Cylindryczne ogniwo cyn ko wo-po wietrzne do jednorazowego

POLSKA
RZECZPOSPOLITA
FIS
PATENTOWY 104843
PATENTU TYMCZASOWEGO
Patent tymczasowy dodatkowy
do patentu
Zgłoszono:
31.03.77 (P. 197148)
Int. Cl2.
Pierwszeństwo:
URZĄD
PATENTOWY
PRL
H01M 6/0*5
CZY TELMIA
Zgłoszenie ogłoszono:
30.01.78
U cdu Połefłrowego
Opis patentowy opublikowano: 01.12.1979
Twórcy wynalazku: Kazimierz Appelt, Leszek Malanowski, Radosław Koczorowski
Uprawniony z patentu tymczasowego: Akademia Górniczo-Hutnicza
im. Stanisława Staszica,
Kraków (Polska)
Cylindryczne ogniwo cynko wo-po wietrzne do jednorazowego użytku
• Przedmiotem wynalazku jest cylindryczne ogniwo cynkowo-powietrzne do jednorazowego użytku,
znajdujące zastosowanie w urządzeniach teletechnicznych.
Znane jest cynkowo-powietrzne ogniwo Portera, które ma katodę umieszczoną w cylindrycznej obudowie.
Katodę stanowi porowaty katalizowany spiek niklowy w kształcie tulei z kolektorem prądu w postaci siatki
metalowej. Wewnątrz katody umieszczona jest cylindrycznie anoda z prasowanego proszku cynku, osadzona na
kolektorze prądu w postaci walca. Pomiędzy katodą a anodą znajduje się separator, nasycony elektrolitem,
którym jest wodorotlenek potasu. Wadą znanego ogniwa jest to, że nie ma ono oddzielnego wyprowadzenia gazu,
wydzielającego się podczas reakcji elektrochemicznych, który uchodzi na zewnątrz poprzez porowatą katodę.
Ilość wydzielającego się gazu nie może być zatem zbyt duża, w związku z czym elektrolit usytuowany jest tylko
pomiędzy elektrodami, tworząc cienką warstwę. Mała ilość elektrolitu powoduje skrócenie czasu pracy ogniwa
z powodu jego wysychania i nawęglania się. Niewielka zawartość elektrolitu w ogniwie uniemożliwia również
dłuższe przechowywanie ogniwa.
Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji cylindrycznego ogniwa cynkowo-powietrznego, o wysokich
parametrach napięciowo-prądowych, uzyskiwanych z jednostki masy lub objętości.
Istota wynalazku polega na tym, że katoda węglowo-tworzywowa stanowi naczynie ogniwa a anoda
osadzona jest na perforowanym kolektorze prądu w postaci tulei. Wnętrze anodowego kolektora prądu oraz
przestrzeń pomiędzy elektrodami są wypełnione separatorem tworzywowym z dziedziny anilanowej, nasyconej
elektrolitem zasadowym. Jako elektrolit stosuje się bądź sam wodny roztwór wodorotlenku potasu, bądź
zagęszczony żelem karboksymetylocelulozy. Przestrzeń międzyelektrodowa od góry ogniwa jest zamknięta
wieczkiem, na którym spoczywa krążek izolacyjny osłonięty kołpakiem, który poprzez przewód połączony jest
z katodą. W wieczku i w krążku osadzony jest osiowo zawór zwrotny do odprowadzania gazów i nadmiaru
elektrolitu, przy czym pomiędzy krążkiem izolacyjnym a kołpakiem znajduje się substancja pochłaniająca
nadmiar elektrolitu. Przestrzeń międzyelektrodowa w dolnej części ogniwa jest zamknięta również wieczkiem
2
104 843
i krążkiem izolacyjnym, przez który przechodzi przewód łączący anodowy kolektor prądu z pokrywką. Ogniwo
mieści się w osłonie w której są wycięte otwory powietrzne. Pomiędzy osłoną a katodą w górnej i dolnej części
ogniwa są usytuowane tulejki dystansujące.
Zaletą ogniwa, według wynalazku, jest to że odznacza się ono stabilną krzywą wyładowania dla prądów nie
wyższych niż 25 mA cm"2. Ponadto, dzięki zwiększeniu przereagowania cynku anodowego do 90%, ogniwo
odznacza się również wysokimi parametrami napięciowymi i prądowymi. Dodatkową zaletę ogniwa stanowi
zwiększona zawartość elektrolitu, dzięki której możliwe jest wydłużenie czasu pracy oraz okresu
przechowywania ogniwa powyżej 6 miesięcy bez zmiany jego charakterystyk prądowych.
Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia ogniwo
w przekroju podłużnym.
Katoda węglowo-tworzywowa 1 ma kształt cylindra, tworzącego naczynie ogniwa z umieszczoną wewnątrz
cylindryczną porowatą cynkową anodą 2 , która osadzona jest na porowatym kolektorze prądu 3 w postaci
tulejki. Wnętrze anodowego kolektora prądu 3 oraz przestrzeń pomiędzy e!ektrodami 1 i 2 są wypełnione
separatorem tworzywowym 4, z dziedziny anilanowej, nasyconej wodnym roztworem wodorotlenku potasu,
zagęszczonym żelem karboksymetylocelulozy. Przestrzeń międzyelektrodowa od góry ogniwa jest zamknięta
wieczkiem 5, na którym spoczywa krążek izolacyjny 6, wykonany z polimetakrylanumetylu osłonięty
kołpakiem 7, połączonym za pomocą przewodu 8 z katodą 1. W wieczku 5 i krążku 6 osadzony jest osiowo
zawór zwrotny 9 służący do odprowadzania gazów i nadmiaru elektrolitu. Pomiędzy krążkiem 6 a kołpakiem 7
znajduje się bibuła filtracyjna, pochłaniająca nadmiar elektrolitu. Przestrzeń międzyelektrodowa w dolnej części
ogniwa jest zamknięta wieczkiem 10 i krążkiem izolacyjnym 11, wykonanym z polimetakrylanumetylu, przez
który przechodzi przewód 12, łączący anodowy kolektor prądu 3 z pokrywą 13. Ogniwo mieści się w blaszanej
osłonie 14, w której są wycięte otwory powietrzne 15. Pomiędzy osłoną 14, a katodą 1, w górnej i dolnej części
ogniwa są usytuowane dystansujące tulejki 16.
Ogniwo cynkowo-powietrzne, według wynalazku, poddane badaniom elektrycznym pod ciągłym oporem 5
omów i do napięcia końcowego Uk = 0,75 V, charakteryzuje się następującymi parametrami:
napięcie V
-
czas pracy h
pojemność Ah
pojemność I
masa kg
Ah/kg
- 82
Ah/I
Wh/kg
-365
-280
Wh/I
-455
strzeżenia
patentowe
-
1,24
20
- 0,055
- 0,090
-220
1. Cylindryczne ogniwo cynkowe powietrzne do jednorazowego użytku, zawierające katodę w kształcie
tulei, z umieszczoną w niej cylindryczną anodą oraz separator tworzywowy z dziedziny anilanowej, nasyconej
zasadowym elektrolitem, znamienne tym, że katoda węglowo-tworzywowa (1) stanowi naczynie ogniwa,
a anoda (2) osadzona jest na perforowanym kolektorze prądu (2) w postaci tulei, przy czym wnętrze anodowego
kolektora prądu (3) oraz przestrzeń pomiędzy elektrodami (1) i (2) są wypełnione separatorem tworzywowym
(4), zaś przestrzeń międzyelektrodowa w górnej części ogniwa jest zamknięta wieczkiem (5), na którym
spoczywa krążek izolacyjny (6), osłonięty kołpakiem (7), połączonym przewodem (8), z katodą (1), przy czym
w wieczku (5) i krążku (6) osadzony jest osiowo zawór zwrotny (9) do odprowadzania gazów i nadmiaru
elektrolitu.
2. Ogniwo, według zastrz. 1,znamienne tym, że pomiędzy krążkiem izolacyjnym (6), a kołpakiem
(7) znajduje się substancja filtracyjna pochłaniająca nadmiar elektrolitu.
3. Ogniwo, według zastrz. 1, znamienne tym, że jako elektrolit stosuje się sam wodny roztwór
wodorotlenku potasu lub zagęszczony żelem karboksymetylocelulozy.
104 843