RU2406185C1 - Способ изготовления оксидно-никелевого электрода - Google Patents
Способ изготовления оксидно-никелевого электрода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2406185C1 RU2406185C1 RU2009122098/02A RU2009122098A RU2406185C1 RU 2406185 C1 RU2406185 C1 RU 2406185C1 RU 2009122098/02 A RU2009122098/02 A RU 2009122098/02A RU 2009122098 A RU2009122098 A RU 2009122098A RU 2406185 C1 RU2406185 C1 RU 2406185C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nickel
- solution
- electrode
- current density
- plated
- Prior art date
Links
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)
Abstract
Изобретение относится к прикладной электрохимии и предназначено для совершенствования технологии производства оксидно-никелевого электрода, применяемого в качестве положительного электрода в химических источниках тока и процессах электрохимического синтеза. Способ включает изготовление основы электрода и формирование активной массы, при этом в качестве основы электрода используют углеродное волокно, которое предварительно химически никелируют в растворе металлизации, затем слой никеля доращивают электрохимически до 5-10 мкм при катодной плотности тока 3-5 А/дм2 и температуре 40-45°С в растворе сульфаминовокислого никеля, далее никелированное углеродное волокно подвергают пропитке в растворе азотнокислого никеля, в ходе которой проводят стадию обработки горячим раствором 5 моль/л гидроксида калия при катодной плотности тока 8-10 А/дм2 в течение 10-20 минут. Технический результат: сокращение расходов дорогостоящего никеля и его сплавов, отсутствие необходимости проведения высокотемпературных реакций, исключение дополнительного механического оборудования из технологического процесса.
Description
Изобретение относится к прикладной электрохимии и предназначено для совершенствования существующей технологии производства оксидно-никелевого электрода (ОНЭ). Широкое распространение получило использование ОНЭ в качестве положительного электрода в щелочных аккумуляторах /Дасоян М.А. Химические источники тока. - М.-Л.: Госэнергоиздат., 1961. - С.158-161/, перспективным направлением является применение ОНЭ в электрохимическом синтезе органических веществ.
Известный промышленный способ изготовления металлокерамического ОНЭ достаточно трудоемок, так как основу электрода - высокопористую никелевую пластину - изготавливают методом спекания в водородной атмосфере при температуре 900°С из смеси порошкообразного карбонильного никеля с порообразователем, например, с карбамидом /Вырыпаев В.Н. Химические источники тока. - М.: Высшая школа, 1990. - С.220/.
Существенными недостатками этого способа являются применение высоких температур, а также использование дорогостоящего карбонильного никеля при изготовлении основы электрода.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ изготовления ОНЭ / патент РФ №2224336. Оксидно-никелевый электрод и способ его изготовления / Баженов М.Д., Матренин В.И., Щипанов И.В. - Заявл. 28.01.2002; Опубл. 20.02.2004 /, который включает в себя следующие основные стадии:
1) изготовление каркаса (основы электрода), выполненного из никелевой сетки (или никельсодержащего сплава, или стали с никелевым покрытием);
2) формирование активной массы.
Однако расход дорогостоящего никеля на изготовление основы электрода, а также необходимость проведения трудоемких операций (просечка металлической ленты, вальцевание, спекание и т.д.) в ходе сборки всех составляющих ОНЭ делают этот способ недостаточно экономически эффективным. Кроме того, фиксация пористых слоев активной массы происходит в результате запрессовывания в поверхность электрода, что требует применения дополнительного механического оборудования. Существенным недостатком также является то, что в процессе эксплуатации активная масса подвержена оплыванию и вымывается с поверхности электрода.
Задача предлагаемого изобретения - создать способ изготовления оксидно-никелевого электрода с использованием никелированного углеродного волокна (УВ) в качестве основы, а также усовершенствовать существующую технологию пропитки электрода, что позволит снизить себестоимость изделия в несколько раз и упростить процесс производства электрода в целом.
Решение поставленной задачи достигается за счет того, что способ изготовления оксидно-никелевого электрода заключается в том, что в качестве основы электрода используют углеродное волокно, которое предварительно химически никелируют в растворе металлизации, затем слой никеля доращивают электрохимически до 5-10 мкм при катодной плотности тока 3-5 А/дм2 и температуре 40-45°С в растворе сульфаминовокислого никеля, далее никелированное углеродное волокно подвергают пропитке в растворе азотнокислого никеля, в ходе которой стадию обработки горячим раствором 5 моль/л гидроксида калия проводят при катодной плотности тока 8-10 А/дм2 в течение 10-20 минут.
Преимуществом использования никелированного УВ в качестве основы для ОНЭ является сокращение расходов дорогостоящего никеля и его сплавов на изготовление каркаса электрода. Предложенная технология позволяет исключить необходимость проведения высокотемпературных реакций (отжиг, термолиз и т.д.) и использования дополнительного механического оборудования для просечки металлической ленты и запрессовывания активной массы в поверхность электрода.
Предложенный оксидно-никелевый электрод с основой из УВ имеет высокие эксплуатационные характеристики, так как активная масса менее подвержена оплыванию и вымыванию с поверхности электрода благодаря волоконной структуре, что определяет экономическую эффективность разработанной методики.
Операция пропитки в растворе азотнокислого никеля была усовершенствована за счет того, что стадию обработки горячим раствором 5 моль/л гидроксида калия проводили при катодной плотности тока 8-10 А/дм2 в течение 10-20 минут. В результате время на проведение стадии обработки раствором щелочи сокращается в 6-12 раз, а длительность всего технологического процесса на 24-26% без ухудшения эксплуатационных характеристик оксидно-никелевых электродов.
Сравнение предлагаемого способа и способа-прототипа позволяет сделать следующее заключение: применение никелированного УВ в качестве основы оксидно-никелевого электрода упрощает в целом технологический процесс и значительно снижает себестоимость производимого изделия.
Технология изготовления оксидно-никелевого электрода включает в себя нанесение никелевого покрытия химическим способом на предварительно обезжиренную поверхность УВ при кратковременной катодной поляризации в течение 30-60 с плотностью тока 1-1,5 А/дм2 / патент РФ №2334020. Способ получения никелевого покрытия на материалах из углеродного волокна / Селиванов В.Н., Морозова А.П. - Заявл. 04.12.2006; Опубл. 20.09.2008 / в растворе металлизации следующего состава, г/л:
хлорид никеля 30
янтарная кислота 12
фторид натрия 2
гидроксид натрия 6
калий фосфорноватистокислый 4.
Температура раствора металлизации 90-95°С.
Затем слой никеля доращивают до толщины 5-10 мкм электрохимически при катодной плотности тока 3-5 А/дм2 в растворе с содержанием никеля сульфаминовокислого 300 г/л и температуре 40-45°С.
Далее никелированное УВ пропитывают в соответствии с методикой / Позин Ю.М., Штерцер Н.И. Пропитка металлокерамических электродов в растворе азотнокислого никеля при катодной поляризации. // Сборник работ по химическим источникам тока, 1970, выпуск 5. - С.80-86 / в растворе азотнокислого никеля с содержанием ионов никеля 3,00 г/л при температуре 60°С и катодной плотности тока 0,5 А/дм2 в течение 5 часов. Однако затем в отличие от предлагаемой по данной методике двухчасовой обработки горячим раствором 5 моль/л гидроксида калия электрод погружали в этот раствор на 10-20 минут при катодной поляризации плотностью тока 8-10 А/дм2, что позволило сократить время этой стадии в 6-12 раз. После чего электрод промывали водой, высушивали при температуре 100-110°С и тщательно зачищали от налипшего на поверхность слоя гидроксида никеля (II). Таким образом, осуществили 3 цикла пропитки с промежуточными операциями обработки в растворе щелочи, промывки и сушки. В ходе пропитки образуется активная масса оксидно-никелевого электрода.
Последующее проведение формовочных «заряд-разрядных» циклов ОНЭ с основой из никелированного УВ осуществляли в растворе 5 моль/л гидроксида калия в гальваностатических условиях при габаритной плотности тока 0,32 А/дм2.
Таким образом, предложенная технология изготовления оксидно-никелевого электрода с основой из никелированного УВ состоит из трех последовательных операций:,
1) подготовка основы электрода - химическое и электрохимическое никелирование УВ;
2) пропитка никелированного УВ, в результате которой образуется активная масса электрода;
3) проведение формовочных «заряд-разрядных» циклов.
Пример 1.
Образец УВ площадью 12,5 см2 обезжиривают и подвергают химическому никелированию при предварительной кратковременной катодной поляризации плотностью тока 1 А/дм2 в течение 60 с, температура раствора металлизации соответствовала 95°С. Состав раствора химического никелирования, г/л:
хлорид никеля 30
янтарная кислота 12
фторид натрия 2
гидроксид натрия 6
калий фосфорноватистокислый 4.
После отключения электрического тока химическое никелирование продолжают в течение 5 минут.
Далее слой никеля доращивают электрохимически в растворе с содержанием никеля сульфаминовокислого 300 г/л в течение часа при катодной плотности тока 3 А/дм2 температуре раствора 45°С.
Вторая стадия технологического процесса: пропитка никелированного УВ в растворе азотнокислого никеля с содержанием Ni2+ 300 г/л при температуре 60°С и катодной плотности тока 0,5 А/дм2, после чего УВ обрабатывают горячим раствором 5 моль/л КОН при катодной плотности тока 10 А/дм2 в течение 10 минут. Затем электрод промывают водой, высушивают при температуре 100-110°С и тщательно зачищают от налипшего на поверхность слоя гидроксида никеля (II). В результате проведения трех стадий пропитки и обработки щелочью с промежуточными операциями промывки и сушки на поверхности УВ образуется активная масса оксидно-никелевого электрода.
Заключительная стадия изготовления оксидно-никелевого электрода с основой из никелированного УВ - проведение формовочных «заряд-разрядных» циклов в гальваностатических условиях при габаритной плотности тока 0,32 А/дм2 в растворе 5 моль/л КОН.
Пример 2.
Никелирование образца УВ площадью 12,5 см2 осуществляют аналогично методике, описанной в примере 1.
Заполнение поверхности никелированного УВ активной массой проводят в азотнокислом растворе, содержащем 285 г/л ионов Ni2+ (95%) и 15 г/л ионов Со2+ (5%), при температуре 60°С и катодной плотности тока 0,5 А/дм2 с последующей обработкой в течение 15 минут горячим раствором 5 моль/л КОН при катодной плотности тока 8 А/дм2. Аналогично примеру 1 осуществляют три полные стадии пропитки.
Проведение формовочных «заряд-разрядных» циклов оксидно-никелевого электрода с основой из никелированного УВ осуществляют в растворе 5 моль/л КОН в гальваностатических условиях при габаритной плотности тока 0,32 А/дм2.
Методика изготовления ОНЭ с основой из никелированного УВ была апробирована в научно-исследовательской лаборатории электрохимического синтеза химико-технологического факультета ЮРГТУ (НПИ).
Claims (1)
- Способ изготовления оксидно-никелевого электрода, включающий изготовление основы электрода и формирование активной массы, отличающийся тем, что в качестве основы электрода используют углеродное волокно, которое предварительно химически никелируют в растворе металлизации, затем слой никеля доращивают электрохимически до 5-10 мкм при катодной плотности тока 3-5 А/дм2 и температуре 40-45°С в растворе сульфаминовокислого никеля, далее никелированное углеродное волокно подвергают пропитке в растворе азотнокислого никеля, в ходе которой проводят стадию обработки горячим раствором 5 моль/л гидроксида калия при катодной плотности тока 8-10 А/дм2 в течение 10-20 мин.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009122098/02A RU2406185C1 (ru) | 2009-06-09 | 2009-06-09 | Способ изготовления оксидно-никелевого электрода |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009122098/02A RU2406185C1 (ru) | 2009-06-09 | 2009-06-09 | Способ изготовления оксидно-никелевого электрода |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2406185C1 true RU2406185C1 (ru) | 2010-12-10 |
Family
ID=46306582
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009122098/02A RU2406185C1 (ru) | 2009-06-09 | 2009-06-09 | Способ изготовления оксидно-никелевого электрода |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2406185C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2475896C2 (ru) * | 2011-05-05 | 2013-02-20 | Михаил Валерьевич Морозов | Способ получения никелевой волоконной электродной основы с развитой поверхностью волокон для химических источников тока и полученная этим способом никелевая волоконная основа электрода |
RU2482569C1 (ru) * | 2011-09-23 | 2013-05-20 | Открытое акционерное общество "Завод автономных источников тока" | Способ изготовления волоконного оксидно-никелевого электрода щелочного никель-кадмиевого аккумулятора |
RU2510548C1 (ru) * | 2012-08-16 | 2014-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Способ изготовления основы электрода химического источника тока из углеродного войлока с использованием переменного асимметричного тока |
RU2530266C1 (ru) * | 2012-10-16 | 2014-10-10 | Николай Евгеньевич Староверов | Конструктивный аккумулятор (варианты) |
RU2719890C1 (ru) * | 2019-12-16 | 2020-04-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Способ получения наноструктурного гидроксида никеля |
-
2009
- 2009-06-09 RU RU2009122098/02A patent/RU2406185C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2475896C2 (ru) * | 2011-05-05 | 2013-02-20 | Михаил Валерьевич Морозов | Способ получения никелевой волоконной электродной основы с развитой поверхностью волокон для химических источников тока и полученная этим способом никелевая волоконная основа электрода |
RU2482569C1 (ru) * | 2011-09-23 | 2013-05-20 | Открытое акционерное общество "Завод автономных источников тока" | Способ изготовления волоконного оксидно-никелевого электрода щелочного никель-кадмиевого аккумулятора |
RU2510548C1 (ru) * | 2012-08-16 | 2014-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Способ изготовления основы электрода химического источника тока из углеродного войлока с использованием переменного асимметричного тока |
RU2530266C1 (ru) * | 2012-10-16 | 2014-10-10 | Николай Евгеньевич Староверов | Конструктивный аккумулятор (варианты) |
RU2719890C1 (ru) * | 2019-12-16 | 2020-04-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Способ получения наноструктурного гидроксида никеля |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101602337B1 (ko) | 리튬 공기 전지용 공기 전극 및 이의 제조 방법 | |
RU2406185C1 (ru) | Способ изготовления оксидно-никелевого электрода | |
CN108695488A (zh) | 氧化锌-金属锂复合负极及制备方法、金属锂二次电池 | |
Serebrennikova et al. | Electrochemical behavior of sol‐gel produced Ni and Ni‐Co oxide films | |
CN103597626A (zh) | 电池容器用表面处理钢板、电池容器及电池 | |
CN108607586B (zh) | 一种镍磷化物、其制备方法及电解水制氢的方法 | |
CN105845462A (zh) | 基于三维石墨烯/四氧化三锰复合电极材料的制备方法 | |
CN108950570A (zh) | 一种锂离子电池负极集流体用多孔铜箔的制备方法 | |
CN103367756A (zh) | 一种基于多孔铜的锂离子电池负极材料的制备方法 | |
AU2017295730B2 (en) | Galvanic metal-water cell with nickel-molybdenum cathode | |
CN104466202B (zh) | 一种氟掺杂的负载活性金属的氧化镍纳米多孔锂空气电池正极材料制备 | |
CN104372394A (zh) | 一种氧化物陶瓷层的制备方法 | |
CN107275108B (zh) | 一种制备镍钴的氧、硫化合物复合薄膜电极的方法 | |
KR101122630B1 (ko) | 전자빔 조사를 이용한 오산화바나듐 박막의 제조방법 및 이에 따라 제조된 에너지 저장능력이 향상된 오산화바나듐 박막 | |
CN105047884A (zh) | 三维析氧电极阳极材料及其制备方法和应用 | |
JP2008138282A (ja) | アルカリ電解用陽極 | |
CN109841810B (zh) | 一种Ni-NiO/C复合材料的制备方法及应用 | |
CN109768252B (zh) | 一种改性的ncm622薄膜正极材料及其制备与应用 | |
RU2407112C1 (ru) | Способ изготовления оксидно-никелевого электрода для щелочного аккумулятора | |
CN103490053B (zh) | 一种用于锂离子电池的碳纳米管掺杂氧化锡负极材料的制备方法 | |
CN114824263A (zh) | 一种Zn@Zn-E复合负极及其制备和在水系锌离子电池中的应用 | |
SU537125A1 (ru) | Электрод дл электролиза водного раствора щелочи и способ его изготовлени | |
CN114032532B (zh) | 钠金属电池集流体及其制备方法与应用 | |
CN114525537B (zh) | 一种铜金属快速微纳米重构处理方法及其应用 | |
KR200276721Y1 (ko) | 고체 고분자 전해질 막 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130610 |