PL210823B1 - Zastosowanie eksfoliowanego interkalacyjnego związku grafitu z chlorkiem niklu w akumulatorze alkalicznym - Google Patents
Zastosowanie eksfoliowanego interkalacyjnego związku grafitu z chlorkiem niklu w akumulatorze alkalicznymInfo
- Publication number
- PL210823B1 PL210823B1 PL384439A PL38443908A PL210823B1 PL 210823 B1 PL210823 B1 PL 210823B1 PL 384439 A PL384439 A PL 384439A PL 38443908 A PL38443908 A PL 38443908A PL 210823 B1 PL210823 B1 PL 210823B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- graphite
- exfoliated
- nickel chloride
- electrode
- alkaline battery
- Prior art date
Links
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 title claims description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims description 13
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 title description 9
- 239000010439 graphite Substances 0.000 title description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 8
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 title description 8
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 claims description 13
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 claims description 13
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002640 NiOOH Inorganic materials 0.000 description 1
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- -1 graphite compound Chemical class 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N iron nickel Chemical compound [Fe].[Ni] UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002816 nickel compounds Chemical class 0.000 description 1
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
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
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
Zastosowanie eksfoliowanego interkalacyjnego związku grafitu z chlorkiem niklu w akumulatorze alkalicznym.
Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie eksfoliowanego interkalacyjnego związku grafitu z chlorkiem niklu w akumulatorze alkalicznym.
Najczęściej spotykanymi na rynku przedstawicielami akumulatorów alkalicznych są głównie akumulatory niklowo-kadmowe (Ni-Cd), ogniwa niklowo-wodorkowe (Ni-MH) oraz żelazowo-niklowe (Fe-Ni).
Wymienione akumulatory zawierają identyczne pod względem składu chemicznego katody (podstawowy składnik w stanie naładowanym - NiO(OH)), natomiast różnią się składem chemicznym anod, co prowadzi w konsekwencji do odmiennego mechanizmu funkcjonowania całych akumulatorów w trakcie procesu ładowania i rozładowania. Różnią się także innymi parametrami i właściwościami, takimi m.in. jak:
- pojemność elektryczna,
- oporność wewnę trzna,
- ż ywotność cykliczna ładowania/rozładowania,
- funkcjonowanie w niskich temperaturach,
- skutki niepełnego rozładowania i naładowania,
- szkodliwy wpł yw na środowisko.
Wspólnymi elementami budowy tych trzech typów akumulatorów alkalicznych jest także elektrolit - 6 molowy roztwór KOH. W związku z tym (w największym uproszczeniu) reakcje zachodzące na katodzie takich ogniw w trakcie procesów ładowania/rozładowania można zapisać równaniem reakcji:
β-Νί(0ΗΧ+0Η <=5=0 β-ΝΚΧ)Η+ H.O + c
W trakcie procesu ładowania na elektrodzie dochodzi do utleniania Ni(OH)2 z wytworzeniem NiO(OH), natomiast w trakcie procesu rozładowania NiO(OH) ulega redukcji do Ni(OH)2. Jest rzeczą oczywistą, że w praktyce przytoczone reakcje są znacznie bardziej skomplikowane, na co mają wpływ różne formy powstających produktów zarówno reakcji utleniania, jak i redukcji, a przypadku konwencjonalnych akumulatorów, również wpływ dodatków elektrodowych.
Z technologicznego punktu widzenia stosowane są róż ne typy konstrukcji katodowych, w których masa czynna katody osadzana jest na różnych typach nośników. Najczęściej problem nośnika rozwiązywany jest poprzez zastosowanie spieków niklowych oraz ażurowej pianki niklowej.
Spiek niklowy, stosowany jako nośnik wodorotlenku niklu (masy czynnej elektrody dodatniej), otrzymywany jest na drodze dwuetapowej obróbki obejmującej sprasowywanie oraz spiekanie porowatego niklu. Cały proces otrzymywania spieku niklowego wymaga znacznych nakładów finansowych. Otrzymuje się jednak materiał charakteryzujący się m.in. dobrymi parametrami elektrycznymi (duża energia właściwa i pojemność elektryczna) oraz mechanicznymi.
Nowoczesnym nośnikiem katody jest posiadająca otwartoporowatą strukturę pianka niklowa. Pianka niklowa charakteryzuje się małą gęstością pozorną, znaczną przewodnością elektryczną oraz odpornością mechaniczną i chemiczną. Niestety, wytwarzanie takiej katody również wiąże się ze znacznymi nakładami finansowymi.
Istotą wynalazku jest zastosowanie eksfoliowanego interkalacyjnego związku grafitu z chlorkiem niklu w akumulatorze alkalicznym polegające na tym, że w elektrodzie dodatniej - katodzie masę czynną stanowi eksfoliowany interkalacyjny związek grafitu z chlorkiem niklu, ulegający chemicznej przemianie w Ni(OH)2 w środowisku 6 M KOH.
Materiał ten może być stosowany bez użycia nośnika elektrodowego, pełniącego funkcję kolektora prądu. Funkcję tę pełni matryca grafitowa, mieszcząca w sobie masę czynną.
Sposób wytwarzania eksfoliowanego interkalacyjnego związku grafitu z chlorkiem niklu został zgłoszony do Urzędu patentowego RP i zarejestrowany za nr P-383264 pt. Sposób wytwarzania eksfoliowanego interkalacyjnego związku grafitu z chlorkiem niklu. Całe ujawnienie tego wynalazku powinno być potraktowane jako odsyłacz literaturowy dla niniejszego zgłoszenia i jest włączone do opisu przez odniesienie. Otrzymywany według sposobu opisanego w zastrzeżeniu patentowym P-383264 eksfoliowany interkalacyjny związek grafitu z chlorkiem niklu (NiCl2-EIZG), w strukturze którego zachowana jest część interkalatu (NiCl2), charakteryzuje się unikalnymi właściwościami jak: duża pojemPL 210 823 B1 ność sorpcyjna, rozwinięta struktura porowata, niska gęstość pozorna, duża aktywność chemiczna i elektrochemiczna, stanowią cymi połączenie właściwości EG oraz interkalatu.
Istotą wynalazku jest zastosowanie eksfoliowanego interkalacyjnego związku grafitu z chlorkiem niklu w akumulatorze alkalicznym, polegające na tym, że w elektrodzie dodatniej - katodzie masę czynną stanowi eksfoliowany interkalacyjny związek grafitu z chlorkiem niklu.
Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku uzyskano następujące efekty technicznoużytkowe:
- uzyskanie elektrody o niskiej gę stości, wynikającej z faktu zastosowaniu bardzo lekkiego eksfoliowanego grafitu,
-uzyskanie bardzo dobrego przewodnictwa elektrycznego elektrody,
- uzyskanie niskiej opornoś ci wewnę trznej elektrody,
- wytwarzanie elektrody w temperaturze pokojowej,
- wyeliminowanie substancji chemicznych inicjują cych lub wspomagających proces otrzymywania elektrody,
- wyeliminowanie dodatków elektrodowych, niezbędnych w stosowanych do tej pory akumulatorach,
- uzyskanie znacznej trwałości chemicznej i mechanicznej elektrody,
- moż liwość kontroli procesu otrzymywania elektrody.
Według wynalazku jedna z elektrod akumulatora alkalicznego jest elektrodą dodatnią (katoda), która stanowi eksfoliowany elektrochemicznie interkalacyjny związek grafitu z chlorkiem niklu (NiCl2-EIZG).
Wynalazek ilustruje poniższy przykład:
P r z y k ł a d 1
Do porowatej kieszeni poliamidowej zawierającej kolektor wprowadzono otrzymany wcześniej wg. P-38264 eksfoliowany interkalacyjny związek grafitu z chlorkiem niklu (NiCl2-EIZG). Całość zanurzono w 6 mol/dm3 roztworze KOH (roztwór elektrolitu powszechnie stosowany w akumulatorach alkalicznych). Proces prowadzono w układzie trójelektrodowym składającym się z elektrody pracującej (NiCl2-EIZG), elektrody przeciwnej i elektrody odniesienia - elektroda Hg/HgO/6M KOH. Cykl potencjodynamicznego skanowania prowadzono w zakresie potencjałów -1,3 <-> 0,6 V, przy prędkości 10 mV/s.
Po potencjodynamicznym badaniu cykli ładowania/wyładowania stwierdzono, że materiał katodowy wykazuje właściwości typowej katody akumulatora alkalicznego, utworzonej ze związków niklu. Po przekroczeniu potencjału 0,55 V vs Hg/HgO/6M KOH na krzywej woltamperometrycznej widoczny jest anodowy pik prądowy. Po zmianie polaryzacji z anodowej na katodową (0,6V) przy potencjale 0,48 V ujawnia się katodowy pik prądowy. Oba piki prądowe odpowiadają reakcjom redoks układu NiOOH/Ni(OH)2 i stanowią potwierdzenie, że otrzymana elektroda spełnia elektrochemiczne warunki stawiane elektrodom dodatnim (katodom) akumulatorów alkalicznych. Otrzymana w ten sposób elektroda wykazuje trwałość elektrochemiczną, czego dowodem jest wysoka odwracalność procesów elektrodowych rejestrowanych w trakcie kolejno przeprowadzanych cykli ładowania/rozładowania.
Claims (1)
- Zastosowanie eksfoliowanego interkalacyjnego związku grafitu z chlorkiem niklu w akumulatorze alkalicznym, znamienne tym, że w elektrodzie dodatniej - katodzie masę czynną stanowi eksfoliowany interkalacyjny związek grafitu z chlorkiem niklu.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL384439A PL210823B1 (pl) | 2008-02-12 | 2008-02-12 | Zastosowanie eksfoliowanego interkalacyjnego związku grafitu z chlorkiem niklu w akumulatorze alkalicznym |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL384439A PL210823B1 (pl) | 2008-02-12 | 2008-02-12 | Zastosowanie eksfoliowanego interkalacyjnego związku grafitu z chlorkiem niklu w akumulatorze alkalicznym |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL384439A1 PL384439A1 (pl) | 2009-08-17 |
| PL210823B1 true PL210823B1 (pl) | 2012-03-30 |
Family
ID=42986899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL384439A PL210823B1 (pl) | 2008-02-12 | 2008-02-12 | Zastosowanie eksfoliowanego interkalacyjnego związku grafitu z chlorkiem niklu w akumulatorze alkalicznym |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL210823B1 (pl) |
-
2008
- 2008-02-12 PL PL384439A patent/PL210823B1/pl not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL384439A1 (pl) | 2009-08-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10868341B2 (en) | Electrolyte for a nickel-iron battery | |
| KR102455613B1 (ko) | 이차 알칼리 전지용 혼합 물질 캐소드 | |
| US6187475B1 (en) | Aqueous zinc sulfate (II) rechargeable cell containing manganese (II) salt and carbon powder | |
| EP3665739B1 (en) | Metal-hydrogen batteries for large-scale energy storage | |
| US10804573B2 (en) | Electrolyte for battery containing an iron electrode | |
| US7635512B2 (en) | Nickel electrode material, and production method therefor, and nickel electrode and alkaline battery | |
| JP2006512729A (ja) | 導電性ポリマーバインダーを用いた活性電極組成物 | |
| KR100336232B1 (ko) | 2차전지및그제조방법 | |
| JP4474722B2 (ja) | アルカリ蓄電池とそれに用いるアルカリ蓄電池用正極 | |
| EP3089244B1 (en) | Aluminium-manganese oxide electrochemical cell | |
| WO2014124110A1 (en) | Improved electrolyte for battery containing an iron electrode | |
| PL210823B1 (pl) | Zastosowanie eksfoliowanego interkalacyjnego związku grafitu z chlorkiem niklu w akumulatorze alkalicznym | |
| JP3788484B2 (ja) | アルカリ蓄電池用ニッケル電極 | |
| JP4061048B2 (ja) | アルカリ蓄電池用正極およびそれを用いたアルカリ蓄電池 | |
| JP2006012839A (ja) | 改良された寿命を有するアルカリ電池 | |
| JP2001273889A (ja) | アルカリ蓄電池用ニッケル極及びその製造方法 | |
| JP7166705B2 (ja) | 亜鉛電池用負極の製造方法及び亜鉛電池の製造方法 | |
| JP2007258176A (ja) | アルカリ蓄電池の可塑化電極 | |
| JP6881868B2 (ja) | 可逆的二酸化マンガン電極、その製造方法、その使用、およびそのような電極を含む充電式アルカリマンガン電池 | |
| US6613107B2 (en) | Method of producing nickel electrode for alkaline storage batteries | |
| JP2008257899A (ja) | アルカリ蓄電池 | |
| Lee et al. | Components in Zn air secondary batteries | |
| JP3075114B2 (ja) | アルカリ蓄電池用ニッケル正極 | |
| WO2001075993A1 (en) | Nickel positive electrode plate and alkaline storage battery | |
| JP3789702B2 (ja) | アルカリ蓄電池用正極活物質及びその製造方法、アルカリ蓄電池用正極並びにアルカリ蓄電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20110212 |