ГЕРМЕТИЧНЫЙ НИКЕЛЬ-ВОДОРОДНЫЙ АККУМУЛЯТОР

ГЕРМЕТИЧНЫЙ НИКЕЛЬ-ВОДОРОДНЫЙ АККУМУЛЯТОР


RU (11) 2046463 (13) C1

(51) 6 H01M12/04 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.03.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 3138277/07 
(22) Дата подачи заявки: 1986.03.24 
(45) Опубликовано: 1995.10.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Патент США N 4159367, кл. 429-38, 1979. 2. Патент РФ N 2044372, кл. H 01M 12/04, 1995. 
(71) Заявитель(и): Научно-производственное предприятие "Сатурн" 
(72) Автор(ы): Галкин В.В.; Гучинская А.М.; Кулыга В.П.; Лапшин В.Ю.; Лихоносов С.Д.; Першина Н.Ф. 
(73) Патентообладатель(и): Научно-производственное предприятие "Сатурн" 

(54) ГЕРМЕТИЧНЫЙ НИКЕЛЬ-ВОДОРОДНЫЙ АККУМУЛЯТОР 

Использование: в герметичных никель-водородных аккумуляторах. Сущность изобретения: аккумулятор содержит окисно-никелевые положительные электроды, электрически связанные посредством асбестового электроносителя с отрицательными водородными электродами, состоящими из металлокерамической никелевой основы пористостью 20 30% и толщиной 40 120 мкм, гидрофобизированного платино-палладиевого активного слоя толщиной 1 10 мкм, на поверхность которого нанесен фторопластовый слой толщиной 1 10 мкм, на поверхность которого нанесен фторопластовый слой толщиной 0,25 5 мкм, представляющий собой чередующиеся гидрофобизированные участки и гидрофильные каналы, имеющие выход на поверхность фторопластового слоя. Поверхность металлокерамической никелевой основы выполнена в виде рельефной ячеистой сетки с площадью поверхности ячеек, составляющей 75 80% от площади основы, с глубиной ячеек, составляющей 16,7 50% толщины основы, но не менее 0,02 мм и расстоянием между ячейками 0,05 0,3 мм. Активный слой с нанесенным на его поверхность фторопластовым слоем расположен в ячейках рельефной сетки,основание металлокерамической никелевой основы имеет непосредственный контакт с электроносителем, а ее поверхность с газовым сепаратором. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве никель-водородных аккумуляторов.

Известен герметичный никель-водородный аккумулятор [1] содержащий положительные и отрицательные электроды. Положительные электроды это металлокерамические окисно-никелевые электроды. Отрицательные газодиффузионные многослойные водородные электроды, представляющие собой никелевую металлокерамическую основу или никелевую сетку, на которую нанесен платиновый, палладиевый или платино-палладиевый катализатор с нанесенным гидрофобным слоем и чисто гидрофильные.

Отрицательные электроды расположены в аккумуляторе так, что осуществляется подача газа с их тыльной стороны.

Описанный герметичный никель-водородный аккумулятор имеет следующие недостатки: ограниченный рабочий диапазон, эксплуатационная безопасность обеспечивается применением специальных устройств и способов изготовления аккумулятора.

Причина указанных недостатков заключается в отсутствии оптимальной структуры водородного электрода и подаче газа c тыльной его стороны.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результате к изобретению является герметичный никель-водородный аккумулятор [2] содержащий положительные окисно-никелевые электроды, электрически связанные с отрицательными водородными электродами посредством асбестового электролитоносителя. В качестве отрицательного электрода используется газодиффузионный водородный электрод, представляющий собой металлокерамическую никелевую основу с нанесенным на нее гидрофобизированным платино-палладиевым активным слоем и фторопластовым слоем, нанесенным на поверхность активного слоя. Водородный электрод так расположен в аккумуляторе, что металлокерамическая никелевая основа имеет непосредственный контакт с электролитоносителем, а газ подводится со стороны активного слоя электрода. Отрицательный водородный электрод состоит из металлокерамической никелевой основы с пористостью 20-30% толщиной 40-120 мкм с нанесенным на нее гидрофобизированным платино-палладиевым активным слоем толщиной 1-10 мкм и фторопластовым слоем толщиной 0,25-5 мкм, нанесенным на поверхность активного слоя. Активный слой выполнен в виде чередующихся гидрофобизированных участков и гидрофильных каналов, имеющих выход на поверхность фторопластового слоя.

Недостатком прототипа является недостаточно высокий ресурс, а именно недостаточно большое количество зарядно-разрядных циклов из-за отсутствия достаточной эксплуатационной надежности водородного электрода.

Целью изобретения является увеличение ресурса путем повышения эксплуатационной надежности отрицательного водородного электрода.

Цель достигается тем, что в никель-водородном аккумуляторе, содержащем отрицательные водородные электроды, электрически связанные с положительными окисно-никелевыми электродами посредством асбестового электролитоносителя, водородный электрод представляет собой металлокерамическую никелевую основу, на которой методом фотохимического травления выполнена рельефная ячеистая сетка, ячейки последней заполнены активным слоем с нанесенным на его поверхность фторопластовым слоем. Причем поверхность фторопластового слоя располагается ниже уровня ребер сетки. Водородный электрод расположен в аккумуляторе так, что основание металлокерамической никелевой основы водородного электрода имеет непосредственный контакт с электролитоносителем, а газ подается со стороны рельефной ячеистой сетки.

Отрицательные водородные электроды состоят из металлокерамической никелевой основы пористостью 20-30% и толщиной 40-120 мкм, гидрофобизированного платино-палладиевого активного слоя толщиной 1-10 мкм и фторопластового слоя толщиной 0,25-5 мкм, нанесенного на поверхность активного слоя. Металлокерамическая никелевая основа имеет на поверхности рельефную ячеистую сетку с размерами ячейки: длина и ширина 0,5-1,7 мм, глубина 0,02-0,05 мм и расстоянием между ячейками 0,05-0,3 мм. Активный слой с нанесенным на его поверхность фторопластовым слоем расположен в ячейках рельефной сетки. Активный слой представляет собой чередующиеся гидрофобизированные участки и гидрофильные каналы, имеющие выход на поверхность фторопластового слоя. Основание металлокерамической никелевой основы имеет непосредственный контакт с электроносителем, а поверхность с газовым сепаратором.

Использование совокупности отличительных признаков позволяет достичь положительного эффекта или цели изобретения за счет повышения эксплуатационной надежности водородного электрода путем улучшения механической прочности связи активного слоя с основой, устранения непосредственного контакта активного слоя с нанесенным фторопластовым слоем с газовым сепаратором и их взаимных перемещений при эксплуатации аккумулятора и в процессе его работы, приводящих к разрушению активного и фторопластового слоев электрода.

Не известно применение металлокерамической никелевой основы указанной конструкции для обеспечения эксплуатационной надежности водородного электрода.

Известны отрицательные электроды для никель-водородных аккумуляторов, имеющие ячеистую структуру, но другой конструкции и из других конструктивных материалов (например, патент США N 4250235, кл. 429/211, Н 01 М 4102, 16.08.79). Основой для отрицательного электрода служит никелевая перфорированная фольга, на которую нанесен слой тефлона. Образованные таким образом ячейки заполнены активной массой.

Однако в заявляемом электроде его основой служит не никелевая фольга, а пористая металлокерамика, а не перфорированная, а имеющая рельефную ячеистую сетку на поверхности, причем глубина ячеек составляет не более 50% от толщины металлокерамической основы. В приведенном примере ячеистая структура основы водородного электрода служит для уменьшения омического сопротивления и улучшения токосъема, а не для повышения эксплуатационной надежности водородного электрода. Ячеистые рельефные поверхности применяются и в других областях техники, например в легкой промышленности, пищевой, в строительстве.

Известны ячеистые рельефные подошвы и прокладки некоторых видов обуви, поверхности лестниц, поверхности упаковок для конфет и других продуктов. Ячеистые рельефные поверхности служат или для удобства эксплуатации, или для удобства транспортировки.

Отличительные признаки каждый в отдельности известны, но их новая совокупность позволяет повысить эксплуатационную надежность водородного электрода, обеспечив увеличение ресурса, а именно количество зарядно-разрядных циклов при сохранении широкого рабочего диапазона и эксплуатационной безопасности аккумулятора.

Указанные размеры рельефной ячеистой сетки выбраны из следующих соображений. При длине и ширине более 1,7 мм не удается полностью исключить влияние сепаратора на активный слой электрода. При длине и ширине менее 0,5 мм уменьшение активной поверхности электрода начинает заметно сказываться на его активности. Глубина ячейки определяется количеством активной массы, которую необходимо поместить в ячейки, для получения требуемой активности водородного электрода. Расстояние между ячейками определяется прочностными свойствами ребра при взаимодействии его с сепаратором.

На фиг. 1 и 2 показан аккумулятор, в корпусе 1 которого расположены окисно-никелевые электроды 2, водородные электроды 3, асбестовый электролитоноситель 4, посредством которого осуществляется электрическая связь между электродами, и газовый сепаратор 5. Электролит, содержащийся в асбесте, представляет собой раствор КОН плотностью 1,26 г/см3 на 1 л которого добавлено 30 г LiOH. Водородный электрод состоит из металлокерамической никелевой основы 6 с ячейками 7 глубиной h 0,02-0,05 мм, образующими на поверхности рельефную сетку, активного 8 и фторопластового 9 слоев. Активный слой состоит из чередующихся гидрофобизированных участков 10 и гидрофильных каналов 11. Водородный электрод так расположен в аккумуляторе, что основание металлокерамической никелевой основы имеет непосредственный контакт с электролитоносителем и обеспечивает активный слой электролитом. Газ к активному слою подается со стороны рельефной ячеистой сетки через газовый сепаратор.

На фиг. 3 показана поверхность водородного электрода, состоящая из ячеек 12 длиной а и шириной b (a b 0,5-1,7 мм) и взаимно пересекающихся горизонтальных и вертикальных ребер 13 шириной с d0,05-0,3 мм.

В жестких режимах эксплуатации, например при ударах вибрации, температурных градиентах возможны взаимные перемещения газового сепаратора и водородного электрода. При длительной эксплуатации аккумулятора происходит увеличение размеров окисно-никелевых электродов, сопровождающееся деформацией сепаратора, что также приводит к взаимным перемещениям водородного электрода и сепаратора. В предлагаемой конструкции в процессе взаимных перемещений сепаратор взаимодействует лишь с ребрами ячеистой сетки металлокерамической никелевой основы и не нарушает целостности активного и фторопластового слоев водородного электрода. Следовательно, полностью исключается возможность снижения активности водородного электрода.

Таким образом, механическая прочность связи активного слоя с металлокерамической никелевой основой и отсутствие непосредственного контакта электрода и сепаратора обеспечивают эксплуатационную надежность водородного электрода.

Технические преимущества заявляемого герметичного никель-водородного аккумулятора по сравнению с прототипом заключаются в том, что при сохранении широкого рабочего диапазона и высокой эксплуатационной безопасности обеспечивается эксплуатационная надежность водородного электрода за счет повышенной механической прочности связи активного слоя с металлокерамической никелевой основой и отсутствия непосредственного контакта электрода и газового сепаратора, что позволяет повысить ресурс и количество зарядно-разрядных циклов аккумулятора. Рельефная ячеистая структура металлокерамической никелевой основы обеспечивает сохранение достаточной механической прочности водородного электрода при уменьшении его массы, что приводит к возрастанию удельной мощности и удельной энергии аккумулятора. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ГЕРМЕТИЧНЫЙ НИКЕЛЬ-ВОДОРОДНЫЙ АККУМУЛЯТОР, содержащий окисно-никелевые положительные электроды, электрически связанные посредством асбестового электролитоносителя с отрицательными водородными электродами, состоящими из металлокерамической никелевой основы пористостью 20 30% и толщиной 40 120 мкм, гидрофобизированного платино-палладиевого активного слоя толщиной 1 10 мкм, на поверхность которого нанесен фторопластовый слой толщиной 0,25 5 мкм, представляющего собой чередующиеся гидрофобизированные участки и гидрофильные каналы, имеющие выход на поверхность фторопластового слоя, отличающийся тем, что, с целью увеличения ресурса, поверхность металлокерамической никелевой основы выполнена в виде рельефной ячеистой сетки с площадью поверхности ячеек, составляющей 75 80% от площади основы, с глубиной ячеек, составляющей 16,7 50% толщины основы, но не менее 0,02 мм, и расстоянием между ячейками 0,05 0,3 мм, причем активный слой с нанесенным на его поверхность фторопластовым слоем расположен в ячейках рельефной сетки, основание металлокерамической никелевой основы имеет непосредственный контакт с электролитоносителем, а ее поверхность с газовым сепаратором.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru