196271. lajstromszámú szabadalom • Elektród másodfajú elektromos energiatároló eszközökhöz és másodfajú elektromos energiatároló eszköz
14 15 métlési ciklus elvégzése után sem. A találmány szerint kialakított elektród, amelynek alapanyaga elektromosan vezeti’ szén alapú készítmény és a rajta létrehozott áramvezető felület akkumulátor (másodfajú áramforrás) pozitív és negatív elektródjaként is felhasználható. Bármely pólusát is alkossa az elektród az áramforrásnak, a működési jellemzőknek a fentieknek megfelelő alakulása egyszerű eszközökkel biztosítható. A találmány szerinti elektród létrehozásában a legalább 0,5 m2/g fajlagos felületű és 0,05 ohrn/cm fajlagos elektromos ellenállású szén alapú anyagok bizonyultak a legkedvezőbbnek. Ez annyit jelent, hogy a- szén alapú anyagra épülő találmány szerinti elektród és a vele felépített áramforrás belső ellenállása igen kicsi, aminek következménye az elektrokémiai hatékonyság nagy, általában 80%-ot is túllépő értéke. A találmány szerinti elektród alkalmazási lehetőségeit vizsgálva úgy találtaik, hogy a szén alapú anyag intenzív töltéskor vagy kisütéskor sem károsodik, ha a kezdeti áramsűrűség 155, esetenként akár 310 A/m2 értéket ér el. A találmány tárgyát a továbbiakban példák alapján ismertetjük. 1. példa A PANEX márkajelül PWB-6 típusú szövetből két, egyenként 71 cm2 felületű elektródot készítettünk. Ezt a szövetet 1000 °C fölötti hőmérsékleten hőkezeljük és így elektromosan vezetővé tesszük. IA gyártómű a Stackpole Fibers Industry Co.) A szövetet poliakril-nitrilből állítják elő, amelynek fonalai vágott (nem végtelen) elemi szálakból (szálkócokból) készülnek, átlagos hosszuk 5 cm, átmérőjük 0,007...0,008 mm, és ennek megfelelően az alaktényezőre jellemző arányuk 700:1 körüli. A hókezelt szövet egyik szélét elektrolitikus lerakatással réz bevonattal láttuk el és igy áramgyűjtő felület alakult ki. A rézzel borított él egp ik végéhez elvezetésként vezetéket forrasztottunk. Az elektródnak mind a négy sarkát (ideértve az áramvezető felületet és a csatlakozóvezetéket) aminnal erősített epoxigyantával fedtük be. Az epoxigyanta a Dow Chemical Co. DER-331 jelű anyaga volt, amelynek feladata a fémet megvédeni az elektrolit maró hatásától az alkalmazás feltételei között, Az elektródok párját elkészítés után lítium-per klórét (LiCIO-i) 15%-os oldatába merítettük, ahol az oldószer polivinil-klorid házban elhelyezett propilén-karbonát volt. Az elektródok kozott 0,6 cm-t nem túllépő távolságot biztosítottunk. Az elektródegyüttest a házzal együtt szárítódobozba helyeztük. A ház lezárását a száritódobozban végeztük el, miután biztosítottuk a csatlakozó vezeték kivezetését.. Az összeszerelt, együttesben 10 ppm alatt volt a 1 víztartalom. Az alkalmazott szálak Young-modulusa 230 GPa körül volt, míg fajlagos felületük 0,6...1,00 m2/g. A mérések tanúsága szerint az aktív szénalapú anyag az eletkród száméra mintegy 250 coulumb/g elektromos kapacitást biztosított. A fentiek szerint előkészített elektródokkal ellátott cellát 5,3 V maximális feszültség mellett legfeljebb 54 A/m2 nagyságú árammal terheltük, ahol a felület az elektród homlokfelületét jelenti. A vizsgálat 11 hónapig tartó első szakaszéban a cellát 1250-szer töltöttük fel és sütöttük ki, mindenkor 90%-nil nagyobb elektrokémiai hatékonyságot tapasztaltunk, és a kisütést 85%-nál nagyobb töltésmennyiségig folytattuk. A cellát ezt követően szétszereltük, a szövetből kialakított elektródok mindegyikében a szálakat ezers2 n es nagyítású mikroszkóp alatt megvizsgáltuk. A megvizsgált szálak mérései és megfigyelési adatai azt mutatták, hogy a szálak átmérője ugyanaz maradt, mint az elektród készítéséhez felhasznált anyagból külön éltéit mintában, amelyet a cellába nem építettünk be. Ezt követően a cellát újból összeállít jttuk és szárítás után ellenőrzését a fentiek nek megfelelően folytattuk. A végülis 23 hónapig tartó vizsgálati időszakban a cellát a több mint 2800-szor töltöttük fel és sütöttük ki. az elektrokémiai hatékonyság értéke lényeges változást nem mutatott, továbbra is 90K fölött maradt. 2. példa Az 1. példa szerintihez hasonló módon hat elektródot készítettünk elő és ezeket párodéval három cellában rendeztük el oly módon, hogy minden elektródpár egy-egy különálló polietilén zsákban helyezkedett el. Az ele ktródokat sorbakapcsoltuk. Az üzemeltetés módja azonos volt az 1. példában említettekkel, azzal a különbséggel, hogy a feszültség mintegy 16 V volt. Az áramkör bekapcsolása után a kezdeti feszültség 13,5 V volt. Összesen 228 elektromos feltöltési és kisütési ciklust végeztünk el, ezek soi’án a kisütést mindenkor a töltések legalább 78%-ának kivételéig folytattuk, majd a ciklusokat követően a cellákat szétszereltük, az elektródokat eHávolítottuk a tartályaikból és a szálakat károsodás vagyis a lapszerű leválás, térfogatnövekedés, illetve térfogatcsökkenés szempontjából elemeztük. A vizsgálat szerint az elektródok kialakításéhoz fel nem használt anyagmintákhoz viszonyítva az energiatároláshoz beépített anyagban levő szálak átmérője lényeges változást nem mutatott. Az átmérő méréséhez lézerinterferometriás mérést alkalmaztunk. 9627 • 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 9
