade celler, t.ex, i ett batteri med tre eller flera celler, helt urladdas vid en tidigare tidpunkt än de andra cellerna på grund av skillnader i kapacitet, vilka är oundvikliga under tillverkning. Batteriet fortsätter då att le- verera ström. Både överladdning och över-urladdning kan, om icke några speciella åtgärder vidtages i cellerna, resultera i höga 78022lfß-1 gastryck, och eventuellt kan explosiva gasblandningar frigöras genom en ventil. Detta medför att cellen torkar ut och laddnings- jämvikten mellan elektroderna störes.On the basis of this difference in electrochemical properties and also other reasons, measures for solving problems which exist for the known nickel-cadmium cells cannot be applied to such cells to which this invention relates. Such measures may also be superfluous in the latter cells, which is further explained below. With closed, rechargeable cells of the type to which this invention relates, not only the equilibrium pressure of the hydrogen for hydrides of the intermetallic compounds explained above is important but also the phenomena which occur during overcharging and overcharging of these cells. overcharging is in practice a risk, which must be taken into account when designing cells for rechargeable batteries. Overcharging is a phenomenon that can occur if one or more of a plurality of series-connected cells, for example, in a battery with three or more cells, are completely discharged at an earlier time than the other cells due to differences in capacity, which are unavoidable during manufacture. The battery then continues to supply power. Both supercharging and supercharging can, if no special measures are taken in the cells, result in high 78022lfß-1 gas pressures, and possibly explosive gas mixtures can be released through a valve. This causes the cell to dry out and the charging equilibrium between the electrodes is disturbed.
I den amerikanska patentskriften 3 850 694 beskrives en uppladd- ningsbar cell, vari en av elektroderna är av bränslecelltyp (dvs den negativa elektroden består av platina eller palladium).U.S. Pat. No. 3,850,694 discloses a rechargeable cell in which one of the electrodes is of the fuel cell type (ie the negative electrode consists of platinum or palladium).
Väte lagras i en lantan-nickellegering, som är närvarande i cel- len, men emellertid är skild från elektroderna. Väte absorberas i form av atomer eller molekyler och frigöres i form av atomer eller molekyler. Vidare angives, att en sådan legering är närva- rande i cellen och att vid fullständig urladdning av cellen är fortfarande en del av legeringen i hydridform. Enligt den ameri- kanska patentskriften får legeringen ej komma i kontakt med elek- trolyten.Hydrogen is stored in a lanthanum-nickel alloy, which is present in the cell but is separate from the electrodes. Hydrogen is absorbed in the form of atoms or molecules and is released in the form of atoms or molecules. Furthermore, it is stated that such an alloy is present in the cell and that when the cell is completely discharged, part of the alloy is still in hydride form. According to the American patent specification, the alloy must not come into contact with the electrolyte.
Den tyska offentliggörandeskriften 2 535 091 beskriver vissa elektrodmaterial. Ingen beskrivning finns av överskott av elek- trokemiskt aktivt material vid den negativa elektroden. Detsamma gäller den amerikanska patentskriften 3 874 928. Ändamålet med denna uppfinning är erhållande av en omladdnings- bar sluten elektrokemisk cell av den i inledningen beskrivna ty- pen, varvid åtgärder har vidtagits för att upprätthålla en re- versibel jämvikt i cellen under alla omständigheter och att så- lunda förhindra uppkomst av höga gastryck vid överladdning och över-urladdning i så hög grad som möjligt. I enlighet med denna uppfinning uppfylles detta ändamål med hjälp av en cell, som be- skrives i inledningen, vilken kännetecknas av att mängden elektro- kemiskt aktivt material i den negativa elektroden överstiger mäng- den i den positiva elektroden och att i fullständigt urladdat till stånd för den positiva elektroden är överskottet av den elektro- kemiskt aktiva föreningen i den negativa elektroden åtminstone partiellt närvarande som en hydrid (dsv i laddat tillstånd). En sådan cell kan framställas i enlighet med denna uppfinning genom ett sätt, vilket kännetecknas av att oladdade elektroder place- ras i cellen, cellen fylles med den mängd väte, som erfordras för partiell laddning av den negativa elektroden, och cellen till- slutes därefter hermetiskt. Därefter bildas cellen genom succes- siv laddning och urladdning flera gånger (t.ex. fem gånger). Ett sådant överskott av elektrokemiskt aktivt material tillämpas 7802243-1 företrädesvis vid den negativa elektroden i förhållande till mängden i den positiva elektroden så att den elektrokemiska ka- paciteten för den negativa elektroden överstiger den elektro- kemiskakapacitetenför den positiva elektroden med åtminstone 15%.German Offenlegungsschrift 2,535,091 describes certain electrode materials. There is no description of excess electrochemically active material at the negative electrode. The same applies to U.S. Pat. No. 3,874,928. The object of this invention is to obtain a rechargeable closed electrochemical cell of the type described in the introduction, steps being taken to maintain a reversible equilibrium in the cell in all circumstances and thus preventing the occurrence of high gas pressures during overcharging and overcharging as much as possible. In accordance with this invention, this object is achieved by means of a cell, which is described in the introduction, which is characterized in that the amount of electrochemically active material in the negative electrode exceeds the amount in the positive electrode and that in completely discharged state for the positive electrode, the excess of the electrochemically active compound in the negative electrode is at least partially present as a hydride (ie in the charged state). Such a cell can be prepared in accordance with this invention by a method characterized in that uncharged electrodes are placed in the cell, the cell is filled with the amount of hydrogen required for partial charging of the negative electrode, and the cell is then hermetically sealed. . Thereafter, the cell is formed by successive charging and discharging several times (eg five times). Such an excess of electrochemically active material is preferably applied to the negative electrode relative to the amount in the positive electrode so that the electrochemical capacity of the negative electrode exceeds the electrochemical capacity of the positive electrode by at least 15%.
I princip är det maximala överskottet obegränsat, vilket framgår av följande förklaring. I en utföringsform är den elektrokemiska aktiviteten för den negativa elektroden ungefär 1,5 gånger den elektrokemiska kapaciteten för den positiva elektroden.In principle, the maximum surplus is unlimited, as shown in the following explanation. In one embodiment, the electrochemical activity of the negative electrode is approximately 1.5 times the electrochemical capacity of the positive electrode.
I en lämplig utföringsform är, om den positiva elektroden är full- ständigt urladdad, ungefär åtminstone 10% och icke mer än 90% av överskottet i kapacitet fortfarande närvarande vid den negativa elektroden i hydridformen. Detta innebär å andra sidan, att vid det ögonblick då den positiva elektroden är fullständigt laddad, är ett minimum av 10% av överskottet i kapacitet vid den negativa elektroden fortfarande i oladdat tillstånd.In a suitable embodiment, if the positive electrode is completely discharged, approximately at least 10% and not more than 90% of the excess capacity is still present at the negative electrode in the hydride form. This means, on the other hand, that at the moment when the positive electrode is fully charged, a minimum of 10% of the excess capacity at the negative electrode is still in the uncharged state.
Uppfinningen beskrives nedan mera detaljerat med hänvisning till bifogade ritning, där fig. 1 visar schematiskt en cell enligt upp- finningen under urladdning, och fig. 2 visar schematiskt en cell enligt uppfinningen under laddning, och fig. 3 visar en tvärsnitts vy av en cell enligt uppfinningen.The invention is described below in more detail with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 schematically shows a cell according to the invention during discharge, and Fig. 2 schematically shows a cell according to the invention during charging, and Fig. 3 shows a cross-sectional view of a cell according to the invention.
I cellen enligt uppfinningen, vars vägg schematiskt betecknas med hjälp av en streckad linje 1, är i kontakt med en elektrolytlös- ning, t.ex. en lösning av kaliumhydroxid i vatten (5N): en posi- tiv elektrod A, vars elektrokemiskt aktiva material består av nic- kelhydroxid, en negativ elektrod B, vars elektrokemiskt aktiva material består av LaNi5, LaNi4CuellerLaNi4Cr. Dimensionerna för rektanglarna A och B är en indikation på den relativa mängden av elektrokemiskt aktiv förening vid vardera av elektroderna. Den streckade delen därav tyder på hur mycket av det aktiva materialet är i laddat tillstånd. Effekten av föreliggande uppfinning är föl- jande.In the cell according to the invention, the wall of which is schematically denoted by means of a dashed line 1, is in contact with an electrolyte solution, e.g. a solution of potassium hydroxide in water (5N): a positive electrode A, whose electrochemically active material consists of nickel hydroxide, a negative electrode B, whose electrochemically active material consists of LaNi5, LaNi4CuellerLaNi4Cr. The dimensions of the rectangles A and B are an indication of the relative amount of electrochemically active compound at each of the electrodes. The dashed part thereof indicates how much of the active material is in the charged state. The effect of the present invention is as follows.
Under urladdning (fig. 1) strömmar elektroner genom en elektrisk ledare 2 från den negativa elektroden B till den positiva elektro- den A. En elektrokemisk reaktion äger rum vid den positiva elek- troden, vilken kan uttryckas enligt följande: 78022143-1 Nioon + H* + e > Nuomz (3) och vid den negativa elektroden _ + > LaNi5HX_1 + H + e (4) LaNi5Hx Om den positiva elektroden är fullständigt urladdad, dvs he- la mängden tillgänglig NiOOH har omvandlats till Ni(OH)2, kan vätejoner fortfarande bildas vid den negativa elektroden i en- lighet med ekvationen (4), eftersom en del av det aktiva mate- rialet fortfarande är i hydridform. Om cellen är kopplad i se- rie med andra celler, vilka ännu icke blivit fullständigt ur- laddade, fortsätter en ström att strömma och följaktligen ström- mar protoner i elektrolytlösningen från den negativa elektroden till den positiva elektroden. Reaktioner sker då, vilka kan ut- tryckas enligt följande: Vid den positiva elektroden H+V+ e- > 1/2H2 (5) Vid den negativa elektroden LaNi5Hš > Læfi5H%_11-H+-+e_ M) Det vid den positiva elektroden bildade vätet diffunderar till den negativa elektroden och reagerar med urladdat aktivt mate- rial, vilket t.ex. kan uttryckas enligt följande: > l LaNi x å LaNi' + 1/ZH2 5 HX (v) 5 Det är emellertid överraskande att samtidigt kan, vid samma elekt- rod, väte lagras under bildning av en hydrid och protoner (H+) kan bildas, Under laddning av cellen (fig. 2) sker en reaktion vid den positiva elektroden, vilken kan uttryckas enligt följande: > moon + n* + e (s) Ni(OH)2 och vid den negativa elektroden šLanis + H* + e" > šranisflx (9) Vid det ögonblick då det aktiva materialet vid den positiva elekt- roden har fullständigt omvandlats till laddat tillstånd (NiOOH) är en del av det aktiva materialet vid den negativa elektroden fort- farande i oladdat tillstånd. Om nu laddningsströmmen fortsätter att 78022143-"1 strömma sker reaktioner, vilka kan uttryckas enligt följande: Vid den positiva elektroden bildas syrgas: zno >o+41~1++4@' 2 2 (m) Vid den negativa elektroden fortsätter den ovannämnda reaktio- nen (8). Det bildade syret diffunderar till den negativa elektro- den och reagerar med hydriden under bildning av vatten, vilken reaktion t.ex. kan uttryckas enligt följande: LaNi5 > LaNi Hx + o 5HX_ + znzo m) 2 4 I praktiken synes denna reaktion fortskrida med en sådan hastig- het att det tillgängliga syret omvandlas. I ekvationerna (4), (6), (7), (8) och (9) kan x uppvisa ett värde mellan 4 och 6.During discharge (Fig. 1), electrons flow through an electrical conductor 2 from the negative electrode B to the positive electrode A. An electrochemical reaction takes place at the positive electrode, which can be expressed as follows: 78022143-1 Nioon + H * + e> Nuomz (3) and at the negative electrode _ +> LaNi5HX_1 + H + e (4) LaNi5Hx If the positive electrode is completely discharged, ie the entire amount of available NiOOH has been converted to Ni (OH) 2, hydrogen ions can still be formed at the negative electrode according to equation (4), since some of the active material is still in hydride form. If the cell is connected in series with other cells, which have not yet been completely discharged, a current continues to flow and consequently protons in the electrolyte solution flow from the negative electrode to the positive electrode. Reactions then take place, which can be expressed as follows: At the positive electrode H + V + e-> 1 / 2H2 (5) At the negative electrode LaNi5Hš> Læ fi5 H% _11-H + - + e_ M) The formed at the positive electrode the hydrogen diffuses to the negative electrode and reacts with discharged active material, which e.g. can be expressed as follows:> 1 LaNi x å LaNi '+ 1 / ZH2 5 HX (v) 5 However, it is surprising that at the same time, at the same electrode, hydrogen can be stored to form a hydride and protons (H +) can be formed During charging of the cell (Fig. 2) a reaction takes place at the positive electrode, which can be expressed as follows:> moon + n * + e (s) Ni (OH) 2 and at the negative electrode šLanis + H * + e "> šranis fl x (9) At the moment when the active material at the positive electrode has been completely converted to the charged state (NiOOH), some of the active material at the negative electrode is still in the uncharged state. If the charging current continues that 78022143- "1 current occurs reactions, which can be expressed as follows: At the positive electrode oxygen is formed: zno> o + 41 ~ 1 ++ 4 @ '2 2 (m) At the negative electrode the above-mentioned reaction continues ( 8). The oxygen formed diffuses to the negative electrode and reacts with the hydride to form water, which reaction e.g. can be expressed as follows: LaNi5> LaNi Hx + o 5HX_ + znzo m) 2 4 In practice, this reaction appears to proceed at such a rate that the available oxygen is converted. In equations (4), (6), (7), (8) and (9) x can have a value between 4 and 6.
Av ovanstående följer direkt att den föreslagna åtgärden, både under överladdning och under över-urladdning, förhindrar uppkomst av höga gastryck. Det framgår även att den föreslagna åtgärden är permanent effektiv.It follows directly from the above that the proposed measure, both during overcharging and during over-discharging, prevents the occurrence of high gas pressures. It also appears that the proposed measure is permanently effective.
Andra hydridbildande intermetalliska föreningar, vilka kan använ- das i cellen enligt uppfinningen, är TiNi och TiFe.Other hydride-forming intermetallic compounds which can be used in the cell of the invention are TiNi and TiFe.
Med den ovannämnda nickel-kadmium-cellen blir en s.k. laddnings- reserv (överskott av aktivt material vid den negativa elektroden) fullständigt uttömd med tiden. Med denna cell minskar den elektro- kemiska kapaciteten om materialet i den negativa elektroden över- urladdas. En ytterligare fördel med cellen enligt uppfinningen be- står i att det elektrokemiskt aktiva materialet i den negativa elektroden kan bestå av ett sådant material som LaNi4Cr, vilket som sådant icke tillfredsställande kan motstå över-urladdning.With the above-mentioned nickel-cadmium cell, a so-called charge reserve (excess of active material at the negative electrode) completely depleted over time. With this cell, the electrochemical capacity decreases if the material in the negative electrode is overcharged. A further advantage of the cell according to the invention is that the electrochemically active material in the negative electrode can consist of such a material as LaNi4Cr, which as such can not satisfactorily resist overcharging.
I en cell enligt uppfinningen uppnår hydridelektroden aldrig en sådan låg potential, att t.ex. koppar, som kan användas i en elekt- rodkonstruktion erhållen genom sintring av elektrodmaterialet, t.ex.In a cell according to the invention, the hydride electrode never reaches such a low potential that e.g. copper, which can be used in an electrode construction obtained by sintering the electrode material, e.g.
LaNi börjar att korrodera. s! Celler enligt uppfinningen kan förenas och bilda ett sekundärt batteri, t.ex. genom seriekoppling av flera celler.LaNi begins to corrode. s! Cells according to the invention can unite and form a secondary battery, e.g. by series connection of several cells.
En utföringsform av cellen enligt uppfinningen förklaras nedan mera detaljerat med hänvisning till bifogade fig. 3. 780225134 Den hermetiskt slutna cellen, som visas i fig. 3, framställes med användning av ett lämpligt hölje 1 av en metall, t.ex. rost- fritt stål, försett med ett lock 11 med öppningar, genom vilka le- daran 3 och 4 ledes ut. Ledarna är isolerade från metallhöljet (1, 11) med hjälp av syntetiska hartsringar 5. På utsidan har höljet t.ex. en diameter av 22 mm och en höjd av 41 mm. En lindad sektion bestående av en negativ elektrod 6, en separator 7 och en positiv elektrod 8, vilken lindade sektion vidare innefattar en elektrisk isolerande plastfilm 9, t.ex. av polyvinylklorid och är uppburen av en skiva 10 av ett elektriskt isolerande material, t.ex. poly- vinylklorid, införes i höljets kammare. Den negativa elektroden 6 består av en intermetallisk lantan-nickel-koppar-förening (LaNi¿Cu) och är kopplad till ledaren 3. Den negativa elektroden 6 tillver- kas genom sintring av en lämplig mängd LaNi4Cu, blandat med koppar- pulver (1:1 volymdelar). Den positiva elektroden 8 består av en nickelhydroxidelektrod av den konventionella, kommersiella sintrade typen, kopplad till ledaren 4. En vattenhaltig kaliumhydroxid med koncentrationen 6N användes som elektrolyt, absorberad i separa- torn 7, varvid elektrolyten är i våt kontakt med det elektrokemiskt aktiva materialet i de två elektroderna. Separatorn 7 består av mycket finvävt nät av polyamidfibrer (nylon). Den elektrokemiska kapaciteten för den negativa elektroden 6 är lika med 1,5 gånger den elektrokemiska kapaciteten för den positiva elektroden 8, vil- ken sistnämnda uppvisar en kapacitet av 1,2 Ah (1 g LaNi4Cu mot- svarar ca 0,26 Ah). Före hermetisk tillslutning fylles cellen med en kvantitet väte eller gas motsvarande 0,12 Ah, vilket motsvarar ca 50 standardkubikcentimeter H2-gas. Efter laddning och urladdning under fem cykler, har vätet absorberats av den negativa elektroden, vilket resulterar i bildning av en negativ reservkapacitet. Det fria gasutrymmet i cellen är ca 5 cm3. En sluten cell av denna typ har en EMK av 1,3 V. En längre överladdning eller över-urladdning påverkar icke ogynnsamt kvaliteten för cellen eller bildar risk för explosioner.An embodiment of the cell according to the invention is explained below in more detail with reference to the attached Fig. 3. The hermetically sealed cell, shown in Fig. 3, is manufactured using a suitable casing 1 of a metal, e.g. stainless steel, fitted with a lid 11 with openings, through which the conductors 3 and 4 are led out. The conductors are insulated from the metal casing (1, 11) by means of synthetic resin rings 5. On the outside, the casing has e.g. a diameter of 22 mm and a height of 41 mm. A wound section consisting of a negative electrode 6, a separator 7 and a positive electrode 8, which wound section further comprises an electrically insulating plastic film 9, e.g. of polyvinyl chloride and is supported by a sheet 10 of an electrically insulating material, e.g. polyvinyl chloride, is introduced into the chamber of the housing. The negative electrode 6 consists of an intermetallic lanthanum-nickel-copper compound (LaNi¿Cu) and is connected to the conductor 3. The negative electrode 6 is made by sintering a suitable amount of LaNi4Cu, mixed with copper powder (1: 1 volume parts). The positive electrode 8 consists of a nickel hydroxide electrode of the conventional, commercial sintered type, connected to the conductor 4. An aqueous potassium hydroxide having a concentration of 6N is used as the electrolyte, absorbed in the separator 7, the electrolyte being in wet contact with the electrochemically active material in the two electrodes. The separator 7 consists of very finely woven mesh of polyamide fibers (nylon). The electrochemical capacity of the negative electrode 6 is equal to 1.5 times the electrochemical capacity of the positive electrode 8, the latter having a capacity of 1.2 Ah (1 g of LaNi 4 Cu corresponds to about 0.26 Ah). Before hermetic sealing, the cell is filled with a quantity of hydrogen or gas corresponding to 0.12 Ah, which corresponds to about 50 standard cubic centimeters of H2 gas. After charging and discharging for five cycles, the hydrogen has been absorbed by the negative electrode, resulting in the formation of a negative reserve capacity. The free gas space in the cell is about 5 cm3. A closed cell of this type has an EMF of 1.3 V. A longer overcharging or over-discharging does not adversely affect the quality of the cell or create a risk of explosions.
En överraskande egenskap hos denna cell är att passivering av det negativa elektrodmaterialet med avseende på absorptionen av väte från gasfasen icke inträffar, vilket vanligen är fallet då LaNi5 och föreningar härrörande därifrån kommer i kontakt med syre res- pektive vatten eller vattenånga. Det kan antagas att detta är be- roende på att cellen är sluten gentemot den yttre atmosfären.A surprising property of this cell is that passivation of the negative electrode material with respect to the absorption of hydrogen from the gas phase does not occur, which is usually the case when LaNi5 and compounds derived therefrom come into contact with oxygen and water or water vapor, respectively. It can be assumed that this is due to the cell being closed to the external atmosphere.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL7702259A NL7702259A (en) | 1977-03-03 | 1977-03-03 | Rechargeable enclosed electrochemical cell - with negative electrode having much more electrochemically active material than positive electrode |
| NLAANVRAGE7801243,A NL176893C (en) | 1977-03-03 | 1978-02-03 | RECHARGEABLE ELECTROCHEMICAL CELL CONCLUDED FROM THE SURROUNDING ATMOSPHERE AND METHODS FOR MANUFACTURING SUCH CELLS. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE440712B true SE440712B (en) | 1985-08-12 |
Family
ID=26645299
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE7802243D SE7802243L (en) | 1977-03-03 | 1978-02-28 | RECHARGEABLE ELECTROCHEMIC CELL, WHICH IS CLOSED TO THE EXTERNAL ATMOSPHERE AND WAS MADE TO PRODUCE SUCH CELLS |
| SE7802243A SE440712B (en) | 1977-03-03 | 1978-02-28 | RECHARGEABLE ELECTROCHEMICAL CELL, WHICH IS ENDED AGAINST THE EXTERNAL ENVIRONMENT, AND WILL SET TO MAKE IT |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE7802243D SE7802243L (en) | 1977-03-03 | 1978-02-28 | RECHARGEABLE ELECTROCHEMIC CELL, WHICH IS CLOSED TO THE EXTERNAL ATMOSPHERE AND WAS MADE TO PRODUCE SUCH CELLS |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS53111439A (en) |
| AT (1) | ATA143578A (en) |
| CA (1) | CA1097734A (en) |
| DE (1) | DE2808433C3 (en) |
| DK (1) | DK155859C (en) |
| FR (1) | FR2382776A1 (en) |
| GB (1) | GB1579714A (en) |
| IT (1) | IT1111422B (en) |
| NL (1) | NL176893C (en) |
| SE (2) | SE7802243L (en) |
| YU (1) | YU49478A (en) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4107395A (en) * | 1977-09-20 | 1978-08-15 | Communication Satellite Corporation | Overchargeable sealed metal oxide/lanthanum nickel hydride battery |
| ZA832570B (en) * | 1982-04-28 | 1984-01-25 | Energy Conversion Devices Inc | Improved rechargeable battery and electrode used therein |
| JPS59181459A (en) * | 1983-03-31 | 1984-10-15 | Toshiba Corp | Metal oxide hydrogen battery |
| JPS6119060A (en) * | 1984-07-04 | 1986-01-27 | Sanyo Electric Co Ltd | Hydrogen occlusion electrode |
| US4621034A (en) * | 1984-07-31 | 1986-11-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Sealed metal oxide-hydrogen storage cell |
| JPH0642374B2 (en) * | 1984-10-18 | 1994-06-01 | 三洋電機株式会社 | Metal-hydrogen alkaline storage battery |
| FR2569059B1 (en) * | 1984-08-10 | 1992-08-07 | Sanyo Electric Co | ALKALINE METAL / HYDROGEN ACCUMULATOR |
| JPS6149375A (en) * | 1984-08-17 | 1986-03-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of hydrogen absorbing electrode |
| JPS61118963A (en) * | 1984-11-13 | 1986-06-06 | Sharp Corp | Hydrogen-occlusion electrode |
| JPS61140075A (en) * | 1984-12-12 | 1986-06-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of alkaline battery |
| JPS61168871A (en) * | 1985-01-19 | 1986-07-30 | Sanyo Electric Co Ltd | Hydrogen occlusion electrode |
| JPS6332962U (en) * | 1986-08-20 | 1988-03-03 | ||
| US4716088A (en) * | 1986-12-29 | 1987-12-29 | Energy Conversion Devices, Inc. | Activated rechargeable hydrogen storage electrode and method |
| US4935318A (en) * | 1987-03-25 | 1990-06-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sealed type nickel-hydride battery and production process thereof |
| DE4029503A1 (en) * | 1990-09-18 | 1992-03-19 | Emmerich Christoph Gmbh Co Kg | Safely over-(dis)charged and hermetic nickel hydride cells - uses additive of hydrogen catalysts e.g. raney metal in negative electrode mass and positive metal oxide electrode |
| JPH0465663U (en) * | 1990-10-11 | 1992-06-08 | ||
| JP3025770B2 (en) * | 1994-10-24 | 2000-03-27 | 株式会社東芝 | Metal oxide / hydrogen battery |
| FR2797526B1 (en) * | 1999-08-09 | 2001-10-12 | Cit Alcatel | WATERPROOF NICKEL-METAL WATERPROOF BATTERY |
| WO2003003498A1 (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-09 | Ovonic Battery Company, Inc. | Hydrogen storage battery; positive nickel electrode; positive electrode active material and methods for making |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL94733C (en) * | 1949-11-22 | |||
| CH495060A (en) * | 1967-05-02 | 1970-08-15 | Battelle Memorial Inst Interna | Accumulator electrode with storage capacity for hydrogen and process for their production |
| CA1009301A (en) * | 1970-08-03 | 1977-04-26 | John L. Devitt | Maintenance-free lead-acid sealed electrochemical cell with gas recombination |
| US3669744A (en) * | 1971-02-25 | 1972-06-13 | Tsenter Boris I | Hermetically sealed nickel-hydrogen storage cell |
| IT974430B (en) * | 1972-01-08 | 1974-06-20 | Deutsche Automobilgesellsch | PROCEDURE FOR THE MANUFACTURE OF HYDROGEN STORAGE ELECTRODES FOR ELECTRIC ACCUMULATORS |
| US3867199A (en) * | 1972-06-05 | 1975-02-18 | Communications Satellite Corp | Nickel hydrogen cell |
| US3850694A (en) * | 1972-11-27 | 1974-11-26 | Communications Satellite Corp | Low pressure nickel hydrogen cell |
| US3874928A (en) * | 1973-06-29 | 1975-04-01 | Gen Electric | Hermetically sealed secondary battery with lanthanum nickel anode |
| DE2527173A1 (en) * | 1974-06-19 | 1976-01-02 | Western Electric Co | ENERGY CONVERTER IN WHICH CHEMICAL ENERGY IS CONVERTED INTO ELECTRICAL |
| US3980501A (en) * | 1974-06-19 | 1976-09-14 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Use of hydrogen-absorbing electrode in alkaline battery |
| NL7411045A (en) * | 1974-08-19 | 1976-02-23 | Philips Nv | RECHARGEABLE ELECTROCHEMICAL CELL. |
| DE2452064C3 (en) * | 1974-11-02 | 1981-06-19 | Varta Batterie Ag, 3000 Hannover | Gas-tight sealed alkaline accumulator |
-
1978
- 1978-02-03 NL NLAANVRAGE7801243,A patent/NL176893C/en not_active IP Right Cessation
- 1978-02-27 DE DE2808433A patent/DE2808433C3/en not_active Expired
- 1978-02-28 CA CA297,860A patent/CA1097734A/en not_active Expired
- 1978-02-28 DK DK091578A patent/DK155859C/en not_active IP Right Cessation
- 1978-02-28 GB GB7876/78A patent/GB1579714A/en not_active Expired
- 1978-02-28 AT AT143578A patent/ATA143578A/en not_active IP Right Cessation
- 1978-02-28 SE SE7802243D patent/SE7802243L/en not_active Application Discontinuation
- 1978-02-28 SE SE7802243A patent/SE440712B/en not_active IP Right Cessation
- 1978-03-01 JP JP2216978A patent/JPS53111439A/en active Granted
- 1978-03-01 IT IT67419/78A patent/IT1111422B/en active
- 1978-03-02 FR FR7805981A patent/FR2382776A1/en active Granted
- 1978-03-02 YU YU00494/78A patent/YU49478A/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT7867419A0 (en) | 1978-03-01 |
| JPS53111439A (en) | 1978-09-29 |
| IT1111422B (en) | 1986-01-13 |
| CA1097734A (en) | 1981-03-17 |
| GB1579714A (en) | 1980-11-26 |
| NL7801243A (en) | 1978-09-05 |
| NL176893B (en) | 1985-01-16 |
| DE2808433C3 (en) | 1981-06-25 |
| FR2382776A1 (en) | 1978-09-29 |
| DK155859C (en) | 1989-10-09 |
| DE2808433A1 (en) | 1978-09-07 |
| FR2382776B1 (en) | 1983-09-02 |
| ATA143578A (en) | 1980-10-15 |
| JPS615264B2 (en) | 1986-02-17 |
| DE2808433B2 (en) | 1980-07-10 |
| DK155859B (en) | 1989-05-22 |
| SE7802243L (en) | 1978-09-04 |
| YU49478A (en) | 1983-01-21 |
| DK91578A (en) | 1978-09-04 |
| NL176893C (en) | 1985-06-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SE440712B (en) | RECHARGEABLE ELECTROCHEMICAL CELL, WHICH IS ENDED AGAINST THE EXTERNAL ENVIRONMENT, AND WILL SET TO MAKE IT | |
| US4214043A (en) | Rechargeable electrochemical cell | |
| US4487817A (en) | Electrochemical cell comprising stable hydride-forming material | |
| Iwakura et al. | Self‐Discharge Mechanism of Nickel‐Hydrogen Batteries Using Metal Hydride Anodes | |
| US3850694A (en) | Low pressure nickel hydrogen cell | |
| Sakai et al. | Metal hydride anodes for nickel‐hydrogen secondary battery | |
| EP0723305B1 (en) | Nickel positive electrode for use in alkaline storage battery. | |
| US3959018A (en) | Low pressure nickel hydrogen cell | |
| US4312928A (en) | Rechargeable electrochemical cell | |
| JPH08509835A (en) | Sealed rechargeable battery | |
| US4621034A (en) | Sealed metal oxide-hydrogen storage cell | |
| Young et al. | Effects of H2O2 addition to the cell balance and self-discharge of Ni/MH batteries with AB5 and A2B7 alloys | |
| US3980501A (en) | Use of hydrogen-absorbing electrode in alkaline battery | |
| US4702978A (en) | Electrochemical cell | |
| US5569554A (en) | Sealed rechargeable battery with stabilizer | |
| Berndt | Electrochemical energy storage | |
| Markin et al. | Recent developments in nickel oxide-hydrogen batteries | |
| US6183899B1 (en) | Maintenance-free open industrial type alkaline electrolyte storage battery | |
| US5131920A (en) | Method of manufacturing sealed rechargeable batteries | |
| Willems | Investigation of a new type of rechargeable battery, the nickel-hydride cell | |
| US5645953A (en) | Secondary battery and method for controlling the self-discharge of a nickel/metal hydride secondary battery | |
| KR100307935B1 (en) | Alkali accumulators in the form of button-cells | |
| US5626987A (en) | Hydridable material for the negative electrode in a nickel-metal hydride storage battery | |
| JP3057737B2 (en) | Sealed alkaline storage battery | |
| JP3412162B2 (en) | Alkaline storage battery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NAL | Patent in force |
Ref document number: 7802243-1 |
|
| NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 7802243-1 |