RU2265919C1 - СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА ЭЛЕМЕНТА СИСТЕМЫ Li/SOCl2 - Google Patents
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА ЭЛЕМЕНТА СИСТЕМЫ Li/SOCl2 Download PDFInfo
- Publication number
- RU2265919C1 RU2265919C1 RU2004114966/09A RU2004114966A RU2265919C1 RU 2265919 C1 RU2265919 C1 RU 2265919C1 RU 2004114966/09 A RU2004114966/09 A RU 2004114966/09A RU 2004114966 A RU2004114966 A RU 2004114966A RU 2265919 C1 RU2265919 C1 RU 2265919C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sintering
- cell
- electrode
- nickel powder
- positive plate
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y02P70/54—
Abstract
Изобретение относится к электротехнике, а именно к изготовлению положительных электродов литиевых химических источников тока. Техническим результатом изобретения является повышение электрических характеристик элементов системы Li/SOCl2 и увеличения их сохранности. Согласно изобретению способ изготовления положительного электрода элемента системы Li/SOCl2 заключается в накатке катодной массы, состоящей из смеси порошка никеля, сажи и связующего, на коллектор тока, последующем спекании, до операции приготовления катодной массы, порошок никеля, вводимый в катодную массу, обрабатывают раствором HNO3, концентрацией 40-60% в течение 2-5 минут, промывают дистиллированной водой, затем сушат при разрежении (-100 кПа) и температуре (70±5)°С, в течение 2-3 часов, а после операции спекания электрода проводят формировку пропусканием через него импульса тока. 1 табл.
Description
Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при изготовлении положительных электродов литиевых химических источников тока.
Повышение электрических характеристик первичных ХИТ, а также увеличение сохранности является немаловажной задачей в совершенствовании литий-тионилхлоридных источников тока. Для решения этой задачи известен способ предварительной обработки сажи азотной кислотой в совокупности с высокотемпературной обработкой (Влияние химической обработки газовой сажи на характеристики катода элемента системы Li-SO2Cl2. Chemical modification of carbon black for cathodes in sulfuryl chloride cells. Walker C., Jr, Wade W., Binder M., Oliman S. «19th Inersoc. Energy Convers. Eng. Conf., San Francisco, Calif., 19-24 Aug., 1984. Vol.2». San Francisco. Calif., 1984, 899-902). Данный способ позволяет управлять пористой структурой электродной массы, но не позволяет достаточно развить поверхность контакта между коллектором тока и сажей.
Наиболее близким по технической сущности является патент США №4264687 (Элементы с жидким катодным деполяризатором. Dey A.N., Bowden W.L.; Fluid depolarized cell. Заявл. 24.09.79, №78120. МКИ Н 01 M 10/39). Изобретение касается катодов для ХИТ с литиевым анодом и жидким деполяризатором (SO2, SOCl2, POCl3, SO2Cl2, NO2Cl, NOCl). Предлагается инертный катод, который выполняется из металлического порошка или смеси металлического порошка с сажей при содержании металлического порошка 1...60%. При содержании металлического порошка более 60% емкость ХИТ уменьшается из-за недостаточной механической прочности катода и его осыпания. Осыпание можно исключить, вводя большее количество связующего, однако это также приводит к уменьшению емкости. В качестве металлического порошка рекомендуется использовать порошки никеля, кобальта, марганца, хрома и меди.
Однако использование катода, выполненного согласно описанию этого патента, в первичных источниках тока с электролитом на основе лития тетрахлоралюмината в SOCl2 не дает возможности получить стабильные характеристики при хранении элементов. Причиной этого является: во-первых, наличие пассивных оксидных пленок в исходном порошке никеля, которые значительно уменьшают активную поверхность и отрицательно влияют на электрические характеристики элементов в процессе хранения, во-вторых, недостаточная механическая прочность электродов при высоком содержании никелевого порошка.
Перед авторами стояла задача повышения сохранности и электрических характеристик литий-тионилхлоридных элементов (емкость, среднее разрядное напряжение).
Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе изготовления положительного электрода элемента системы Li/SOCl2, заключающемся в накатке катодной массы, состоящей из смеси порошка никеля, сажи и связующего, на коллектор тока и последующем спекании, до операции введения порошка никеля его предварительно обрабатывают в 40-60% растворе HNO3 в течение 2-5 минут, промывают дистиллированной водой, затем сушат при разрежении (- 100 кПа) и температуре (70±5)°С в течение 2-3 часов, а после операции спекания электрода проводят формировку пропусканием через него импульса тока.
Сущность изобретения заключается в том, что в процессе очистки никелевого порошка от примесей происходит активация поверхности никеля, что обеспечивает однородность и стабильность поведения электродов с никелевым порошком в процессе хранения элементов. При формировке электрода пропусканием импульса тока через электрод происходит сваривание частиц никелевого порошка между собой, а также с коллектором тока, что увеличивает поверхность контакта между коллектором и сажей, а также предотвращает осыпание электрода при высоких концентрациях порошка никеля.
Целесообразно обработку порошка никеля проводить кислотой концентрацией не ниже 40%, так как при более низких концентрациях процесс взаимодействия никеля и азотной кислоты идет бурно и никель в большом количестве растворяется. Обработка кислотой концентрацией выше 60% нецелесообразна, так как увеличивается время обработки и ухудшается качество обработки вследствие неполного удаления пассивных пленок на никеле.
Эффективность данного изобретения подтверждается приведенными ниже примерами.
Пример. Для испытаний собрали 5 серий лабораторных образцов типоразмера R14 (по 6 штук в каждой серии) ХИТ с литиевым анодом, сепаратором и электролитом 1,25М LiAlCl4 в SOCl2 и сажевыми электродами с добавкой никелевого порошка, изготовленными в соответствии с предлагаемым способом.
Порошок никеля до введения в активную массу обрабатывали раствором азотной кислоты концентрацией 40-60% в течение 2-5 минут. После этого порошок промывали дистиллированной водой, после чего сушили при разрежении (- 100 кПа) и температуре 70±5°С в течение 2-3 часов.
Катодную смесь готовили путем смешения порошка никеля электролитического марки А-2 (состав порошка, % масс.: Ni - 99,0; О - 0,5; 0,5 - остальные примеси), сажи марки П-267Э, связующего - фторопластовой эмульсии Ф-4Д и жидкого органического растворителя (96,5% этиловый спирт).
Состав электрода: 50% Ni +40% С +10% Ф-4Д
Затем смесь сушили при температуре 95±5°С в течение 17 часов до полного испарения растворителя. Готовую смесь заливали органическим растворителем (петролейный эфир) и формировали электродные ленты путем прокатки на валках. После чего из электродной ленты и коллектора тока (гальваническая никелевая сетка δ=50 мкм) формировали электрод и прокатывали на валках. Полученный электрод сушили при температуре 100°С в течение 1 ч, затем спекали при температуре 300°С в течение 10 мин. После операции спекания электрод формировали контактной сваркой. Сварку проводили на аппарате контактной сварки МТК 2201 при следующем режиме:
- коэффициент трансформации 100;
- напряжение - 1000 В;
- емкость конденсаторов рабочая - 1200 мкФ;
- емкость заряда - 13 мкФ.
Результаты испытаний макетов элементов представлены в таблице.
Таблица | |||||||
№ | Концентрация HNO3, % | Q,А·ч | Q 1 год хранения, А·ч | НЗЦ, В | НЗЦ 1 год хранения, В | Контактная сварка электрода | Заявляемый эффект |
1.1 | - | 2,45 | - | 3,07 | - | - | нет |
1.2 | - | 2,49 | - | 3,06 | - | - | нет |
1.3 | - | 2,42 | - | 3,07 | - | - | нет |
1.4 | - | - | 2,22 | - | 2,99 | - | нет |
1.5 | - | - | 2,18 | - | 2,98 | - | нет |
1.6 | - | - | 2,25 | - | 2,95 | - | нет |
2.1 | - | 2,78 | - | 3,15 | - | + | нет |
2.2 | - | 2,73 | - | 3,17 | - | + | нет |
2.3 | - | 2,76 | - | 3,16 | - | + | нет |
2.4 | - | - | 2,43 | - | 3,05 | + | нет |
2.5 | - | - | 2,48 | - | 3,03 | + | нет |
2.6 | - | - | 2,40 | - | 3,07 | + | нет |
3.1 | 40 | 3,26 | - | 3,38 | - | + | есть |
3.2 | 40 | 3,24 | - | 3,37 | - | + | есть |
3.3 | 40 | 3,20 | - | 3,39 | - | + | есть |
3.4 | 40 | - | 3,15 | - | 3,28 | + | есть |
3.5 | 40 | - | 3,16 | - | 3.26 | + | есть |
3.6 | 40 | - | 3,13 | - | 3,29 | + | есть |
4.1 | 50 | 3,31 | - | 3,41 | - | + | есть |
4.2 | 50 | 3,35 | - | 3,40 | - | + | есть |
4.3 | 50 | 3,37 | - | 3,42 | - | + | есть |
4.4 | 50 | - | 3,21 | - | 3,31 | + | есть |
4.5 | 50 | - | 3,19 | - | 3,30 | + | есть |
4.6 | 50 | - | 3,23 | - | 3,33 | + | есть |
5.1 | 60 | 3,28 | - | 3,33 | - | + | есть |
5.2 | 60 | 3,22 | - | 3,36 | - | + | есть |
5.3 | 60 | 3,19 | - | 3,32 | - | + | есть |
5.4 | 60 | - | 3,14 | - | 3,27 | + | есть |
5.5 | 60 | - | 3,18 | - | 3,29 | + | есть |
5.6 | 60 | - | 3,12 | - | 3,25 | + | есть |
Испытания проводили на автоматическом разрядном стенде. Плотность тока разряда 10 мА/см2.
Проведенные испытания показали, что предварительная обработка никелевого порошка азотной кислотой, а также увеличение контакта порошка с коллектором тока путем сваривания контактной сваркой повышает электрические характеристики элементов и повышает их сохранность. Улучшение характеристик элементов происходит за счет активации поверхности порошка никеля при предварительной обработке, а также за счет увеличения поверхности коллектора и улучшением его контакта с сажей. Данная операция не приводит к значительному увеличению времени технологического процесса, а использование недорогих материалов в совокупности с получаемым эффектом значительно экономит материальные затраты на производство электрода и позволяет значительно улучшить характеристики элементов системы Li/SOCl2.
Приведенные примеры изготовления электродов в соответствии с признаками, изложенными в формуле изобретения, а также испытания элементов, содержащих эти электроды, подтверждают возможность практической реализации заявляемого изобретения с достижением указанного технического результата. На основании изложенного можно сделать заключение о соответствии заявляемого изобретения критерию «промышленная применимость».
Таким образом, проведенный анализ уровня техники дает нам утверждать, что заявляемая нами совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна, что отвечает одному из критериев - «новизна».
Изучение технических решений с целью выявления существенных признаков нашего изобретения, совпадающих с признаками прототипа, показало, что заявленное нами изобретение не следует явно для специалиста в данной области из известного уровня техники. Считаем, что предлагаемое решение соответствует критерию «изобретательный уровень».
На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемое нами техническое решение может быть признано изобретением и защищено патентом Российской Федерации.
Claims (1)
- Способ изготовления положительного электрода элемента системы Li/SOCl2, заключающийся в накатке катодной массы, состоящей из смеси порошка никеля, сажи и связующего, на коллектор тока, последующей сушке и спекании, отличающийся тем, что порошок никеля, вводимый в катодную массу, предварительно обрабатывают в 40-60%-ном растворе HNO3 в течение 2-5 мин, промывают дистиллированной водой, затем сушат при разрежении (-100 кПа) и температуре (70±5)°С в течение 2-3 ч, а после операции спекания электрода проводят формировку пропусканием через него импульса тока контактной сваркой.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004114966/09A RU2265919C1 (ru) | 2004-05-17 | 2004-05-17 | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА ЭЛЕМЕНТА СИСТЕМЫ Li/SOCl2 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004114966/09A RU2265919C1 (ru) | 2004-05-17 | 2004-05-17 | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА ЭЛЕМЕНТА СИСТЕМЫ Li/SOCl2 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2265919C1 true RU2265919C1 (ru) | 2005-12-10 |
Family
ID=35868764
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004114966/09A RU2265919C1 (ru) | 2004-05-17 | 2004-05-17 | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА ЭЛЕМЕНТА СИСТЕМЫ Li/SOCl2 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2265919C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2722687C1 (ru) * | 2019-04-05 | 2020-06-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Инэнерджи" | Гибкий тонкопленочный положительный электрод и способ его изготовления |
RU2754811C1 (ru) * | 2021-03-02 | 2021-09-07 | Акционерное общество "Литий-Элемент" | Способ изготовления положительного электрода для литий-тионилхлоридных источников тока |
-
2004
- 2004-05-17 RU RU2004114966/09A patent/RU2265919C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2722687C1 (ru) * | 2019-04-05 | 2020-06-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Инэнерджи" | Гибкий тонкопленочный положительный электрод и способ его изготовления |
RU2754811C1 (ru) * | 2021-03-02 | 2021-09-07 | Акционерное общество "Литий-Элемент" | Способ изготовления положительного электрода для литий-тионилхлоридных источников тока |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bieker et al. | Electrochemical in situ investigations of SEI and dendrite formation on the lithium metal anode | |
Carol et al. | Preparation and characterization of electrospun poly (acrylonitrile) fibrous membrane based gel polymer electrolytes for lithium-ion batteries | |
CN104966840A (zh) | 一种高安全性的锂离子电池正极集流体及其制备方法与锂离子电池 | |
CN106229498A (zh) | 一种适用于水系金属离子电池的负极材料及其制备方法 | |
Ghanbarzadeh et al. | Regulating lithium-ion flux in the solid electrolyte interphase layer to prevent lithium dendrite growth on lithium metal anode | |
Moulai et al. | Enhancement of electrochemical capacitance of silicon nanowires arrays (SiNWs) by modification with manganese dioxide MnO2 | |
US20190020033A1 (en) | Ionomer electrode manufacturing slurry | |
Di Carli et al. | Electrospinning nanofibers as separators for lithium-ion batteries | |
CN114566645A (zh) | 补锂材料及其制备方法、锂离子电池及其补锂方法 | |
Takei et al. | An X-ray photoelectron spectroscopy study on the surface film on carbon black anode in lithium secondary cells | |
Sheng et al. | The morphology of polyethylene (PE) separator for lithium-ion battery tuned by the extracting process | |
RU2265919C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА ЭЛЕМЕНТА СИСТЕМЫ Li/SOCl2 | |
Gui et al. | Investigation on the effect of different mild acidic electrolyte on ZIBs electrode/electrolyte interface and the performance improvements with the optimized cathode | |
CN113851703A (zh) | 一种多羟基纳米材料复合固态聚合物电解质 | |
CN112615047A (zh) | 一种凝胶电解质隔膜及其制备方法、锂离子电池 | |
Zhao et al. | Electrodeposited PbO2 thin films with different surface structure as positive plate in lead acid batteries | |
KR20020069099A (ko) | 리튬-삽입 전극을 갖는 갈바니 소자 | |
CN114361452B (zh) | 一种粘合剂、电极浆料及其制造方法和应用 | |
Sanchez et al. | Electrochemical studies of lithium-boron alloys in non-aqueous media—comparison with pure lithium | |
CN108376764B (zh) | 锂二次电池负极表面改性方法、使用该方法制得的Ag改性锂电极及应用 | |
KR20190095060A (ko) | 다공성 고분자 분리막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다공성 고분자 분리막 | |
CN114604896A (zh) | 一种MXene复合改性的二元锰基钠电前驱体及其制备方法 | |
CN106025214A (zh) | 氧化铝包覆钴酸锂的后处理工艺 | |
US4139423A (en) | Sintered negative plate | |
US20150214546A1 (en) | Electrolytic manganese dioxide for lithium primary battery, and lithium primary battery using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110518 |