SU561528A3

SU561528A3 - A method of manufacturing an iron alkaline battery electrode

Info

Publication number: SU561528A3
Application number: SU1859220A
Authority: SU
Inventors: Пол Гатридж Ян
Original assignee: Интернешнл Никель Лимитед (Фирма)
Priority date: 1972-12-19
Filing date: 1972-12-19
Publication date: 1977-06-05

Description

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОГО ЭЛЕКТРОДА ЩЕЛОЧНОГО АККУМУЛЯТОРА(54) METHOD OF MANUFACTURING THE IRON ELECTRODE IRON BATTERY

Это может бьггь дех йщро путем контрол условий электролиза в частносш нлотносш катодного тока в объеме рН.This can be achieved by monitoring the electrolysis conditions in particular with respect to the cathode current in the pH volume.

Плоткостъ тока на катода дож1аш нредаочтительно составл ть 30 ма/сй«. € Звеличенйем плотности тока возрастает и к выделению водорода, поэтбму дл нсюшиени какого-либо значительного выделени водорода плотности тока должна быть не более 60 ма/см.The current density on the cathode is preferably 30 ma / s. The increase in the current density increases and the release of hydrogen, therefore, for the use of any significant evolution of hydrogen, the current density should be no more than 60 mA / cm.

При очень а эком рН требуетс высока нлотность тока, ноэтому число рН должно составл ть 1 шш более. При числе рН2,8 осаждаетс двухвалентное железо, которое носто нно присутствует в результате некоторого окислени этого зжелем, поэтому дл исключени образовашш нежелательного отсто э электролите рН не должно превышать 3 и предпочтительно 2,8.With very good pH, high current density is required, but therefore the pH number should be 1% higher. At pH 2.8, ferrous iron is precipitated, which is persistently present as a result of some oxidation with zzhel, therefore, to prevent the formation of undesirable sludge, the electrolyte should not exceed 3 and preferably 2.8.

Яри отсутствии меди, когда осадок достигает толнданы мкм, количество водорода, выделенного на катоде, даже если плотность тока и вели1шна рН выдерживаютс в заданных пределах, таково, что он стремитс к смещению этого осадка. Недоетаток устранен благодар совместному осаждению меди с гидроокисью железа в коли стве от до 20% от веса общего осадка. Это может быть достигнуто путем включени какой-либо подход щей медаой соли в электролит, например нитрата меди.In the absence of copper, when the precipitate reaches about 50 microns, the amount of hydrogen released at the cathode, even if the current density and pH are kept within the prescribed limits, is such that it tends to displace this precipitate. The under-consumption was eliminated due to the joint precipitation of copper with iron hydroxide in the amount of up to 20% by weight of the total sediment. This can be achieved by incorporating any suitable honey salt into an electrolyte, such as copper nitrate.

При дальнейшем применении активной массы в батарее медь вл етс инертной, но в то же врем ведет к повышению проводимоста.Upon further application of the active mass in the battery, copper is inert, but at the same time leads to an increase in conductivity.

Электролит, имеющий в основном нитрат железа и содержащий соль меди; может быть приготовлен различными пут ми. Первый способ получени нитрата двухвалентного железа заключаетс в сглешении соли закиси железа с нитратом металла дл образовани нерастворимого осадка аниона этой соли и металла нитрата, который удал етс . : Второй способ состоит В смешении соли закиси железа .с нитратом аммони .An electrolyte having mainly iron nitrate and containing a salt of copper; can be cooked in various ways. The first method for producing ferrous nitrate is to bind the iron oxide salt with the metal nitrate to form an insoluble precipitate of the salt anion and the metal nitrate, which is removed. : The second method is to mix the ferrous oxide salt with ammonium nitrate.

При образовании адгезивного осадка на металлической фольге процесс должен продолжатьс столько, чтобы вес осадка был по меньшей мере равен весу фольги.When an adhesive precipitate forms on a metal foil, the process must continue so that the weight of the precipitate is at least equal to the weight of the foil.

Фольга предпочтительно должна быть никелевой , но может быть и из любого другого подход щего металла, например меди или железа. С целью экономии веса она должна быть по возможности тонкой. Очень подход щей вл етс фольга толщиной 0,007 мм.The foil should preferably be nickel, but may be from any other suitable metal, for example copper or iron. In order to save weight, it should be as thin as possible. A foil of a thickness of 0.007 mm is very suitable.

Эта фольга может быть перфорирована, и несколько фольг с осадками на ннх могут быть сформированы в батарейные пластины.This foil can be perforated, and several foils with sediments on it can be formed into battery plates.

Ввиду отличных свойств активной массы, осажденной по предлагаемому способу, она может быть также использована в трубках или пакетах. Когда масса предназначена дл такого применени , ее можно непрерывно снимать с опоры по мере осаждени . Например, она может осаждатьс Due to the excellent properties of the active mass precipitated by the proposed method, it can also be used in tubes or bags. When the mass is intended for such an application, it can be continuously removed from the support as it is deposited. For example, it may precipitate

вращающийс цилиндрический катод и сниматьс с помощью скребка.a rotating cylindrical cathode and removed with a scraper.

При применении в батарее активна масса должна подвергатьс обратимой реакции восстановлени и окислени и поскольку осажденна гидроокись по существу свободна от железа и, следовательно , имеет низкую удельную проводимость, вьщеление водорода будет предпочтительно восстаЯОВЛ8НЕЮ гидроокиси железа во врем зтапа воестановлени до тех пор, пока не будет присутствовать сера и сдерживать реакцию выделени водорода . В то врем как сера может вводитьс в осадок во врем образовани активной массы, если в электролит, используеквой дл осаждени , включаетс кака -нибудь подход ща серна соль, например тиосульфат натри или сульфит натрг-ш 31И соли имеют тенденцию к разложению при ннэком числе рН злектролита. Поэтому желательно осуществл ть этап первоначальной зар дкиWhen used in a battery, the active mass must undergo a reversible reduction and oxidation reaction, and since the precipitated hydroxide is essentially free of iron and therefore has a low conductivity, the removal of hydrogen will preferably reduce the iron hydroxide during staging until it is present. sulfur and inhibit the hydrogen evolution reaction. While sulfur can be introduced into the sediment during formation of the active mass, if some suitable sulfur salt is included in the electrolyte used for precipitation, for example sodium thiosulfate or sodium sulfite 31I salts tend to decompose at pH of electrolyte. Therefore, it is desirable to carry out the initial charging step.

электрода (который состоит из провод щей подложки , несущей отрицательную активную массу, образованную на нем) в растворе, который содержит серную соль с тем, чтобы сера вводилась в активную массу. Сера может получатьс из суль- an electrode (which consists of a conductive substrate carrying a negative active mass formed on it) in a solution that contains a sulfur salt so that sulfur is introduced into the active mass. Sulfur can be obtained from sulfur

фида или полисульфида щелочного металла, присутствующего в количестве гм в растворе , используемом дл первонач.ш)ьной электролитической зар дки. Количество серы., вводимой при этом в активную массу, составл ет 0,1-1,0вес.%.alkali metal feed or polysulfide present in the amount of um in the solution used for the initial electrolytic charging. The amount of sulfur introduced into the active mass is 0.1-1.0% by weight.

Сера может присутствовать в активней массе в виде элементарной серы шш сернистого соединени .Sulfur may be present in the active mass as elemental sulfur of the sulfur compound.

Пример }.Example}.

Приготавливают раствор нитрата железа путем смешени растворов сульфата железа и нитратаIron nitrate solution is prepared by mixing solutions of ferrous sulfate and nitrate.

свинца и отфильтровывани осажденного сульфата свинца. Концентраци ионов двухвалентного железа составл ет 0,75 млн. Добавл ют ннтрат меди до получени раствора 0,053 млн и довод трН до. 1,65 путем разбавлени азотной кислотой. Полученный раствор заливают в качестве электролита в элементе с графитовым анодом и катодом из никелевой фольги при температуре 20° С и пропускают в течение 10 мин ток плотностью, 29,0 ма/см. На никеле образуетс адгезированньш/lead and filtering precipitated lead sulfate. The concentration of ferrous ions is 0.75 ppm. Copper nitrate is added to make a 0.053 ppm solution and the trN argument is up to. 1.65 by diluting with nitric acid. The resulting solution is poured as an electrolyte in a cell with a graphite anode and a nickel foil cathode at a temperature of 20 ° C and a current of 29.0 mA / cm is passed for 10 minutes. Nickel forms adhesion /

осадок толщиной 85 мкм, содержащий 10,6 wc.% меди. Электрод из никелевой фольги, несущий этот осадок, подвергают зар дке превращени его в катод в растворе 20%-н(ж гидроокиси кали плюс 0,0075 млн сульфида натри при плотности85 μm thick sediment containing 10.6 wc.% copper. A nickel-foil electrode carrying this precipitate is charged to convert it to a cathode in a solution of 20% n (g of potassium hydroxide plus 0.0075 million sodium sulfide at a density of

тока 10 ма/см в течение 15 ч. Затем этот электрод опускают в 20 о-ную гидроокись кали , содержащую 1,5 г/л гидроокиси лити , емкость электрода составл ет 0,696 а-час на 1 г железа, что зквивалентно использованию железа на 48,4%д оскольку.current 10 ma / cm for 15 hours. Then this electrode is immersed in 20 o-kuyu potassium hydroxide containing 1.5 g / l of lithium hydroxide, the electrode capacity is 0.696 a-h per g of iron, which is equivalent to using iron on 48.4% q because

медь не вносит вклаа в емкость,, зффектнвное использование 40,6%. П р и м е р 2.Copper does not contribute to the capacity, effective use of 40.6%. PRI me R 2.

Электролит состоит из 0,80 млн сульфата железа , 0,70 млн нитрата аммони и 0,07 Млн нитратаThe electrolyte consists of 0.80 million ferrous sulfate, 0.70 million ammonium nitrate, and 0.07 million nitrate.

меди. Как и в примере 1, элемент имеет графианод в катод из никепевсж фольги, но в 1-родсйСй заеращш температура электрода составjiaeTlS CsspHlcopper. As in example 1, the element has a graphite in the cathode of Nickel-foil foil, but in a 1-row electrode, the temperature of the electrode composition is JiaeTlS CsspHl

Ток на катоде плотностью 35 са/с г пропускают в течение 5 кош и получают адгезнрованыый осадок толщиной 50 мкм, содержащий 11,2вес.% меди. Электрод зар жают в 20%-ной гидроокиси кали , содержащей 0,015 млн сульфида натри , П1И1 плотности тока 10 ма/см в течение 15ч. После зар дки в том же злектролите из 20%-ной гидроокиси кали с 1,5 г/л гидроокиси лити , емкость злектрода-составл ет 0,573 а-час на грамм железа плюс медь, что составл ет 39,8% использовакнА-активной коссы.The current on the cathode with a density of 35 Ca / s g is passed through for 5 kosh and an adherent precipitate 50 μm thick containing 11.2% by weight of copper is obtained. The electrode is charged in 20% potassium hydroxide containing 0.015 million sodium sulfide, P1I1 current density of 10 mA / cm for 15 hours. After charging in the same electrolyte of 20% potassium hydroxide with 1.5 g / l of lithium hydroxide, the capacitance of the electrode is 0.573 a-hour per gram of iron plus copper, which is 39.8% of the utilized active scythe .

Claims

1. US Patent No. 3345212, cl. 136-25, 1967.

2. The patent of the USSR in application N 1800413/07, cl. H 01 M 4/23, 20.6.72