RU2543057C1 - Способ изготовления окисно-никелевого электрода для никель-цинкового аккумулятора - Google Patents
Способ изготовления окисно-никелевого электрода для никель-цинкового аккумулятора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2543057C1 RU2543057C1 RU2014113149/07A RU2014113149A RU2543057C1 RU 2543057 C1 RU2543057 C1 RU 2543057C1 RU 2014113149/07 A RU2014113149/07 A RU 2014113149/07A RU 2014113149 A RU2014113149 A RU 2014113149A RU 2543057 C1 RU2543057 C1 RU 2543057C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nickel
- solution
- electrodes
- concentration
- zinc
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Заявленное изобретение относится к области электротехники, а именно к способу изготовления никель-цинковых аккумуляторов с металлокерамическим окисно-никелевым электродом. Предложенный способ изготовления окисно-никелевого электрода для никель-цинкового аккумулятора включает пропитку готового электрода в растворе, содержащем, в г/л: сульфат кобальта 50-75, сульфат кадмия 50-75 г/л, в течение 0,5-1,0 часа, последующую обработку в растворе калиевой щелочи концентрацией 200-300 г/л в течение 0,5-1,0 часа и окончательное формирование электрода в растворе калиевой щелочи концентрацией 1-3 моль/л при зарядной и разрядной плотности тока 2-10 мА/см2. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение емкости никель-цинковых аккумуляторов с окисно-никелевым и цинковым электродами на коротких режимах разряда. 1 ил., 1 пр.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области изготовления никель-цинковых аккумуляторов с металлокерамическим окисно-никелевым электродом.
Известен способ изготовления электродов щелочного аккумулятора (Химические источники тока: Справочник / Под ред. Н.В. Коровина и A.M. Скундина. - М: Издательство МЭИ, 2003. - 740 с, ил. (стр. 378-379)) путем пропитки основы из спеченного карбонильного никелевого мелкодисперсного порошка в концентрированных растворах нитрата или сульфата никеля и обработки в горячем растворе щелочи. Пропитку проводят несколько раз (до 4-х раз). Затем пластины тщательно отмывают от нитрат- и сульфат ионов. После этого пластины сушат при температуре 80-139°C. Пластины формируют путем двух-трехкратных зарядов-разрядов в растворе калиевой щелочи плотностью 1,09-1,11 г/см3.
Недостатком известного способа является постепенное от цикла к циклу нарастание на поверхности электродов слоя активной массы (гидроксида никеля), который необходимо механически счищать с поверхности электрода и с оснастки.
В качестве прототипа принят способ изготовления электродов щелочного аккумулятора (патент РФ №2264002, H01M 4/52, H01M 10/28, опубл. 10.112005). Способ включает пропитку электродных пластин в растворе соли, обработку в растворе щелочи, промывку, сушку, формирование в щелочном электролите, окончательную промывку и сушку. Пропитку осуществляют в растворе азотнокислого кобальта плотностью 1,35-1,40 г/см3 (595-685 г/л) при температуре 18-30°C в течение 1 часа. Обработку после пропитки осуществляют в растворе калиевой щелочи плотностью 1,2±0,01 г/см3 (около 255 г/л) в течение 1 часа при температуре 18-30°C. Формирование в щелочном электролите (вид и концентрация щелочи не указаны) в режиме «Заряд током 600 мА в течение 7,5 часов - разряд током такой же величины» проводят двумя циклами до напряжения 0,9 В относительно кадмиевого электрода.
Электрические испытания окисно-никелевых электродов проводились с электродами размером (82×41×0,52) мм в режиме «Заряд током 80 мА в течение 16 часов, разряд током 160 мА до напряжения 1 B» относительно кадмиевого электрода, так как в патенте речь идет о никель-кадмиевом аккумуляторе.
В прототипе ставится задача снижения трудоемкости и брака при изготовлении электродов без ухудшения их характеристик.
В прототипе приведены результаты длительных электрических испытаний полученных электродов при плотности тока 2,35 мА/см2 (рассчитано исходя из площади электродов и режима электрических испытаний) при использовании окисно-никелевого электрода и двух кадмиевых противоэлектродов. Получена разрядная емкость 0,64-0,66 А·ч после пяти циклов.
Предлагаемое изобретение решает задачу создания никель-цинкового аккумулятора с положительным окисно-никелевым электродом и отрицательным цинковым электродом, работающего на коротких режимах разряда (при больших разрядных токах). (За принятый режим разряда никель-цинковых аккумуляторов принят короткий режим разряда серебряно-цинковых аккумуляторов более 2 С (С - номинальная емкость аккумулятора), который соответствует времени разряда менее 30 минут. Это связано с тем, что для никель-цинкового аккумулятора не выработаны требования к обозначению режимов разряда и на практике пользуются данными для серебряно-цинковых аккумуляторов, как наиболее близких по конструкции и разрядным характеристикам к никель-цинковым аккумуляторам [Химические источники тока: Справочник / Под ред. Н.В. Коровина и A.M. Скундина. - М.: Издательство МЭИ, 2003. - 740 с., ил. (стр. 537)]).
Технический результат - достижение высоких емкостных характеристик никель-цинковых аккумуляторов с окисно-никелевым и цинковым электродами на коротких режимах разряда (2-7 С - для предлагаемого, 005-0,1 С для прототипа).
Этот технический результат достигается тем, что в способе изготовления окисно-никелевого электрода для никель-цинкового аккумулятора, включающем пропитку в растворе соли, обработку в растворе щелочи, промывку, сушку (при комнатной температуре), формирование в щелочном электролите, окончательную промывку и сушку, пропитку готового электрода осуществляют в растворе сульфата кобальта концентрацией 50-75 г/л и сульфата кадмия концентрацией 50-75 г/л в течение 05-1,0 часа, обработку после пропитки ведут в растворе калиевой щелочи концентрацией 200-300 г/л в течение 0,5-1,0 часа, а формирование проводят в растворе калиевой щелочи концентрацией 1-3 моль/л при зарядной и разрядной плотности тока 2-10 мА/см2.
Соединения кобальта и кадмия, введенные в окисно-никелевый электрод при пропитке в виде сульфатов кобальта и кадмия, повышают работоспособность электродов и уменьшают их набухание в никель-цинковом аккумуляторе. Калиевая щелочь указанной концентрации при формировании также уменьшает разбухание окисно-никелевого электрода при работе аккумулятора.
В примерах изготовления никель-цинкового аккумулятора для коротких режимов разряда в качестве положительных электродов брали электроды размером 35×35 мм толщиной 0,7-0,75 мм. Положительные окисно-никелевые электроды для пропитки при комнатной температуре помещали в раствор сульфата кобальта CoSO4·7H2O и сульфата кадмия CdSO4·8/3H2O с концентрацией каждого из компонентов 20-100 г/л. В раствор при комнатной температуре помещают металлокерамические окисно-никелевые электроды на 0,5-1,0 часа. Затем электроды помещают в раствор калиевой щелочи концентрацией 200-300 г/л на 0,5-1,0 часа. После этого электроды промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции промывных вод и сушат при температуре 20-100°C в течение 10-1 часа. Далее электроды подвергали 2-3-м формировочным циклам в щелочном электролите - растворе калиевой щелочи концентрацией 1-3 моль/л при плотности зарядного и разрядного тока 2-10 мА/см2, окончательно промывали водой и сушили.
Готовые электроды помещали в чехол из щелочестойкого капрона, служащего сепаратором, и направляли на сборку никель-цинковых аккумуляторов.
Цинковые электроды готовились прессованием смеси цинкового порошка, оксида цинка, оксида кадмия и раствора поливинилового спирта в качестве связующего на медный токоотвод.
Электролитом никель-цинкового аккумулятора являлся раствор калиевой щелочи концентрацией 8,2-9 моль/л.
Пример.
Готовят раствор сульфата кобальта CoSO4·7H2O и сульфата кадмия CdSO4·8/3H2O концентрацией каждого из компонентов 50 г/л. В раствор при комнатной температуре помещают металлокерамические окисно-никелевые электроды на 0,5 часа. Затем электроды помещают в раствор калиевой щелочи концентрацией 200 г/л на 0,5 часа. После этого электроды промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции промывных вод и сушат при комнатной температуре в течение 10 часов.
Полученные окисно-никелевые электроды подвергали формировке с противоэлектродами из никелевой фольги при плотности тока 5 мА/см2 в течение 3-х циклов в растворе калиевой щелочи концентрацией 2 моль/л. После формировки электроды промывались дистиллированной водой и сушились на воздухе при комнатной температуре 10 часов.
Готовые электроды помещают в чехол из щелочестойкого капрона толщиной 70 мкм и направляют на сборку никель-цинковых аккумуляторов.
В качестве отрицательных электродов используют цинковые электроды, изготовленные прессованием на медный токоотвод смеси 25% цинкового порошка, 75% оксида цинка, 0,5% оксида кадмия (к смеси цинкового порошка и оксида цинка) и водного раствора поливинилового спирта в качестве связующего. Полученные электроды оборачивались в гидратцеллюлозную сепарацию. В качестве электролита никель-цинковых аккумуляторов, предназначенных для разрядов большими токами, использовался раствор калиевой щелочи концентрацией 8,5 моль/л.
Никель-цинковые аккумуляторы для коротких режимов разряда с металлокерамическими окисно-никелевыми электродами, обработанными в растворах с иным содержанием сульфатов кобальта и кадмия, имеющие в качестве электролита раствор калиевой щелочи другой концентрации, изготавливались и испытывались аналогично примеру 1.
Наибольшая емкость наблюдалась у аккумуляторов, окисно-никелевые электроды которых обработаны в растворе сульфатов кобальта и кадмия концентрацией 50 и 50 г/л соответственно. Увеличение концентрации пропиточного раствора до 80 г/л сульфатов кобальта и кадмия уже приводит к уменьшению емкостных характеристик никель-цинковых аккумуляторов при больших разрядных токах, что может быть связано с уменьшением пористости положительных электродов. При меньших концентрациях сульфатов кобальта и кадмия в пропиточных растворах эффект действия добавок незначителен.
Электрические испытания полученных окисно-никелевых электродов проводили при плотности тока 200 мА/см2, что значительно выше, чем в прототипе (2,35 мА/см2 - см. стр. 2 настоящей заявки), см. рисунок.
Получены значения разрядной емкости 0,65-0,68 А·ч при высоких плотностях тока (200 мА/см2).
Дополнительно были проведены испытания при токах короткого режима разряда 2 С (разрядный ток равен удвоенной номинальной емкости аккумулятора) (рисунок). Разрядная емкость никель-цинковых аккумуляторов, изготовленных согласно примеру, примерно на 20% выше, чем емкость никель-цинковых аккумуляторов, приводимая в (Химические источники тока: Справочник / Под ред. Н.В. Коровина и A.M. Скундина. - М.: Издательство МЭИ, 2003. - 740 с., ил. (стр. 520)). Среднее разрядное напряжение аккумуляторов, положительные электроды которых изготовлены согласно предлагаемой технологии, практически не отличается от серийно выпускаемых, что приводит к повышению удельной энергии аккумуляторов на 20%.
Проведенный анализ и эксперименты свидетельствуют о том, что предлагаемое решение соответствует критериям новизны, изобретательского уровня и промышленной применимости.
Claims (1)
- Способ изготовления окисно-никелевого электрода для никель-цинкового аккумулятора, включающий пропитку в растворе соли, обработку в растворе щелочи, промывку, сушку, формирование в щелочном электролите, окончательную промывку и сушку, отличающийся тем, что осуществляют пропитку готового электрода в растворе сульфата кобальта концентрацией 50-75 г/л и сульфата кадмия концентрацией 50-75 г/л в течение 0,5-1,0 часа, обработку после пропитки ведут в растворе калиевой щелочи концентрацией 200-300 г/л в течение 0,5-1,0 часа, а формирование проводят в растворе калиевой щелочи концентрацией 1-3 моль/л при зарядной и разрядной плотности тока 2-10 мА/см2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014113149/07A RU2543057C1 (ru) | 2014-04-03 | 2014-04-03 | Способ изготовления окисно-никелевого электрода для никель-цинкового аккумулятора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014113149/07A RU2543057C1 (ru) | 2014-04-03 | 2014-04-03 | Способ изготовления окисно-никелевого электрода для никель-цинкового аккумулятора |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2543057C1 true RU2543057C1 (ru) | 2015-02-27 |
Family
ID=53290040
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014113149/07A RU2543057C1 (ru) | 2014-04-03 | 2014-04-03 | Способ изготовления окисно-никелевого электрода для никель-цинкового аккумулятора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2543057C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2570400C2 (ru) * | 2010-08-04 | 2015-12-10 | Джонсон Контролс Аутобаттери Гмбх Унд Ко. Кгаа | Комплектование корпусов автомобильных аккумуляторов наборами электродных пластин |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2031490C1 (ru) * | 1992-08-05 | 1995-03-20 | Акционерное общество закрытого типа "РИГЕЛЬ" | Электрический аккумулятор |
US5523182A (en) * | 1992-11-12 | 1996-06-04 | Ovonic Battery Company, Inc. | Enhanced nickel hydroxide positive electrode materials for alkaline rechargeable electrochemical cells |
RU2148877C1 (ru) * | 1996-04-19 | 2000-05-10 | АООТ Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт химических источников тока | Способ изготовления металлокерамического оксидно-никелевого электрода щелочного аккумулятора |
RU2264002C2 (ru) * | 2003-05-23 | 2005-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие УРАЛЬСКИЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ | Способ изготовления электродов щелочного аккумулятора |
JP2009146740A (ja) * | 2007-12-14 | 2009-07-02 | Sony Corp | 正極活物質の製造方法 |
KR20130059029A (ko) * | 2011-11-28 | 2013-06-05 | 에스케이씨 주식회사 | 복합 금속 수산화물의 제조방법 |
-
2014
- 2014-04-03 RU RU2014113149/07A patent/RU2543057C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2031490C1 (ru) * | 1992-08-05 | 1995-03-20 | Акционерное общество закрытого типа "РИГЕЛЬ" | Электрический аккумулятор |
US5523182A (en) * | 1992-11-12 | 1996-06-04 | Ovonic Battery Company, Inc. | Enhanced nickel hydroxide positive electrode materials for alkaline rechargeable electrochemical cells |
RU2148877C1 (ru) * | 1996-04-19 | 2000-05-10 | АООТ Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт химических источников тока | Способ изготовления металлокерамического оксидно-никелевого электрода щелочного аккумулятора |
RU2264002C2 (ru) * | 2003-05-23 | 2005-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие УРАЛЬСКИЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ | Способ изготовления электродов щелочного аккумулятора |
JP2009146740A (ja) * | 2007-12-14 | 2009-07-02 | Sony Corp | 正極活物質の製造方法 |
KR20130059029A (ko) * | 2011-11-28 | 2013-06-05 | 에스케이씨 주식회사 | 복합 금속 수산화물의 제조방법 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2570400C2 (ru) * | 2010-08-04 | 2015-12-10 | Джонсон Контролс Аутобаттери Гмбх Унд Ко. Кгаа | Комплектование корпусов автомобильных аккумуляторов наборами электродных пластин |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105655540A (zh) | 电极极片及锂离子电池 | |
KR101609423B1 (ko) | 각형 이차 전지 제조 방법 | |
CN106207265B (zh) | 一种提高锂离子电池一致性的制备方法 | |
RU2543057C1 (ru) | Способ изготовления окисно-никелевого электрода для никель-цинкового аккумулятора | |
JP2015053136A (ja) | リチウム空気電池および正極複合体 | |
JP4240030B2 (ja) | アルカリ亜鉛蓄電池 | |
CN101950683B (zh) | 超级电容器半球状活性炭电极材料的制备方法 | |
JP7182062B2 (ja) | ニッケル亜鉛電池の製造方法 | |
US20080286650A1 (en) | Alkaline Storage Battery | |
CN105789713A (zh) | 一种长寿命圆柱形镍氢二次电池及其制备方法 | |
JPH09274916A (ja) | アルカリ蓄電池 | |
US20120088028A1 (en) | Process for Producing a Positive Nickel Hydroxide Electrode for a Nickel-Metal Hydride or Nickel Cadmium Storage Battery | |
US11404745B2 (en) | Separator for batteries | |
Cheng et al. | Effects of additives on performance of zinc electrode | |
CN203706891U (zh) | 一种超级电容器极片及使用该极片的超级电容器 | |
JP2018133173A (ja) | ニッケル亜鉛電池の製造方法 | |
JP4924528B2 (ja) | アルカリ亜鉛蓄電池用セパレータとこれを用いたアルカリ亜鉛蓄電池 | |
JP7006384B2 (ja) | アルカリ蓄電池用電極 | |
JPH08236094A (ja) | アルカリ蓄電池用セパレータ | |
JPH0582027B2 (ru) | ||
JP2007258074A (ja) | アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極、それを用いたアルカリ蓄電池。 | |
Andrukhiv et al. | Optimization of the composition of zincate electrolyte for fabrication of electrodeposited zinc powder electrolytes | |
CN203103407U (zh) | 一种镍镉电池镉负极极片 | |
Zhao et al. | Pseudocapacitance Evaluation of Naked Porous Nickel Foams During the Measurement of Supercapacitors | |
JP2021061127A (ja) | 鉛蓄電池用正極及び鉛蓄電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160404 |