RU2648246C2

RU2648246C2 - Production technique of surface-type negative electrode for lead-acid battery

Info

Publication number: RU2648246C2
Application number: RU2015148828A
Authority: RU
Inventors: Виктор Александрович Шлыков; Сергей Геннадьевич Емельянов
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2018-03-23
Also published as: RU2015148828A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: moulded positive surface electrodes are used when producing the negative electrodes. These moulded positive surface electrodes are made by chemical-electric method of the conductor wires, in the lead liquid-alloy of which the tellurium is added in quantity 0.05-0.10% of the mass. Once done, its polarity reversal and additional generation by the direct current with subsequent drying and impregnation in barium solution are carried out.

EFFECT: invention provides an opportunity to produce the negative electrodes that have enhanced corrosion and mechanical performances and lifetime.

1 cl

Description

Изобретение относится к химическим источникам тока и может быть использовано при производстве свинцово-кислотных аккумуляторов различного назначения.The invention relates to chemical current sources and can be used in the production of lead-acid batteries for various purposes.

Известен способ изготовления отрицательного электрода свинцово-кислотного аккумулятора, изложенный в патенте №1715157 от 20.04.1995 г., включающий формирование активной массы в виде губчатого свинца на токоотвод путем преобразования поверхностного слоя токоотвода в активную массу посредством электрохимической обработки в растворе серной кислоты. Способ осуществляют следующим образом. На токоотвод наносят активную массу в виде губчатого свинца путем преобразования поверхностного слоя токоотвода в активную массу посредством электрохимической обработки в растворе. Затем электрод пропитывают раствором соединений бария и обрабатывают раствором серной кислоты, содержащим дубитель "БНФ". Прямоугольные электродные пластины, выполненные из свинца, обрабатывают в качестве анода (положительного электрода) в электролизере, содержащем электролит следующего состава: раствор серной кислоты плотностью 1,08 г/см³, аммоний азотнокислый 10 г/л; хлорная кислота 8 г/л. Формирование ведут при плотности тока 3 А/дм² в течение 24 ч. Затем производят переполюсовку, т.е. подключают изготавливаемый электрод к отрицательному выводу источника тока и продолжают обработку до постоянства потенциала электрода, измеряемого при помощи кадмиевого электрода сравнения. После этого электрод промывают дистиллированной водой, сушат и погружают для пропитки в раствор гидроокиси бария. В этом растворе электрод выдерживают 30 мин, затем сушат и погружают для обработки в раствор серной кислоты плотностью 1,24 г/см³, содержащий дубитель "БНФ" (ОСТ 17-545-75) - продукт конденсации фенола и 2-нафтол-сульфокислоты с формальдегидом и выдерживают 30 мин. Принят за прототип.A known method of manufacturing a negative electrode of a lead-acid battery set forth in patent No. 1715157 dated 04/20/1995 includes forming an active mass in the form of spongy lead on a collector by converting the surface layer of the collector into an active mass by electrochemical treatment in a solution of sulfuric acid. The method is as follows. The active mass in the form of spongy lead is applied to the collector by converting the surface layer of the collector into the active mass by electrochemical treatment in solution. Then the electrode is impregnated with a solution of barium compounds and treated with a solution of sulfuric acid containing a tanning agent "BNF". Rectangular electrode plates made of lead are treated as an anode (positive electrode) in an electrolyzer containing an electrolyte of the following composition: sulfuric acid solution with a density of 1.08 g / cm ³ , ammonium nitrate 10 g / l; perchloric acid 8 g / l. Formation is carried out at a current density of 3 A / dm ² for 24 hours. Then, a polarity reversal is performed, i.e. connect the manufactured electrode to the negative terminal of the current source and continue processing until the potential of the electrode is measured, measured using a cadmium reference electrode. After that, the electrode is washed with distilled water, dried and immersed in a solution of barium hydroxide for impregnation. The electrode is kept in this solution for 30 minutes, then dried and immersed for processing in a solution of sulfuric acid with a density of 1.24 g / cm ³ containing tanning agent "BNF" (OST 17-545-75), a product of the condensation of phenol and 2-naphthol sulfonic acid with formaldehyde and incubated for 30 minutes. Adopted for the prototype.

Недостатком указанного способа изготовления являются низкая коррозионная стойкость, твердость и ресурс электрода.The disadvantage of this manufacturing method is the low corrosion resistance, hardness and resource of the electrode.

Согласно изобретению на первом этапе электрохимическим способом получают положительный поверхностный электрод с активной массой, состоящей в основном из двуокиси свинца. Затем посредством электрохимической обработки в растворе восстанавливают двуокись свинца до губчатого свинца, тем самым получая отрицательный электрод.According to the invention, at the first stage, a positive surface electrode with an active mass consisting mainly of lead dioxide is obtained by an electrochemical method. Then, by electrochemical treatment, lead dioxide is reduced to sponge lead in solution, thereby obtaining a negative electrode.

Задача изобретения - повышение коррозионной стойкости, прочности и ресурса электрода. Технический результат: повышение коррозионной стойкости токоотводов, механической прочности и ресурса. Потребительские свойства: повышение долговечности электродов поверхностного типа и ресурса свинцово-кислотного аккумулятора.The objective of the invention is to increase the corrosion resistance, strength and resource of the electrode. Effect: increase the corrosion resistance of down conductors, mechanical strength and resource. Consumer properties: increasing the durability of surface-type electrodes and the life of a lead-acid battery.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

В процессе производства свинцовых пластин для изготовления токоотводов производят легирование расплава свинца теллуром в пропорции 0,05-0,10% от общего веса массы расплава, после чего производят его розлив, раскатку в листы требуемой толщины и вырубку токоотвода с помощью штампа. Коррозионная стойкость токоотвода, легированного теллуром, увеличивается более чем в десять раз при одновременном дополнительном увеличении твердости токоотвода за счет легирования и частично за счет нагартовывания при холодной обработке путем прокатки листа до нужной толщины. В результате толщина обработанного листа для изготовления заготовки может быть уменьшена до необходимой величины, что позволит увеличить удельную объемную емкость аккумулятора. Легированный теллуром токоотвод помещают в панцирь, после чего он подвергается электрохимической обработке (формированию) как положительный электрод с целью получения активной массы в растворе серной кислоты (плотность 1,08 г/см³) с добавками соединений хлорной (8 г/л) и азотной (1,5-2 г/л) кислот, плотность тока формирования 3 А/дм² суммарной площади пластины с двух сторон. Максимальное время электрохимической обработки составляет 24 ч при температуре 20-25°С. Величина активной массы электрода может регулироваться до получения нужных размеров путем изменения времени процесса. После чего отформированный положительный электрод погружают в электролизер с раствором H₂SO₄, плотность 1,08-1,09 г/см³ и выдерживают в течение 15-30 минут, затем электрод подключают с переполюсовкой к источнику постоянного тока и формируют в течение 8-10 часов при температуре 20-30°С до потенциала минус 0,2 вольта относительно кадмиевого электрода сравнения. В качестве вспомогательного положительного электрода используют свинцовую пластину. После промывки в дистиллированной воде в течение 15 минут и просушки в термостате в течение 30 минут при температуре +80°С электрод подвергают пропитке в растворе бария концентрацией 50-60 г/л в течение 15 минут. После чего электрод сушится и поступает на склад или сборку. Таким образом изготавливается отрицательный поверхностный электрод, имеющий равную с положительным электродом объемную удельную емкость и ресурс работы.During the production of lead plates for the manufacture of down conductors, lead melt is doped with tellurium in a proportion of 0.05-0.10% of the total weight of the melt, after which it is bottled, rolled into sheets of the required thickness and cut down the collector using a stamp. The corrosion resistance of the down conductor doped with tellurium increases by more than ten times with a simultaneous additional increase in the hardness of the down conductor due to doping and partly due to cold rolling by rolling the sheet to the desired thickness. As a result, the thickness of the processed sheet for the manufacture of the workpiece can be reduced to the required value, which will increase the specific volumetric capacity of the battery. The tellurium doped current collector is placed in a shell, after which it is subjected to electrochemical treatment (formation) as a positive electrode in order to obtain an active mass in a solution of sulfuric acid (density 1.08 g / cm ³ ) with the addition of perchloric compounds (8 g / l) and nitric (1.5-2 g / l) acids, the current density of the formation of 3 A / DM ^{2 the} total area of the plate on both sides. The maximum time of electrochemical processing is 24 hours at a temperature of 20-25 ° C. The magnitude of the active mass of the electrode can be adjusted to obtain the desired size by changing the process time. After that, the formed positive electrode is immersed in an electrolyzer with a solution of H ₂ SO ₄ , a density of 1.08-1.09 g / cm ³ and incubated for 15-30 minutes, then the electrode is connected with a polarity reversal to a direct current source and formed for 8 -10 hours at a temperature of 20-30 ° C to a potential of minus 0.2 volts relative to the cadmium reference electrode. A lead plate is used as an auxiliary positive electrode. After washing in distilled water for 15 minutes and drying in a thermostat for 30 minutes at a temperature of + 80 ° C, the electrode is impregnated in a solution of barium with a concentration of 50-60 g / l for 15 minutes. After that, the electrode is dried and fed to a warehouse or assembly. Thus, a negative surface electrode is produced having a volume specific capacitance and a resource of work equal to that of a positive electrode.

Технический результат достигается тем, что при изготовлении отрицательного электрода используется технология изготовления положительного электрода, токоотвод которого легирован теллуром в пропорции 0,05-0,10% от массы, затем отформированный положительный электрод подвергают переполюсовке и дополнительному формированию активной массы путем перевода двуокиси свинца в губчатый свинец. Сущность изобретения заключается в том, что положительный электрод под влиянием переполюсовки и погружении в раствор H₂SO₄ в электролизере сохраняет исходную коррозионную стойкость за счет легирования токоотвода теллуром и изменяет ряд своих параметров. В результате существенно повышаются его механические свойства (твердость) и ресурс.The technical result is achieved by the fact that in the manufacture of the negative electrode, the positive electrode manufacturing technology is used, the current collector of which is doped with tellurium in a proportion of 0.05-0.10% by weight, then the formed positive electrode is subjected to polarity reversal and additional formation of the active mass by converting lead dioxide into sponge lead. The essence of the invention lies in the fact that the positive electrode under the influence of polarity reversal and immersion in a solution of H ₂ SO ₄ in the electrolyzer retains the original corrosion resistance due to doping of the current collector with tellurium and changes a number of its parameters. As a result, its mechanical properties (hardness) and resource significantly increase.

Пример исполнения. На первом этапе изготавливают поверхностный положительный электрод свинцового аккумулятора, для чего основу токоотвода вырубают с помощью штампа из листа свинца, легированного теллуром в пропорции 0,05% от массы. После этого на заготовки токоотвода надевают панцирь из кислотостойкого материала и погружают в электрод в электролизер, содержащий раствор серной кислоты в дистиллированной воде плотностью 1,08 г/см³ с добавкой аммония азотнокислого 10 г/л и хлорной кислоты 8 г/л и подключают к источнику постоянного тока. Формирование ведут постоянным при плотности тока 3 А/дм² площади пластины с двух сторон в течение 24 часов при температуре +25°С. Полученный таким образом положительный электрод погружают в пропиточный раствор гидроокиси бария на 15 минут концентрацией 60 г/л, температура раствора +25°С. Затем электрод сушится без промывки при температуре 80°С в течение 30 минут, охлаждается на воздухе в течение 20 минут и погружается с переполюсовкой к источнику постоянного тока плотностью 1,08 г/см³. В качестве положительного противоэлектрода используют свинцовую пластину. Формирование ведут при плотности тока 3 А/дм² в течение 10 часов до постоянства потенциала минус 0,2 вольта относительно кадмиевого электрода сравнения. После этого электрод промывают дистиллированной водой, сушат при температуре 80°С в течение 30 минут и погружают на 15 минут в раствор расширителя (гидроокись бария концентрацией 60 г/л дистиллированной воды), температура раствора 25°С. Затем электрод без промывки сушат в течение 30 минут при температуре 60°С. Таким образом получают отрицательный электрод поверхностного типа.Execution example. At the first stage, a surface positive electrode of a lead accumulator is made, for which the base of the collector is cut down with a stamp from a sheet of lead doped with tellurium in a proportion of 0.05% by weight. After that, a blanket of acid-resistant material is put on the collectors of the down conductor and immersed in an electrode in an electrolyzer containing a solution of sulfuric acid in distilled water with a density of 1.08 g / cm ³ with the addition of ammonium nitrate 10 g / l and perchloric acid 8 g / l and connected to DC source. The formation is constant at a current density of 3 A / DM ^{2 the} area of the plate on both sides for 24 hours at a temperature of + 25 ° C. Thus obtained positive electrode is immersed in an impregnating solution of barium hydroxide for 15 minutes at a concentration of 60 g / l, the temperature of the solution + 25 ° C. Then the electrode is dried without washing at a temperature of 80 ° C for 30 minutes, cooled in air for 20 minutes and immersed with polarity reversal to a direct current source with a density of 1.08 g / cm ³ . A lead plate is used as the positive counter electrode. The formation is carried out at a current density of 3 A / DM ² for 10 hours until the potential is constant minus 0.2 volts relative to the cadmium reference electrode. After that, the electrode is washed with distilled water, dried at a temperature of 80 ° C for 30 minutes and immersed for 15 minutes in a solution of the expander (barium hydroxide concentration of 60 g / l of distilled water), the solution temperature is 25 ° C. Then the electrode without washing is dried for 30 minutes at a temperature of 60 ° C. In this way, a surface type negative electrode is obtained.

Claims

A method of manufacturing a surface-type negative electrode for a lead-acid battery, comprising forming an active mass by an electrochemical method using a positive surface lead electrode technology, characterized in that the manufacture of the negative electrode is performed by reversing the formed positive electrode, the current collector of which is previously doped with tellurium in a proportion of 0.05- 0.10% of the mass, which is placed in the electrolyte and produce additional formation in elec with a direct current electrolyzer, followed by drying and impregnation in a barium solution, as a result of which lead dioxide is converted into sponge lead.