SK44797A3 - Method of manufacturing electrodes for chemical current sources - Google Patents

Description

Oblasť techniky

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

Doterajší stav techniky

Súčasný stav techniky pozná elektródy na báze polyméru pre chemické zdroje elektrickej energie. Ako príklad je možné uviesť francúzsku patentovú prihlášku č. 2 472 842 z roku 1981. Podlá 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 polymérnych 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 velmi drahého paládia na aktiváciu vláknitého polymérneho materiálu s velkou plochou povrchu.

Naviac 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.

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 hydrogénuhličitanom 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.

Príklad 1

Ako polymérny vláknitý materiál s katiónovou výmenou sa použije netkaná vpichovaná plsť založená na radiáciou očkovanom polypropyléne s kapaciotu 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 hydrogénuhličitanu 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. Akonáhle 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.

Kvôli porovnaniu zahrňuje tabuľka tiež vlastnosti materiálu používaného ako elektródová báza firmou Norreske.

Parameter	Hodnota parametru
Elektródová báza podľa príkladu 1	Elektródová báza podľa Norreske
Pórovitosť, % Povrchová hmotnosť,	84,1	83,4
cm2/g	280	221
Hrúbka pokovovania,
mikróny	3,8	5,2
Stredný priemer,
mikróny	150	134
Stredný priemer vlákien, mikróny	46,5	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. Spôsob výroby elektród pre 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. 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.

3. Spôsob pódia nároku 2,vyznačujúci sa tým, že na nasýtenie polymérneho materiálu iónmi niklu sa vláknitý polymérny materiál ponechá v roztoku síranu nikelnatého.

4. Spôsob podlá nárokov laž 3,vyznačujúci sa tým, že pred vložením polymérneho materiálu do roztoku síranu nikelnatého sa polymérny materiál ponechá vo vodnom roztoku hydrogénuhličitanu sodného a potom sa premyje deionizovanou vodou.

5. Spôsob podlá nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že polymérny materiál s katiónovou výmenou aktivovaný iónmi niklu sa nechá zreagovať s roztokom tetrahydroboritanu alkalického kovu.

6. Spôsob podlá 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. Elektróda pre chemický zdroj energie vyrobená podlá spôsobu opísaného v ktoromkolvek z nárokov 1 až 6.

8. Chemický zdroj energie, obsahujúci aspoň jednu elektródu vyrobenú spôsobom podlá ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6.