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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2251177

Nickel-Wasserstoff-Batterie mit langer Lebensdauer

Nickel-Wasserstoff-Batterie mit langer Lebensdauer

Name des Erfinders: Lihonosov SD (RU); Pavlenko EA (RU); Shchekoldin SI (RU)
Der Name des Patentinhabers: Open Joint Stock Company "Saturn" (RU)
Korrespondenzanschrift: 350072, Krasnodar, ul. So 6, "Saturn"
Startdatum des Patents: 2003.08.19

Die Erfindung betrifft Elektroindustrie und in der Gestaltung von abgedichtete Nickel-Wasserstoff-Batterien (NCA) mit langer Lebensdauer verwendet werden. Das technische Ergebnis ist die mechanische Belastung der Wasserstoffelektrode, und als Ergebnis wird eine höhere Zuverlässigkeit bei längeren zyklischen NCA Ressource übertragen zu reduzieren. Gemäß der Erfindung, Nickel-Wasserstoff-Batterie mit einer Lebensdauer langen Zyklus der Stromzuführung und getrennt in einer Gehäuseeinheit elektrochemische Gruppen platziert besteht durch einen Gasabscheider verbunden wird Gasabscheider als zweireihiges Stränge Reihen relativ zueinander versetzt crossing ausgelegt und das Verhältnis der Fadendurchmesser dem Abstand zwischen jeweils zwei aus dem Bereich 0,4-1 ausgewählt. Hier kann als das Material Gasabscheider Polypropylenfilamente verwendet wird, und der Durchmesser der Filamente beträgt nicht weniger als 0,9 mm.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft Elektroindustrie und in der Gestaltung von abgedichtete Nickel-Wasserstoff - Batterien (NCA) mit langer Lebensdauer verwendet werden.

Es ist bekannt, dass die Volumenänderung während der wiederholten Lade- und Entladezyklen NCA Nickel-Elektrode beobachtet (DEW), deren Erweiterung erhöht sich mit der Anzahl der Zyklen zu erhöhen. Da die Elektrodenanordnung starr festgelegt ist, wird die sich ergebende Spannung über einen Gasabscheider zu der Wasserstoffelektrode übertragen. Letzterer hat eine poröse Struktur, dessen Dicke etwa (100-150) Mikron. die mechanischen Spannungen Erhöhung kann dazu führen, dass ein Durchbruch zu platzen, die zu verkürzten ASN führt. Um dies zu vermeiden, verwenden Sie unterschiedliche Designs.

Somit bekannt HBA (n US №4477540, MKI H 01 M 4/00 ;. 16.10.84 veröffentlicht wurde .) Eines Körpers in einer elektrochemischen Gruppen platziert besteht, durch einen Gasabscheider aufgetrennt.

Der Nachteil dieser HBA ist , dass für die DEW Verbreiterung Batterie eingeführt zusätzliche Elemente zu kompensieren: eine Feder außerhalb des Blocks befindet, eine Reihe von elektrochemischen Gruppen darstellt, und eine Stange trägt Block Estrich. In dieser Hinsicht verwendet als Stromkollektoren lange und flexible Elemente, die das Gewicht und das Volumen der Kollektorbaugruppe erhöhen. Somit erhöht die Einführung zusätzlicher Elemente zur ASN Verbreiterung DEW Kompensations das Gewicht, Volumen und Komplexität der Konstruktion der ASN.

Dieser Mangel wird in einem anderen NCA, genommen als Prototyp (n. USSR №1649985 vom 04.04.89) und aus einem Körper platziert in einem verschlossenen elektrochemischen Blockgruppen, getrennt durch den Gasabscheider teilweise behoben. Der Gasabscheider ist als eine dreireihige Kreuzungsstränge versetzten oberen und unteren Reihen relativ zueinander.

In dieser technischen Lösung, zusätzlich Wasserstoff für die Zulassung zur Wasserstoffelektrodenoberfläche des Gasabscheiders eine Rolle spielt und den Kompensator DEW Verbreiterung aufgrund der Tatsache , dass die durchschnittlichen Garn dehnt und biegt so weit zu zwingen erweitern DEW zu bieten. Somit ermöglicht die Verwendung einer solchen konstruktiven Lösung durch Kompensieren NCA DEW Verbreiterung um die Struktur zu vereinfachen, ohne zusätzliche Elemente in die Batterie eingeführt wird. Allerdings ist in dieser technischen Lösung nicht die Beziehung zwischen dem Filamentdurchmesser geben, und der Abstand zwischen ihnen im wesentlichen der übertragenen Gasabscheider Druck auf der Wasserstoffelektrode zu beeinflussen.

Das technische Ergebnis der vorgeschlagenen Konstruktion ist die mechanische Belastung der Wasserstoffelektrode, und als Folge davon übertragen zu reduzieren, um die Zuverlässigkeit der Lang cyclisches NCA Ressource erhöht wird .

Das technische Ergebnis wird durch die Konstruktion einer Nickel-Wasserstoff - Batterie mit langer Lebensdauer erreicht hat einen Körper in den elektrochemischen Einheitengruppen in der Stromzuführung verbunden angeordnet und durch einen Gasabscheider aufgetrennt. Der Gasabscheider ist als zweireihiges ausgelegt Kreuzungsstränge Reihen relativ zueinander versetzt, und das Verhältnis der Fadendurchmesser und der Abstand ausgewählt ist, jeweils aus dem Bereich von 0,4-1. Hier kann als das Material Gasabscheider Polypropylenfilamente verwendet wird, und der Durchmesser der Filamente beträgt nicht weniger als 0,9 mm.

Wenn das Verhältnis des Durchmessers der Fäden und der Abstand zwischen ihnen kleiner als 0,4 ist ein starker Anstieg der Druck auf die Wasserstoffelektrode übertragen. Bei einem Verhältnis von mehr als 0,4 ist, ist diese Abhängigkeit zu linear nahe. Wenn das Verhältnis größer als eins ist, wird die Porosität des Separators weniger Porosität der Wasserstoffelektrode, die die Arbeit der letzteren beeinflussen können.

Gewicht ist ein wichtiger Parameter für jede Komponente des NCA und seinen niedrigen Wert ist ein Maß für den Grad der Designleistung. Daher ist offensichtlich, ist das Mengenverhältnis von Faserdurchmesser und der Abstand gleich 0,4-0,6 optimal.

Die Tabelle zeigt die Eigenschaften der alkalibeständigen Materialien auf der Basis von funktionalen Anforderungen an den Separator ausgewählt. Aus der Analyse der vorgelegten Daten, dass Polypropylen am besten geeignet als ein Material des Gasabscheiders, es leichter ist, und hat eine geringere Härte als ein Ergebnis verformt sich weniger Wasserstoffelektrode bei mechanischer Belastung, in einem Block ergibt. Die Merkmale der Erfindung verursacht Kriterium "Neuheit" matching wie folgt: Als Trennmaterial Polypropylengarne verwendet, wobei der Durchmesser der Filamente des Separators nicht weniger als 0,9 mm und das Verhältnis Durchmesser der Filamente und der Abstand zwischen ihnen ist gleich gewählt 0,4-1 .

Um die wesentlichen Unterschiede der vorgeschlagenen Lösungen beweisen analysiert, um die Gesamtheit seiner Zeichen und getrennt davon - das Markenzeichen. Es wird festgestellt, dass ein solches Merkmal wie Polypropylen Gasseparator mit einem Filamentdurchmesser von 0,9 mm und einen Durchmesser der Filamente und der Abstand zwischen ihnen im Bereich von 0,4-1, detektiert hat, und daher in der Literatur beschrieben, ist neu und, zusammen mit den bekannten Funktionen dieser Lösung erlaubt es Ihnen, ein neues Ergebnis zu erhalten:, ohne dass erhebliche Belastung der Wasserstoffelektrode Kompensations Verbreiterung Nickel-Elektrode mit dem Radfahren Nickel-Wasserstoff-Batterie.

Somit ist die vorgeschlagene Nickel-Wasserstoff-Batterie, der laut den Autoren, erfüllt das Kriterium der "erfinderischen Tätigkeit".

Polypropylen vorgeschlagen Gasabscheider, ausgeführt als ein zweireihiges Garne mit Reihen kreuzen versetzt zueinander und mit einem Fadendurchmesser von mindestens 0,9 mm und einen Durchmesser der Filamente und der Abstand zwischen ihnen im Bereich von 0,4-1, zusätzlich zur Bereitstellung des Zugangs zu Wasserstoff Wasserstoff Oberflächen Elektrode liefert minimalen Druck auf letzteren, d.h. verwendet in sich Batterieseparator Nickel-Wasserstoff kann durch Reduzieren des Drucks auf die schwächste Element des Blocks Lebensdauer zu verlängern.

Nickel-Wasserstoff-Batterie mit langer Lebensdauer

Figur 1 zeigt schematisch die vorgeschlagene Batterie

Figur 2 zeigt schematisch eine Gas Zellseparator

Abbildung 3 zeigt die berechneten Eigenschaften des Gasabscheiders

4 zeigt die Druckabhängigkeit der Größe von Filamenten

Figur 5 zeigt die Verformung der Wasserstoffelektrode bei verschiedenen Drücken und Gasabscheider Härte

Die Tabelle zeigt die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von alkalibeständigen Materialien, die für die Herstellung des Gasabscheiders

Figur 1 zeigt schematisch die vorgeschlagene Nickel-Wasserstoff-Batterie. Der Körperblock 1 wird elektrochemische Batteriegruppen gelegt. Jede Gruppe enthält zwei mittleren Nickeloxid-Elektrode 2 mit auf beiden Seiten elektrolitonositel 3, in Form einer porösen Matrix aus Asbest, und ferner wird der Wasserstoffelektrode 4 in einen Abscheider 5 für den Gaszugang (Auslass) Gas. Nickeloxid-Wasserstoff-Elektroden 2 und die Elektroden 4 sind mit jeweiligen Stromleitern verbunden 6 gleichzeitig mit dem letzten Stromsammelfunktion und tragen die mechanische Belastung des Squeeze Elektrodeneinheit 7 über die Kupplungsscheiben.

Ein Beispiel für eine spezifische Implementierung von NCA

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung der vorgeschlagenen Gruppe von elektrochemischen Nickel-Wasserstoff-Batterie. Der Körperblock 1 wird elektrochemische Batteriegruppen gelegt. Jede Gruppe enthält zwei mittleren Nickeloxid-Elektrode 2 mit auf beiden Seiten elektrolitonositel 3, in Form einer porösen Matrix aus Asbest, und ferner wird der Wasserstoffelektrode 4 in einen Abscheider 5 für den Gaszugang (Auslass) Gas. Nickeloxid-Wasserstoff-Elektroden 2 und die Elektroden 4 sind mit jeweiligen Stromleitern verbunden 6 gleichzeitig mit dem letzten Stromsammelfunktion und tragen die mechanische Belastung des Squeeze Elektrodeneinheit 7 über die Kupplungsscheiben.

Gasabscheider 5 hat einen Durchmesser von 1 mm Filamentgarn Durchmesserverhältnis der Abstand zwischen ihnen gleich 0,4. Gasabscheider 5 wird durch Heißpressen von Polypropylen.

Lassen Sie eine - Dicke des Garns, b - Zellgröße (Fenster), H = 2h - Gesamtdicke des Separators (2). Wenn der Gas-Trennsystem - S, und die Kraft in den Block entwickelt, - F, der Gesamtdruck

Charts Berechnungsergebnisse sind in Abbildung 3 dargestellt. Aus den angegebenen Daten ergibt sich, daß, vom Standpunkt der mechanischen Druck und Porosität und Masse und Gasabscheider, das optimale Verhältnis des Gewindedurchmessers und der Abstand im Bereich von 0,4-1.

4 ist eine wahre Abhängigkeit von dem Druck in der Wasserstoffelektrode Kreuzungs DIP separator Filamente auf ihrem Durchmesser (a-Parameter), die durch die Formel definiert ist,

Ist P = F / a 2 & middot ; N,

wobei F - Kraft in der Einheit entwickelt;

N - Anzahl der Zellen im Separator.

Offensichtlich wird die Wahl des Durchmessers größer technologisches Problem des Gasabscheiders Herstellung, aber unter dem Gesichtspunkt der den Druck auf der Elektrode zu reduzieren muß mindestens 0,9 mm betragen.

Abbildung 5. zeigt die Verformung der Wasserstoffelektrode bei verschiedenen Drücken und Härte des Gasabscheiders. Aus den dargestellten Daten, daß das Polypropylen Gasabscheider geringer als der Wasserstoffelektrode verformt.

FORDERUNGEN

Nickel-Wasserstoff-Batterie mit einer hohen Ressourcen cyclisches der in das Gehäuse der elektrochemischen Gruppen platziert bestehend Stromzuführung verbunden und voneinander durch Gas-Separatoren getrennt sind aufgebaut, wie sich schneid DIP Filamente Reihen versetzt zueinander, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente des Gasmaterial Polypropylen-Separator, wobei der Durchmesser der Filamente verwendet wird, nicht weniger als 0,9 mm, und das Verhältnis des Durchmessers der Filamente und der Abstand zwischen ihnen ist im Bereich von (0,4 ÷ 1).

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Erscheinungsdatum 23.12.2006gg