SU886102A1

SU886102A1 - Method of manufacturing electrode on the base of alkaline metal

Info

Publication number: SU886102A1
Application number: SU802892174A
Authority: SU
Inventors: Рафаил Николаевич Каничев; Владимир Александрович Никитин; Олег Сергеевич Туляков
Priority date: 1980-03-10
Filing date: 1980-03-10
Publication date: 1981-11-30

Description

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА НА ОСНОВЕ ЩЕЛОЧНОГО МЕТАЛЛА(54) METHOD OF MANUFACTURING ELECTRODE BASED ON ALKALINE METAL

1one

Изобретение относитс к химическим источникам тока, а именно к способу изготовлени отрицательного электрода из щелочного металла или их сплава.The invention relates to chemical current sources, namely, to a method for producing a negative electrode from an alkali metal or an alloy thereof.

Известен способ изготовлени литиевого электрода, основанный на наЧтирании матрицы из тугоплавких металлов , предварительно очищенных и нагретых выше температуры плавлени лити , твердым мета.плическим литием 1.A known method of making a lithium electrode is based on the INTELLIGENCE of a matrix of refractory metals, previously purified and heated above the melting point of lithium, with solid metaplastic lithium 1.

Этот способ j пригоден дл нанесени лити на поверхности простой формы и неприменим дл сложных конфигураций , какими,, например, вл ютс пористые матрицы.This method j is suitable for applying lithium on surfaces of simple shapes and is not applicable to complex configurations, such as, for example, porous matrices.

Известен также способ, согласно которому литий наноситс на матрицу, прёдставл квдую собой тонкий лист из никел , хрома, железа, меди, молибдена или сплава на их основе путем погружени в расплавленный литий при 250-280с и протирани поверхности листа специальной гребенкой 2.There is also known a method according to which lithium is applied to a matrix, predstavl a thin sheet of nickel, chromium, iron, copper, molybdenum or an alloy based on them by immersing in molten lithium at 250-280s and wiping the surface of the sheet with a special comb 2.

Указанный способ также непригоден дл изготовлени литиевых электродов сложных конфигураций. Кроме того, метод не обеспечивает надежного сцеплени лити с основой, о чемThis method is also unsuitable for the manufacture of lithium electrodes of complex configurations. In addition, the method does not provide reliable adhesion of lithium to the base, as

свидетельствует отслаивание, покрыти при медленном (1с) охлаждении.evidence of peeling, coating with slow (1c) cooling.

По другому известному способу натриевый электрод изготавливают следующим образомг сначала матрицу покрывают слоем кадми или золота толщиной 1-5 мкм, а затем на подслой электрохимически осаждаетс нат-; рий 33.According to another known method, the sodium electrode is made as follows: first, the matrix is coated with a layer of cadmium or gold with a thickness of 1-5 microns, and then nat-is electrochemically deposited on the sublayer; rii 33.

10ten

Однако способ многостадийный и длительный.However, the method is multistage and long.

Известен также способ изготовлени электрода на основе щелочногоAlso known is a method of making an alkaline electrode.

15 металла, включающий пропитку пористой матрицы из низкоуглеродистой или нержавеющей стали расплавленным щелочным металлом или его сплавом, содержащим 30% цинка, или меди или15 metal, including the impregnation of a porous matrix of low carbon or stainless steel with molten alkali metal or its alloy containing 30% zinc or copper or

20 оба эти компонента при температуре 650-750°С 4.20 both of these components at a temperature of 650-750 ° C 4.

Электроды;изготовленные таким способом , обеспечивают разр дную плотйость тока 100-250 мА/см -при коэффициенте использовани лити 74-92%. Однако температура .пропитки высока, плотности тока разр да полученного электродом низки. Кроме того, наличие в сплаве значительного количест30 на электрохимически неактивного компонента снижает удельные энергетические характеристики электрода.Electrodes made in this way provide a discharge current density of 100–250 mA / cm — with a utilization factor of 74–92% lithium. However, the impregnation temperature is high, the discharge current density obtained by the electrode is low. In addition, the presence in the alloy of a significant amount of 30 per electrochemically inactive component reduces the specific energy characteristics of the electrode.

Цель изобретени - снижение температуры пропитки и улучшение разр дных характеристик электрода.The purpose of the invention is to reduce the temperature of impregnation and improve the discharge characteristics of the electrode.

Указанна цель достигаетс тем, что npHj изготовлении электрода перед пропиткой пористой матрицы расплавленным щелочным металлом или его сплавом предварительно выдерживают матрицу в расплаве галогенидов щелочных металлов.This goal is achieved by the fact that the npHj fabrication of the electrode before impregnating the porous matrix with molten alkali metal or its alloy preliminarily maintains the matrix in the molten alkali metal halides.

Эффект сцеплени , веро тно, обусловлен малым краевым углом смачивани на границе трех фаз: матрица расплав галогенидов щелочных металлов - наносима композици . Операцию провод т в течение от 5 секунд до нескольких минут. Расплав может быть составлен из двойных и тройных: смесей галогенидов щелочных металлов , предпочтительно использование эвтектическойсмеси хлоридов -лити и кали , имеющих достаточно низкую температуру плавлени () и невысокую , стоимость. Матрица может быть изготовлена из никел , хрома, титана, железа, кобальта, вольфрама, молибдена, тантала или сллавов на их основе. Процесс нанесени провод т в атмосфере аргона либо cyxo-fThe effect of adhesion is likely to be due to the small wetting angle at the interface of the three phases: the alkali metal halide melt matrix — the applied composition. The operation is carried out for 5 seconds to several minutes. The melt can be composed of double and ternary: mixtures of alkali metal halides, preferably using a eutectic mixture of -lite and potassium chlorides, which have a rather low melting point () and a low cost. The matrix can be made of nickel, chromium, titanium, iron, cobalt, tungsten, molybdenum, tantalum, or based on them. The deposition process is carried out in an atmosphere of argon or cyxo-f

го воздуха.th air.

Пример. Никелевую пористую матрицу (80% пор) в виде диска днаметром 1 см, толщиной 0,3 см, запрессованную в обечайку из никелевой фольги с токоподводом, погружают в эвтектику хлоридов лити и кали , содержащую расплавленный метгшлический литий, и выдерживают 30 с, после чего электрод извлекают через слой лити и охлаждают. Операцию провод т при 400-450 С, Полученный таким образом электрод разр жают в паре с подход щим катодом в расплаве эвтектической смеси хлоридов лити и кали в качестве электролита. Плотность тока разр да устанавливают 1 А/см. Коэффициент использовани , лити 90,2%.Example. A nickel porous matrix (80% of pores) in the form of a disk with a 1 cm diameter, 0.3 cm thick, pressed into a shell of nickel foil with a current lead, immersed in a eutectic lithium and potassium chlorides containing molten methshlichesky lithium, and incubated for 30 s, after which the electrode is removed through a layer of lithium and cooled. The operation is carried out at 400-450 ° C. The electrode thus obtained is discharged together with a suitable cathode in the melt of a eutectic mixture of lithium and potassium chlorides as an electrolyte. The discharge current density is set at 1 A / cm. Utilization factor, lithium is 90.2%.

П р и м е р 2. Никелевую пористую матрицу (80% пор) диаметром 1 см, толщиной 0,3 см, запрессованную в обечайку из никелевой фольги с токоподводом , погружают в расплавленную эвтектику хлоридов лити и кали , содержащую жидкий сплав лити и магни (5 атомн.%) и выдерживают 5-10 с после чего охлаждают. Операцию провод т при 390-430°С. Полученный электрод разр жают g паре с подход щим катодом при 410 С в расплаве эвтектической смеси хлоридов литил и кали и плотности тока 0,5 А/см . Коэффициент использовани Активной массы электрода 81,9%.PRI mme R 2. A nickel porous matrix (80% of pores) with a diameter of 1 cm, a thickness of 0.3 cm, pressed into the shell of nickel foil with a current lead, immersed in a molten eutectic of lithium and potassium chlorides containing a liquid alloy of lithium and magnesium (5 atomic.%) And incubated for 5-10 s and then cooled. The operation is carried out at 390-430 ° C. The resulting electrode discharges g pair with a suitable cathode at 410 C in a melt of a eutectic mixture of lithium and potassium chlorides and a current density of 0.5 A / cm. The utilization factor of the Electrode Active Mass is 81.9%.

Примерз. Матрицу из непористой никелевой фольги толщиной 50 мкм в виде диска диаметром 2 см с токоподводом погружают в расплав эвтектической смеси хлоридов лити и кали , содержсццей металлический литий, и выдерживают 5-10 с, после чего матрицу извлекают через слой расплавленного лити и охлаждают, Температура операции 410-430°С. Сред нее значение нанесени лити 3 мг/см Аналогично изготавливают электроды из непористой фольги титана и молибдена . Среднее значение нанесени ли тин составл ет: на титане - 4 мг/см на молибдене - 4,4 мг/см .Froze A matrix of nonporous nickel foil 50 µm thick in the form of a disk 2 cm in diameter with a current lead is immersed in a melt of a eutectic mixture of lithium and potassium chlorides, containing metallic lithium, and held for 5-10 s, after which the matrix is removed through a layer of molten lithium and cooled, Operation temperature 410-430 ° C. The average value of lithium deposition is 3 mg / cm. Similarly, electrodes are made of nonporous titanium and molybdenum foils. The average value of the deposition of tint is: on titanium - 4 mg / cm; on molybdenum - 4.4 mg / cm.

Приведенные примеры практическое го исполнени показывают, что способ изготовлени электрода позвол ет обеспечить заполнение пористой матрицы и хорошее сращивание наносимого металла или сплава с .. ;материалом матрицы при существенном снижении температурой .технологической операции Полученный электрод сохран ет удельную емкость известного электрода прототипа и, при значительно более высоких плотност х тока разр да, по сравнению с этим электродом, показывает высокое значение коэффициента использовани активной .The examples of practical implementation show that the method of manufacturing the electrode allows filling the porous matrix and good adhesion of the applied metal or alloy with the matrix material with a significant temperature decrease. Technological operation The resulting electrode retains the specific capacitance of the known electrode of the prototype and higher discharge current densities, as compared with this electrode, show a high value of the active utilization factor.

Характеристики электродов, полученных известным способом и npeAnaf гаемым, приведены в таблице.The characteristics of the electrodes obtained in a known manner and npeAnaf are given in the table.

ТГолученного известным способом Сплав Li-2n 650-680 86 1,2-1,8 (30 ввс.%) Сплав ,Li-Cu 80 1,61 (Зб вес.%) 0,46 - 0,1 83 0,52 0,74 - 74TG, obtained in a known manner Alloy Li-2n 650-680 86 1.2-1.8 (30 air-stuff.%) Alloy, Li-Cu 80 1.61 (Zb wt.%) 0.46 - 0.1 83 0.52 0.74 - 74

Claims

1. US Patent 1 3551184, cl. C 23 C 11/00, 1970.

2. The patent of France 9 2273881, cl. C 23.:C 1/18, 1976.

3. The patent of the USA 3409465, cl. 427 - 123, 1968.

4. The UK patent W 144297 cl. H 01 M 4/80, 1974.