RU1695788C - Method of manufacture of nickel-oxide electrode for alkaline cell - Google Patents

Method of manufacture of nickel-oxide electrode for alkaline cell Download PDF

Info

Publication number
RU1695788C
RU1695788C SU904801779A SU4801779A RU1695788C RU 1695788 C RU1695788 C RU 1695788C SU 904801779 A SU904801779 A SU 904801779A SU 4801779 A SU4801779 A SU 4801779A RU 1695788 C RU1695788 C RU 1695788C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nickel
minutes
base
manufacture
temperature
Prior art date
Application number
SU904801779A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.П. Кулыга
С.Д. Лихоносов
С.Е. Овчаренко
З.Э. Паюсова
Original Assignee
Научно-производственное предприятие "Сатурн"
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 Научно-производственное предприятие "Сатурн" filed Critical Научно-производственное предприятие "Сатурн"
Priority to SU904801779A priority Critical patent/RU1695788C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1695788C publication Critical patent/RU1695788C/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: ceramic base is exposed to thermal treatment at temperature of 250-350 C during 1-30 min and then active paste is applied using cathodic polarization method. Thermal treatment provides 3-4-fold increase in wettability of base which makes it possible to pack it with active paste at one impregnation cycle. EFFECT: cut down time of manufacture. 2 tbl

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве щелочных аккумуляторов. The invention relates to electrical engineering and can be used in the production of alkaline batteries.

Известен способ изготовления электродных пластин для щелочных аккумуляторов, включающий электролиз основы в щелочном растворе, промывку, высушивание, внесение активного материала способом катодной поляризации, причем никелевые пористые основы подвергают электролизу в щелочном растворе, содержащем гидроксид лития, что значительно улучшает смачиваемость основ. A known method of manufacturing electrode plates for alkaline batteries, including electrolysis of the base in an alkaline solution, washing, drying, introducing the active material by cathodic polarization, moreover, the nickel porous bases are subjected to electrolysis in an alkaline solution containing lithium hydroxide, which significantly improves the wettability of the bases.

Недостатком этого способа является введение дополнительных технологических операций, как электролизная обработка в щелочи, отмывка и сушка, что значительно удлиняет и усложняет процесс изготовления оксидно-никелевого электрода. The disadvantage of this method is the introduction of additional technological operations, such as electrolysis in alkali, washing and drying, which significantly lengthens and complicates the manufacturing process of the oxide-nickel electrode.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому по совокупности существенных признаков и достигаемому эффекту является способ заполнения металлокерамических пористых основ с целью изготовления окисно-никелевого электрода. Сущность этого решения заключается в заполнении пористых металлокерамических основ активным материалом путем катодной поляризации в сочетании процессов поляризации и выщелачивания в горячем водном растворе гидроксида калия. The closest technical solution to the proposed combination of essential features and the achieved effect is a method of filling ceramic-porous substrates with the aim of manufacturing a nickel oxide electrode. The essence of this solution is to fill porous cermet substrates with active material by cathodic polarization in a combination of polarization and leaching in a hot aqueous solution of potassium hydroxide.

Существенными признаками прототипа являются следующие операции и режимы заполнения основы активным материалом:
Катодная поляризация осуществляется в водном растворе азотнокислой соли никеля плотностью 1,5-1,78 г/см3, преимуществено 1,6 г/см3.
Salient features of the prototype are the following operations and modes of filling the base with active material:
The cathodic polarization is carried out in an aqueous solution of nickel nitrate salt with a density of 1.5-1.78 g / cm 3 , preferably 1.6 g / cm 3 .

pH пропиточного раствора 0,5-4, преимущественно 3,5. the pH of the impregnating solution is 0.5-4, mainly 3.5.

Плотность тока 30-150 мА/см2, преимущественно 60 мА/см2.The current density of 30-150 mA / cm 2 , mainly 60 mA / cm 2 .

Температура пропитки 40-100оС, преимущественно 60оС.Impregnation temperature of 40-100 ° C, preferably 60 ° C.

Продолжительность пропитки 5-60 мин, преимущественно 20 мин, т.е. до выделения водорода на катоде (основе). The duration of the impregnation is 5-60 minutes, mainly 20 minutes, i.e. before the evolution of hydrogen at the cathode (base).

Насыщенные гидроксидом никеля пористые основы помещаются в водный раствор гидроксида калия концентрации 20-30% при температуре 85оС на 10 мин.Saturated porous nickel hydroxide bases are placed in an aqueous potassium hydroxide solution of a concentration of 20-30% at a temperature of 85 ° C for 10 min.

Отмывка от гидроксида калия и высушивание. Potassium hydroxide washing and drying.

Процесс заполнения активным материалом повторяется 3-4 раза. The process of filling with active material is repeated 3-4 times.

Недостатком прототипа являются многократные пропитки вследствие недостаточной смачиваемости основ. The disadvantage of the prototype are multiple impregnations due to insufficient wettability of the bases.

Цель изобретения - сокращение продолжительности процесса путем увеличения смачиваемости основы. The purpose of the invention is to reduce the duration of the process by increasing the wettability of the base.

Указанная цель достигается тем, что при изготовлении оксидно-никелевого электрода способом, включающим катодную поляризацию, выщелачивание, отмывку и высушивание, металлокерамические основы перед катодной поляризацией подвергают термообработке при температуре 250-350оС в течение 1-30 мин.This object is achieved in that in the manufacture of nickel-oxide electrode by a process comprising cathodic polarization, leaching, washing and drying, cermet substrate prior to the cathodic polarization is heat treated at a temperature of 250-350 C for 1-30 min.

Таким образом, существенными признаками заявляемого способа являются следующие операции и режимы:
1. Термообработка металлокерамической основы при температуре 250-350оС в течение 1-30 мин.
Thus, the essential features of the proposed method are the following operations and modes:
1. Heat treatment of the sintered bases at a temperature of 250-350 C for 1-30 min.

2. Катодная поляризация, осуществляемая в водном растворе азотнокислой соли никеля плотностью 1,45-1,50 г/см3.2. The cathodic polarization carried out in an aqueous solution of Nickel nitrate salt with a density of 1.45-1.50 g / cm 3 .

3. pH пропиточного раствора равна 2-4. 3. The pH of the impregnation solution is 2-4.

4. Плотность тока пропитки 30-70 мА/см2.4. The density of the impregnation current is 30-70 mA / cm 2 .

5. Температура пропиточного раствора 70-80оС.5. The temperature of the impregnating solution 70-80 about C.

6. Продолжительность пропитки 5-75 мин. 6. The duration of the impregnation of 5-75 minutes

7. Насыщенные гидроксидом никеля пористые основы помещаются в водный раствор гидроксида калия при температуре 75-85оС на 10-60 мин.7. Saturated porous nickel hydroxide bases are placed in an aqueous potassium hydroxide solution at 75-85 ° C for 10-60 min.

8. Отмывка от гидроксида калия и высушивание. 8. Washing from potassium hydroxide and drying.

Процесс заполнения активным материалом повторяется 1-2 раза. The process of filling with active material is repeated 1-2 times.

Признаки 2-8 являются общими с признаками прототипа. Signs 2-8 are common with the signs of the prototype.

Признак 1 является отличительным, ранее не применявшемся в электрохимическом способе изготовления окисно-никелевого электрода, улучшает смачиваемость основы в 3-4 раза (см. табл.1). Вследствие этого процесс заполнения активным материалом сокращается до одной пропитки. Sign 1 is distinctive, previously not used in the electrochemical method of manufacturing a nickel oxide electrode, improves the wettability of the substrate by 3-4 times (see Table 1). As a result, the filling process with active material is reduced to one impregnation.

Признак 2 также является отличительным. Авторами было установлено, что при небольшом разбавлении пропиточного раствора до плотности 1,45 г/см3 не происходит так называемого "налипания" активной массы на поверхности электрода.Sign 2 is also distinctive. The authors found that with a small dilution of the impregnating solution to a density of 1.45 g / cm 3 there is no so-called “sticking” of the active mass on the electrode surface.

Известен способ снижения скорости коррозии никелевой основы при анодной поляризации в растворе щелочи. Его сущностью является создание на поверхности основы защитного слоя, препятствующего окислению (разрушению) основы. В работе А.В.Голец, А.А.Волынский, Ю.М.Позин Исследование условий образования и защитных свойств пассивного оксидного слоя на никеле, ЖПХ, т. LVII, N 7, 1984, с.1614-1616 предложен способ образования плотного эпитаксиального слоя закиси никеля при термообработке основы на воздухе в течение 1-30 мин при температуре 250-350оС. Образующийся при этих условиях защитный слой характеризуется хорошей химической стойкостью и надежно защищает металл от химической и электрохимической коррозии.A known method of reducing the corrosion rate of the Nickel base during anodic polarization in an alkali solution. Its essence is the creation on the surface of the base of the protective layer that prevents the oxidation (destruction) of the base. In the work of A.V. Golets, A.A. Volynsky, Yu.M. Pozin Investigation of the conditions of formation and protective properties of the passive oxide layer on nickel, ZhPKh, vol. LVII, N 7, 1984, pp. 1614-1616, a method of formation thick epitaxial layer of nickel oxide in the heat treatment bases in air for 1-30 minutes at a temperature of 250-350 C. The resulting protective layer under these conditions is characterized by a good chemical resistance and protects the metal from chemical and electrochemical corrosion.

В заявляемом способе использование описанного режима термообработки дает качественно новый результат, а именно улучшает смачиваемость основы, вследствие чего технологический процесс изготовления ОНЭ сокращается до одной пропитки. In the inventive method, the use of the described heat treatment mode gives a qualitatively new result, namely, it improves the wettability of the base, as a result of which the technological process for the manufacture of ONE is reduced to one impregnation.

В табл.1 приняты следующие обозначения:
d - толщина основы, мм,
Kg1 - коэффициент заполнения основы активным материалом на первой пропитке, определяемый по формуле
Kд =

Figure 00000001
, где Δm - привес активного материала, г;
V
Figure 00000002
- объем пор основы по воде, равный
Figure 00000003
m
Figure 00000004
-m
Figure 00000005
, где m
Figure 00000006
- масса образца с водой, г; m
Figure 00000007
- начальная масса образца, г.In table 1, the following notation:
d is the thickness of the base, mm
K g1 - fill factor of the base with active material at the first impregnation, determined by the formula
K d =
Figure 00000001
where Δm is the weight gain of the active material, g;
V
Figure 00000002
- water base pore volume equal to
Figure 00000003
m
Figure 00000004
-m
Figure 00000005
where m
Figure 00000006
- mass of sample with water, g; m
Figure 00000007
- the initial mass of the sample, g

В прототипе суммарное время, необходимое для заполнения основы, равно 60-80 мин, в то время как в заявляемом способе для этого требуется 50-75 мин в зависимости от толщины основы (табл.1). In the prototype, the total time required to fill the base is 60-80 minutes, while in the present method it takes 50-75 minutes, depending on the thickness of the base (table 1).

Таким образом, по мнению авторов, эти данные являются доказательством положительного эффекта. Thus, according to the authors, these data are evidence of a positive effect.

Данные этой же таблицы свидетельствуют о том, что термообработанные основы достигают требуемого коэффициента заполнения за одну пропитку в отличие от нетермообработанных, для которых требуется не менее трех пропиток. The data in the same table indicate that the heat-treated base reaches the required fill factor per impregnation, in contrast to non-heat-treated, for which at least three impregnations are required.

П р и м е р. Термообработку металлокерамических основ производят в электропечи типа СНО-7.6,3-10/6-И1 в режиме 250-350оС в течение 1-30 мин. При температуре ниже 250оС образующийся оксидный слой никеля в структурном отношении еще не сформировался и не образует сплошной окисной пленки, что приводит к неоднородной смачиваемости основы. При температуре окисления никеля выше 350оС оксидный слой растрескивается и перекристаллизуется, что также является причиной неоднородной смачиваемости основы. Таким образом, оптимальная температура окисления никеля с целью увеличения смачиваемости основы ≈ 300оС. При термообработке основы меньше 1 мин слой окисной пленки не образуется, а увеличивать время больше 30 мин нецелесообразно из-за удлинения технологического процесса.PRI me R. Heat treatment of ceramic-metal substrates is carried out in an electric furnace of the СНО-7.6.3-10 / 6-I1 type in the mode of 250-350 о С for 1-30 minutes. At temperatures below 250 ° C a nickel oxide layer formed structurally has not yet formed and does not form a continuous oxide film, resulting in inhomogeneous wetting of the substrate. Nickel oxidation at a temperature above 350 ° C and crack the oxide layer recrystallizes, which is also a cause of nonuniform wettability of the substrate. Thus, the optimum temperature oxidation of nickel to increase the wettability of the bases of ≈ 300 ° C. When the heat treatment is less than 1 min bases oxide film layer is not formed, and increase the time over 30 minutes is impractical because of the elongation process.

В табл.2 отражены экспериментальные данные предложенного способа обработки. Table 2 shows the experimental data of the proposed processing method.

После термообработки основы размещают на кассете и с помощью контактной сварки приваривают технологические пластины к кассете. В водный раствор азотнокислых солей никеля и кобальта (в соотношении 9:1) плотностью 1,45-1,50 г/см3 и при pH 3+0,5, нагретый до 70-80оС, помещают анодную кассету в виде литых никелевых пластин (положительный полюс постоянного тока) и кассету с основами (отрицательный полюс постоянного тока).After heat treatment, the bases are placed on the cassette and technological plates are welded to the cassette by contact welding. The aqueous solution of nitrates of nickel and cobalt (in a ratio of 9: 1) density of 1,45-1,50 g / cm 3 and at pH 3 + 0.5, heated to 70-80 ° C, the anode was placed in the cassette as cast nickel plates (positive pole of a direct current) and the cartridge with the bases (negative pole of a direct current).

Процесс заполнения пористых основ осуществляется с помощью источника постоянного тока типа ВАКГ-18/9-320У4. Плотность пропиточного тока 50 ± 5 мА/см2. По истечении 5-75 мин ток прерывается и насыщенные гидроксидом никеля основы помещают в водный раствор гидроксида калия плотностью 1,19-1,21 г/см3, нагретый до 80 ± 5оС, и находятся в нем 10-60 мин.The process of filling porous substrates is carried out using a direct current source such as VAKG-18 / 9-320U4. The density of the impregnating current is 50 ± 5 mA / cm 2 . After 5-75 minutes, the current is interrupted and saturated nickel hydroxide bases are placed in an aqueous potassium hydroxide solution density of 1,19-1,21 g / cm 3, heated to 80 ± 5 ° C and there are 10-60 minutes.

Экспериментально было установлено, что минимальное время, для полного превращения основных солей никеля в порах ОНЭ в гидроокись никеля (II) Ni(OH)2 10 мин.It was experimentally established that the minimum time for the complete conversion of the basic salts of nickel in the pores of the ONE into nickel (II) Ni (OH) 2 hydroxide is 10 minutes.

После операции "выщелачивания" электроды промываются деионизованной водой до нейтральной реакции по фенолфталеину (примерно 120 мин) и высушиваются при температуре 90-100оС до постоянного веса (примерно 180 мин).After the operation "leaching" electrodes are washed with deionized water until neutral to phenolphthalein (about 120 m) and dried at a temperature of 90-100 o C to constant weight (about 180 minutes).

По предлагаемому способу для заполнения основы активным материалом требуется 7 ч 5 мин (30 мин - термообработка, 10 мин - приварка к кассете и установка кассеты в ванну, 75 мин - электрохимпропитка, 10 мин - выщелачивание, 120 мин - отмывка, 180 мин - высушивание). According to the proposed method, it takes 7 hours 5 minutes to fill the base with active material (30 minutes - heat treatment, 10 minutes - welding to the cartridge and installing the cartridge in the bath, 75 minutes - electrochemical treatment, 10 minutes - leaching, 120 minutes - washing, 180 minutes - drying )

В прототипе технологический цикл заполнения основы активным материалом занимает 22 ч (20 мин - электрохимпропитка, 10 мин - выщелачивание, 120 мин - отмывка, 180 мин - высушивание, промывка и высушивание повторяются 4 раза). In the prototype, the technological cycle of filling the base with active material takes 22 hours (20 minutes — electrochemical impregnation, 10 minutes — leaching, 120 minutes — washing, 180 minutes — drying, washing and drying are repeated 4 times).

Таким образом, использование предлагаемого способа изготовления окисно-никелевого электрода обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества:
1. Предварительная термообработка основы позволяет сократить продолжительность технологического процесса заполнения активным материалом в 3 раза за счет улучшения смачиваемости основы.
Thus, the use of the proposed method of manufacturing a nickel oxide electrode provides the following advantages in comparison with the prototype:
1. Preliminary heat treatment of the base allows you to reduce the duration of the technological process of filling with active material by 3 times due to improved wettability of the base.

2. Кроме того, эта же термообработка предохраняет от коррозии окисно-никелевый электрод в ходе многократных электрохимических пропиток, а также в течение его эксплуатации (ресурс такого ОНЭ увеличивается в 2 раза). 2. In addition, the same heat treatment protects the oxide-nickel electrode from corrosion during repeated electrochemical impregnations, as well as during its operation (the resource of such ONE increases by 2 times).

Claims (1)

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОКСИДНО-НИКЕЛЕВОГО ЭЛЕКТРОДА ЩЕЛОЧНОГО АККУМУЛЯТОРА путем катодной поляризации металлокерамической основы в водном растворе азотнокислого никеля плотностью 1,45 - 1,50 г/см3 при pH 2 - 4, плотности тока 30 - 70 мА/см2, температуре 70 - 80oС в течение 5 - 75 мин с последующей обработкой в водном растворе гидроксида калия в течение 10 - 60 мин при 75 - 85oС, промывкой и сушкой, отличающийся тем, что, с целью сокращения продолжительности, металлокерамическую основу до катодной поляризации подвергают термообработке при 250 - 350oС в течение 1 - 30 мин.METHOD FOR MANUFACTURING AN ALKALINE BATTERY OXIDE-NICKEL ELECTRODE BY CATHODIC POLARIZATION OF A CERAMIC BASIS IN AN ANNEAL SOLID OF NITROGEN NICKEL WITH A DENSITY OF 1.45 - 1.50 g / cm 3 AT pH 2 - 4, CURRENT DENSITY 30 - 70 mA / cm 2 , TEMPERATURE 70 - 80 o C for 5 - 75 minutes, followed by treatment in an aqueous solution of potassium hydroxide for 10 - 60 minutes at 75 - 85 o C, washing and drying, characterized in that, in order to reduce the duration, the ceramic-metal base is subjected to heat treatment to cathodic polarization at 250 - 350 o C for 1 - 30 in.
SU904801779A 1990-03-14 1990-03-14 Method of manufacture of nickel-oxide electrode for alkaline cell RU1695788C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904801779A RU1695788C (en) 1990-03-14 1990-03-14 Method of manufacture of nickel-oxide electrode for alkaline cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904801779A RU1695788C (en) 1990-03-14 1990-03-14 Method of manufacture of nickel-oxide electrode for alkaline cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1695788C true RU1695788C (en) 1994-10-15

Family

ID=30441702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904801779A RU1695788C (en) 1990-03-14 1990-03-14 Method of manufacture of nickel-oxide electrode for alkaline cell

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1695788C (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Заявка Японии N 56-41150, кл. H 01M 4/26, 1981. *
Патент Польши N 116983, кл. H 01M 4/29, 1982. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100693306B1 (en) Self-recharge type alkaline battery and method for manufacturing the same
JPH026191B2 (en)
US2590584A (en) Sea-water battery
US3471338A (en) Method of making a fuel cell electrode
RU1695788C (en) Method of manufacture of nickel-oxide electrode for alkaline cell
JPH0432502B2 (en)
US3007993A (en) Electrodes and cells containing them
US3607416A (en) Spinel-type electrodes, process of making and fuel cell
CA1124322A (en) Fabrication of nickel electrodes for alkaline batteries
US3887398A (en) Prevention of deterioration of lead dioxide
US3393099A (en) Method of producing layer of cobalt oxide on nickel surface during fuel cell operation
CN110186968B (en) Ag/AgF reference electrode suitable for fluoride fused salt and preparation method thereof
RU2148284C1 (en) Manufacturing process for alkali-cell nickel-oxide plate
JPH02242566A (en) Solid electrolyte fuel cell
US4292143A (en) Method of making sintered plaque nickel electrodes
US3959014A (en) Method to produce a protective oxide on the surface of positive nickel electrodes for galvanic cells
JP2988673B2 (en) Molten carbonate fuel cell
JP2547752B2 (en) Surface treatment method for structural member of molten carbonate fuel cell
JP2865391B2 (en) Method for producing nickel hydroxide electrode for alkaline storage battery
JPS58164164A (en) Electrolyte impregnating method of fuel cell
JPH0570907B2 (en)
US3226261A (en) Fuel cell electrodes
JPS643029B2 (en)
JPH04296456A (en) Molten carbonate fuel cell and operating method of molten carbonate fuel cell
JPS58129768A (en) Fuel cell electrode