CS248152B1 - Negative iron accumulator mass and method of its production - Google Patents

Negative iron accumulator mass and method of its production Download PDF

Info

Publication number
CS248152B1
CS248152B1 CS838380A CS838083A CS248152B1 CS 248152 B1 CS248152 B1 CS 248152B1 CS 838380 A CS838380 A CS 838380A CS 838083 A CS838083 A CS 838083A CS 248152 B1 CS248152 B1 CS 248152B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
iron
nickel
weight
negative
mass
Prior art date
Application number
CS838380A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Bronislav Wilczek
Miroslav Cenek
Original Assignee
Bronislav Wilczek
Miroslav Cenek
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bronislav Wilczek, Miroslav Cenek filed Critical Bronislav Wilczek
Priority to CS838380A priority Critical patent/CS248152B1/en
Publication of CS248152B1 publication Critical patent/CS248152B1/en

Links

Classifications

    • Y02E60/12

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

Negativní železná akumulátorová hmota je určena zejména k výrobě nikl-železných akumulátorů. Obsahuje železo zpravidla ve formě jeho oxidů, uhlík ve vodivé formě, například ve formě sazí popřípadě upraveného grafitu, hydroxid alkalického kovu a aktivátor, kterým je lithium zpravidla ve formě hydroxidu lithného monohydrátu a sulfidické síry, například ve formě sulfidu sodného v celkovém množství 0,4 až 0,7 % hmotnosti a ve vzájemném hmotnostním poměru 1:1 až 1,5.The negative iron battery mass is intended primarily for the production of nickel-iron batteries. It contains iron, usually in the form of its oxides, carbon in a conductive form, for example in the form of carbon black or modified graphite, an alkali metal hydroxide and an activator, which is lithium, usually in the form of lithium hydroxide monohydrate and sulphide sulphur, for example in the form of sodium sulphide, in a total amount of 0.4 to 0.7% by weight and in a mutual mass ratio of 1:1 to 1.5.

Description

Vynález se týká negativní železné akumulátorové hmoty, určené zejména k výrobě nikl-železných akumulátorů, obsahujíc! železo zpravidla ve formě jeho oxidů, uhlík ve vodivé formě, například ve formě sazí nebo popřípadě upraveného grafitu, hydroxid alkalického kovu a aktivátor, a způsobu výroby této hmoty.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a negative iron storage mass, in particular for the production of nickel-iron accumulators comprising: as a rule, iron in the form of its oxides, carbon in a conductive form, for example in the form of carbon black or optionally treated graphite, an alkali metal hydroxide and an activator, and a process for producing the composition.

K výrobě železné elektrodové hmoty nikl-železných akumulátorů se používají převážně přírodní železné rudy, jež se před vlastním použitím v elektrodovém systému železné elektrody upravují různými technologickými operacemi. Tyto operace zahrnují především odstranění příměsí flotačnlm nebo gravitačním způsobem a následnou redukci za zvýšené teploty pomocí vodíku, popřípadě metanem, práškovým železem nebo sazemi na konečné složení železné elektrodové hmoty, jež představuje směs práškového železa a oxidu železnatoželezitého s přísadou sulfidu železnatého .For the production of the iron electrode mass of nickel-iron accumulators mainly natural iron ores are used, which are treated by various technological operations before being used in the electrode system of the iron electrode. These operations include, in particular, removal of the admixtures by flotation or gravity and subsequent reduction at elevated temperature with hydrogen, optionally methane, iron powder or soot to the final composition of the iron electrode mass, which is a mixture of iron powder and ferrous iron oxide with ferrous sulphide.

Ke zlepšení elektrochemických vlastnosti se k železným elektrodovým hmotám přidávají různé příměsi. Z nich nejúčinnější se jeví použití sulfidových iontů ve formě sulfidu sodného, a to buá v elektrolytu, nebo aktivací železné elektrodové hmoty roztokem sulfidu sodného.To improve the electrochemical properties, various dopants are added to the iron electrode materials. Of these, the use of sulfide ions in the form of sodium sulfide appears to be most effective, either in the electrolyte or by activating the iron electrode mass with a sodium sulfide solution.

Vedle toho lze použít i siru v elementární formě nebo ve formě sulfidu železnatého, jež se jako přísada do vlastní železné hmoty používá nejčastěji. Přítomnost sulfidových iontů příznivě ovlivňuje mechanismus funkce železné elektrody jak z hlediska kapacity, tak i nabíjecího procesu a samovybíjení železné elektrody.In addition, it is also possible to use sulfur in elemental form or in the form of ferrous sulphide, which is most often used as an additive to the ferrous material itself. The presence of sulphide ions positively affects the mechanism of function of the iron electrode in terms of both capacity and charging process and self-discharge of the iron electrode.

Příznivý vliv na funkci železné elektrody mají též nikl, měd a rtut.Nickel, copper and mercury also have a beneficial effect on the function of the iron electrode.

Soli lithia, používané jako přísady v elektrolytu jak nikl-železných, tak i nikl-kadmiových článků, jak je uvedeno v celé řadě prací, ovlivňují především kapacitu niklové elektrody a tím i životnost článků.The lithium salts used as additives in the electrolyte of both nickel-iron and nickel-cadmium cells, as mentioned in a number of applications, primarily affect the capacity of the nickel electrode and thus the life of the cells.

vlivu soli lithia na funkci železné elektrody nikl-železných akumulátorů existují v literatuře pouze skromné odkazy, které navíc vysvětlují vliv této přísady na funkci nikl-železného článku různě. Jedna z těchto prací (Falk S.M., Salkind A.J., Alkaline Storage Batteries, John Wiley and Sons, I. díl, s. 616, 1969) uvádí negativní vliv železa na funkci niklové elektrody, jenž je eliminován právě přítomností lithia v elektrolytu nikl-železných článků. Tento eliminační účinek vysvětluje vznikem slitin lithia s železem. Dváděný mechanismus však nebyl potvrzen.The influence of lithium salt on the function of the iron electrode of the nickel-iron accumulators is only modest in the literature, which in addition explains the influence of this additive on the function of the nickel-iron cell in various ways. One of these works (Falk SM, Salkind AJ, Alkaline Storage Batteries, John Wiley and Sons, Volume I, p. 616, 1969) reports the negative influence of iron on the nickel electrode function, which is eliminated by the presence of lithium in nickel-iron electrolyte. articles. This elimination effect is explained by the formation of lithium-iron alloys. However, the misguided mechanism has not been confirmed.

V jiné práci (Hills S., J. Electrochem. Soc. 112, 1048, 1965) je popisován pozitivní vliv lithia na funkci niklové i železné elektrody, zatímco v další (Crenell. J.T. and Lea F.M., Alkaline Accumulators, Longmaus, Green and Co., London, s. 103, 1928) je pouze uvedeno, že vliv lithia na funkci železné elektrody nelze vyloučit.Another work (Hills S., J. Electrochem. Soc. 112, 1048, 1965) describes the positive effect of lithium on the function of both nickel and iron electrodes, while others (Crenell, JT and Lea FM, Alkaline Accumulators, Longmaus, Green and Co., London, pp. 103, 1928), it is only stated that the influence of lithium on the function of the iron electrode cannot be excluded.

Skutečnosti je, že lithium se v železných elektrodových hmotách dosud nepoužívá. Pokud je hydroxid lithný přidáván do elektrolytu nikl-železných článků, děje se tak výlučně za účelem prodloužení životnosti niklových elektrod, jež limitují celkovou životnost nikl-železných i nikl-kadmiových článků.The fact is that lithium is not yet used in ferrous electrode materials. When lithium hydroxide is added to the electrolyte of nickel-iron cells, this is done solely to prolong the life of the nickel electrodes, which limit the overall life of the nickel-iron and nickel-cadmium cells.

Publikované práce z daného oboru dokumentuji, že chemická aktivace železné elektrodové hmoty zůstává nadále otevřeným problémem a současně jednou z významných cest dalšího zlepšování funkčních vlastností železné elektrody v akumulátoru jako elektrochemickém systému. Potvrzují to i výsledky autorem provedených experimentálních prací, zaměřených na studium účinku známých aktivačních přísad na funkci železné elektrody, a to při jejich použití jednotlivě i v různých kombinacích, jejichž cílem bylo především dosažení dokonalejšího využití teoretické kapacity železa.Published papers from this field document that chemical activation of iron electrode mass remains an open problem and at the same time one of significant ways of further improvement of functional properties of iron electrode in accumulator as electrochemical system. This is also confirmed by the results of experimental work carried out by the author, focused on the study of the effect of known activating additives on the function of the iron electrode, both individually and in various combinations, the aim of which was to achieve better utilization of the theoretical iron capacity.

Uvedené nedostatky odstraňuje negativní železná akumulátorová hmota, určená zejména k výrobě nikl-železných akumulátorů, obsahující železo ve formě jeho oxidů, uhlík ve vodivé formě, například ve formě sazí nebo popřípadě upraveného grafitu, hydroxid alkalického kovu a akti3 vátor podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že takto určená negativní železná akumulátorová hmota obsahuje jako aktivátor lithium a sulfidickou síru v celkovém množství 0,4 ažThese drawbacks are eliminated by a negative iron storage mass, in particular for the production of nickel-iron accumulators, comprising iron in the form of its oxides, carbon in conductive form, for example in the form of carbon black or optionally treated graphite, alkali metal hydroxide and an activator according to the invention. in which the negative iron accumulator thus determined contains lithium and sulphide sulfur as activator in a total amount of 0.4 to

0,7 % hmotností a ve vzájemném hmotnostním poměru 1:1 až 1,5:1.0.7% by weight and in a weight ratio of 1: 1 to 1.5: 1.

Nejvhodnější formou, v niž je možno aplikovat lithium, je hydroxid lithný j.ako monohydrát - LiOH . H20. Ze sulfidů nejlépe vyhovuji ve vodě rozpustné sulfidy alkalických kovů, jmenovitě sulfid sodný a sulfid draselný. Negativní železná akumulátorová hmota podle vynálezu v tomto složení obsahuje s výhodou 1,2 až 2 % hmotnosti hydroxidu lithného LiOH . H2O a 0,5 až 0,7 % hmotnosti sulfidu sodného Na2S.The most suitable form in which lithium may be applied is lithium hydroxide as the monohydrate - LiOH. H 2 0. sulphide suits soluble alkali metal sulfides, sodium sulfide, namely potassium sulphide. The negative iron storage mass according to the invention in this composition preferably contains 1.2 to 2% by weight of LiOH. H 2 O and 0.5 to 0.7% by weight of sodium sulfide Na 2 S.

Podstata způsobu výroby negativní železné akumulátorové hmoty podle vynálezu spočívá v tom, že obě komponenty aktivátoru se přidávají společně v prostředí roztoku hydroxidu sodného o teplotě v rozmezí 50 až 90 °C a za míchání k základní železné složce.The process according to the invention consists in adding the two activator components together in a sodium hydroxide solution at a temperature in the range of 50 to 90 [deg.] C. and with stirring to the basic iron component.

Negativní železná akumulátorová hmota připravená způsobém podle vynálezu je s výhodou použitelná ve stávajících typech nikl-kadmiových akumulátorů, v nichž nahrazuje kadmium v plném rozsahu. Fyzikálně-chemické vlastnosti této hmoty dovolují její zpracováni u výrobce akumulátorů na stávajících typech zařízení.The negative iron storage mass prepared by the process of the invention is preferably applicable to existing types of nickel-cadmium accumulators, in which it replaces cadmium in its entirety. The physico-chemical properties of this material allow its processing by the battery manufacturer on existing types of equipment.

Synergický účinek obou komponent aktivátoru, tj. lithia a sulfidické síry, velmi dobře dokládají výsledky měření praktického využití teoretické kapacity železa v 1. až 5. cyklu vybíjení-nabíjení u celkem 8 typů železné hmoty, provedených usanční páskovou zkouškou pro systém sypané nikl-kadmiové elektrody a uspořádaných v tabulce 1.The synergistic effect of both activator components, ie lithium and sulphide sulfur, is very well evidenced by the results of measuring the practical utilization of the theoretical iron capacity in the 1st to 5th discharge-charge cycles of a total of 8 types of ferrous material carried out by the stripping test for nickel-cadmium electrodes and arranged in Table 1.

Tabulka 1Table 1

Využití teoretické kapacity železa v % (Cj, značí teoretickou kapacitu 1 g Fe = 0,96 Ah)Utilization of theoretical iron capacity in% (Cj, denotes theoretical capacity of 1 g Fe = 0,96 Ah)

Vzorek Sample g Fe v 1 g hm. g Fe in 1 g wt. CT .g^hm. AhC T .g ^ wt. Ah 1. 1. 2. 2. S využití 3. With recovery 3. CT Při 4.C T At 4. cyklu 5. cycle 5. Aktivátor Activator 20483 20483 0,610 0.610 0,5856 0.5856 9,37 9.37 24,90 24.90 20,75 20.75 19,85 19.85 18,35 18.35 - - 20483/1 20483/1 0,610 0.610 0,5856 0.5856 46,92 46.92 32,15 32.15 29,16 29.16 28,33 28.33 27,51 27.51 Li If 20483/2 20483/2 0,610 0.610 0,5856 0.5856 22,47 22.47 27,56 27.56 29,78 29.78 28,35 28.35 28,31 28.31 Na2SNa 2 N 20483/A2 20483 / A2 0,601 0.601 0,5770 0.5770 30,40 30.40 37,53 37.53 37,47 37.47 35,36 35.36 35,30 35.30 Li + Na2SLi + Na 2 S 10183 10183 0,600 0,600 0,5760 0.5760 28,40 28.40 ’ 26,31 ’26.31 36,60 36.60 36,60 36.60 36,60 36.60 dtto dtto 80583 80583 0,565 0.565 0,5424 0.5424 38,66 38.66 32,49 32.49 30,11 30.11 30,08 30.08 30,05 30.05 Li + K2SLi + K 2 S 80583/A2 80583 / A2 0,556 0.556 0,5338 0.5338 34,08 34.08 33,97 33.97 33,85 33.85 33,86 33.86 33,82 33.82 dtto dtto 90583 90583 0,622 0,622 0,5971 0.5971 39,01 39.01 38,03 38.03 37,95 37.95 37,92 37.92 37,94 37.94 Li + Na2SLi + Na 2 S

Chemická složení negativních železných hmot, které byly podrobeny shora uvedenému měření, jsou uvedena v tabulce 2.The chemical compositions of the negative ferrous materials that have been subjected to the above measurements are listed in Table 2.

Tabulka 2Table 2

Chemické složení vzorků v % hmotnostíChemical composition of samples in% by weight

Vzorek Sample Fe Fe c C «2° «2 ° LiOH.HjO LiOH.HjO Na2SNa 2 N x2sx 2 sec Li+S Li + S Li:S Press 20483 20483 61,00 61,00 5,02 5.02 3,15 3.15 - - - - - - - - - - 20483/1 20483/1 59,30 59.30 4,98 4.98 3,00 3.00 1,57 1.57 - - - - - - - - 20483/2 20483/2 60,07 60.07 5,01 5.01 3,10 3.10 - - 0,60 0.60 - - - - - - 20483/A2 20483 / A2 60,09 60.09 5,18 5.18 2,71 2.71 1,75 1.75 0,66 0.66 - - 0,56 0.56 1,07 1.07 10183 10183 60,01 60.01 4,80 4.80 5,41 5.41 1,87 1.87 0,62 0.62 - - 0,56 0.56 1,24 1.24 80583 80583 56,46 56.46 4,72 4.72 10,01 10.01 1,93 1.93 - - 0,90 0.90 0,58 0.58 1,23 1,23 80583/A2 80583 / A2 55,64 55.64 3,72 3.72 9,78 9.78 1,51 1.51 - - 0,82 0.82 0,49 0.49 1,04 1.04 90583 90583 62,17 62.17 3,10 3.10 6,06 6.06 1,81 1.81 0,60 0.60 - - 0,55 0.55 1,20 1.20

Poznámka: U vzorku 90583 bylo jako základní železné složky použito oxidu železnato-železitého Ί*2 +3Note: For sample 90583, ferric iron Ί * 2 +3 was used as the basic iron component

Fe-jO^, ve všech ostatních případech oxidů železa Fe^O^ o různém poměru Fe : Fe , získaných po redukci nitrobenzenu železem podle autorského osvědčení č. 218 931.Fe-O případech, in all other cases of iron oxides Fe-O ^ having a different Fe: Fe ratio obtained after the reduction of nitrobenzene with iron according to the author's certificate No. 218 931.

Příklady provedeníExamples

Příklad 1Example 1

Do homogenizační míchačky se předloží 5 000 g FexOy, získaného po redukci nitrobenzenu železem, za míchání se provede aktivace roztokem hydroxidu sodného o specifické hmotnosti 1 200 kg . m 3 v množství 450 ml s přídavkem 100 g LiOH . HjO a 40 g Na2S. Aktivační roztok se před aktivací zahřeje na 85 °C a pak se přidává po kapkách na míchaný obsah míchačky. Po 40 minutách homogenizace od skončení aktivace se jako vodivá složka přidají saze v množství 260 g a směs se znovu zhomogenizuje.5,000 g of Fe x Oy, obtained after the reduction of nitrobenzene with iron, are introduced into the homogenization mixer and activated with stirring with a sodium hydroxide solution of a specific weight of 1200 kg. m 3 in an amount of 450 ml with the addition of 100 g LiOH. H 2 O and 40 g Na 2 S. The activation solution is heated to 85 ° C before activation and then added dropwise to the stirred contents of the mixer. After 40 minutes of homogenization from the end of the activation, 260% carbon black is added as a conductive component and the mixture is again homogenized.

Získá se hmota o složeni a parametrech, odpovídajících vzorku 20483/A2 a sypné hmotnosti 940 kg . m 3.A mass of composition and parameters corresponding to sample 20483 / A2 and a bulk density of 940 kg is obtained. m 3 .

Příklad 2Example 2

Postupuje se analogicky jako v příkladě 1 s tím rozdílem, že se jako aktivátoru použije 100 g LiOH . H2O a 55 g K2S, aktivační roztok se před přidáváním k železné komponentě zahřeje na 60 °C a po skončení homogenizace se jako vodivá složka přidá 220 g grafitu.The procedure is analogous to Example 1 except that 100 g of LiOH is used as activator. H 2 O and 55 g K 2 S, the activation solution is heated to 60 ° C before being added to the iron component, and 220 g of graphite are added as a conductive component after the homogenization.

Získá se hmota o složení a parametrech odpovídajících vzorku 80583/A2 a sypné hmotnosti 960 kg . m 3.A mass of composition and parameters corresponding to sample 80583 / A2 and a bulk density of 960 kg is obtained. m 3 .

Claims (3)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION 1. Negativní železná akumulátorová hmota, určená zejména k výrobě nikl-železných akumulátorů, obsahující železo zpravidla ve formě jeho oxidů, uhlík ve vodivé formě, například ve formě sazí, nebo upraveného grafitu, hydroxid alkalického kovu a aktivátor, vyznačená tím, že jako aktivátor obsahuje lithium a sulfidickou síru v celkovém množství 0,4 až 0,7 % hmotnosti a ve vzájemném hmotnostním poměru 1:1 až 1,5:1.Negative iron accumulator mass, intended in particular for the production of nickel-iron accumulators, containing iron generally in the form of its oxides, carbon in conductive form, for example in the form of carbon black or modified graphite, alkali metal hydroxide and activator, characterized in that it comprises lithium and sulphide sulfur in a total amount of 0.4 to 0.7% by weight and in a weight ratio of 1: 1 to 1.5: 1 to each other. 2. Negativní železná akumulátorová hmota podle bodu 1, vyznačená tím, že obsahuje 1,2 až 2,0 % hmotnosti hydroxidu Lithného LiOH . ^0 a 0,5 až 0,7 % hmotnosti sulfidu sodného Na2S.2. A negative iron storage mass according to claim 1, characterized in that it contains 1.2 to 2.0% by weight of LiOH. And 0.5 to 0.7% by weight of Na2SO4. 3. Způsob výroby negativní železné akumulátorové hmoty, vyznačený tím, že obě komponenty aktivátoru se přidávají společně v prostředí roztoku hydroxidu sodného o teplotě v rozmezí3. A method for producing a negative iron storage mass, wherein the two components of the activator are added together in a sodium hydroxide solution at a temperature in the range of 50 až 90 °C a za míchání k základní železné složce.50 to 90 ° C and with stirring to the basic iron component.
CS838380A 1983-11-11 1983-11-11 Negative iron accumulator mass and method of its production CS248152B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS838380A CS248152B1 (en) 1983-11-11 1983-11-11 Negative iron accumulator mass and method of its production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS838380A CS248152B1 (en) 1983-11-11 1983-11-11 Negative iron accumulator mass and method of its production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS248152B1 true CS248152B1 (en) 1987-02-12

Family

ID=5434267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS838380A CS248152B1 (en) 1983-11-11 1983-11-11 Negative iron accumulator mass and method of its production

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS248152B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Murphy et al. Low voltage behavior of lithium/metal dichalcogenide topochemical cells
US3907589A (en) Cathode for a secondary electrochemical cell
US3956018A (en) Primary electric current-producing dry cell using a (CFx)n cathode and an aqueous alkaline electrolyte
US10804573B2 (en) Electrolyte for battery containing an iron electrode
US4364422A (en) Method of producing a nickel electrode
EP2977354A1 (en) Lithium titanium sulfide, lithium niobium sulfide, and lithium titanium niobium sulfide
TW396654B (en) Non-aqueous electrolyte lithium secondary battery
US20200358138A1 (en) Electrolyte for a nickel-iron battery
JP4380265B2 (en) Water-based lithium secondary battery
JPH0231461B2 (en)
Ma et al. Recycling lead from spent lead pastes using oxalate and sodium oxalate and preparation of novel lead oxide for lead-acid batteries
CN110137496B (en) Polymer single-ion conductor, preparation method thereof, composite anode and all-solid-state lithium-sulfur battery
US3911094A (en) Method of preparing stable NiOOH
CN110137492A (en) Bis phosphoric acid manganese sodium and its synthetic method and the application in sodium-ion battery
CA1158713A (en) Zinc electrode containing porous calcium silicate
Penazzi et al. Mixed lithium phosphates as cathode materials for Li-Ion cells
CN115036567B (en) Solid electrolyte material for solid-liquid mixing, preparation method and application
CN108666531A (en) A kind of electrochemical preparation method of graphene/sulfur cathode sheet
CN113659198B (en) A kind of all-solid electrolyte and its application in lithium-sodium battery
CS248152B1 (en) Negative iron accumulator mass and method of its production
KR20000070029A (en) Battery paste dispersant
EP0427192A1 (en) Nickel electrode for alkaline batteries
CN118598083A (en) A uniform nanocrystalline heterostructure material and its preparation method and application
CN111430699B (en) Positive electrode material of lithium-sulfur battery, preparation method of positive electrode material and lithium-sulfur battery
US4418130A (en) Additive for zinc electrodes