NO150860B - Katode for en kraftmodul - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt en ny og nyttig for-bedring ved en kraftmodul av den typen som har forbrukbare anoder, og mer spesielt konstruksjonen av dens katode.

Kraftmoduler som anvender forbrukbare anoder av litium o.l. metall er blitt utviklet, hvori grensesjiktet mellom den forbrukbare flaten til anoden og den ikke forbrukbare flate til katoden er i form av en skjerm. En slik skjerm har en ikke-styrt åpen maske hvori det er svært vanskelig å frembringe jevn elektrolyttstrøm over anodeflaten.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det frembragt en katode

i form av en ribbe-gitter-plate som er en konstruksjon hvori katodeplaten ikke bare frembringer ønsket kontakt med anoden, men også frembringer en jevn fordeling av elektrolytten over anodeflaten.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebragt

en katode av den innledningsvis nevnte art hvis karakter-istiske trekk fremgår av krav 1 og de øvrige underkrav.

Ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter anoden en frontplate som har en fremre og en bakre flate, hvor frontflaten er konstruert til å ha flere horisontale utragende ribber for samvirkning av anoden med ribbene som er adskilt av spor i hvilke elektrolytten strømmer under styrte beting-

elser for å sikre forsyningen av jevn elektrolytt over anodefronten.

Et spesielt trekk ved frontplatene er at strømmen inn i sporene som definerer elektrolyttstrømpassasjene er gjennom spalteåpninger inn i sporene generelt normalt til anodefronten, hvorved elektrolytten har en hastighetskomponent ikke bare parallelt med anodefronten over anodeflaten, men også normalt til anodeflaten, som derved forbedrer kraft-frembringelsen.

Frontplaten er, i tillegg til å ha spor dannet over frontplaten, spesielt utført med passasjer dannet i den bakre flaten med passasjer som generelt er normalt til sporene og har en tilstrekkelig dybde til å innbyrdes krysse sporene for å forme spalter gjennom hvilke elektrolytten må passere. Ved å styre breddene av passasjene kan tverrsnittene til spaltene bli styrt for å utføre en måling av elektrolytten.

En passende bakre plate danner også katodedelen, hvor bakplaten er konstruert til å motta elektrolytt fra en for-syningsmanifold, som retter elektrolytten inn i innløps-passasjene til den bakre flaten til frontplaten, som mottar sirkulert elektrolytt fra utløpspassasjen i den bakre flaten til frontplaten og retter så den sirkulerte elektrolytten inn i en vanlig retur manifold.

Et annet trekk ved katoden er at den nødvendige pletteringen for å utføre H202-oppløsningen kan bli begrenset til ribbenes spisser til frontflaten til frontplaten, og derved mini-malisere pletteringskostnaden.

Oppfinnelsen skal nå bli beskrevet i nærmere detaljer ved hjelp av et utførelseseksempel med henvisning til tegningene, hvor: fig. 1 viser et perspektivsnitt av katoden, og fig. 2 viser et forstørret delsnitt.

Figur 1 viser en to-dels katode ifølge foreliggende oppfinnelse hvor katoden er generelt betegnet med henvisningstallet 5 og omfatter en frontplate 6 og en bakplate 7.

Frontplaten 6 har en frontoverflate 8 og en bakre overflate 10. Frontflaten 8 kan være dannet ved vanlig valsing eller ved lignende operasjon for å definere flere horisontale utstrekkende ribber 11 adskilt av horisontaltutstrekkende spor 12..Ribbenes 11 tverrsnitt kan bli variert som ønsket, hvor det er nødvendig at ribbene 11 har kanter som samvirker med den tilknyttede anoden for å utgjøre en konstant kontakt dermed. På en lignende måte vil tverrsnittet til sporene 12 være delvis styrt av tverrsnittet til ribbene 11 og delvis styrt av mellomrommet til ribbene for å frembringe adekvat elektrolyttstrøm.

Den bakre flaten 10 er anordnet med en serie vertikale passasjer, igjen i form av maskinerte spor. Disse passasjene omfatter innløpspassasjer 13 og utløpspassasjer 14 som er anordnet i vekslende forhold. Passasjene 13, 14 er av en tilstrekkelig dybde i samsvar med tykkelsen til frontplaten 6 slik at de åpner seg inn i sporene 12. Av figur 1 fremgår det at hver innløpspassasje 13 åpner seg inn i hver av sporene 12 i en spalte 15. På en lignende måte åpner seg hver utløpspassasje 14 inn i hver av sporene 12 gjennom en spalte 16. Bredden av hver av spalte 15,16 er direkte avhengig av bredden til de tilknyttede passasjene 13 eller 14, og derfor er tverrsnittet til hver av spaltene 15 og 16 styrt ved valget av bredden til den respektive passasjen. Spaltene 15, som er innløpsspalter, er av en styrt størrelse for således å bevirke en målt elektrolyttstrøm inn i sporene 12. Spaltene 16, som er utløpsspalter, må naturligvis være av et tilstrekkelig tverrsnitt for å bevirke tømmingen av elektrolytten.

Bakplaten 7 som virker med frontplaten 6 for å frembringe en konstant elektrolyttforsyning såvel som en konstant retur eller uttømningsbane for den sirkulerte elktrolytten. Bakplaten 7 har også en frontflate 17 som er forbindbar med den bakre fronten 10 til frontplaten i hovedsaklig forseglet forbindelse. Frontflaten 17 har utformet innløpspassasje 18 og 20 sammen med utløpspassasjen 21 i vekslende forhold. Innløpspassasjen 18, som er ved motsatt ende av frontplaten

6, er smalere i bredden enn de mer sentralt plasserte innløpspassasjer 20. Innløpspassasjene 18 og 20 er justert med innløpspassasjene 13 til frontplaten 6, mens utløps-passas jene er justert med utløpspassasjene 14. Det er innlysende at passasjevolumene 18, 20 og 21, er materielt sett større en volumet til tilknyttede passasjer 13 og 14, slik

at der ikke kan være noen strømhindring.

Det skal bemerkes at innløpspassasjene 18, 20 går gjennom bunnkanten til bakplaten 7 og strekker seg hovedsakelig til dens toppkant. På en lignende måte begynner utløps-passasjene 21 ved et punkt nært tilliggende bunnkanten til bakplaten 7 og åpner seg gjennom dens toppkant.

Når bakplaten 7 er en avsluttende plate, kan den bli anordnet med en egnet utgang 22 til hvilke en leder kan bli forbundet.

Figur 2 viser at to-dels katoden 5 er anordnet i en kraftmodul av vanlig type. Kraftmodulen en vanligvis betegnet med henvisningstallet 23 og omfatter et egnet rektangulært hus eller kappe 24 til hvilke er anordnet en bunnvegg 25 og en toppvegg 26. En nedre plate 27 er montert inne i huset 24 i avstand med mellomromsforhold til bunnveggen 25 og sammen med bunnveggen 25 definerer den en elektrolyttforsyning eller innløpsmanifold 28. På lignende måte plassert med avstand under toppveggen 26 og plassert inne i huset 24 er en strømningsstyreplate 3 0 som sammen med toppveggen 2 6 definerer et utløp eller et uttømningsmanifold 31 for elektrolytten.

Kraftmodulen 23 har flere celler som hver omfatter en katode

5 og en anode 32. Hver anode 32 er utført av et forbruk-bart metall, fortrinnsvis litium og dens ene flate forbundet med den bakre flaten til en tilliggende katode bak platen 7 og en annen flate derav forbudnet med frontflaten til frontflaten 6 til den neste tilliggende katode 5. Det er klart at anodestabelen og katodestabelen blir konstant presset mot ene enden av huset 24 slik at en konstant forut-bestemt trykk-kontakt blir opprettholdt mellom anodene og deres respekt ive katoder. Ribbene 11 har således sine topper eller flater som forbindes med den forbrukbare flaten til de respektive anodene-32. Elektrolytten blir tilført gjennom manifolden 28 inn i innløpspassasjene 18, 20 til en respektiv bakplate 7, hvor elektrolytten strømmer gjennom pereforeringene 33 inn i strømstyringsflaten 27. Elektrolytten fra innløpspassasjene 18, 20 strømmer inn i de respektive innløpspassasjene 13 gjennom frontplaten 6 og inn i de horisontale sporene 12 hvor elektrolytten blir øyeblikke-lig tilgjengelig til grensesjiktet mellom ribbene 11 og anoden 32. Det er innlysende fra figur 2 at når elektrolytten passerer gjennom en målespalte 15, strømmer den først normalt til anodeflaten 32 og så horisontalt gjennom sporet og ut gjennom en neste tilliggende utløpspassasje 14.

Strømmen går fra sporene 12 gjennom utløpsspalten 16 og inn

i utløpspassasjene 14 og så inn i utløpspassasjen 21. Strømmen fra utløpspassasjene 21 inn i uttømningsmanifolden 31 går gjennom pereforeringene 34 inn i strømstyringsplaten 30.

Det går tydelig frem av foregående at katodekonstruksjonen ikke bare gir en adekvat forsyning og strøm av elektrolytt, men gir også en styrt jevn fordeling av elektrolytten over den forbrukbare flaten til anoden.

Det skal også pekes på at toppene eller kontaktflatene til ribbene 11 er belagt med et tynt lag av egnet materiale for å utføre f^C^-oppløsningen. Man har funnet at palladium er et egnet materiale, og ved en spesiell ribbekonstruksjon av frontplaten 6 kan bare den aktive overflaten, dvs. toppene til ribbene 11, bli plettert, som derved reduserer bruken av kostbart pletteringsmetall til et minimum.

Skjønt kun en foretrukket utførelsesform av katoden er blitt spesielt vist og beskrevet, kan uttallige variasjoner bli gjort ved katoden uten å fravike fra hensikten og tanken ved foreliggende oppfinnelse som definert i foreliggende krav.

Claims (8)

1. Katode for en kraftmodul av den typen som'omfatter en for-brukbar anode, karakterisert ved at katoden omfatter en frontplate som omfatter en fremre og bakre flate, hvor frontflaten definerer et antall tilliggende anodekontakteringsribber med en elektrolyttsirkula-sjonsbane som definerer spor der i mellom, og flere innløps-og utløpspassasjer i bakre flate på tvers av sporene, hvor den kombinerte dybden av sporene og passasjene er større enn tykkelsen av frontflaten, idet passasjene krysser sporene i strømstyringsspalter.

2 . Katode ifølge krav 1,karakterisert ved at frontplaten er tiltenkt å bli vertikalt plassert og når slik plassert blir sporene horisontalt anordnet og passasjene vertikalt anordnet.

3. Katode ifølge krav 1,karakterisert ved at innløpspassasjene er av en valgt bredde for å styre størrelsen av innløpet til spaltene hvori innløpsspaltene er målespalter.

4. Katode ifølge krav 1 eller krav 3, karakterisert ved at innløpspassasjene og utløpspassasjene er anordnet i et vekslende forhold.

5. Katode ifølge krav 3,karakterisert ved at innløpspassasjene og utløpspassasjene er anordnet i vekslende forhold, hvor utløpspassasjene er bredere enn innløpspassasjene for å frembringe utløpsspalter med større bredde enn innløpsspaltene og derved sikre fri retur av elektrolytten.

6 . Katode ifølge krav 1,karakterisert ved at katoden også omfatter en bakre plate som har en frontflate som ligger avtettende mot frontplatens bakre flate, at den bakre platen har innløps- og utløpspassasjer inn-rettet med innløps- og utløpspassasjene i frontplaten og med en vesentlig større kapasitet.

7. Katode ifølge krav 6,karakterisert ved at de bakre plateinnløps- og utløpspassasjene er åpne gjennom motsatte kanter av bakre plate for kommunikasjon med innløps- og utløpsmanifolder.

8. Katode ifølge krav 1,karakterisert ved at frontflatene til ribbene har et belegg for å lette I^C^-oppløsningen.