NO117819B - - Google Patents

Description

Permanent gass- og væsketett lukket alkalisk akkumulator.

Oppfinnelsen vedrører en permanent

gass- og væsketett lukket alkalisk akkumulator med hovedsakelig bare i elektrodenes og separatorenes porer kapillart fastholdt elektrolytt, og med i berøring med den utviklede gass stående overflatedeler av elektrodene, der den positive elektrode har en tilsetning av elektrolyttisk metalloksyd resp.- hydroksyd som tilnærmelsesvis ved den negative elektrodes potensial er reduserbart til metall.

Det er allerede blitt foreslått å gi den positive elektrode i permanent gasstett

lukkede alkaliske akkumulatorer en strøm-kapasitet enn den negative elektrode, det vil si en større evne til å oppta eller avgi elektrisk ladning i amperetimer. Disse akkumulatorer lukkes gasstett etter at begge elektroder på forhånd er blitt helt opp-ladet og den frittbevegelige, det vil si ut-hellbare elektrolytt er blitt fjernet fra celle-huset.

Akkumulatorene i henhold til dette for-slag har den egenskap at ved en dyputladning først den negative elektrode polom-kobles og derved frigir surstoff som kommer i berøring med de deler av elektrodene som ligger fritt, det vil si ikke er dekket av noen separator eller på annen måte og derfor er uhindret tilgjengelig for dette surstoff. På denne måte, det vil si ved be-røring med de frittliggende deler av elektrodene blir surstoffet igjen forbrukt på elektrokjemisk vei, og fra den gassformige tilstand forvandlet tilbake til ionetilstand.

Oppfinnelsen går ut på å forbedre

slike alkaliske akkumulatorer hvis positive elektrode har en høyere evne til å oppta

eller avgi elektrisk ladning enn den negative elektrode, samt gjøre disse akkumulatorer mere driftssikre.

Denne oppgave løses i henhold til oppfinnelsen ved at mengden av denne tilsetning er valgt så stor at hver gang på det utladningstidspunkt på hvilket den negative elektrode har uttømt sin nyttbare kapasitet som er omtrent størrelsesmessig overensstemmende med den positive elektrodes kapasitet, forefinnes den nevnte tilsetning i det minste delvis ennå uredusert i den positive elektrode.

Den regulære positive aktive massej det vil si nikkelhydroksyd som inneholdes i den positive elektrode, har altså størrel-sesmessig, det vil si målt i amperetimer, omtent samme evne til å oppta eller avgi elektrisk ladning som den negative elektrode, der som aktiv masse f. eks. inneholder den vanlige kadmiummasse.

Da nå i henhold til oppfinnelsen på tidspunktet for den negative elektrodes utladning, i den positive elektrode tilsetningen av det metalloksyd eller- hydroksyd som omtrent ved potensialet av den negative elektrode er reduserbart til metall, ennå forefinnes delvis i uredusert tilstand, er altså evnen av den positive elektrode som inneholder regulær positiv masse, det vil si nikkelhydroksyd, og en tilsetning av reduserbart metalloksyd resp.- hydroksyd, til å oppta eller avgi elektrisk ladning større enn kapasiteten av den negative elektrode.

Under hensyntagen til tilsetningen av reduserbart metalloksyd resp.- hydroksyd har således den positive elektrode en større kapasitet eller en større utladningseyneienn den negative elektrode, idet denne utlad-ningsevne er fordelt på to utladningstrinn.

Det første utladningstrinn inneholder den såkalte nyttbare kapasitet. Det annet utladningstrinn oppfyller følgende øyemed: Under utladningen etter at den regulære positive masse (nikkelhydroksyd), er opp-brukt, synker den positive elektrodes potensial til potensialet av den tilstand som er bestemt ved reduksjonen av det tilblandede metalloksyd resp.- hydroksyd til metall. Dette potensial motsvarer omtrent potensialet av den negative elektrode under ak-kumulatorens ladning før begynnelsen av en vannstoffutvikling.

På det utladningstidspunkt hvor den negative elektrode har forbrukt sin nyttbare kapasitet som størrelsesmessig omtrent stemmer overens med kapasiteten av den positive elektrode, faller også potensialet av denne i mellomtiden forbrukte negative elektrode så langt at der på denne elektrode utvikles surstoff. Dette surstoff kommer i berøring med de overflatedeler av den positive elektrode som er fritt tilgjengelig for denne gass, da de ikke er dekket av noen separatorer eller av andre deler som er ugjennomtrengelig for gass, det vil si det kommer til frittliggende deler av de positive elektroder. På disse frittliggende deler foregår da en tilbakefor-vandling av det utviklede surstoff i ionetil-standen og dermed en fjernelse fra gass-rommet.

Ved tilstedeværelsen av de ureduserte metalloksyder resp.- hydroksyder og den allerede begynnende reduksjon av disse metallforbindelser, er den positive elektrode ved den fullstendige utladning av akkumulatoren naturligvis påtvunget potensialet av denne prosess.

Potensialet av den helt utladede positive elektrode motsvarer potensialet av den negative elektrode før begynnelsen av en vannstoffutvikling og er så uedelt at den elektrokjemiske surstoffortæring forløper med en vesentlig større hastighet enn når nikkelhydroksyd alene var tilstede i over-skudd.

Under det videre forløp av utladningen blir da den positive elektrode på grunn av det av den negative elektrode utviklede surstoff og ved dettes elektrokjemiske om-setning på den positive elektrode depolari-sert på en sådan måte at en vannstoffutvikling ved dyputladning resp. ompoling ikke opptrer, på den positive elektrode.

'.'Surstoffortæringen forløper aktivt på ent-sådan'. ;l,måté at. celletrykkene ligger i samme; størrelsesorden som ved akkumula-

torens ladning, det vil si de er i alminne-lighet mindre enn 1 atm.

Ved den spesielle utrustning av den positive elektrode med en tilsetning av metalloksyd resp.- hydroksyd som er reduserbart til metall omtrent ved den positive elektrodes potensial, oppnås således føl-gende særlige tekniske virkninger: Sur-stoffomsetningen foregår ved den fullstendige utladning av akkumulatoren med polomkobling aktivt på en sådan måte at akkumulatoren uten videre holder stand overfor over et lengere tidsrom stedfinnen-de dyputladning, uten at der opptrer noen vannstoffutvikling. Det på den negative elektrode ved dennes utladning utviklede, hittil skadelige surstoff blir i motsetning til de hittil kjente anordninger nå på en fordelaktig måte benyttet til å oppholde den videre utladning av den positive elektrode, som tidligere tvangsmessig sluttelig førte til en vannstoffutvikling, og under utladningen av denne elektrode med sikkerhet hindre vannstoffutviklingen.

Av denne grunn opptrer der ved akkumulatorene i henhold til oppfinnelsen hel-ler ikke ved utladning med polomkobling noen eksplosjonsfårlig knallgass, hvorved driftssikkerheten av de gasstette akkumulatorer i henhold til oppfinnelsen er vesentlig øket i sammenligning med kjente gasstette akkumulatorer.

Dessuten blir ved tilsetningen av metalloksyd resp. -hydroksyd som er reduserbart omtrent ved den negative elektrodes potensial, potensialet av den helt utladende positive elektrode så uedelt, at denne prosess er forbundet med en stor potensialforandring. F. eks. forandres potensialet a.v akkumulatoren i henhold til oppfinnelsen i forløpet av utladningen ca. 2,7 v. i forhold til den positive elektrode på + 1,2 v. inntil -r- 1,5 v. Denne sterke potensialforandring av en så dypt utladende celle forminsker totalpotensialet av en til et batteri sam-mensluttet cellesats så meget at herved utladningsstrømmen ved utladning over en strømforbruker sterkt forminskes. Denne forminsking betyr en motsvarende forminsking av gassutviklingen og dermed en ytterligere sikkerhet mot at der opptrer skadelige overtrykk under akkumulator-ens utladning.

Den ovenfor beskrevne utførelse av de positive elektroder kan anvendes på alle kjente elektrodeutførelser, f. eks. sinter-elektroder, lommeelektroder, rørelektroder, presseelektroder, båndelektroder etc.

Det har vist seg hensiktsmessig at tilsetningen av det omtrent ved den negative elektrodes potensial reduserbare metalloksyd resp. -hydroksyd består av kadmiumoksyd resp. -hydroksyd.

Ved en annen fordelaktig utførelses-form er for forstørrelse av de overflatedeler

av elektrodene som er i berøring med den

utviklede gass, disse deler på sine baksider

uhindret tilgjengelig for gassen, det vil si

ikke dekket av noen separator eller et

annet materiale som ikke eller bare van-skelig er gjennomtrengelig for gass.

For videre å forstørre den fri overflate

av den positive elektrode som er i berøring

med den utviklede gass, er det i henhold

til nok en utførelsesform særlig fordelaktig at den positive elektrode er oppdelt i to

delelektroder, idet det vesentlige mellomrom mellom delelektrodene er fri for elektrolytt og muliggjør en gassinntredelse.

Claims (4)

1. Permanent gass- og væsketett lukket alkalisk akkumulator med hovedsakelig bare i elektrodenes og separatorenes

porer kapillart fastholdt elektrolytt, og med i berøring med den utviklede gass stående overflatedeler av elektrodene, der den positive elektrode har en tilsetning av elektrolyttisk metalloksyd resp. -hydroksyd som tilnærmelsesvis ved den negative elektrodes potensial er reduserbart til metall, karakterisert ved ta mengden av denne tilsetning er valgt så stor at hver gang på det utladningstidspunkt på hvilket den negative elektrode har uttømt sin nyttbare kapasitet som er omtrent størrelsesmessig overensstemmende med den positive elektrodes kapasitet, forefinnes den nevnte tilsetning i det minste delvis ennå uredusert i den positive elektrode.

2. Akkumulator som angitt i påstand 1, karakterisert ved at tilsetningen består av som i og for seg kjent kadmiumoksyd resp. kadmiumhydroksyd.

3. Akkumulator som angitt i påstand 1 og 2, karakterisert ved at for forstørrelse av de overflatedeler av elektrodene som er i berøring med den utviklede gass, er elektrodene på sine baksider uhindret tilgjengelig for gassen.

4. Akkumulator som angitt i påstand 3, karakterisert ved at den positive elektrode er oppdelt i to delelektroder, idet det vesentlige mellomrom mellom delelektrodene er fri for elektrolytt og muliggjør en gassinntredelse.