SE447432B - JERN-SILVER BATTERY - Google Patents

Description

447 432 elektrod, där det aktiva, metalliska elementet järn sjähnzutgör hela elektrodanordningen. Denna elektrod innehåller icke nâgra svavel- eller sulfataktivatorer. Det aktiva batterimaterialet består av väsentligen rena järnpartiklar. Detta material kan lätt produceras från ferrioxid (Fe203), som är ett billigt, kommersiellt tillgängligt material. Fe203 kan termiskt reduceras till metalliskt järn, Fe, vid från 400°C till 1.000°C, i en reducerande atmosfär, lämpligen H2, under 15 minuter till 600 minuter. Den kan sedan malas eller på annat sätt pulvriseras till ett pulver, som har en medelpartikelstorlek av från 10 mikron till 275 mikron. över 275 mikron och problem kan uppstå i senare redaktions- och sintringssteg. 447 432 electrode, where the active, metallic element iron sjähnz constitutes the entire electrode device. This electrode does not contain any sulfur or sulphate activators. The active battery material consists of essentially pure iron particles. This material can be easily produced from ferric oxide (Fe 2 O 3), which is a cheap, commercially available material. Fe 2 O 3 can be thermally reduced to metallic iron, Fe, at from 400 ° C to 1,000 ° C, in a reducing atmosphere, preferably H 2, for 15 minutes to 600 minutes. It can then be ground or otherwise pulverized to a powder having an average particle size of from 10 microns to 275 microns. over 275 microns and problems can arise in later editing and sintering steps.

Det storleksfördelade järnet pressas sedan genom en lämplig press- ningsanordning, såsom en flatbäddspress, för att ge en plattanordning, som kan handhas. Anordningen sintras sedan vid från 700°C till 1.000°C i en reducerande atmosfär, lämpligen H2, under ca 15 minuter. Partik- larna sintras vid sina kontaktpunkter för att ge en sinsemellan för- bunden, kontakterande metallisk anordning bestående av järn.The sized iron is then pressed through a suitable pressing device, such as a flatbed press, to provide a handle that can be handled. The device is then sintered at from 700 ° C to 1,000 ° C in a reducing atmosphere, preferably H 2, for about 15 minutes. The particles are sintered at their contact points to give an interconnected, contacting metallic device consisting of iron.

I Denna elektrodanordning kan lämpligen göras mycket tunn, dvs. från ca 0,6 till ca 3,7 mm. Den skall ha en täthet av från 2,5 g/cm3 till 3,5 g/cm3, en porositet av mellan 50% och 95% och hög strukturell in- tegritet. Den porösa, bundna partikelstrukturen innehåller 100% aktivt material och behöver icke ha en bäranordning, ehuru nickel, eller nickelbelagt järnexpansionsmetallgaller, eller annan typ av strömsam- lare kan införlivas i elektroden. Strömsamlaren är emellertid lämplig för att förhindra yttäthetsökning. Denna typ av elektrod kan eliminera användningen av tunga bärare och behovet av intrikata och tidsödande plattpastnings- eller andra plattfyllningstekniker.I This electrode device can suitably be made very thin, i.e. from about 0.6 to about 3.7 mm. It must have a density of from 2.5 g / cm3 to 3.5 g / cm3, a porosity of between 50% and 95% and a high structural integrity. The porous bonded particle structure contains 100% active material and need not have a support device, although nickel, or nickel-plated iron expansion metal grids, or other type of current collector can be incorporated into the electrode. However, the current collector is suitable for preventing an increase in surface density. This type of electrode can eliminate the use of heavy carriers and the need for intricate and time consuming plate fitting or other plate filling techniques.

Elektroden kommer icke att fälla aktivt material, och kan omedel- bart urladdas,-ge en uteffekt av upp till ca 0,50 Ah/g aktivt mate- rialämne. Elektroden eliminerar behovet av upprepad laddningsurladd- ningsperioddrift före användning, och eliminerar behovet av varje ak- tiverande doppning eller sprayningssteg, och ger en mycket enkel, bil- lig järnelektrod med hög uteffekt. Den sintrade elektrodens metall- pulver har en medelpartikelstorlek av från 10 mikron till 275 mikron, och är fri från sprickor och utspràng och smältkulor, och tillåter att elektrolyten gör kontakt med den aktiva materialanordningen.The electrode will not precipitate active material, and can be discharged immediately, giving an output of up to about 0.50 Ah / g of active material substance. The electrode eliminates the need for repeated charge-discharge period operation before use, eliminating the need for any activating dipping or spraying step, and provides a very simple, inexpensive, high-output iron electrode. The metal powder of the sintered electrode has an average particle size of from 10 microns to 275 microns, and is free from cracks and protrusions and melting spheres, and allows the electrolyte to make contact with the active material device.

Den positiva plattan kan göras av en silver- eller en silverplä- terad metallbärare, i allmänhet ett tunt perforerat silverark, eller ett expanderat silvernät, galler eller trâdanordning, till vilken lämpligen väsentligen rena (minst ca 98% rena) silvermetallpartiklar, lämpligen i pulverform, appliceras i allmänhet genom en rullpressnhxflr metod. Den fyllda bärplattan värmesintras sedan, för att bilda en vä- .. s f' ' 447 432 sentligen ren silveranod med från 50% till 85% porositet- Någon mindre mängd av silver kan oxideras under denna process men ingen silveroxid som sådan tillsättes avsiktligt. vid denna tidpunkt måste järnplattor (negativa) och silverplattor (positiva) alternexande staplas, ksustikbeständiga separatorer place- ras mellan närliggande plattor för att bilda celler, och cellerna sammansättas för att bilda ett Fe-Ag-batteri- Separatorn måste ha en graderad porositet av från 60% till 90% porositet nänasilverplattan, till en mikroporös struktur bort från silverplattan- Separatorskiktet innefattar lämpligen ett flertal alternersnde polypropylenark- Ett ark är från 0,006 till 0,05 tjockt, och är i mikroporös form och har medelporer från 0,05 mikron till 5 mikron i diameter- Det andra arket är från 0,07 till 0,2 mm tjockt, 60% till 90% pel-öst, polypropylenark, som är lämpligen i fibertygorm och har medelporer från 3 mikron till 50 mikron i diameter- Silverplattan måste förläggas mellan och kontaktera de 60% till 90% porösa separatorerna. Denna kombination av platta och separatorer placerassedan mellan de mikroporösa separatorerna- Lämpligen och för att säkerställa att ingen kortslutning skall ske, skulle 2 lager av separatorer användas, dvs- en kombination av mikroporös, porös, mikro- porös, porös, platta, porös, mikroporös, porös, mikroporös, separator- Denna mikroporösa filtade porösa kombinationsflerskiktade lami- neringen är kritisk för batteriet och är särskilt verksam för att för- hindra kortslutning från bildandet av en ledande silverfilm på separa- torerna, medan det fortfarande tillátes silverjondiffusion. Den totala tjockleken av flerskiktsseparatorn skulle vara från 0,25 till 1,5 mm.The positive plate may be made of a silver or a silver-plated metal support, generally a thin perforated silver sheet, or an expanded silver mesh, grid or wire device, to which suitably substantially pure (at least about 98% pure) silver metal particles, preferably in powder form, is generally applied by a roller press method. The filled support plate is then heat sintered, to form a substantially pure silver anode with from 50% to 85% porosity. A small amount of silver can be oxidized during this process but no silver oxide as such is intentionally added. at this time, iron plates (negative) and silver plates (positive) are alternately stacked, kustic resistant separators are placed between adjacent plates to form cells, and the cells are assembled to form an Fe-Ag battery. The separator must have a graded porosity of from 60% to 90% porosity near the silver plate, to a microporous structure away from the silver plate. The separator layer suitably comprises a plurality of alternating polypropylene sheets. A sheet is from 0.006 to 0.05 thick, and is in microporous form and has average pores from 0.05 microns to 5 microns. micron in diameter- The second sheet is from 0.07 to 0.2 mm thick, 60% to 90% pile east, polypropylene sheet, which is suitably in fibrous fabric and has medium pores from 3 micron to 50 micron in diameter- The silver plate must be placed between and contact the 60% to 90% porous separators. This combination of plate and separators is then placed between the microporous separators- Conveniently and to ensure that no short circuit occurs, 2 layers of separators would be used, i.e.- a combination of microporous, porous, micro-porous, porous, flat, porous, microporous , porous, microporous, separator This microporous felted porous combination multilayer lamination is critical to the battery and is particularly effective in preventing short circuits from forming a conductive silver film on the separators while still allowing silver ion diffusion. The total thickness of the multilayer separator would be from 0.25 to 1.5 mm.

Denna polypropylenlaminatseparator är stabil i den elektrokemiska om- givningen av battericellen, opåverkad av elektrolyt- och hydroxyl- jonerna i lösningen och icke oxiderad av silvret.This polypropylene laminate separator is stable in the electrochemical environment of the battery cell, unaffected by the electrolyte and hydroxyl ions in the solution and not oxidized by the silver.

Den råa tygstrukturen hos det porösa laminatet är verksam att förhindra en kontinuerlig eller massiv silveransamling- Efter 100 cykler, är från 0,75 viktsíê till 1,5 viktsiš av silvret förlorat genom migrering- Medan polypropylenen icke förhindrar sådan migrering, är den speciella ovan beskrivna konstruktionen unikt verksam för att reg- lera den utan skadliga resultat för batteriets drift. Det är kombina- tionen av den rena sintrade järnelektroden, ett användbart ocn_effek- tivt separatorsystem, och en litiersd alkalihydroxidelektrolyt, som ger den unika fördelen med detta batteri- Slutligen tillsättes elektrolyttill batteriet. Elelrbrolyten, som vi funno skulle ge enastående aktivitet till järn-silverbatteriet enligt uppfinningen,är en litierad alkalihydroxidelektrolyt, bestående väsent- ligen av en 10 vikt% till 50 vikts% vattenhaltig lösning av KOH, inne- hållande från 2,5 gram till 65 gram Li0H av alkalihydroxidlösningen. 4 447 432 Den föredragna elektrolyten är 5 gram till 30 gram Li0H per liter av 20 viktseí :till 35 vikten vattenhaltig KOH-lösning.The raw fabric structure of the porous laminate is effective in preventing a continuous or solid accumulation of silver. After 100 cycles, from 0.75 weight to 1.5 weight of the silver is lost by migration. While polypropylene does not prevent such migration, the particular one described above is the design is uniquely effective in regulating it without harmful results for the operation of the battery. It is the combination of the pure sintered iron electrode, a useful and inefficient separator system, and a lithium alkali hydroxide electrolyte, which gives the unique advantage of this battery. Finally, electrolyte is added to the battery. The electrolyte, which we found would give outstanding activity to the iron-silver battery according to the invention, is a lithiated alkali hydroxide electrolyte, consisting essentially of a 10% to 50% by weight aqueous solution of KOH, containing from 2.5 grams to 65 grams. LiOH of the alkali hydroxide solution. 4,447,432 The preferred electrolyte is 5 grams to 30 grams of LiOH per liter of 20 parts by weight of aqueous KOH solution to 35% by weight.

Oväntat nog ha vi funnit, i detta batterisystem, att elektroly- ter av Naøfl eller KOH ensam, icke ge acceptabel batterikapaeitet eller lävslängdsegenskaper- Det är blott den litierade KOH beskriven ovan, som kommer att ge ultranöga prestationer och göra detta batterisystem kommersiellt görligt utan att använda dyrbara aktivatorer i järn- plattan- Man tror att LiOH bildar en mellanreaktionsprodukt på järn- partikelytan, som förefaller inkludera Li-Fe-O-inklusionsföreningar.Unexpectedly, we have found, in this battery system, that electrolytes of Naø fl or KOH alone, do not provide acceptable battery capacity or longevity properties. use expensive activators in the iron plate- It is believed that LiOH forms an intermediate reaction product on the iron particle surface, which appears to include Li-Fe-O inclusion compounds.

Ehuru man icke helt förstår det, öka uppenbarligen dessa föreningar utnyttjandet av det aktiva batterimaterialet och öka konduktiviteten av den aktiva massan och tillåter bättre kontakt mellan laddningsströmmen och det aktiva materialet- Uppfinningen skall nu belysas med hänvisning till de följande- exemplen: EXEMPEL l Ett järn-silverbatteri, liknande det som visas i perspektivvyn i fig- 1 på den bifogade ritningen konstruerades- I fig- l har batteriet ett flertal negativa sintrade Fe-partikelelektrodplattor ll, ett flertal positiva Ag-elektrodplattor 12, plattseparatorer l3 mellan de positiva och negativa plattorna, alla inrymda i känlet l4, som har lock 15, ventilation 16, positiv klämma 17, och negativ klämma 18. Positiva le- darflikar l9 visas fästa vid mellancellförbindningsskena 20 och negativa ledarflikar 21, anordnade 1800 bort från de positiva flikarna, visas fästa vid mellancellsförbindningsflike122- Dessa ledarflikar utgöra en anordning för att göra elektriska förbindningar med de resp. plattorna.Although not fully understood, these compounds obviously increase the utilization of the active battery material and increase the conductivity of the active mass and allow better contact between the charging current and the active material. The invention will now be illustrated by reference to the following examples: EXAMPLE 1 An Iron silver battery, similar to that shown in the perspective view in Fig. 1 of the accompanying drawing, was constructed. In Fig. 1, the battery has a plurality of negative sintered Fe particle electrode plates 11, a plurality of positive Ag electrode plates 12, plate separators 13 between the positive and negative plates. , all housed in the sensor 14, which has a lid 15, ventilation 16, positive terminal 17, and negative terminal 18. Positive conductor tabs 19 are shown attached to the intermediate cell connecting rail 20 and negative conductor tabs 21, arranged 1800 away from the positive tabs, are shown attached interconnect tab122- These conductor tabs are a device for making electrical connections with the resp. the plates.

Alkalielektrolyten bestående av litierad vattenhaltig KOH, kon- takterar elektrodplattorna och separatorerna inom kärlet. Plattsepara- torerna, som lämpligen äro av en flerskiktskonstruktion av porös och mikroporös polypropylen, visas allmänt vid 13, icke omgivande plattorna p för illustrationens tydlighet- Plattorna glida lämpligen in i separa- torerna, som äro av en kuverttypskonstruktion, ha den porösa skikt- konstruktionen i kontakt med plattorna- Järnplattor tillverkades från kommersiellt tillgängligt Fe2O3- pulver med en medelpartikelstorlek av mellan cirka 150 och 25Q mikron.The alkali electrolyte, consisting of lithiated aqueous KOH, contacts the electrode plates and separators within the vessel. The plate separators, which are suitably of a multilayer construction of porous and microporous polypropylene, are generally shown at 13, not surrounding the plates p for clarity of illustration. The plates suitably slide into the separators, which are of an envelope type construction, have the porous layer construction in contact with the plates- Iron plates were made from commercially available Fe 2 O 3 powder with an average particle size of between about 150 and 25Q microns.

Detta pulver placerades in i ett nickeltråg, reducerades termiskt vid 75006 i en uväteatmosfär under 51 minuter, och tilläts att kallna under 51 minuter i vätgas- Detta material omvandlas till storlek, så att medelpartikelstorleken blev under 250 mikron, och upphettades sedan, liksom ovan, för att bilda ett material innefattande elementet Fe- Ett antal plattor tillverkades, vardera innehållande cirka 200 g järnpartiklar. Järnpartiklarna placerades mellan två ark 200 x 200 x 5 447 432 0,30 mm tjocka expanderade nickeldukströmsamlare, med två 1,0 mm av nickel tillverkade stänger fästa vid ändarna, för att etablera en hög täthet uppvisande avetsregion för ledarflikarna- Denna komposition flatbäddapressades sedan vid cirka 0,625 ton/6,25 må och högre tryck för att producera två satser av 400 cmz plattor- En sats hade en tjock- lek av från 0,2 till 0,225 cm och den andra satsen hade en tjocklek av cirka 0,l2 cm- Dessa fasta pressade plattanordningar behandldes med lätthet vid denna tidpunkt- Efter presaning sintrades plattorna vid 90000 under ll minuter i vätgas, kyldes sedan i vätgas under ll minuter.This powder was placed in a nickel tray, thermally reduced at 75006 in a hydrogen atmosphere for 51 minutes, and allowed to cool for 51 minutes in hydrogen gas. This material is converted to size so that the average particle size is below 250 microns, and then heated, as above, to form a material comprising the element Fe- A number of plates were made, each containing about 200 g of iron particles. The iron particles were placed between two sheets of 200 x 200 x 5,447,432 0.30 mm thick expanded nickel cloth current collectors, with two 1.0 mm nickel made rods attached to the ends, to establish a high density exhibit avets region for the conductor flaps. This composition was then flatbed pressed at about 0.625 tons / 6.25 meters and higher pressure to produce two batches of 400 cm 2 plates. One batch had a thickness of from 0.2 to 0.225 cm and the other batch had a thickness of about 0.2 cm. These solid pressed plate devices were easily treated at this time. After pre-pressing, the plates were sintered at 90,000 for 11 minutes in hydrogen gas, then cooled in hydrogen gas for 11 minutes.

Järnpartikelelektroderna producerades och innehöllo sinsemellan förbundna kontakterande aktiva järnmaterialpartiklar, sintrade till- sammans utan avsevärd smältning- Elektroderna voro till strukturen fasta och mycket starka- Elektroderna hade en täthet av cirka 2,7 till 3,5 Q/cmâ och en porositet av från 70% till 90% och innehöllo inga aktivatorer- Järnplattorna voro fullt reducerade och kapabla att genast urladdas- Dessa plattor skuros till en storlek av 8,7 cm.x 15,6 cm, och hade en aktiv vikt av 58 gran vardera och en totalvikt av Bl gram, inkluderande nickelpräglingsstängerna, för de 0,2 cm tjocka plattorna, och en aktiv vikt av 35 gram för vardera och en totalvikt av 58 gram, inkluderande nickelpräglingsstängerna, för de 1,25 cm tjocka plattorna- Silverelektroder 8,45 x 15 x 0,12 cm, vardera vägande cirka 75 gram och med en porositet av cirka 60% användes som de posi- tiva elektroderna- Dessa plattor bestodo av väsentligen rena silver- partiklar, rullpressade till en silverdukstödplatta.The iron particle electrodes were produced and contained interconnected contacting active iron material particles, sintered together without significant melting. The electrodes were solid and very strong in structure. The electrodes had a density of about 2.7 to 3.5 / / cm 2 and a porosity of from 70%. to 90% and contained no activators- The iron plates were fully reduced and capable of being discharged immediately- These plates were scrubbed to a size of 8.7 cm.x 15.6 cm, and had an active weight of 58 spruce each and a total weight of Bl grams, including the nickel embossing rods, for the 0.2 cm thick plates, and an active weight of 35 grams each and a total weight of 58 grams, including the nickel embossing rods, for the 1.25 cm thick plates- Silver electrodes 8.45 x 15 x 0 , 12 cm, each weighing about 75 grams and having a porosity of about 60% were used as the positive electrodes. These plates consisted of substantially pure silver particles, rolled pressed into a silver cloth support. plate.

Järn- och silverelektroderna hade ledarflikar fästa och voro stap- lade, med de negativa ledarflikarna förlagda l80° bort från de positiva flikarna. Batteriet, som visas i fig- 1, bestod av fem invändiga pås- försedda järnelektroder 0,2 cm tjocka och två utvändiga påsförsedda järnelektroder 0,12 cm tjocka alternerande med sex silverelektroder- Elektroderna voro isolerade frånvarandra genom påsar av polypropylen- laminatseparatormaterial- Flerskiktsseparatorerna bestodo av tre al- ternerande skikt av 0,0025 mm mikroporöst polypropylenark, med porer från 0,1 till 2 mikron medeldiameter, och fyra alternerande skikt av 0,15 mm grovt fibertyg 80% poröst polypropylenark med porer från 4 till 30 mikron medeldiameter. t Stapeln av flerskikts separerade järn- och silverelektroder pla- cerades i ett 6,25 mm tjock plexiglasbatterikärl med dimensionerna 9,5 x 3 x 22,5 cm. Ledarflikarna trimmades til att utskjuta 1,2 cm genom toppen av kärlet för att med lätthet anordna batteriförbindning och att tillåta en 0,45 om elektrolytreservoar vid kärlets botten- Kärlet tätades vid toppen med epoxiharts, vakuumprovades och vakuum- G 447 432 fylldes med elektrolytIdElektrolyten var 366 ml 25% Vflttenhältig KOH med 15 g LiOH tillsatt per liter KOH- Den totala vikten av batte- riet var 1 750 g 2 Det monterade batteriet bänkprovades genom en serie av 12 till 15 timmars laddnings- och urladdningeprovcykler, för att etablera kapa- citeten och energitätheten- En 10 A belastning användes till en av- skärningsspänning av 0,9 V- Resultaten givas i tabell l nedan.The iron and silver electrodes had conductor tabs attached and were stacked, with the negative conductor tabs located 180 ° away from the positive tabs. The battery, shown in Fig. 1, consisted of five internal bagged iron electrodes 0.2 cm thick and two outer bagged iron electrodes 0.12 cm thick alternating with six silver electrodes. The electrodes were insulated from each other by bags of polypropylene laminate separator material. of three alternating layers of 0.0025 mm microporous polypropylene sheet, with pores from 0.1 to 2 microns average diameter, and four alternating layers of 0.15 mm coarse nonwoven fabric 80% porous polypropylene sheet with pores from 4 to 30 microns average diameter. t The stack of multilayer separated iron and silver electrodes was placed in a 6.25 mm thick plexiglass battery vessel measuring 9.5 x 3 x 22.5 cm. The conductor flaps were trimmed to project 1.2 cm through the top of the vessel to easily provide battery connection and to allow a 0.45 um electrolyte reservoir at the bottom of the vessel. The vessel was sealed at the top with epoxy resin, vacuum tested and vacuum filled with the electrolyte electrolyte 366 ml 25% Hydrogen-containing KOH with 15 g LiOH added per liter KOH- The total weight of the battery was 1,750 g 2 The assembled battery was bench tested through a series of 12 to 15 hour charge and discharge test cycles, to establish the capacity and the energy density- A 10 A load was used for a cut-off voltage of 0.9 V- The results are given in Table 1 below.

Tabell l Cykel Laddning Urladdning Ah Wh Wh Per (timmar) (timmar) 0,45 kg 3 13 1ä 136.5 158.3 ä1.0 -- 5 lä lä 1ää.5 167.6 ä3.ä 10 lä 15 1ä7.3 170.9 ää.3 lä 1ä 15 1ä7.0 171.0 ää.7 16 lä lä 139.5 161.8 ä1.9 20 lä lä 135.6 157.3 äo.7 30 1ä 1ä 130.0 150.8 39.1 60 1ä 12 117.5 136.3 35.3 70 1ä 12 121.8 1ä1.3 36.6 80 5 1ä 12 123.1 1ä2.0 36.8 90 lä 12 118.7 137.7 35.7, Dessa kapacitets- och energitäthetsvärden visa att batterisystemet, innehållande den sintrade, oaktiverade Fe-elektroden, silverelektroden, flerskiktsseparatoraystemet, och den litierade KOH-elektrolyten, ger ett högeffektivt långlivsbatteri, som icke uppvisar någon kortslutning av elektroderna genom separatorerna. Detta batteri visar enastående spänningskarakteristiker, (reglering), hög laddningsacceptans, hög energilagring per viktsenhet, och lång livslängd med stabil drift- Ingen cyklisk formerinë träves.Table l Cycle Charging Discharge Ah Wh Wh Per (hours) (hours) 0.45 kg 3 13 1ä 136.5 158.3 ä1.0 - 5 lä lä 1ää.5 167.6 ä3.ä 10 lä 15 1ä7.3 170.9 ää.3 lä 1ä 15 1ä7.0 171.0 ää.7 16 lä lä 139.5 161.8 ä1.9 20 lä lä 135.6 157.3 äo.7 30 1ä 1ä 130.0 150.8 39.1 60 1ä 12 117.5 136.3 35.3 70 1ä 12 121.8 1ä1.3 36.6 80 5 1ä 12 123.1 1ä2.0 36.8 90 lä 12 118.7 137.7 35.7, These capacity and energy density values show that the battery system, containing the sintered, inactivated Fe electrode, the silver electrode, the multilayer separator system, and the lithiated KOH electrolyte, provides a high-efficiency battery life that does not exhibit of the electrodes through the separators. This battery shows outstanding voltage characteristics, (regulation), high charge acceptance, high energy storage per unit weight, and long service life with stable operation- No cyclic formation is required.

Batteriet kan laddas med ett flertal tider från 60 timmar till till 3 timmar med nästan konstant kapacitet- Ett exakt liknande bat- teri provades för att visa den stabila kapaciteten under olika urladd- ningsvärden under cyklisk drift. Fig- 2 visar spänning som fdhktion av Ah för ett liknande batteri- Den periodiska driften bibehölls under 27 cykler vid en konstant laddnings- och urladdningsström, där cell- kapaciteten förblev väsentligen konstant.The battery can be charged with several times from 60 hours to up to 3 hours with almost constant capacity- An exactly similar battery was tested to show the stable capacity under different discharge values during cyclic operation. Fig. 2 shows voltage as a function of Ah for a similar battery. The periodic operation was maintained for 27 cycles at a constant charging and discharging current, where the cell capacity remained substantially constant.

Detta batteri uppvisar även hög laddningsacceptans, dvs. större - än 90% för långa cykler utan förlust i kapacitet- Andra gynnsamma egen- skaper äro låg hyilurladdning, dvs. mindre än 1% per dag, förmågan att 7 447 432 underhàllsladdas under mer än 30 dagar, förmågan att behålla cellom- kastning utan förlust i cellkapacitet, och breda termiska arbetsgränger av 0°C till 95°C-Ett exakt liknande batteri har Provets vid en 3 timmars urladdningsnivà under 100 cykler, med en avskärningssspänning av 0,9 V och ugpvisade en energilagringstäthet av cirka 40 Wh/0,45 38 och 2,5 wn/16 emï cell.This battery also shows high charge acceptance, ie. greater - than 90% for long cycles without loss of capacity- Other favorable properties are low hyil discharge, ie. less than 1% per day, the ability to charge 7,447,432 for more than 30 days, the ability to maintain cell reversal without loss of cell capacity, and wide thermal working ranges of 0 ° C to 95 ° C-An exact similar battery has Provets at a 3 hour discharge level for 100 cycles, with a cut-off voltage of 0.9 V and showed an energy storage density of about 40 Wh / 0.45 38 and 2.5 wn / 16 emï cell.

Detta batteri kan byggas i olika storlekar och former genom att helt enkelt variera dimensionerna av de individuella elektroderna, beroende av ändamålet och betterisystemet, för vilket det är avsett.This battery can be built in different sizes and shapes by simply varying the dimensions of the individual electrodes, depending on the purpose and the bettering system for which it is intended.

Detta batteri är extremt stabilt och pålitligt och har breda arbets- temperaturgrässsr och skulle vara särskilt användbart i undervattens- och rymdtillämpningar.This battery is extremely stable and reliable and has wide working temperature grasses and would be especially useful in underwater and space applications.

Exemgel 2 Såsom ett jämförande exempel konstruerades ett järn-silverbatteri exakt likadant som de som beskrivits i det ovanstående exempel 1, utom att elektrolyten innehöll 25 vikts% vattenhaltig KOH_utsn LiOH.Example Gel 2 As a comparative example, an iron-silver battery was constructed exactly the same as those described in Example 1 above, except that the electrolyte contained 25% by weight of aqueous KOH-excipient LiOH.

Det monterade batteiet bänkprovades genom en serie av 8 timmar lån- ga och 3 timmar långa urladdningsprovcykler, för att etablera kapaci- tets- och energitäthetsvärdena- En 50 A behastning användes för en svskärningsspänning av 0,9 V. Resultaten givas nedan i tabell 2: Tabell 2 Cykel Laddnin Urladdning Ah Wh Wh per Ltimmarš (timmar) 0,45 kg 1 8 2.8 1u1.6 1U9.9 ' 41.9 5 t 1.8 89.1 93-4 26-1 18 8 1.6 78.9 82.8 23.1 114 8 0.8 112.2 141m) 12.6 20 . avbrutet Dessa kapacitets- och eneršitäthetsvärden visa dramatiska och gynn- samma resultat sv Li0H-tillsats till elektrolyten i detta batterisys- tem- Experiment på andra järnelektrodbatterisystem skulle indikera att varje natriumtillsats i elektrolyten skulle förväntas ge liknande re- sultat-The assembled battery was bench tested through a series of 8-hour long and 3-hour discharge test cycles, to establish the capacity and energy density values. A 50 A bracket was used for a 0.9 V cutting voltage. The results are given below in Table 2: Table 2 Cycle Charging Discharge Ah Wh Wh per Ltimmarš (hours) 0.45 kg 1 8 2.8 1u1.6 1U9.9 '41.9 5 h 1.8 89.1 93-4 26-1 18 8 1.6 78.9 82.8 23.1 114 8 0.8 112.2 141m) 12.6 20. interrupted These capacity and energy density values show dramatic and favorable results en Li0H addition to the electrolyte in this battery system- Experiments on other iron electrode battery systems would indicate that each sodium addition in the electrolyte would be expected to give similar results

Claims (7)

447 452 5 _ PATPINTKRAV :447 452 5 _ PATPINTKRAV: 1. Järn-silverbatteri, som innefattar ett kärl och ett lock, inom vilka är anordnade minst en positiv elektrodplatta, minst en nega- tiv elektrodplatta, en separator mellan plattorna innefattande ett plastmaterial beständigt mot kemiskt angrepp av elektrolyten eller jonerna i elektrolyten och verksam att tillåta silverjondiffusion medan bildandet av en ledande silverfilm på separatorn begränsas, och en alkalihydroxidelektrolyt, k ä n n e t e c k n a t av att minst en positiv platta innefattar en porös stödplatta innefattande silver och har aktivt elektrodmaterial innefattande silver fördelat därpå, att den negativa plattan innefattar en 50-95% porös, fnllt aktiverad elektrodanordning bestående av sintrade, elementariska, aktiva,järnmaterialpartiklar, som har en medelpartikelstorlek av mellan 10 och 275 mikron i diameter och elektrolvten består av en 10 vikts% till 50 vikts% vattenhaltig lösning av KOH, innehål- lande från 2,5 g till 65 g LiOH per liter KOH.An iron-silver battery comprising a vessel and a lid, within which are arranged at least one positive electrode plate, at least one negative electrode plate, a separator between the plates comprising a plastic material resistant to chemical attack of the electrolyte or ions in the electrolyte and operative to allow silver ion diffusion while limiting the formation of a conductive silver film on the separator, and an alkali hydroxide electrolyte, characterized in that at least one positive plate comprises a porous support plate comprising silver and has active electrode material comprising silver distributed thereon, that the negative plate comprises a 50-95% porous, fully activated electrode device consisting of sintered, elementary, active, iron particles having an average particle size of between 10 and 275 microns in diameter and the electrolyte consists of a 10% to 50% by weight aqueous solution of KOH, containing from 2, 5 g to 65 g LiOH per liter KOH. 2. Batteri enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att den nega- tiva elektroden är från 0,625 till 3,75 mm tjock, har en metall- gallerströmsamlare, och järnpartiklarna består av elementet Fe produ- cerat genom termisk reduktion av Fe2O3.Battery according to claim 1, characterized in that the negative electrode is from 0.625 to 3.75 mm thick, has a metal grid current collector, and the iron particles consist of the element Fe produced by thermal reduction of Fe 2 O 3. 3. Batteri enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att den negativa elektroden är fri från svavel innehållande aktivatorer och är fri från sprickor och utsprång och smältkulor.3. A battery according to claim 1 or 2, characterized in that the negative electrode is free of sulfur-containing activators and is free of cracks and protrusions and melting spheres. 4. Batteri enligt krav 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t av att separatorerna är ett flerskikts polypropylenmaterial, innefattande minst ett mikroporöst polypropylenark med en medelpordiameter av 0,05 till 3 mikron och minst ett 60% till 90% poröst polypropylenark med en medel- pordiameter av 3 till 40 mikron.Battery according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the separators are a multilayer polypropylene material, comprising at least one microporous polypropylene sheet with an average pore diameter of 0.05 to 3 microns and at least one 60% to 90% porous polypropylene sheet with one agent. pore diameter of 3 to 40 microns. 5. Batteri enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att det mikro- porösa separatorarket är från 0,00625 mm till 0,05 mm tjockt, det 60% till 90% porösa separatorarket är från 0,075 till 0,2 mm tjockt, och ett flertal av varje ark är alternerat för att bilda separatorer- na, där silverplattan är anordnad mellan och kontakterar det 60% till 90% porösa separatorarket.Battery according to claim 4, characterized in that the microporous separator sheet is from 0.00625 mm to 0.05 mm thick, the 60% to 90% porous separator sheet is from 0.075 to 0.2 mm thick, and a a plurality of each sheet is alternated to form the separators, with the silver plate disposed between and contacting the 60% to 90% porous separator sheet. 6. Batteri enligt krav 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a t av att ,..,¿. 447 432 det aktiva silverelektrodmaterialet består av minst 98% rent silver, det mikroporösa separatorarket har medelporstorlek från 0,05 till 3 ñikron diameter.6. A battery according to claim 4 or 5, characterized in that, .., ¿. 447 432 the active silver electrode material consists of at least 98% pure silver, the microporous separator sheet has an average pore size from 0.05 to 3 microns in diameter. 7. Batteri enligt något av kraven 1-6, k ä n n e t e c k n a t av att elektrolyten består av en 20 vikts% till 35 vikts% vattenhaltig lösning av KOH innehållande från cirka 10 g till cirka 30 g LiOH per liter KOH. y:Battery according to any one of claims 1-6, characterized in that the electrolyte consists of a 20% to 35% by weight aqueous solution of KOH containing from about 10 g to about 30 g of LiOH per liter of KOH. y: