201438. lajstromszámú szabadalom • Újratölthető cink-korlátozott alkáli mangándioxid-cink cella

1

HU 201438 B

2

cink anódot használunk, amely nem azonos a készítendő cellában használandó anóddal, és az előzetes cellát kisütjük, majd újra feltöltjük. Ezt a folymatot néhány további alkalommal is megismételhetjük, és ennek során a mangándioxid katód átalakulása egy előírt szintet elér, amikor tehát az n előírt értékét beállítjuk. Az előzetes cellát kialakíthatjuk a végleges cella készre gyártott katódjából és egy cink anódból, amely különbözik a véglegestől.

Az előformálást a cellához képest a különálló edényekben, speciális elektrolitban is elvégezhetjük, elektrolitként használhatunk egymólos kálium-hidroxid vagy karbonát oldatot, illetve titán- vagy bizmutvegyület alkoholos oldatait.

Egy másik megoldási változatnál a katódot előformálva, például grafit hengerbe extrudáljuk és az előformálást kálium-hidroxidban vagy más elektrolitban végezzük.

Az előformálás elvégzésére másik lehetőség fluidizált ágy kialakítása Mn02-ből, grafitból és elektrolitból, ahol a katódrészre negatív potenciált kapcsolunk.

Az előredukálás vegyi úton is elvégezhető, a katódnak adott mennyiségű redukálószerrel, például oxálsavval való keverése révén.

Az így kapott előredukált katódot felhasználjuk a gyártandó végleges cellában, és az alkalmazott cink anódban a cink mennyiségét az aktív katódanyag tömegével összhangban határozzuk meg.

A találmányt a továbbiakban egy példa kapcsán ismertetjük, amely összehasonlító kísérletek eredményét is tartalmazza.

Harminc szabványos C-méretű alkáli mangándioxid-cink cellát vizsgáltunk. A harminc cellából tizenötöt szokásos ismert módon készítettünk, hogy ezek kontroll csoportot képezzenek. Másik tizenöt cellát úgy készítettünk, hogy ezen cellák szerelésekor a szerkezetve cink anódot helyeztünk, de a cellát nem zártuk le. Az így készített cellákat 150 mA árammal kisütöttük és a kisütést akkor fejeztük be, amikor a cellafeszültség 0,9 V-ra csökkent. Mintegy kétórás pihentetés után a cellákat 1,72 V-os feszültségre feltöltöttük.

Az anódokat ekkor újakra cseréltük, amelyek kialakítása pontosan megegyezett a kontroll csoportban

használt anódokéval. Ezeket a cellákat is lezártuk és ezeket tekintettük az előformált cellacsoport tagjainak.

Az egyes csoportokban lévő cellákat öt, egymást követő ciklusban szabványos módszerrel kisütöttük és feltöltöttük. Minden ciklusban megmértük minden cella kisütési kapacitását. Ezen kisütési kapacitások értéke az egyes csoportokon belül 2 % szóráson

belül azonos volt. Az 1. táblázat az egyes csoportok jellegzetes celláinak a kisütési kapacitását adja.

1. táblázat

ciklusszám

kisütési

kisütési

kapacitás (Ah)

kapacitás (Ah)

kontroll cella

előformált cella

1

2,7

2,66

2

2

2,44

3

1,7

2,05

4

1,6

1,85

5

1,5

1,8

A kontroll csoporthoz tartozó jellegzetes cella teljes kisütési kapacitása 9,5 Ah volt, ezzel szemben

az előformált csoporthoz tartozó jellegzetes kapacitása 10,8 Ah volt.

Az összehasonlítás mutatja, hogy az előformálás során már egyetlen kisütési-töltési ciklus is kedvezőbb kumulált katód kapacitást eredményez.

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Újratölthető cink-korlátozott alkáli mangándioxidcink cella, amelynek mangándioxid katódja, cink anódja, továbbá a katód és az anód között alkáli elektrolitja van, azzal jellemezve, hogy MnOn értékre előre redukált katódja van, ahol n értéke 1,95 és 1,8 közé esik.

2. Az 1. igénypont szerinti alkáli mangándioxid-cink cella, azzal jellemezve, hogy a cella összeszerelése előtt az anódtól különböző másik anóddal elektromosan előformált katódja van.

3. Az 1. igénypont szerinti alkáli mangándioxid-cink cella, azzal jellemezve, hogy a cella összeszerelése előtt kémiai reakcióval előre redukált katódja van.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

3