PL186751B1 - Sposób wytwarzania elektrody dla chemicznego źródła energii elektrycznej - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania elektrody dla chemicznego źródła energii elektrycznej w którym podłoże elektrody stanowi włóknisty materiał polimerowy wymieniacza kationowego, znamienny tym, że aktywuje się powierzchnię podłoża jonami niklowymi za pomocą poddania działaniu włóknistego materiału polimerowego bezpośrednio roztworem soli niklowej, przemyciu podłoża, poddania działaniu podłoża roztworem borowodorku metalu alkalicznego i następnie powlekaniu aktywowanej powierzchni podłoża niklem z wytworzeniem elektrody, przy czym włóknisty materiał polimerowy wymieniacza kationowego ma pojemność wymiany kationów w zakresie od 0,5 do 6,0 miligramorównoważników/gram.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania elektrody dla chemicznego źródła energii elektrycznej, zwłaszcza elektrody baterii akumulatorowej mającej jako podłoże materiał polimerowy.

Znane jest stosowanie chemicznego źródła energii elektrycznej elektrod na bazie polimeru. Przykład takiej elektrody jest przedstawiony we francuskim zgłoszeniu patentowym nr 2472842, w którym elektroda jest wykonana z podłoża powleczonego metalem, na który nakłada się materiał aktywny.

Jeden ze znanych sposobów wytwarzania takich elektrod, ujawniony w niemieckim opisie patentowym nr 4004106, polega na wstępnym aktywowaniu podłoża wykonanego z materiałów polimerowych, w szczególności włókniny z włókien poliolefinowych, w roztworze zawierającym cynę i pallad, a następnie powleczeniu podłoża niklem metodą formowania chemicznego i powlekania galwanicznego.

Znany sposób wytwarzania elektrod na bazie polimeru ma kilka wad, które przede wszystkim wynikają z zastosowania dużej ilości drogiego palladu do aktywowania włóknistego materiału polimerowego, który ma w dużym stopniu powierzchnię rozwiniętą.

Ponadto, przy późniejszym tworzeniu powłoki metalowej na przygotowanym wstępnie materiale prawdopodobne jest przechodzenie cząstek palladu z powierzchni polimeru do roztworu powłoki metalowej, co powoduje jego rozkład.

Istotą sposobu wytwarzania elektrody dla chemicznego źródła energii elektrycznej, według wynalazku, w którym podłoże elektrody stanowi włóknisty materiał polimerowy wymieniacza kationowego, jest to, że aktywuje się powierzchnię podłoża jonami niklowymi za pomocą poddania działaniu włóknistego materiału polimerowego bezpośrednio roztworem soli niklowej, przemyciu podłoża, poddania działaniu podłoża roztworem borowodorku metalu alkalicznego i następnie powlekaniu aktywowanej powierzchni podłoża nikłem z wytworze186 751 niem elektrody, przy czym włóknisty materiał polimerowy wymieniacza kationowego ma pojemność wymiany kationów w zakresie od 0,5 do 6,0 miligramorównoważników/gram.

Korzystnie w trakcie poddania działaniu podłoża roztworem borowodorku metalu alkalicznego, działa się na podłoże wodnym roztworem borowodorku sodowego o stężeniu od 0,1 do 1,2 g/1 w temperaturze od 15 do 70°C przez 0,5 do 30 minut.

Korzystnie jako roztwór soli niklowej stosuje się roztwór siarczanu niklowego.

Korzystnie na podłoże działa się roztworem wodorowęglanu sodowego przed działaniem roztworem soli niklowej na włóknisty materiał polimerowy.

Korzystnie podłoże przemywa się wodą po poddaniu działaniem roztworem wodorowęglanu sodowego.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest to, że niejest konieczne stosowanie w procesie wytwarzania elektrod drogich materiałów.

Przykład 1

Jako włóknisty materiał polimerowy wymieniacza kationowego stosuje się nietkany filc nakłuwany igłą na bazie polipropylenu szczepionego promieniowaniem, o pojemności wymiany jonów 5 miligramorównoważników na gram względem niklu, średnicy włókna 36 mcm, porowatości 87% i grubości 5 mm. Materiał ten zanurza się w wodnym roztworze wodorowęglanu sodowego i trzyma w nim przez godzinę, po czym materiał zmywa się odjonowaną wodą i nasyca jonami niklu przez poddanie działaniu 3% roztworem siarczanu niklowego przez pół godziny. Po przemyciu materiały wyjściowe nasycone niklem poddaje się przez 15 minut w 30°C działaniu wodnym roztworem borowodorku sodowego o stężeniu 0,5 g/1.

Po poddaniu działaniu, tak jak opisano wyżej, materiały wyjściowe uzyskują kolor ciemnoszary. Aktywowane w ten sposób materiały wyjściowe powleka się chemicznie niklem w temperaturze pokojowej w roztworze o następującym składzie:

siarczan niklowy - 50 g/1, chlorek amonowy - 35 g/1, podfosforyn sodowy - 40 g/1, amoniak - do pH = 9 g/1.

Następnie materiały wyjściowe są powlekane niklem w standardowym elektrolizerze Watta do uzyskania zawartości niklu 0,5 g/cm³. Własności wytworzonego w ten sposób podłoża elektrody są podane poniżej w tabeli.

W celu porównania tabela zawiera również własności materiału stosowanego przez firmę Norreske jako podłoże elektrody.

Parametr	Wartość parametru
Porowatość, %	Podłoże elektrody w przykładzie 1 84.1	Podłoże elektrody z firmy Norreske 83.4
Powierzchnia właściwa, cm2/g	280	221
Grubość powłoki, mcm,	3.8	5.2
Przeciętna średnica, mcm	150	134
Przeciętna średnica włókien, mcm	46.5	38.5

Z powyższej tabeli wynika, że co do zasadniczych i najważniejszych własności elektrody podłoże wytworzone zgodnie z wynalazkiem jest dość bliskie podłożu elektrody udostępnianej przez firmę Norreske.

186 751

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania elektrody dla chemicznego źródła energii elektrycznej, w którym podłoże elektrody stanowi włóknisty materiał polimerowy wymieniacza kationowego, znamienny tym, że aktywuje się powierzchnię podłoża jonami niklowymi za pomocą poddania działaniu włóknistego materiału polimerowego bezpośrednio roztworem soli niklowej, przemyciu podłoża, poddania działaniu podłoża roztworem borowodorku metalu alkalicznego i następnie powlekaniu aktywowanej powierzchni podłoża niklem z wytworzeniem elektrody, przy czym włóknisty materiał polimerowy wymieniacza kationowego ma pojemność wymiany kationów w zakresie od 0,5 do 6,0 miligramorównoważników/gram.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w trakcie poddania działaniu podłoża roztworem borowodorku metalu alkalicznego, działa się na podłoże wodnym roztworem borowodorku sodowego o stężeniu od 0,1 do 1,2 g/l w temperaturze od 15 do 70°C przez 0,5 do 30 minut.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako roztwór soli niklowej stosuje się roztwór siarczanu niklowego.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że na podłoże działa się roztworem wodorowęglanu sodowego przed działaniem roztworem soli niklowej na włóknisty materiał polimerowy.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że podłoże przemywa się wodą po poddaniu działaniem roztworem wodorowęglanu sodowego.