CS208934B1 - Způsob výroEy elektrody elektrochemických zdrojů proudu - Google Patents

Description

(54) Způsob výroEy elektrody elektrochemických zdrojů proudu

Vynález se týká způsobu výroby elektrody elektrochemického zdroje proudu, s výhodou plastem pojené nikloxidové elektrody nikl-kadmiového akumulátoru.

U v současné době vyráběných nikloxidových elektrod je aktivní hmota nalisována do tablet podlouhlého tvaru, které se poté uzavírají do galvanicky poniklovaných perforovaných ocelových kapes a vždy několik těchto kapes se pak mechanicky spojuje do pásů požadované šíře. Ty se pak nastříhají na potřebnou délku a posléze se uzavřou s obou stran galvanicky poniklovanými ocelovými lodičkami, z nichž vždy jedna je opatřena kontaktním praporcem, nebo jsou sevřeny ocelovými profily U bodově přivařenými k praporci. Ocelová kapsa tudíž plní současně funkci jak obalu elektrody, tak i proudového sběrače. Nevýhodou této elektrody je nutnost použití perforovaného kovového obalu, což způsobuje zvýšenou pracnost výroby a značné stísnění vlastní aktivní hmoty, vedoucí k snížení proudové zatížitelnosti příslušné elektrody.

U nikloxidové elektrody dalšího používaného typu je místo perforovaného kovového obalu a současně i sběrače proudu použito předem práškově metalurgickým způsobem připraveného porésního niklového tělesa, do jehož pórů je pak chemickým srážením uložena aktivní hmota. Nevýhodou této nikloxidové elektrody jsou vysoké materiálové náklady a pracnost jak při přípravě porésního proudového sběrače a nosiče aktivní hmoty, tak při jeho často několikastupňové impregnaci roztokem aktivních látek.

Dále je též známa nikloxidová elektroda, u které je na blíže nedefinovaný proudový sběrač naválcována v jednom nebo více stupních aktivní hmota s přísadou plastického pojidla. U této elektrody jsou do určité míry odstraněny dosud uvedené nedostatky avšak při použití galvanicky poniklované ocelové či přímo niklové mřížky jako sběrače proudu, ať již ve formě jedno- nebo oboustranně perforovaného plechu, tahokovu či sítě, popřípadě mřížky jiné konstrukce, dochází při dlouhodobém cyklování elektrody k postupné ztrátě elektrického kontaktu mezi sběračem a na něm naválcovanou aktivní vrstvou, což vede postupně ke snižování proudově zatížitelnosti příslušné elektrody.

Všechny uvedené nevýhody jsou odstraněny u elektrod elektrochemických zdrojů proudu vyrobených postupem podle vynálezu. Podstatou vynálezu je, že se před nanesením aktivní hmoty povrch proudového sběrače zdrsní na drsnost odpovídající faktoru zvětšení plochy 10 až 10⁴, přičemž skutečný povrch proudového sběrače je vždy větší než '*100 cm²/A.h jmenovité kapacity elektrody. Několikanásobným zvětšením původního povrchu sbě208934

208 934 ráče se dosahuje větší styčné plochy a lepší přilnavosti mezi aktivní hmotou a zmíněným sběračem.

Oproti dnešnímu stavu techniky vyniká elektroda s proudovým sběračem s rozvinutým povrchem podle vynálezu zejména tím, že je u ní zvětšena > přilnavost aktivní vrstvy k povrchu sběrače, což je i podmínkou pro zvětšení její proudové zatížitelnosti a životnosti a i vyššího využití aktivní hmoty. Elektroda podle vynálezu odevzdává např. při rychlém vybíjení proudovou hustotou 100 mA/cm² proti referentní elektrodě Hg/HgO v témž elektrolytu (21% KOH) nejméně dvojnásobnou kapacitu proti elektrodě se sběračem bez úpravy a po provedení několika desítek těchto vybíjení se tento rozdíl zvětšuje na 4 až 6 násobek ve prospěch elektrody podle vynálezu.

Výhoda úpravy povrchu proudového sběrače podle vynálezu je také v tom, že stupeň rozvinutí tohoto povrchu lze řídit např. vhodným vedením galvanického nebo metalisaěního způsobu nebo procesu mechanického, chemického či elektrochemického zdrsnění již existující niklové vrstvy nebo ocelového sběrače. U galvanického způsobu toho lze dosáhnout vhodným složením lázně, její teplotou, dále pak proudovou hustotou a dobou elektrolysy, u metalisaěního způsobu nebo procesu mechanického otryskání pak volbou výchozího materiálu, vzdáleností mezi tryskou a povrchem sběrače, rychlostí posunu sběrače pod příslušnou tryskou apod.

Potřebné drsnosti povrchu se dosáhne buď mechanickým otryskáním niklového povrchu nebo jeho zdrsněním mořením ve vhodné kyselině nebo elektrochemickou korosí nebo nanesením tenké hrubé vrstvy niklu či jeho slitiny s vhodným kovem, např. kobaltem, na ocelový či niklový povrch sběrače a na tento sběrač s rozvinutým povrchem se pak naválcuje vlastní aktivní hmota.

Jako vhodného materiálu pro mechanické otryskání niklového povrchu sběrače lze použít např. jemného korundového prachu, křemičitého písku, ocelové či slitinové drti nebo jiného vhodného abrasiva. Nanesení hrubého povlaku niklu či jeho slitiny s vhodným kovem, např. kobaltem, na ocelový podklad lze realizovat galvanickým nebo metalizačním způsobem nebo nanesením práškového niklu nebo jeho směsi s jiným vhodným kovem, např. kobaltem, vhodné zrnitosti v nestálém nosiči na sběrač s následujícím vypálením. Dále lze hrubý povlak niklu nebo jeho slitiny s vhodným kovem realizovat nanesením elektrostaticky nabitých částic kovu na uzemněnou síť nebo magnetickým přichycením částic kovu na síť

Claims (10)

1. PŘEDMĚT

   1. Způsob výroby elektrody elektrochemických zdrojů proudu nanesením aktivní hmoty na proudový sběrač pastováním, lisováním nebo válcováním vyznačený tím, že se před nanesením aktivní hmoty povrch proudového sběrače zdrsní na a následujícím slinutím nebo termickým rozkladem sloučeniny niklu (popřípadě ve směsi se sloučeninou jiného kovu) na proudovém sběrači a následujícím vyžíháním a slinutím. Dále lze hrubý povlak niklu také nanášet plasmově nebo vakuově napařovat.

   Vynález používá poznatku, že vysoce rozvinutý povrch sběrače umožní sledovat objemové změny, ke kterým dochází u aktivní vrstvy v průběhu cyklování, čímž se snižuje možnost mechanického oddělení této vrstvy od povrchu sběrače. Dále je přitom také použito poznatku, že vysoce rozvinutý povrch sběrače zaručuje zapojení většího počtu zrn aktivního materiálu do proudotvomého procesu, a tím se proudová zátěž jednotlivých zrn tohoto materiálu snižuje, což vede i ke zlepšenému elektrochemickému využití aktivní hmoty a ke zvětšení proudové zatížitelnosti a životnosti elektrody opatřené sběračem podle vynálezu.

   Přednosti elektrody elektrochemických zdrojů proudu podle vynálezu nejlépe vyplynou z dále uvedených praktických příkladů využití vynálezu, které však nikterak tento vynález neomezují.

   Příklad 1

   Niklová síť o velikosti oka 0,5 až 5 mm o volné ploše 20 až 80 % se kontinuálním způsobem oboustranně mechanicky otryská korundovým práškem o velikosti zrna 20 až 100 pm a na tento sběrač se pak naválcuje aktivní vrstva, jejíž hlavními složkami jsou hydroxid nikelnatý, grafit a elektricky zvodivělý plast. Takto připravená elektroda je schopna po 30 rychlých vybíjecích cyklech při proudové hustotě 100 mA/cm² odevzdat při kombinaci s kadmiovou elektrodou do 0,7 V ještě 40 % jmenovité kapacity.

   Příklad 2

   Ocelová síť těch parametrů jako niklová v příkladě 1 se kontinuálním způsobem oboustranně mechanicky otryská korundovým práškem o velikosti zrna 20 až 100 pm, načež se na takto upravený povrch sběrače metalizačním způsobem nanese tenká hrubá vrstva niklu nebo jeho slitiny s vhodným kovem, např. kobaltem, která činí 2 až 20 % hmotnosti sběrače, a posléze se naválcuje aktivní vrstva téhož složení jako v příkladě 1. Takto připravená elektroda je schopna po 30 rychlých vybíjecích cyklech při proudové hustotě 100 mA/cm² odevzdat při kombinaci s kadmiovou elektrodou do 0,7 V ještě 65 % jmenovité kapacity. Elektroda se sběračem bez rozvinutého povrchu podle vynálezu odevzdá za týchž podmínk jen cca 10 % jmenovité kapacity.

   VYNÁLEZU drsnost odpovídající faktoru zvětšení plochy 10 až 10⁴, přičemž skutečný povrch proudového sběrače je vždy větší než 100 cm²/A.h jmenovité kapacity elektrody.
2. 2. Způsob výroby elektrody podle bodu 1 vy3 značený tím, že zdrsňování se u ocelového nebo niklového sběrače proudu provádí galvanickým vyloučením tenké hrubé vrstvy niklu, nebo jeho směsi s jiným kovem, např. kobaltem.
3. 3. Způsob výroby elektrody podle bodu 1, případně též 2 vyznačený tím, že se na povrchu ocelového nebo niklového sběrače proudu galvanicky vyloučí hladká, případně hrubá vrstva niklu, která se v další operaci zdrsní mechanickým způsobem, např. pískováním, nebo chemickým či elektrochemickým způsobem, např. mořením.
4. 4. Způsob výroby elektrody podle bodu 1 vyznačený tím, že povrch ocelového nebo niklového sběrače proudu se zdrsní nastříkáním tenké hrubé vrstvy niklu.
5. 5. Způsob výroby elektrody podle bodu 1 vyznačený tím, že se povrch ocelového nebo niklového proudového sběrače zdrsní nanesením, např. nastříkáním, práškového niklu nebo jeho směsi s jiným kovem, např. kobaltem, ve směsi s pojivém, které se v další operaci vypálí.
6. 6. Způsob výroby elektrody podle bodu 1 vyznačený tím, že se povrch ocelového nebo niklového sběrače proudu zdrsní nanesením sloučeniny niklu, pfípadně ve směsi s jiným kovem, např.

   208 934 nastříkáním roztoku nebo namáčením do roztoku, která se v další operaci tepelně rozloží a slinuje.
7. 7. Způsob výroby elektrody podle bodu 1 vyznačený tím, že se povrch ocelového nebo niklového proudového sběrače zdrsní elektrostatickým nebo magnetickým přichycením částic niklu nebo jeho směsi s jiným kovem, např. kobaltem, které se v následující operaci tepelně slinují.
8. 8. Způsob výroby elektrody podle bodu 1 vyznačený tím, že se povrch ocelového nebo niklového sběrače proudu zdrsní nanesením vrstvy niklu nebo jeho směsi s jiným kovem, např. kobaltem, plasmovým způsobem.
9. 9. Způsob výroby elektrody podle bodu 1 vyznačený tím, že se povrch ocelového nebo niklového sběrače proudu zdrsní vakuovým napařením vrstvy niklu nebo jeho smeši s jiným vhodným kovem, např. kobaltem.
10. 10. Způsob výroby elektrody podle bodu 1 až 10 vyznačený tím, že se povrch ocelového nebo niklového sběrače proudu před nanášením vrstvy niklu nebo jeho směsi s jiným kovem zdrsní mechanicky, např. pískováním, nebo chemicky či elektrochemicky, např. mořením.