ES2624741T3

ES2624741T3 - Acumulador alcalino

Info

Publication number: ES2624741T3
Application number: ES04029304.5T
Authority: ES
Inventors: Detlef Ohms; Gunter Schädlich
Original assignee: Hoppecke Batterie Systeme GmbH
Current assignee: Hoppecke Batterie Systeme GmbH
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2017-07-17
Anticipated expiration: 2024-12-10
Also published as: EP1675205A1; CN1787270B; AU2005242197A1; AU2005242197B2; EP1675205B1; CN1787270A; US20060134519A1; PL1675205T3

Abstract

Celda alcalina de níquel-cadmio con al menos un electrodo negativo (4) y al menos un electrodo positivo (5), caracterizada porque el electrodo negativo (4) está realizado como electrodo de placas de bolsa y el electrodo positivo (5) está realizado como electrodo de estructura fibrosa.

Description

DESCRIPCION

Acumulador alcalino

5 La presente invencion se refiere a una pila de niquel-cadmio con negativos de placas de bolsa para el almacenamiento electroquimico de energia.

Las pilas y los acumuladores se han convertido en una parte elemental de la vida cotidiana. Sin ellos no funcionan ni los motores de arranque en automoviles ni los telefonos moviles. En principio, estos acumuladores de energia estan 10 formados por un anodo, un electrolito y un catodo. Los metales de los que los electrodos estan hechos habitualmente ionizan al entrar en contacto con el electrolito. Segun los materiales usados, en los dos electrodos resulta un potencial diferente y, por lo tanto, una diferencia de potencial por la que puede tomarse energia del acumulador o de la pila.

15 Una gran parte de las pilas y de los acumuladores alcalinos esta basada en el uso de electrodos de placas de bolsa, tanto en el lado positivo como en el lado negativo de las celdas. Ademas, se conocen tambien acumuladores de energia en los que se usan a los dos lados electrodos sinterizados, electrodos sinterizados en un lado y electrodos ligados con plastico en el otro lado, o a los dos lados electrodos en tecnica de estructura fibrosa. Las celdas de niquel-cadmio con celdas de placas de bolsa se usan para una serie de aplicaciones en el almacenamiento de 20 energia estacionario y movil, aunque presentan el inconveniente que la capacidad de carga de las celdas empeora por reacciones secundarias quimicas en el electrodo positivo. Esto conduce a un envejecimiento acelerado y por lo tanto a una vida util mas corta. Ademas, estos electrodos requieren la aplicacion de medidas para la mejora o la estabilizacion de la conductividad electrica, que tambien influyen negativamente en el comportamiento a largo plazo.

25 Por lo tanto, la invencion tiene el objetivo de cambiar las propiedades de las pilas de niquel-cadmio con negativos de placas de bolsa de tal modo que se evite el comportamiento a largo plazo poco favorable y se consigan mejores datos de carga.

Segun la invencion, el objetivo se consigue porque en lugar del electrodo de placa de bolsa positivo se usa un 30 electrodo positivo en tecnologia de estructura fibrosa.

Los electrodos de placas de bolsa presentan una estructura tal que habitualmente se disponen placas o chapas perforadas de niquel o material soporte niquelado, como por ejemplo chapa de acero formando bolsas introduciendose en estas bolsas una masa electroquimicamente activa. Para la separacion electrica y espacial se 35 usa un separador o distanciador. El inconveniente de los electrodos de este tipo esta en que presentan un rendimiento reducido respecto a la energia acumulable y que se necesitan forzosamente aditivos para mejorar la conductividad. Estos aditivos son electroquimicamente inestables.

Los electrodos en tecnologia de estructura fibrosa presentan una estructura porosa de tela no tejida o fieltro 40 punzonado, que esta provisto de una capa metalica fina y que se llena con una masa electroquimicamente activa. Gracias al peso reducido de la estructura mejora la eficiencia respecto a la energia acumulable por peso ademas de conseguirse un aumento de la capacidad de carga gracias a la mejora del establecimiento de contacto con el material activo. Ademas, la estructura porosa hace que haya una mayor superficie de electrodo y, por lo tanto, una mayor capacidad de carga. No obstante, el inconveniente en comparacion con un electrodo de placa de bolsa son 45 los costes de produccion significantemente mas elevados.

Segun la presente invencion, una celda alcalina de niquel-cadmio con negativos de placas de bolsa esta caracterizada porque los electrodos positivos estan realizados como electrodos de estructura fibrosa. La ventaja especial esta aqui en la rentabilidad de la fabricacion de una celda hibrida de este tipo evitandose al mismo tiempo 50 los inconvenientes arriba indicados.

Ademas, se propone que la capacidad de los electrodos se elige de tal modo que, al descargar la celda, los electrodos positivos de estructura fibrosa limitan el proceso de descarga. Para ello, se elige de forma adecuada la capacidad de superficie del electrodo positivo. De este modo se consigue que no se quede por debajo de una 55 capacidad minima determinada del electrodo negativo de placa de bolsa, por lo que mejora significantemente el comportamiento a largo plazo del acumulador de energia.

Segun otra propuesta, la celda esta caracterizada porque el numero de los electrodos positivos se elige inferior o igual que el de los negativos y que estos estan dispuestos alternandose, de modo que los electrodos dispuestos en

el exterior son electrodos negativos de placas de bolsa. Si los electrodos se disponen por capas de forma secuencial, el numero de electrodos positivos es inferior al de los negativos, de modo que los electrodos dispuestos en el exterior son electrodos negativos.

5 Segun otra caracteristica de la presente invencion, los electrodos negativos dispuestos en el exterior estan llenados de forma menos densa con masa activa que los electrodos negativos dispuestos en el interior. En la conexion en serie habitual de las celdas individuales, la capacidad de todo el acumulador o de toda la pila queda limitada por la capacidad de la celda individual mas pequena.

10 Se ha mostrado que los electrodos de estructura fibrosa presentan de forma ideal capacidades de superficie de preferentemente 50 mAh/cm2 a 250 mAh/cm2 (respecto a la geometria del electrodo). Las ventajas de una capacidad de superficie variable del electrodo positivo estan en que es posible adaptarse a los procedimientos estrechos que resultan por la fabricacion de las placas de bolsa negativas. Esto se hace por ejemplo mediante una variacion del material de partida usado para la fabricacion de los electrodos de estructura fibrosa y la adaptacion de las 15 cantidades de masa activa y material. Tiene lugar una variacion de los espesores. El intervalo de capacidad entre 50 mAh/cm2 a 250 mAh/cm2 representa un compromiso adecuado entre la capacidad total deseada del acumulador o de la pila y los costes de la tecnica de fabricacion.

A continuacion, la invencion se explicara mas detalladamente con ayuda de un ejemplo de realizacion. La unica 20 Figura 1 muestra la estructura esquematica de un acumulador alcalino segun la invencion.

Como puede verse en la representacion esquematica segun la Figura 1, el acumulador 1 segun la invencion presenta una caja 2. Esta caja 2 sirve para el alojamiento de electrodos negativos 4 y electrodos positivos 5, encontrandose un electrolito 3 entre los diferentes electrodos que sirve, por un lado, para la generacion de un 25 potencial electroquimico y, por otro lado, para el transporte de iones. Segun la invencion, los electrodos negativos 4 estan realizados como electrodos de placas de bolsa y los electrodos positivos 5 como electrodos de estructura fibrosa.

Como puede verse en la Figura 1, los electrodos negativos 4 y los electrodos positivos 5 estan dispuestos de forma 30 solapada y alternandose, estando realizados los dos electrodos exteriores como electrodos negativos 4, de modo que el acumulador 1 dispone de un total de cuatro electrodos negativos 4 y tres electrodos positivos 5. Por supuesto estan concebibles otras formas de realizacion, puesto que segun la invencion solo es importante que los electrodos positivos 5 esten realizados como electrodos de estructura fibrosa y los electrodos negativos 4 como electrodos de placas de bolsa.

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En la zona en la que no se solapan, los electrodos 4 o 5 forman llamadas banderillas, que sirven para establecer un simple contacto electrico. Esto esta representado en la Figura 1 de forma esquematica mediante lineas de trazo interrumpido, designandose la conexion electrica de los electrodos negativos 4 con el signo de referencia 6 y la conexion electrica de los electrodos positivos con el signo de referencia 7.

40

El acumulador 1 segun la invencion esta caracterizado porque gracias a la disposicion alternante de electrodos de bolsa y electrodos de estructura fibrosa presenta una mejor capacidad de carga y muestra menos sintomas de envejecimiento que las pilas o acumuladores conocidos por el estado de la tecnica. Ademas, el acumulador 1 segun la invencion puede producirse y usarse de forma mas economica.

45

Se sobreentiende que el ejemplo de realizacion descrito con ayuda de la Figura 1 esquematica solo sirve para fines explicativos. Son concebibles formas de configuracion alternativas, que tambien entran en el ambito de la invencion. Por ejemplo, respecto al tamano y el numero de los electrolitos usados, de la disposicion de los mismos en la caja del acumulador asi como respecto a un establecimiento de contacto electrico entre los diferentes electrodos. Solo es 50 esencial para la invencion que los electrodos negativos esten formados por electrodos de placas de bolsa y los electrodos positivos por electrodos de estructura fibrosa.

Lista de signos de referencia

55 1 Acumulador

2 Caja

3 Electrolito

4 Electrodo negativo (electrodo de placa de bolsa)

5 Electrodo positivo (electrodo de estructura fibrosa)

6 Conexion electrica

7 Conexion electrica

Claims

REIVINDICACIONES

1. Celda alcalina de nfquel-cadmio con al menos un electrodo negativo (4) y al menos un electrodo positivo (5), caracterizada porque el electrodo negativo (4) esta realizado como electrodo de placas de bolsa y el

5 electrodo positivo (5) esta realizado como electrodo de estructura fibrosa.
2. Celda alcalina de nfquel-cadmio de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque el electrodo de placas de bolsa presenta placas perforadas de niquel o de material soporte niquelado, estando dispuestas estas placas formando bolsas y estando llenado el electrodo de placas de bolsa con una masa

10 electroquimicamente activa.
3. Celda alcalina de nfquel-cadmio de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizada porque el electrodo de estructura fibrosa comprende una estructura porosa de una tela no tejida o de fieltro punzonado, que esta provisto de una capa metalica fina y esta llenada con una masa electroquimicamente activa.

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4. Celda alcalina de nfquel-cadmio de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el numero de electrodos positivos es inferior al numero de electrodos negativos.
5. Celda alcalina de nfquel-cadmio de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada 20 porque el numero de electrodos positivos es igual que el numero de electrodos negativos.
6. Celda alcalina de nfquel-cadmio de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los electrodos negativos dispuestos en el exterior estan llenados de forma menos densa con masa activa que los electrodos negativos dispuestos en el interior.

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