SK283829B6 - Spôsob výroby elektród na chemické zdroje elektrickej energie - Google Patents

Abstract

Spôsob výroby vláknitých polymérnych pokovovaných báz elektród na chemické zdroje elektrickej energie. Vynález má za cieľ nahradiť paládium a cín používané pri pracovnom postupe, predchádzajúcom chemické pokovovanie polymérneho vláknitého materiálu, menej deficitnými materiálmi. Cieľ sa dosiahne použitím materiálu s katiónovou výmenou s kapacitou katiónovej výmeny 0,5 až 6 mg-ekv/g, pričom pred pokovovaním sa polymérny materiál nasýti iónmi niklu a následne sa pôsobí vodným roztokom tetrahydroboritanu alkalického kovu. ŕ

Description

Oblasť techniky

Tento vynález sa všeobecne týka spôsobu výroby elektród na chemické zdroje elektrickej energie, hlavne na elektródy akumulátorov. Konkrétnejšie sa vynález týka spôsobu výroby takýchto elektród, ktorých základom je polvmérny materiál. Vynález sa týka aj elektród vyrobených týmto spôsobom.

Doterajší stav techniky

Súčasný stav techniky pozná elektródy na báze polyméru na chemické zdroje elektrickej energie. Ako príklad je možné uviesť francúzsku patentovú prihlášku č. 2 472 842 z roku 1981. Podľa tejto prihlášky je elektróda vyrobená s kovom pokrytého substrátu, ktorý je potiahnutý aktívnym materiálom.

Jeden zo skôr známych spôsobov výroby takýchto elektród zverejnený v nemeckom patente č. 4 004 106 z roku 1991 spočíva v predbežnej aktivácii substrátu zhotoveného z polymémych materiálov, hlavne z netkanej siete polyolefinových vlákien, v roztoku obsahujúcom cín a paládium, a v nasledujúcom pokovovaní prostredníctvom chemického a elektrolytického poniklovania.

Tento známy spôsob výroby elektród na báze polyméru má však mnoho nevýhod, ktoré sú spôsobené predovšetkým použitím ohromného množstva veľmi drahého paládia na aktiváciu vláknitého polymérneho materiálu s veľkou plochou povrchu.

Navyše nasledujúca tvorba kovovej vrstvy na takto pripravenom materiáli bude mať pravdepodobne za následok preniknutie častíc paládia z povrchu polyméru do roztoku na pokovovanie, čo má za následok rozloženie roztoku.

Príklad 1

Ako polymérny vláknitý materiál s katiónovou výmenou sa použije netkaná vpichovaná plsť založená na radiáciou očkovanom polypropyléne s kapacitou iónovej výmeny 5 mg-eq/g vzhľadom na nikel, s priemerom vlákna 36 mikrónov, 87 % pórovitosťou a hrúbkou 5 mm. Uvedený materiál sa ponorí do 2 % vodného roztoku hydrogcnuhličitanu sodného, kde sa hodinu ponechá a hneď potom sa premyje deionizovanou vodou a nasýti iónmi niklu reakciou s 3 % roztokom síranu nikelnatého počas pol hodiny. Len čo sú niklom nasýtené polotovary (predrobky) premyté, nechajú sa pri 30 °C 15 minút reagovať s roztokom tetrahydroboritanu sodného s koncentráciou 0,5 g/1.

Po skôr opísanom spracovaní sa stanú predrobky tmavo šedé. Takto aktivované predrobky sú chemicky poniklované pri izbovej teplote v roztoku nasledujúceho zloženia v g/1:

síran nikelnatý - 50 chlorid amónny - 35 fosfornan sodný - 40 amoniak - do pH = 9.

Potom sú predrobky poniklované v štandardnom Wattovom elektrolytickom pokovovacom článku, až sa dosiahne obsah niklu 0,5 g/cm3. Vlastnosti bázy takto vyrobenej elektródy sú ďalej uvedené v tabuľke.

Na porovnanie zahŕňa tabuľka tiež vlastnosti materiálu používaného ako elektródová báza firmou Norreske.

Parameter Hodnota parametru

Elektródová báza Elektródová báza podľa príkladu 1 podľa Norreske

Podstata vynálezu

Základným predmetom tohto vynálezu je zaistenie nového spôsobu výroby elektród na báze polyméru, kde nie je potrebné použiť drahé materiály. Tento cieľ sa dosiahne vďaka tomu, že je prvýkrát navrhnuté použitie vláknitých materiálov s katiónovou výmenou, ktoré zatiaľ na tento účel neboli použité. To umožňuje aktiváciu povrchu nasýtením iónmi rovnakého kovu, t.j. niklu, ktorým sa substrát potom pokovuje.

Vcelku je spôsob výroby elektród založených na tomto vynáleze nasledovný. Zoberie sa vláknitý polymérny materiál, ktorý má kapacitu katiónovej výmeny od 0,5 do 6,0 mg-ekv/g. Predtým sa môže na materiál pôsobiť hydrogenuhličitanom sodným.

Ako zdroje iónov niklu môže byť použitý roztok síranu nikelnatého, v ktorom sa polymér ponechá na čas, ktorý stačí na to, aby bol materiál nasýtený iónmi. Hneď na to necháme na materiál aktivovaný iónmi niklu pôsobiť počas 0,5 až 30 minút vodným roztokom tetrahydroboritanu alkalického kovu s koncentráciou 0,1 až 1,2 g/1 pri teplote 15 až 70 °C. Výsledkom je redukcia sorbovaného niklu.

Potom sú takto spracované polovýrobky poniklované zvyčajnými chemickými a elektrolytickými pokovovujúcimi technikami.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Podstata tohto vynálezu tu bude objasnená na nasledujúcom príklade.

Pórovitosť, % 84,1

Povrchová hmotnosť, cm^/g 280

Hrúbka pokovovania, mikróny 3,8

Stredný priemer, mikróny 150

Stredný priemer vlákien, mikróny 46,5

83,4

221

5,2

134

38,5

Z uvedenej tabuľky vyplýva, že v základných a najdôležitejších vlastnostiach sa elektróda zhotovená podľa vynálezu veľmi približuje k elektróde zhotovenej Norreskom.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob výroby elektród na chemické zdroje elektrickej energie, kde je ako elektródová báza použitý vláknitý polymérny materiál, ktorého povrch je aktivovaný a potom pokovovaný niklom, vyznačujúci sa tým, že ako základ elektródy sa použije vláknitý polymérny materiál s katiónovou výmenou a jeho povrch sa aktivuje nasýtením iónmi niklu.
2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ako základ elektródy sa pri ňom použije vláknitý polymérny materiál s katiónovou výmenou majúcou kapacitu katiónovej výmeny 0,5-6,0 mg-ekv/g.

   Ί
3. 3. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že na nasýtenie polymérneho materiálu iónmi niklu sa vláknitý polymémy materiál ponechá v roztoku síranu nikelnatého.
4. 4. Spôsob podľa nárokov laž3, vyznačujúci sa tým, že pred vložením polymérneho materiálu do roztoku síranu nikelnatého sa polymérny materiál ponechá vo vodnom roztoku hydrogenuhličitanu sodného a potom sa premyje deionizovanou vodou.
5. 5. Spôsob podľa nárokov laž4, vyznačujúci sa tým, že polymérny materiál s katiónovou výmenou aktivovaný iónmi niklu sa nechá zreagovať s roztokom tetrahydroboritanu alkalického kovu.
6. 6. Spôsob podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že polymérny materiál saturovaný iónmi niklu sa nechá zreagovať s vodným roztokom tetrahydroboritanu sodného s koncentráciou 0,1 až 1,2 g/1 pri teplote 15 až 70 °C počas 0,5 až 30 minút.
7. 7. Elektróda na chemický zdroj energie vyrobená podľa spôsobu opísaného v ktoromkoľvek z nárokov 1 až 6, vyznačujúca sa tým, že je vyrobená z vláknitého polymérneho materiálu s katiónovou výmenou, ktorého povrch je saturovaný iónmi niklu.
8. 8. Chemický zdroj energie, obsahujúci aspoň jednu elektródu vyrobenú spôsobom podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že elektróda je vyrobená z vláknitého polymérneho materiálu s katiónovou výmenou, ktorého povrch je saturovaný iónmi niklu.