RU2195750C1 - Positive silver plate for alkali accumulator and accumulator built around it - Google Patents
Positive silver plate for alkali accumulator and accumulator built around it Download PDFInfo
- Publication number
- RU2195750C1 RU2195750C1 RU2002103320/09A RU2002103320A RU2195750C1 RU 2195750 C1 RU2195750 C1 RU 2195750C1 RU 2002103320/09 A RU2002103320/09 A RU 2002103320/09A RU 2002103320 A RU2002103320 A RU 2002103320A RU 2195750 C1 RU2195750 C1 RU 2195750C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silver
- positive
- electrode
- fragments
- mcm
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/54—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of silver
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/24—Alkaline accumulators
- H01M10/32—Silver accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/028—Positive electrodes
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при изготовлении положительных электродов из пористого серебряного порошка и щелочных аккумуляторов на их основе. The invention relates to the electrical industry and can be used in the manufacture of positive electrodes from porous silver powder and alkaline batteries based on them.
Известен положительный серебряный электрод, содержащий токовый коллектор из серебряной проволоки и спеченную активную массу из серебряного порошка (см. патент США 2862985, кл. 136-21, 1958). Недостатками указанного известного электрода являются низкие коэффициент использования активной массы и разрядные характеристики из-за низкой дисперсности серебряного порошка и наличия замкнутых пор, в которые не может проникнуть электролит. Это повышает внутреннее сопротивление электрода и снижает эффективность использования активной массы. A positive silver electrode is known comprising a silver wire current collector and a sintered active mass of silver powder (see US Pat. No. 2,862,985, CL 136-21, 1958). The disadvantages of this known electrode are low utilization of the active mass and discharge characteristics due to the low dispersion of the silver powder and the presence of closed pores into which the electrolyte cannot penetrate. This increases the internal resistance of the electrode and reduces the efficiency of use of the active mass.
Из известных положительных серебряных электродов наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является серебряный электрод, содержащий никелевый токовый коллектор, покрытый серебром, и активную массу из пористого серебряного порошка и связующего (см. патент США 4930211, кл. Н 01 М 6/00, 1990). Недостаток указанного электрода связан с низкой дисперсностью серебряного порошка и наличием в активном слое связующего, что увеличивает внутреннее сопротивление электрода и снижает его разрядные характеристики. Of the known positive silver electrodes, the closest in combination of essential features and technical result achieved is a silver electrode containing a nickel current collector coated with silver and an active mass of porous silver powder and a binder (see US patent 4930211, class N 01 M 6 / 00, 1990). The disadvantage of this electrode is associated with a low dispersion of the silver powder and the presence of a binder in the active layer, which increases the internal resistance of the electrode and reduces its discharge characteristics.
Известен щелочной серебряно-цинковый аккумулятор, содержащий корпус и размещенные в нем положительный и отрицательный электроды, разделенные сепаратором и пропитанные электролитом (см. патент США 2561943, кл. 136-106, 1951). Недостатком указанного известного аккумулятора являются низкие разрядные характеристики, связанные с использованием пастированного серебряного электрода. Known alkaline silver-zinc battery containing the housing and placed in it the positive and negative electrodes separated by a separator and impregnated with an electrolyte (see US patent 2561943, CL 136-106, 1951). A disadvantage of this known battery is the low discharge characteristics associated with the use of a paste silver electrode.
Из известных щелочных серебряно-цинковых аккумуляторов наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является щелочной аккумулятор, содержащий корпус и размещенные в нем положительный и отрицательный электроды, разделенные сепаратором и пропитанные электролитом. В качестве положительного электрода используется серебряный электрод с активным слоем из пористого металлического серебра (см. патент США 2615930, кл. 136-20, 1952). Of the known alkaline silver-zinc batteries, the closest in combination of essential features and the technical result achieved is an alkaline battery containing a housing and positive and negative electrodes placed therein, separated by a separator and impregnated with an electrolyte. A silver electrode with an active layer of porous metallic silver is used as the positive electrode (see US Pat. No. 2,615,930, CL 136-20, 1952).
Задачей изобретения является создание положительного серебряного электрода, технологичного в массовом производстве, и щелочного серебряно-цинкового аккумулятора на его основе, обладающих повышенными разрядно/зарядными и циклическими характеристиками. The objective of the invention is to create a positive silver electrode, technologically advanced in mass production, and an alkaline silver-zinc battery based on it, with increased discharge / charging and cyclic characteristics.
Указанный технический результат достигается тем, что положительный серебряный электрод для щелочного аккумулятора содержит токовый коллектор и активную массу на основе пористого серебряного порошка. Согласно изобретению пористые частицы серебряного порошка имеют каркасную структуру, состоящую из отдельных структурно связанных фрагментов, при этом каждый из фрагментов имеет систему параллельных цилиндрических пор, разделенных стенкой из кристаллов серебра сферической формы. The specified technical result is achieved in that the positive silver electrode for the alkaline battery contains a current collector and an active mass based on porous silver powder. According to the invention, the porous particles of the silver powder have a skeleton structure consisting of separate structurally connected fragments, each of the fragments having a system of parallel cylindrical pores separated by a wall of spherical silver crystals.
Использование серебряного порошка с указанными параметрами в активной массе положительного электрода позволяет повысить разрядно/зарядные и циклические характеристики электрода и щелочного аккумулятора за счет более эффективного доступа электролита к поверхности частиц серебра по всему объему электрода и более высокой электропроводности структуры электрода. The use of silver powder with the indicated parameters in the active mass of the positive electrode makes it possible to increase the discharge / charge and cyclic characteristics of the electrode and alkaline battery due to more efficient access of the electrolyte to the surface of silver particles throughout the entire volume of the electrode and higher electrical conductivity of the electrode structure.
Целесообразно, чтобы цилиндрические поры во фрагментах структуры имели диаметр в диапазоне от 0,5 до 1,5 мкм и длину от 5 до 50 мкм. Указанные размеры пор обеспечивают эффективный доступ электролита к поверхности частиц активной массы. It is advisable that the cylindrical pores in the fragments of the structure have a diameter in the range from 0.5 to 1.5 microns and a length of from 5 to 50 microns. The indicated pore sizes provide effective access of the electrolyte to the surface of the particles of the active mass.
Целесообразно, чтобы цилиндрические поры во фрагментах частиц были разделены пористой стенкой толщиной от 0,5 до 1,0 мкм, образованной из кристаллов серебра преимущественно цилиндрической формы диаметром от 0,05 до 0,5 мкм, плотно прижатых друг к другу. Диаметр пор в стенке составляет от 0,03 до 0,3 мкм. Указанное строение частиц обеспечивает повышенную электропроводность активной массы электрода и ее равномерную пропитку электролитом. It is advisable that the cylindrical pores in the particle fragments be separated by a porous wall with a thickness of 0.5 to 1.0 μm, formed from silver crystals of predominantly cylindrical shape with a diameter of 0.05 to 0.5 μm, tightly pressed against each other. The pore diameter in the wall is from 0.03 to 0.3 microns. The specified structure of the particles provides increased conductivity of the active mass of the electrode and its uniform impregnation with electrolyte.
Целесообразно, чтобы цилиндрические поры в различных фрагментах структуры были расположены под углом относительно друг друга. Такое расположение пор обеспечивает равномерный доступ электролита к частицам серебра по всему объему активного слоя электрода, что повышает эффективность использования активной массы электрода при заряде и разряде. It is advisable that the cylindrical pores in various fragments of the structure are located at an angle relative to each other. This arrangement of the pores ensures uniform access of the electrolyte to silver particles throughout the volume of the active layer of the electrode, which increases the efficiency of using the active mass of the electrode during charge and discharge.
Целесообразно, чтобы в активной массе электрода использовался серебряный порошок с удельной поверхностью от 0,5 до 10,0 м2/г, насыпной плотностью от 0,5 до 2,0 г/см3, текучестью от 2,5 до 5,0 г/сек, содержащий смесь оксида и гидроксида магния с размером частиц от 0,005 до 0,01 мкм в количестве от 0,01 до 0,5 мас.%. Такое сочетание структурных и технологических характеристик используемого серебряного порошка и его состава позволяет использовать механизированный метод изготовления электродов на прокатном оборудовании с обеспечением высокой воспроизводимости технологии и заданных характеристик,
Что касается щелочного серебряно-цинкового аккумулятора, то он содержит корпус и размещенные в нем положительный и отрицательный электроды, разделенные сепаратором и пропитанные электролитом. При этом согласно изобретению положительный электрод выполнен как описано выше.It is advisable that in the active mass of the electrode used silver powder with a specific surface area of from 0.5 to 10.0 m 2 / g, bulk density from 0.5 to 2.0 g / cm 3 , fluidity from 2.5 to 5.0 g / sec, containing a mixture of magnesium oxide and hydroxide with a particle size of from 0.005 to 0.01 μm in an amount of from 0.01 to 0.5 wt.%. This combination of structural and technological characteristics of the used silver powder and its composition allows you to use the mechanized method of manufacturing electrodes on rolling equipment with high reproducibility of the technology and the specified characteristics,
As for the alkaline silver-zinc battery, it contains a housing and the positive and negative electrodes placed in it, separated by a separator and impregnated with an electrolyte. Moreover, according to the invention, the positive electrode is made as described above.
Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна". The analysis of the prior art showed that the claimed combination of essential features set forth in the claims is unknown. This allows us to conclude that it meets the criterion of "novelty."
Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения. Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". To verify the conformity of the claimed invention with the criterion of "inventive step", an additional search was carried out for known technical solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed technical solution from the prototype. It is established that the claimed technical solution does not follow explicitly from the prior art. Therefore, the invention meets the criterion of "inventive step".
Сущность изобретения поясняется фотографиями структуры серебряного порошка и примером практической реализации. The invention is illustrated by photographs of the structure of silver powder and an example of practical implementation.
На фиг.1 представлена структура фрагмента частицы серебряного порошка: а - поверхность фрагмента, б, в - изломы фрагментов частицы порошка. Увеличение: а - х5000, б - х4000, в - х10000. Figure 1 shows the structure of a fragment of a particle of silver powder: a - surface of the fragment, b, c - fractures of fragments of the powder particle. Magnification: a - x5000, b - x4000, c - x10000.
На фиг. 2 представлена структура фрагмента частицы серебряного порошка при большом увеличении: а - х20000, б - х10000. In FIG. 2 shows the structure of a fragment of a particle of silver powder at high magnification: a - x20000, b - x10000.
На фиг.3 представлена структура частицы серебряного порошка. Увеличение: а - х150, б - х100, в - х3000. Figure 3 presents the structure of the particles of silver powder. Magnification: а - х150, б - х100, в - х3000.
Из представленных фигур четко видны: границы 1 фрагментов 2 с различной ориентацией фрагментов и соответственно цилиндрических пор в частице серебряного порошка (фиг. 3а, б), "пакеты" 3 цилиндрических пор 4, параллельных между собой в объеме фрагмента (фиг.1б, в; 2а, б; 3б, в), стенки 5, разделяющие поры и образованные кристаллами серебра 6 сферической формы между порами (фиг.1а-в; 2а, б). From the presented figures, one can clearly see: the boundaries 1 of fragments 2 with different orientations of fragments and, accordingly, cylindrical pores in a silver powder particle (Fig. 3a, b), “packets” 3 of cylindrical pores 4, parallel to each other in the fragment volume (Fig. 1b, c ; 2a, b; 3b, c), walls 5 separating the pores and formed by spherical silver crystals 6 between the pores (Figs. 1a-c; 2a, b).
Пример практической реализации. An example of practical implementation.
Для изготовления электрода использовали серебряный порошок со следующими структурными и технологическими характеристиками: размер частиц менее 400 мкм; диаметр и длина цилиндрических параллельных между собой пор в объеме фрагментов частиц 0,5÷1,5 и 10÷40 мкм соответственно; величина пор между кристаллами в частицах 0,05÷0,4 мкм; величина удельной поверхности 1,7 м2/г; величина насыпной плотности 1,0 г/см3; величина текучести 3,5 г/сек; содержание магния 0,12%. Порошок загружают в вибробункер прокатного стана. По вибролотку порошок подается в рабочую зону - межвалковое пространство. Одновременно в межвалковое пространство подается просечная серебряная полоса исходной толщины 0,2 мм, служащая токовым коллектором. Валки стальные с хромированной и полированной поверхностью, зазор между валками регулируемый. Серебряный порошок и просечная серебряная полоса прокатываются в электродную ленту толщиной 0,8 мм при величине давления на валки от 0,6 до 1,0 кгс/см2, что соответствует давлению прессования 800-1100 кгс/см2. Ширина валков прокатного стана выбирается в соответствии с высотой электрода, которая составляла 154 мм. Электродная лента с помощью летучих ножниц разрезается на полосы, ширина которых соответствует ширине электрода.For the manufacture of the electrode used silver powder with the following structural and technological characteristics: particle size less than 400 microns; the diameter and length of cylindrical parallel pores in the volume of particle fragments 0.5 ÷ 1.5 and 10 ÷ 40 μm, respectively; the size of the pores between the crystals in the particles of 0.05 ÷ 0.4 microns; the specific surface area of 1.7 m 2 / g; the bulk density of 1.0 g / cm 3 ; the fluidity of 3.5 g / s; the magnesium content of 0.12%. The powder is loaded into a vibratory hopper of the rolling mill. Powder is fed through a vibrating tray to the working area - the roll space. At the same time, a cut-in silver strip of an initial thickness of 0.2 mm, which serves as a current collector, is fed into the roll space. Steel rolls with chrome and polished surface, the gap between the rolls is adjustable. The silver powder and the perforated silver strip are rolled into an 0.8 mm thick electrode strip with a pressure on the rolls of 0.6 to 1.0 kgf / cm 2 , which corresponds to a pressing pressure of 800-1100 kgf / cm 2 . The width of the rolls of the rolling mill is selected in accordance with the height of the electrode, which was 154 mm Using flying scissors, the electrode strip is cut into strips whose width corresponds to the width of the electrode.
Полученные заготовки электродов размещают на поддоны, выполненные из титана или нержавеющей стали, и загружают в проходную туннельную печь с тремя температурными зонами. Термообработку заготовок электродов производят по следующему температурному режиму: температура 200oС - выдержка 20 минут, температура 500oС - выдержка 20 минут и температура 200oС - выдержка 20 минут. К полученному указанным образом электроду с помощью контактной сварки приваривают токоотвод из серебряной полосы, после чего электрод поступает на сборку аккумулятора. Изготовленный электрод в составе аккумулятора имел следующие характеристики: электрическую емкость при заряде 90%, электрическую емкость при разряде током 0,2 А/см2 89,5%, ресурс при разряде током 0,2 А/см2 30 циклов. Таким образом, изобретение позволяет получить положительный электрод и аккумулятор на его основе с повышенными характеристиками.The obtained electrode blanks are placed on pallets made of titanium or stainless steel and loaded into a tunnel tunnel furnace with three temperature zones. Heat treatment of the electrode blanks is carried out according to the following temperature conditions: temperature 200 o C - holding 20 minutes, temperature 500 o C - holding 20 minutes and temperature 200 o C - holding 20 minutes. A current collector from a silver strip is welded to the electrode obtained in this way by contact welding, after which the electrode enters the battery assembly. The manufactured electrode as a part of the battery had the following characteristics: electric capacity at a charge of 90%, electric capacity at a discharge with a current of 0.2 A / cm 2 89.5%, resource during a discharge with a current of 0.2 A / cm 2 30 cycles. Thus, the invention allows to obtain a positive electrode and a battery based on it with improved characteristics.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что заявленные положительный серебряный электрод для щелочного аккумулятора и аккумулятор на его основе могут быть реализованы на практике с достижением заявленного технического результата, т.е. они соответствуют критерию "промышленная применимость". Based on the foregoing, we can conclude that the claimed positive silver electrode for an alkaline battery and a battery based on it can be implemented in practice with the achievement of the claimed technical result, i.e. they meet the criterion of "industrial applicability".
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002103320/09A RU2195750C1 (en) | 2002-02-11 | 2002-02-11 | Positive silver plate for alkali accumulator and accumulator built around it |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002103320/09A RU2195750C1 (en) | 2002-02-11 | 2002-02-11 | Positive silver plate for alkali accumulator and accumulator built around it |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2195750C1 true RU2195750C1 (en) | 2002-12-27 |
Family
ID=20255241
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002103320/09A RU2195750C1 (en) | 2002-02-11 | 2002-02-11 | Positive silver plate for alkali accumulator and accumulator built around it |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2195750C1 (en) |
-
2002
- 2002-02-11 RU RU2002103320/09A patent/RU2195750C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TW508860B (en) | Paste-like thin electrode for battery, its manufacturing method, and battery | |
WO2012114966A1 (en) | Battery electrode and battery | |
JPH0927342A (en) | Cylindrical battery | |
RU2309488C2 (en) | Storage battery incorporating foam carbon current collectors | |
JP2000268813A (en) | Battery, electrode structure of capacitor, and manufacture of electrode | |
JPH06283156A (en) | Lithium battery | |
JPH09504905A (en) | Improved battery plate and method of making the same | |
AU2014212256B2 (en) | Coated iron electrode and method of making same | |
RU2195750C1 (en) | Positive silver plate for alkali accumulator and accumulator built around it | |
JP2016081605A (en) | Lithium ion secondary battery | |
JP2002198055A (en) | Paste-like thin electrode for battery, its manufacturing method and secondary battery | |
US10403902B2 (en) | High capacity rechargeable batteries | |
CN113540400B (en) | Large-size cylindrical lithium ion secondary battery and positive and negative pole pieces thereof | |
US3790409A (en) | Storage battery comprising negative plates of a wedge-shaped configuration | |
KR102314017B1 (en) | Anode, secondary battery including the same, and manufacturing method thereof | |
US3075032A (en) | Electrode assembly for electric batteries or accumulators | |
EP1022790A2 (en) | Alkaline storage battery and manufacturing method of the same | |
RU2306638C1 (en) | Positive silver plate for alkali battery and storage battery using proposed plate | |
JP3557063B2 (en) | Non-sintered nickel electrode for alkaline storage batteries | |
JP2608561B2 (en) | Stacked battery | |
JP2002075338A (en) | Positive electrode mix compact and battery | |
JPH02239572A (en) | Polyaniline battery | |
RU2153737C1 (en) | Method for manufacture of electrodes of nickel-hydrogen cell | |
JP4567990B2 (en) | Secondary battery | |
JPH03152916A (en) | Manufacture of electric double-layer capacitor and electrode thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170212 |