UA81829C2 - Спосіб одержання активного катодного матеріалу для низькотемпературних літієвих акумуляторів - Google Patents
Спосіб одержання активного катодного матеріалу для низькотемпературних літієвих акумуляторів Download PDFInfo
- Publication number
- UA81829C2 UA81829C2 UAA200602299A UAA200602299A UA81829C2 UA 81829 C2 UA81829 C2 UA 81829C2 UA A200602299 A UAA200602299 A UA A200602299A UA A200602299 A UAA200602299 A UA A200602299A UA 81829 C2 UA81829 C2 UA 81829C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- sulfide
- cathode material
- active cathode
- cobalt
- temperature
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 15
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 15
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 title claims abstract description 9
- INPLXZPZQSLHBR-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+);sulfide Chemical compound [S-2].[Co+2] INPLXZPZQSLHBR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims abstract description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 5
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 3
- 229940044175 cobalt sulfate Drugs 0.000 claims description 2
- 229910000361 cobalt sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims 2
- ATAAJFIMPIZPDJ-UHFFFAOYSA-L copper sodium dioxido-oxo-sulfanylidene-lambda6-sulfane Chemical compound S(=S)(=O)([O-])[O-].[Cu+2].[Na+] ATAAJFIMPIZPDJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 21
- 229960000355 copper sulfate Drugs 0.000 abstract description 3
- 229940053662 nickel sulfate Drugs 0.000 abstract description 3
- AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L sodium thiosulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=S AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 3
- 235000019345 sodium thiosulphate Nutrition 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 2
- 229940001474 sodium thiosulfate Drugs 0.000 abstract description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 241000080590 Niso Species 0.000 abstract 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 1
- 229940032950 ferric sulfate Drugs 0.000 abstract 1
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 abstract 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 6
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 5
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 4
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 3
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 3
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 3
- VRRFSFYSLSPWQY-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenecobalt Chemical class [Co]=S VRRFSFYSLSPWQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- -1 copper chalcogenides Chemical class 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229960003284 iron Drugs 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 1,1-Difluoroethene Chemical compound FC(F)=C BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N Ferrous sulfide Chemical class [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000159610 Roya <green alga> Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 101000614028 Vespa velutina Phospholipase A1 verutoxin-1 Proteins 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000010349 cathodic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- CBEQRNSPHCCXSH-UHFFFAOYSA-N iodine monobromide Chemical compound IBr CBEQRNSPHCCXSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000002294 plasma sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- FUHHVNLQKJNWNW-UHFFFAOYSA-M sodium hydrogen sulfate sulfurothioic O-acid Chemical class [Na+].OS(O)(=O)=O.OS([O-])(=O)=S FUHHVNLQKJNWNW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000101 thioether group Chemical group 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
- C25D17/10—Electrodes, e.g. composition, counter electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0402—Methods of deposition of the material
- H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0438—Processes of manufacture in general by electrochemical processing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0438—Processes of manufacture in general by electrochemical processing
- H01M4/045—Electrochemical coating; Electrochemical impregnation
- H01M4/0452—Electrochemical coating; Electrochemical impregnation from solutions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1397—Processes of manufacture of electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
- H01M4/5815—Sulfides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
- C25D3/562—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of iron or nickel or cobalt
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Спосіб одержання активного катодного матеріалу для низькотемпературних літієвих акумуляторів шляхом катодного осадження на основі із нержавіючої сталі або алюмінію у вигляді безбаластового покриття з водного розчину, що містить сульфати заліза, нікелю, міді та тіосульфат натрію, при pH 4,3-4,7 і температурі 20-25 °С передбачає одержання активного катодного матеріалу у вигляді кобальт-сульфідних компактних осадів масою 1-15 мг/смз розчину, в який додатково вводять сульфат кобальту та сульфід натрію при наступному співвідношенні компонентів у водному розчині, г/л: 7-9 CoSO; 1-1,5 FeSO; 0,3-0,5 CuSO; 3-3,5 NаSO; 1-1,5 NaS; 0,3-0,5 NiSO. Забезпечується підвищення стабільності процесу електролізу та питомих розрядних характеристик одержаного метало-сульфідного матеріалу літієвих ХДС.
Description
Опис винаходу
Винахід належить до хімічних джерел струму і може знайти застосування у виробництві літієвих акумуляторів. 2 Відомий спосіб одержання сульфіду кобальту у вигляді нанокристалічних частинок розміром близько 22нм за методом термічної обробки природного та синтетичного піриту у розчині тіосульфату натрію з домішкою сірки.
Одержаний таким чином сульфід кобальту рекомендують як активний катодний матеріал для високотемпературних літієвих акумуляторів. Однак допускають можливість його застосування у літієвих акумуляторах, що працюють при звичайних температурах |(К.А. сцідойці, Р.МУ. Кеїппагаї, 9.Рої, еї аїЇ. Ргосв. 70 2002, АВ5, МК МОЮ. Зап Егапсізсо С.А., Аргії 1-5, 2002).
Недоліки відомого способу виявляються у складній та малокерованій технології, у відносно низьких електрохімічних характеристиках матеріалів, у тому числі нестабільній розрядній ємності в звичайному температурному режимі. Слід враховувати переважне призначення синтезованого сульфіду кобальту як катодного матеріалу високотемпературних батарей. 19 Відомий також спосіб одержання активного катодного матеріалу для літієвих акумуляторів з сульфідом кобальту, що оснований на осадженні частинок сульфідного матеріалу у вигляді покриття на основу з нержавіючої сталі плазмовим напиленням в атмосфері аргону за допомогою плазмогенератора |К.А.спціаокі,
ЕМ. КеїппНага, еї аї. апа Р.Е. Кеїзпег //41 зі Рожег Зоцгсе Зутр., РпйПадеї!їрніа, Р.А. дипе 14-18, 2004).
До недоліків слід віднести вузьку область застосування сульфіду кобальту для батарей, працездатних при 4002 та вище, а також складне апаратурне оформлення способу синтезу матеріалу.
Найбільш близьким до запропонованого авторами технічного рішення є спосіб одержання активного матеріалу для низькотемпературних літієвих акумуляторів на основі електролітичних метало-сульфідних матеріалів катодним осадженням на основі із нержавіючої сталі та алюмінію у вигляді покрить з розчину, що ря містить сульфати заліза, нікелю, міді та тіосульфату натрію при рН4і,3-4,7 та температурі 20-252С |див. патент ся
України Моб0953 АНОТМ10/24), який обраний авторами за прототип. (о)
Недоліками даного методу є незадовільна стабільність розчину при тривалому електролізі (змутнення розчину, погіршення зовнішнього вигляду та якості осадів), а також наявність тенденції пониження розрядної ємності при циклуванні синтезованого матеріалу у літієвих хімічних джерелах струму (ХДС). б
Задачею винаходу є розробка способу, що забезпечує підвищення стабільності процесу електролізу та поліпшення питомих розрядних характеристик одержаного метало-сульфідного матеріалу у літієвих ХДС. с
Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в способі одержання активного катодного матеріалу для со низькотемпературних літієвих акумуляторів на основі електролітичних метало-сульфідних матеріалів катодним осадженням на основі із нержавіючої сталі та алюмінію у вигляді безбаластових покрить з розчину, що містить че сульфати заліза, нікелю, міді та тіосульфат натрію при рН4і,3-4,7 та температурі 20-2592С, відповідно до со винаходу, активний катодний матеріал одержують у вигляді кобальт-сульфідних компактних осадів масою 1-15мг/см? з розчину, в який додатково вводять сульфат кобальту та сульфід натрію при наступному співвідношенні компонентів, гл;
Со5О, - 7,0-9,0 «
Еезо, - 1,0-1,5 -о с Сизо, - 0,3-0,5 и Ма»З2О3 - 3,0-3,5 "» Ма»в - 1,0-1,5
МіО, - 0,3-0,5.
Ефективність способу досягається за рахунок відсутності схильності кобальту до утворення гідроксидів в о обсягу розчину при робочих значеннях рН, а також складного оксисульфідного утворення електролітичних осадів, що забезпечують підвищену електрохімічну активність матеріалу у літієвих ХДС. - Конкретний приклад виконання заявленого технічного рішення. Спосіб застосовано за такою технологічною со схемою у разі використання катодного матеріалу у вигляді гладких пластин або днища корпусу ХДС 2325, виконаного із сталі 12Х18Н10Т: де 1. Шліфування поверхні субстрату шкуркою, знежирення та активація в концентрованій соляній кислоті. (Те 2. Електролітичне осадження активного матеріалу з розчину, г.л":
Со5О, - 7,0-9,0
Еезо, - 1,0-1,5
Сизо, - 0,3-0,5
Ма»52О3 - 3,0-3,5 о Ма» - 1,0-1,5
Ккз МіО, - 0,3-0,5 рн-4,0-5,0. бо Катодна щільність струму - 1,5-5,0мА/см.
Зк За-1:5-1:10,71-20-25960.
Для одержання дисперсних осадів з розміром частинок 0,1-15мкм застосовують гладкий катод-пластинку з технічного титану ВТ-1. Тривалість електролізу встановлюють з врахуванням швидкості осадження матеріалу, мг.см'2.год.71:2,5-5,0. бо З. Промивання дистильованою водою та сушіння на повітрі при 20-3020.
4. Віддалення у повітряній атмосфері при 180-25026.
Приклади застосування способу надані в Таблиці 1. й
Склад розчину (г/л) та параметри електролізу| Приклади збо товововотюо
Є ме 00000000 рев, вм 00000000 рвоврзоя ов, (8 Кетодна щільність струму, маісм? 15353530 50
Випробування проводили у лабораторних умовах, наближених до виробничих. Критерієм оцінки ефективності способу були значення розрядної ємності одержаного активного матеріалу після 1-го та 25-30-го 2 розрядно-зарядних циклів в мА -год./г, що віднесено до маси матеріалу, а також стабільність розчину при електролізі, якість за зовнішним виглядом стану поверхні і компактності електролітичних осадів.
Для електролізу застосовують термостатовану скляну копірку ємністю 200см З. Параметри електролізу та склад розчинів відповідають наведеним прикладам з урахуванням конкретної технологічної схеми виконання.
Осади одержують у вигляді компактного покриття на поверхні матеріалу основи. Встановлення питомих с електрохімічних характеристик матеріалів здійснюють в макетах літієвих ХДС з полімерним та рідинним електролітами гальваностатичним розрядно-зарядним циклуванням на випробувальному стенді з комп'ютерним о керуванням. Склад рідинного електроліту; ЕК (етиленкарбонат, Мегск), ДМК (діметилкарбонат, МегсК) в об'ємному співвідношенні 1:3, 1М ГіІСІО, (Іодобром, Україна); склад полімерного електроліту: (РМаг-СТЕРЕ-31508
Боїмау), 0,5М ГІСІО,, ПК (пропіленкарбонат, Ангарський завод хімреактивів). б зо Фазовий аналіз осадів здійснюють на установці ДРОН-2 у Со Кд-випромінюванні.
Результати випробовувань наведено в таблиці 2 для усереднених параметрів електролізу та складу с розчинів. Додатково вони ілюстровані на Фіг. 1-6. со «--
Таблиця 2 со ємність, « 70 Зовнішний вигляд Стан розчину мАтад/г а с ( ч ї . . . . з» Приклад осадів після електролізу після 8 год
СлеТЕ я роя со Однорідний, матово-гладкий, Прозорий - сріблястий з ділянками темно-сірого со . юю 480- | 250. «с 550 300
Матовий з сріблястим та чорними Слабке о включеннями змутнення о Однорідний матовий, Прозорий 480- | 180- бо темнобрудний 500 | 220
Чорний сежоподібний Слабке 150- змутнення 200 б5 не : сн
Результати випробувань показують, що найбільш задовільні за якістю та електрохімічними характеристикам є осади, наведені в прикладах 1,2. Приклади наведені для компактних безбаластових електродів. Але вони аналогічні при одержанні дисперсних сульфідних матеріалів, що застосовують в композитних катодах з домішками електропровідного та сполучного матеріалів. До переваг способу слід віднести порівняну простоту та технологічність запропонованої схеми одержання активного матеріалу, а також схильність синтезованих сульфідних сполук до багаторазового циклування в макеті літієвого ХДС в звичайному температурному режимі із збереженням стійкої та високої розрядної ємності.
Позитивний ефект, досягнутий у запропонованому способі, можна пояснити створенням електролітичного кобальт-сульфідного матеріалу, що являє собою багатофазову систему, компоненти якої з ненасиченими 70 хімічними зв'зками взаємопов'язані. В її склад входять сульфіди кобальту, включення халькогенідів міді, сульфіди заліза, а також супутні домішки сірки, СО(ОН)». Їх сумісне електролітичне осадження сприяє створенню специфічного міжмолекулярного зв'язку між ними, що забезпечує підвищену електрохімічну активність одержаного матеріалу. Стимулюючим фактором створення на катоді вказаних сульфідних сполук кобальту є домішка Ма»5, яка сприяє підвищенню концентрації сульфід-іонів у прикатодному шарі розчину.
До можливих катодних реакцій створення кобальт-сульфідних сполук можна віднести такі: 82082-6Н'Ве. 5252--3НоО Ео- -0.0068 (1) 82032-н6Н'я4е у2843НоО Ео- 0465 (2)
Со2і-2544е укСово (3)
СоЗ452- У Соз54 (1)
Согч-82- уСо8 (5)
Со8-82032- ухСо8258032- (6)
Со(ОН)»252-к2Н уСовот2НоО (7 се
Рентгенофазовий аналіз зразків осадів, одержаних за різних умов синтезу та термообробки (Фіг.1 - з о термообробкою при 2509С на протязі 7год.), (Фіг2 - без термообробки) на алюмінії, показує, що електролітичні матеріали являють собою багатофазову систему, у складі яких виявляються як означені компоненти, так і ряд інших. б)
На Фіг.3 подано зміну розряд-зарядного профілю макету ХДС з електролітичним сульфідним матеріалом, масою 5,8мг/см? у катоді, одержаним за умов прикладу З (таблиця 1) та витриманим при 2502С на протязі 7год. сі
Макети з полімерним електролітом на основі сополімеру вініліденфториду циклюють при щільності струму: 99
Ірозр-70.05мА/см, Ізаряд:0.0ЗмА/см. «-
На Фіг.4 представлено залежність розрядної ємності від числа циклів для катодного матеріалу з розрядними 3о характеристиками Фіг.3. со
На Фіг.5 наведено розряд-зарядні характеристики макету з сульфідним матеріалом масою 2 мг/см 2, синтезованим за прикладом 2 (Таблиця 1), для 10-го та 15-го циклів, що циклюють за умов Фіг.3.
На Фіг.б подано розрядно-зарядні характеристики макету з рідинним електролітом, в катодах якого « електролітична суміш сульфідів, яку одержано за прикладом 1 (Таблиця 1). Щільність струму, як на Фіг.3. 70 Запропонований спосіб простий у виконанні, легко керований, не потребує дефіцитних матеріалів та суттєвих З с виробничих витрат для реалізації. У практичному аспекті спосіб може бути реалізований в будь-яких "з електрохімічних виробництвах.
Спосіб пройшов лабораторні та напівпромислові випробування з позитивними результатами і може бути 15 запропонований для практичного застосування у промисловому виробництві. со
Claims (1)
- - Формула винаходу со Спосіб одержання активного катодного матеріалу для низькотемпературних літієвих акумуляторів на основі з 20 електролітичних метало-сульфідних сполук шляхом катодного осадження на основі із нержавіючої сталі або алюмінію у вигляді безбаластового покриття з водного розчину, що містить сульфати заліза, нікелю, міді та ме тіосульфат натрію, при рН 4,3-4,7 і температурі 20-25 2С, який відрізняється тим, що активний катодний матеріал одержують у вигляді кобальт-сульфідного компактного осаду масою 1-15 мг/см? з розчину, в який додатково вводять сульфат кобальту та сульфід натрію при наступному співвідношенні компонентів у водному розчині, г/л: ГФ! Со8Од 7-8 Ге8О4 1-1,5 дк Си8Од 0,3-0,5 60 Ма25203 3-35 Маг8 1-1,5 Мі8Од 0,3-0,5. б5
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200602299A UA81829C2 (uk) | 2006-03-02 | 2006-03-02 | Спосіб одержання активного катодного матеріалу для низькотемпературних літієвих акумуляторів |
| PCT/UA2007/000014 WO2007100310A1 (en) | 2006-03-02 | 2007-03-01 | Production method of active cathode material for lithium secondary batteries |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200602299A UA81829C2 (uk) | 2006-03-02 | 2006-03-02 | Спосіб одержання активного катодного матеріалу для низькотемпературних літієвих акумуляторів |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA81829C2 true UA81829C2 (uk) | 2008-02-11 |
Family
ID=38459341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA200602299A UA81829C2 (uk) | 2006-03-02 | 2006-03-02 | Спосіб одержання активного катодного матеріалу для низькотемпературних літієвих акумуляторів |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA81829C2 (uk) |
| WO (1) | WO2007100310A1 (uk) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115425192B (zh) * | 2022-08-15 | 2024-11-19 | 华中科技大学 | 一种硫化钠复合钴催化剂及其制备方法与应用 |
| CN119352124B (zh) * | 2024-10-24 | 2026-02-27 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种转化型镍铜硫化物负极材料和制备、电池 |
| CN121107464B (zh) * | 2025-11-12 | 2026-02-17 | 湖南师范大学 | 一种利用硫铁矿制备抗湿型硫酸铁钠的方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2157024C2 (ru) * | 1996-07-05 | 2000-09-27 | Украинский Государственный Химико-Технологический Университет | Способ изготовления инертного катода для литиевых химических источников тока |
| JP2000228187A (ja) * | 1999-02-08 | 2000-08-15 | Wilson Greatbatch Ltd | 化学的に蒸着された電極部品およびその製法 |
| US6589299B2 (en) * | 2001-02-13 | 2003-07-08 | 3M Innovative Properties Company | Method for making electrode |
| UA60953C2 (en) * | 2003-07-25 | 2005-08-15 | Subsidiary Entpr With Foreign | Method for producing active material for cathodes of lithium accumulators |
-
2006
- 2006-03-02 UA UAA200602299A patent/UA81829C2/uk unknown
-
2007
- 2007-03-01 WO PCT/UA2007/000014 patent/WO2007100310A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2007100310A1 (en) | 2007-09-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Performance of Pb (II) reduction on different cathodes of microbial electrolysis cell driven by Cr (VI)-reduced microbial fuel cell | |
| Li et al. | Biosynthetic FeS/BC hybrid particles enhanced the electroactive bacteria enrichment in microbial electrochemical systems | |
| Hazza et al. | A novel flow battery—a lead acid battery based on an electrolyte with soluble lead (II): IV. The influence of additives | |
| Latvytė et al. | A low-temperature ammonia electrolyser for wastewater treatment and hydrogen production | |
| An et al. | Bifunctional silver nanoparticle cathode in microbial fuel cells for microbial growth inhibition with comparable oxygen reduction reaction activity | |
| JP5332045B2 (ja) | 溶液中の電気化学的輸送による選択的カチオン抽出のための方法、装置およびその方法の使用法 | |
| Jow et al. | Anodic, cathodic and cyclic voltammetric deposition of ruthenium oxides from aqueous RuCl3 solutions | |
| Ying et al. | Titanium dioxide thin film-modified stainless steel mesh for enhanced current-generation in microbial fuel cells | |
| Gangadharan et al. | Liquid crystal polaroid glass electrode from e-waste for synchronized removal/recovery of Cr+ 6 from wastewater by microbial fuel cell | |
| Ho et al. | Bio-electrochemical system for recovery of silver coupled with power generation and wastewater treatment from silver (I) diammine complex | |
| Wu et al. | Complete separation of Cu (II), Co (II) and Li (I) using self-driven MFCs–MECs with stainless steel mesh cathodes under continuous flow conditions | |
| Ho et al. | Electrochemical reduction of different Ag (I)-containing solutions in bioelectrochemical systems for recovery of silver and simultaneous power generation | |
| Bhowmick et al. | Improved performance of microbial fuel cell by in situ methanogenesis suppression while treating fish market wastewater | |
| Zhang et al. | A win-win strategy of wastewater recycling and treatment: synchronous hydrogen production and norfloxacin degradation | |
| Prabukanthan et al. | Structural, morphological, electrocatalytic activity and photocurrent properties of electrochemically deposited FeS2 thin films | |
| Chatelut et al. | Silver electrowinning from photographic fixing solutions using zirconium cathode | |
| Dergacheva et al. | Electrodeposition of CdTe from ammonia–chloride buffer electrolytes | |
| Sun et al. | Poly (3, 4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) bioanodes in Co-doped modified microbial fuel cell promote sulfamethoxine degradation with high enrichment of electroactive bacteria and extracellular electron transfer | |
| Yang et al. | Accelerated corrosion of 316 L stainless steel via biosynthetic FeS nanoparticles enhanced by sulfate-reducing bacteria electron transfer | |
| Lin et al. | Fe/Mn/Zr ternary electrode facilitates ultra-low-resistance electrocatalysis for closed-loop electrochemical removal of heavy metals from industrial wastewater | |
| UA81829C2 (uk) | Спосіб одержання активного катодного матеріалу для низькотемпературних літієвих акумуляторів | |
| Priya et al. | CuO microspheres modified glassy carbon electrodes as sensor materials and fuel cell catalysts | |
| CN110596220B (zh) | 对金属离子同时进行荧光和电化学检测的含量子点电极的制备方法 | |
| Mirali et al. | Effect of current density and temperature on nanostructure of PbO2 coating on Ti/SnO2 substrate provided by pulse electrodeposition process | |
| Szpyrkowicz et al. | Characterization of the catalytic films formed on stainless steel anodes employed for the electrochemical treatment of cuprocyanide wastewaters |