RU2672854C1 - Способ изготовления основы электрода химического источника тока из углеродной ткани с использованием переменного асимметричного тока - Google Patents
Способ изготовления основы электрода химического источника тока из углеродной ткани с использованием переменного асимметричного тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2672854C1 RU2672854C1 RU2017139278A RU2017139278A RU2672854C1 RU 2672854 C1 RU2672854 C1 RU 2672854C1 RU 2017139278 A RU2017139278 A RU 2017139278A RU 2017139278 A RU2017139278 A RU 2017139278A RU 2672854 C1 RU2672854 C1 RU 2672854C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- alternating
- asymmetric
- electrolyte
- electrode
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/24—Alkaline accumulators
- H01M10/28—Construction or manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
-
- 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
Abstract
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для изготовления электродов химических источников тока, например, для щелочных и кислотных аккумуляторов.Химический источник тока из углеродной ткани гальванически металлизируют в электролите переменным асимметричным током при соотношении амплитуд катодного и анодного импульсов тока, и соотношении длительностей катодного и анодного импульсов, определяемых индивидуально для каждого типа электролита и углеродной ткани, с помощью двухфакторного эксперимента в интервалах γ=2÷4 и τ=0,09÷0,35 соответственно, при этом среднее значение переменного асимметричного тока выбирают в два раз больше требований, установленных для используемого электролита, а частоту переменного асимметричного тока выбирают любую в интервале от 10 до 1000 Гц. Изобретение позволяет создать прочную, тонкую, пористую основу электродов для стартерных аккумуляторов с любым распределением металла по глубине пористого электрода.
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для изготовления электродов химических источников тока, например для щелочных и кислотных аккумуляторов.
Известен способ изготовления электродов химических источников тока [Заявка ФРГ N 4004106, кл. Н01М 4/75,1991], который состоит в активации нетканого полотна из полимерных, например полиолефиновых, волокон в растворе, содержащем олово и палладий; химическом никелировании полотна и гальваническом никелировании.
Недостатком способа является использование больших количеств олова и применение дорогостоящего палладия. Расход палладия в случае металлизации волокнистых материалов оказывается особенно большим из-за развитой металлизируемой поверхности. Кроме того, при металлизации подготовленного таким образом полимерного волокнистого материала, высока вероятность разложения раствора металлизации на случайно попавших в раствор с поверхности полимера частицах палладия.
Известен способ [патент РФ №2054758 МПК Н01М 4/80, H01M 10/28, 1996.] изготовления основы электрода химического источника тока. Согласно изобретению, основу из нетканого волокнистого полимерного материала с обменной емкостью по катионам 0,5-6 мг-экв/г активируют насыщением ионами никеля с последующей обработкой водным раствором борогидрида щелочного металла при концентрации 0,1-1,2 г/л при температуре 15-70°С в течение 0,5-30 мин, после чего проводят химическую и гальваническую металлизацию.
Недостатком изобретения является то, что он требует нескольких подготовительных стадий перед химической и гальванической металлизацией. Причем качество каждой стадии сильно зависит от свойств нетканого волокнистого полимерного материала, в частности от его обменной емкости по катионам, что приводит разбросу в качестве уже готовых металлизированных электродов.
В качестве прототипа выбран способ [патент РФ №2510548 МПК H01M 4/80, H01M 10/28, 2014] изготовления основы электрода химического источника тока с использованием переменного асимметричного тока, заключающийся в гальванической металлизации переменным асимметричным током волокнистого материала (углеродный войлок) при соотношении амплитуд катодного и анодного импульсов токов у и соотношении длительностей катодного и анодного импульсов г определяемых индивидуально для каждого типа электролита и углеродного войлока с помощью двухфакторного эксперимента в интервалах γ=1,1÷5-5 и τ=0,1÷0,9 соответственно, при этом среднее значение переменного асимметричного тока выбирают в соответствии с требованиями используемого электролита.
Недостатком изобретения является то, что получающиеся в результате металлизации углеродного войлока электроды имеют очень низкую механическую прочность, поэтому тонкие электроды для стартерных аккумуляторов большой емкости часто отрываются от токоотводов.
Задачей изобретения является разработка способа изготовления тонких металлизированных электродов повышенной прочности для стартерных аккумуляторов большой емкости.
Поставленная задача решалась благодаря тому, что в известном способе в гальванической металлизации переменным асимметричным током волокнистого материала, внесены изменения, характеризующиеся тем, что в качестве волокнистого материала берут углеродную ткань, обладающую электронной проводимостью, а гальваническую металлизацию ведут переменным асимметричным током при соотношении амплитуд катодного и анодного импульсов токов τ и соотношении длительностей катодного и анодного импульсов τ определяемых индивидуально для каждого типа электролита и углеродной ткани с помощью двухфакторного эксперимента в интервалах γ=2÷4 и τ=0,09÷0,35 соответственно, при этом среднее значение переменного асимметричного тока выбирают в два раза больше требований установленных для используемого электролита, а частоту переменного асимметричного тока выбирают любую из интервала от 10 до 1000 Гц.
Сущность предложенного способа заключается в следующем.
Если металлизировать углеродную ткань с использованием постоянного тока, то в основном металлизируются поверхностные слои ткани, а в глубине ткань почти не металлизируется. Это связано с тем, что ток металлизации экспоненциально убывает вглубь ткани [Галушкин Н.Е., Кудрявцев Ю.Д. Исследование глубины проникновения электрохимического процесса в пористых электродах // Электрохимия. - 1994. - Т. 30, N. 3. - С. 382-387]. Причем после металлизации поверхностных слоев ткани их проводимость становится много выше, чем не металлизированная ткань внутри электрода, что еще более способствует дальнейшему оседанию металла именно на поверхности.
Как показали исследования [Кукоз Ф.И., Кудрявцев Ю.Д., Галушкин Н.Е. Распределение количества прошедшего электричества в пористом электроде при поляризации переменным асимметричным током // Электрохимия. - 1989. - Т. 35, - N. 7. - С. 759-765], использование переменного асимметричного тока позволяет получать любое распределение количества прошедшего электричества по глубине пористых электродов, в том числе и равномерное. В этом случае углеродная ткань будет равномерно металлизироваться по всей ее глубине. Частота асимметричного переменного тока не имеет большого значения в интервале от 10 до 1000 Гц [Галушкин Н.Е., Кудрявцев Ю.Д. Влияние частоты внешнего тока на распределение количества прошедшего электричества по глубине пористого электрода // Электрохимия. - 1993. - Т. 29, N. 10. - C. 1192-1195].
Согласно исследованиям [Кукоз Ф.И, Кудрявцев Ю.Д., Галушкин Н.Е. Распределение количества прошедшего электричества в пористом электроде при поляризации переменным асимметричным током // Электрохимия. - 1989. - Т. 35, - N. 7. - С. 759-765], распределение тока по глубине пористого электрода зависит от соотношения амплитуд катодного и анодного импульсов тока γ (причем γ>1) и соотношения длительностей катодного и анодного импульсов тока τ, которые в свою очередь зависят от типа электродов, их толщины, пористости и т.д. Поэтому оптимальные значения γ, τ, дающие равномерное распределение тока заряда по глубине пористых электродов, имеют разные значения для различных типов углеродных тканей и могут быть найдены только экспериментально.
Ниже приведен пример осуществления предлагаемого способа.
Для изготовления металлизированной основы, например, тонкого повышенной прочности оксидно-никелевого электрода для стартерного никель-кадмиевого аккумулятора, была использована углеродная ткань марки Twill 500, 12К с толщиной полотна 0,4 мм. Металлизация производилась гальванически в стандартной ванне Уотса до содержания никеля 0,5 г/см3. Параметры асимметричного переменного тока: плотность катодных импульса тока 35 А⋅дм-2, плотность анодных импульсов тока 88,5 А⋅дм-2, длительность катодных импульсов 20 мс, длительность анодных импульсов 5 мс. В результате получается металлическая матрица с равномерным покрытием по всей глубине пористого электрода с средней толщиной покрытия 4 мкм.
Используемый способ изготовления основы электрода химического источника тока с использованием переменного асимметричного тока в сравнении с существующими способами имеет следующие преимущества:
1. Позволяет создавать механически прочные, тонкие, металлические пористые электроды для стартерных аккумуляторов с любым распределением металла по глубине пористого электрода.
2. Не использует нестабильные стадии активации и химической металлизации не металлической основы, что удешевляет и упрощает технологический процесс изготовления пористых электродов, сокращает расход необходимых материалов и повышает качество изготовленных электродов.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Заявка ФРГ N 4004106, кл. Н 01М 4/75,1991.
2. Патент РФ №2054758 МПК Н01М4/80, Н01М 10/28,1996.
3. Патент РФ №2510548 МПК Н01М 4/80, Н01М 10/28,2014.
4. Галушкин Н.Е., Кудрявцев Ю.Д. Исследование глубины проникновения электрохимического процесса в пористых электродах // Электрохимия. - 1994. - Т. 30, N. 3. - С. 382-387.
5. Кукоз Ф.И, Кудрявцев Ю.Д., Галушкин Н.Е. Распределение количества прошедшего электричества в пористом электроде при поляризации переменным асимметричным током // Электрохимия. - 1989. - Т. 35, - N. 7. - C. 759-765.
6. Галушкин Н.Е., Кудрявцев Ю.Д. Влияние частоты внешнего тока на распределение количества прошедшего электричества по глубине пористого электрода // Электрохимия. - 1993. - T. 29, - N. 10. - С. 1192-1195.
Claims (1)
- Способ изготовления основы электрода химического источника тока из углеродной ткани с использованием переменного асимметричного тока, заключающийся в гальванической металлизации переменным асимметричным током волокнистого материала, отличается тем, что в качестве волокнистого материала используют углеродную ткань, обладающую электронной проводимостью, а гальваническую металлизацию ведут переменным асимметричным током при соотношении амплитуд катодного и анодного импульсов токов, и соотношении длительностей катодного и анодного импульсов, определяемых индивидуально для каждого типа электролита и углеродной ткани, с помощью двухфакторного эксперимента, в интервалах γ=2÷4 и τ=0,09÷0,35 соответственно, при этом среднее значение переменного асимметричного тока выбирают в два раз больше требований, установленных для используемого электролита, а частоту переменного асимметричного тока выбирают любую из интервала от 10 до 1000 Гц.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017139278A RU2672854C1 (ru) | 2017-11-09 | 2017-11-09 | Способ изготовления основы электрода химического источника тока из углеродной ткани с использованием переменного асимметричного тока |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017139278A RU2672854C1 (ru) | 2017-11-09 | 2017-11-09 | Способ изготовления основы электрода химического источника тока из углеродной ткани с использованием переменного асимметричного тока |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2672854C1 true RU2672854C1 (ru) | 2018-11-20 |
Family
ID=64328078
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017139278A RU2672854C1 (ru) | 2017-11-09 | 2017-11-09 | Способ изготовления основы электрода химического источника тока из углеродной ткани с использованием переменного асимметричного тока |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2672854C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4004106A1 (de) * | 1990-02-10 | 1991-08-22 | Deutsche Automobilgesellsch | Faserstrukturelektrodengeruest fuer akkumulatoren mit erhoehter belastbarkeit |
RU2054758C1 (ru) * | 1992-11-02 | 1996-02-20 | Алексей Борисович Степанов | Способ изготовления основы электрода химического источника тока |
RU2077094C1 (ru) * | 1994-12-28 | 1997-04-10 | Владимир Владимирович Бекеш | Газодиффузионный электрод для химических источников тока |
US6358878B1 (en) * | 1989-09-28 | 2002-03-19 | Hyperion Catalysis International, Inc. | Carbon fibril-forming metal catalysts |
RU2510548C1 (ru) * | 2012-08-16 | 2014-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Способ изготовления основы электрода химического источника тока из углеродного войлока с использованием переменного асимметричного тока |
-
2017
- 2017-11-09 RU RU2017139278A patent/RU2672854C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6358878B1 (en) * | 1989-09-28 | 2002-03-19 | Hyperion Catalysis International, Inc. | Carbon fibril-forming metal catalysts |
DE4004106A1 (de) * | 1990-02-10 | 1991-08-22 | Deutsche Automobilgesellsch | Faserstrukturelektrodengeruest fuer akkumulatoren mit erhoehter belastbarkeit |
RU2054758C1 (ru) * | 1992-11-02 | 1996-02-20 | Алексей Борисович Степанов | Способ изготовления основы электрода химического источника тока |
RU2077094C1 (ru) * | 1994-12-28 | 1997-04-10 | Владимир Владимирович Бекеш | Газодиффузионный электрод для химических источников тока |
RU2510548C1 (ru) * | 2012-08-16 | 2014-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Способ изготовления основы электрода химического источника тока из углеродного войлока с использованием переменного асимметричного тока |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5691107B2 (ja) | 高耐食性を有する金属多孔体及びその製造方法 | |
CN103911633B (zh) | 电解铜箔及其制法 | |
US6569654B2 (en) | Electroactive materials for stimulation of biological activity of stem cells | |
WO2001025508A1 (de) | Elektrochemische herstellung von peroxo-dischwefelsäure unter einsatz von diamantbeschichteten elektroden | |
CN111360265B (zh) | SLM多孔金属三维表面具有纳米PPy生物活性膜的制备方法 | |
CN102330119A (zh) | 电化学方法制备高纯多孔铁薄膜 | |
CN111108233A (zh) | 产生电催化剂的方法 | |
JP2007152492A (ja) | 金属ナノチューブ及びその製造方法 | |
TW201333269A (zh) | 耗氧電極及其製造方法 | |
RU2672854C1 (ru) | Способ изготовления основы электрода химического источника тока из углеродной ткани с использованием переменного асимметричного тока | |
Uvarov et al. | Surface electrochemical treatment of carbon materials for supercapacitors | |
CN104562631A (zh) | 一种碳纤维阳极氧化的表面处理方法 | |
CN104911643A (zh) | 氯化胆碱类离子液体中由氧化铁电沉积纳米铁的方法 | |
RU2510548C1 (ru) | Способ изготовления основы электрода химического источника тока из углеродного войлока с использованием переменного асимметричного тока | |
CN104870695A (zh) | 用于用特定有机化合物通过脉冲电流电化学还原所述有机化合物的重氮离子来涂覆有机或金属材料表面的方法 | |
CN106929875B (zh) | 一种基于碳片镀铁制备高铁酸盐的方法 | |
CN114622238B (zh) | 一种过渡金属基析氢析氧双功能电极的制备及应用 | |
CN106148919A (zh) | 多孔镍纸及其制备方法、电极片及其制备方法 | |
RU2616584C1 (ru) | Способ изготовления металловойлочных основ оксидно-никелевых электродов щелочных аккумуляторов | |
US3579383A (en) | Process for activating metal foil for use as a positive electrode in alkaline storage batteries | |
RU2814848C1 (ru) | Способ получения гибридного электродного материала на основе углеродной ткани с полимер-оксидным слоем | |
Varentsov et al. | Electrodeposition of metals and their oxides on electrochemically modified three-dimensional carbon nanotubes | |
JPH08276184A (ja) | 水の電気分解用電極 | |
US3505185A (en) | Method of forming an interelectrode separator for an accumulator | |
RU2773467C1 (ru) | Способ получения оксидных слоев на поверхности углеволокнистого материала при поляризации переменным асимметричным током |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191110 |