WO2007015686A1 - Additive to a positive electrode electrolyte and paste and method for improving characteristics of storage batteries - Google Patents

Additive to a positive electrode electrolyte and paste and method for improving characteristics of storage batteries Download PDF

Info

Publication number
WO2007015686A1
WO2007015686A1 PCT/UA2006/000011 UA2006000011W WO2007015686A1 WO 2007015686 A1 WO2007015686 A1 WO 2007015686A1 UA 2006000011 W UA2006000011 W UA 2006000011W WO 2007015686 A1 WO2007015686 A1 WO 2007015686A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
additive
acid
electrolyte
battery
ethylenediamine
Prior art date
Application number
PCT/UA2006/000011
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Mykola Pavlovych Soldatenko
Vitalii Oleksandrovych Kozhukhovskyi
Vitalii Mykolaievych Soldatenko
Original Assignee
Mykola Pavlovych Soldatenko
Kozhukhovskyi Vitalii Oleksand
Soldatenko Vitalii Mykolaievyc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mykola Pavlovych Soldatenko, Kozhukhovskyi Vitalii Oleksand, Soldatenko Vitalii Mykolaievyc filed Critical Mykola Pavlovych Soldatenko
Priority to EA200800088A priority Critical patent/EA011566B1/en
Publication of WO2007015686A1 publication Critical patent/WO2007015686A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/14Electrodes for lead-acid accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/06Lead-acid accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/06Lead-acid accumulators
    • H01M10/08Selection of materials as electrolytes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/24Alkaline accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/24Alkaline accumulators
    • H01M10/26Selection of materials as electrolytes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/24Electrodes for alkaline accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0002Aqueous electrolytes
    • H01M2300/0005Acid electrolytes
    • H01M2300/0011Sulfuric acid-based
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to electrical engineering and can be used in the manufacture of chemical current sources, as well as in the manufacture and operation of lead-acid and alkaline batteries.
  • a lead-acid battery contains lattice lead plates lowered into a solution of sulfuric acid with a density of 1, 2-1,29 g / cm (28-38 wt.% H 2 SO 4 ).
  • PbO lead oxide is deposited on the plates, and the plates themselves are separated by non-conductive separators.
  • sulfuric acid the surface of the plates is coated with sparingly soluble lead sulfate PbSO 4 by the reaction:
  • the main processes of wear of lead-acid batteries are:
  • alkaline batteries The main disadvantage of alkaline batteries is the formation of dendrites (tree growths), oxygen evolution and migration, mass transfer of electrodes, swelling during cyclic processes, accompanied by peeling and shedding of the battery materials.
  • dendrites tree growths
  • oxygen evolution and migration oxygen evolution and migration
  • mass transfer of electrodes swelling during cyclic processes
  • swelling during cyclic processes accompanied by peeling and shedding of the battery materials.
  • various additives to the electrolyte and battery electrodes have been proposed.
  • an additive to the electrolyte for the regeneration of a lead-acid battery is known, which is introduced into the sulfate 15 electrolyte, including aluminum, cadmium and magnesium sulfates (see Chinese patent N21332483, MPK H01M10 / 08, H01 M10 / 42, 01/23/2002) .
  • the disadvantages of the known additive are that it increases the concentration of sulfuric acid, which improves the solubility of lead sulfate PbSO 4 , but enhances the corrosion of down conductors and not 20 prevents the active mass of the electrodes from falling off, and the metal formed as a result of the recovery of cadmium ions changes the potential difference between the electrodes of the battery and also enhances corrosion of down conductors.
  • a disadvantage of the known additive is its limited use only for the process of electrode formation, as well as the uneven deposition of the polymer of the aniline structure, which has a relatively low conductivity.
  • the lead acid battery electrolyte additive including aniline or aniline salt of mineral acid, does not active on the electrode, an electrolyte-soluble polydentant ligand and an acid with an activity greater than sulfuric acid partially solves the problems associated with plate sulfation and electrode corrosion, but is a rather complex composition (RF patent 5 Ns 2252468 C2, H01 M10 / 06; H01 M10 / 08, 20.1 1.2004).
  • the downside is that it doesn't reduces the swelling of the active mass of the positive electrode and does not increase its strength, and in an acid battery does not completely eliminate sulfation, which affects the battery life.
  • the disadvantages of the method include the toxicity of compounds 5 of phenol and, in this regard, the problems associated with the implementation of the method and waste disposal.
  • the present invention is the creation of an additive to the electrolyte and paste of the positive electrode of a chemical source of current and a method for improving the electrical and operational characteristics of lead-acid and alkaline batteries, allowing to increase the discharge capacity and service life of chemical current sources, including batteries, both new and and in operation.
  • the task is achieved by a group of inventions, united by 15 single inventive concept.
  • the problem is solved in that the addition to the electrolyte and paste of a positive electrode of a chemical current source includes distilled water and tetrasodium or disodium salt of ethylenediamine-tetraacetic acid in the following 25 ratio of ingredients, wt%: tetrasodium or disodium salt of ethylene diamine-tetraacetic acid 0.05 -99.95; water the rest.
  • the problem is solved by the fact that in the method of improving the electrical and operational characteristics of lead-acid and alkaline batteries, comprising treating the positive electrodes of the battery with a paste with an additive or introducing an additive into an electrolyte, an aqueous solution of ethylenediamine-disodium or disodium salt is taken as an additive tetraacetic acid, moreover, the additive is introduced either into the electrolyte, mainly in charging mode of the battery, or added to the paste during the formation of positive electrodes in an amount of 0.5 - 1, 2 wt.% in terms of salt for a lead-acid battery and 0.1 - 40.0 wt% for alkaline.
  • the electrolyte and the additive for the lead-acid battery are taken in the following ratio of ingredients, wt.%: Concentrated sulfuric acid 28-38; tetrasodium or disodium salt of ethylenediamine-tetraacetic acid 0.7-0.8; distilled water the rest.
  • S A electrolyte and an additive for an alkaline battery are taken in the following ratio of ingredients, wt.%: alkali metal hydroxide 0.5-30.0; tetrasodium or disodium salt of ethylenediamine-tetraacetic acid 0.1-4.0; distilled water the rest.
  • the totality of the proposed features makes it possible to completely prevent (and not partially, as in the analogs) the sliding, shedding and washing out of the active mass of the positive electrodes of the batteries, and, in addition, to completely eliminate sulfation of the plates in a lead-acid battery.
  • the preparation of an additive to the electrolyte and paste of a positive electrode of a chemical current source is carried out by mixing distilled water and tetrasodium or disodium salt of ethylenediamine-tetraacetic acid in the following ratio of ingredients, wt%: tetrasodium salt of ethylenediamine-tetraacetic acid or disodium salt of ethylene diamine-tetraacetic acid 0,0 95.5; distilled water the rest.
  • Example 1 The additive to the paste of the positive electrode of a chemical current source of small capacity contains wt.%: Tetrasodium or disodium salt of ethylenediamine-tetraacetic acid 0.05; distilled water 99.95.
  • Example 2 The additive to the electrolyte and paste of the positive electrode of a lead-acid battery contains wt.%: Tetrasodium or disodium salt of ethylenediamine-tetraacetic acid 50.0; distilled water 50.0.
  • Example 3 The additive to the electrolyte and paste of the positive electrode of an alkaline battery contains wt.%: Tetrasodium or disodium salt of ethylenediamine-tetraacetic acid 2.0; distilled water 98.0.
  • the method is as follows.
  • Electrolyte is poured into the battery. Then the battery is connected to the charger and the estimated amount of additive is introduced.
  • the estimated amount of additive can be introduced into the paste in the manufacture of positive electrodes of the battery. In this case, the introduction of an additive to the electrolyte is not performed.
  • Table 1 The electrolyte compositions for the lead-acid battery.
  • the proposed additive to the electrolyte or paste of the positive electrode and the method can be used both in the manufacture of new batteries and to improve the performance of batteries in use.
  • the additive is introduced into the electrolyte once for the entire life of the battery.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

The invention relates to the electrotechnical industry and can be used for producing and operating lead-acid and alkaline batteries. Said invention excludes the active mass sulfatation, slipping and falling in lead-acid batteries and to eliminate dendrite formation in alkaline batteries associated with a reduced material peeling and falling. The inventive additive to the electrolyte and paste of the positive electrode comprises a distilled water and an ethylenediamine tetraacetic acid tetra or disodium salt, wherein said acid content in the mixture ranges from 0.05 to 99.95 mass %. Said additive is introducible into the electrolyte mainly during a storage battery charging mode.

Description

Добавка к электролиту и пасте положительного электрода и способ улучшения характеристик аккумуляторов Positive electrode additive and electrolyte paste and method for improving battery performance
Область техникиTechnical field
Изобретения относятся к электротехнике и могут быть использованы при изготовлении химических источников тока, а также при изготовлении и эксплуатации свинцово-кислотных и щелочных аккумуляторов.The invention relates to electrical engineering and can be used in the manufacture of chemical current sources, as well as in the manufacture and operation of lead-acid and alkaline batteries.
Предшествующий уровень техники Обычно свинцово-кислотный аккумулятор содержит решетчатые свинцовые пластины, опущенные в раствор серной кислоты плотностью 1 ,2- 1 ,29 г/см (28-38 мac.% H 2SO4).BACKGROUND OF THE INVENTION Typically, a lead-acid battery contains lattice lead plates lowered into a solution of sulfuric acid with a density of 1, 2-1,29 g / cm (28-38 wt.% H 2 SO 4 ).
На пластины нанесен оксид свинца PbO, а сами пластины разделены непроводящими сепараторами. В растворе серной кислоты поверхность пластин покрывается труднорастворимым сульфатом свинца PbSO4 по реакции:PbO lead oxide is deposited on the plates, and the plates themselves are separated by non-conductive separators. In a solution of sulfuric acid, the surface of the plates is coated with sparingly soluble lead sulfate PbSO 4 by the reaction:
PbO + H2SO 4 -> PbSO 4 + 2H2OPbO + H 2 SO 4 -> PbSO 4 + 2H 2 O
При разрядке свинцового аккумулятора протекают следующие реакции:When the lead battery is discharged, the following reactions occur:
Pb + SO4 " → PbSO 4 + 2e",Pb + SO 4 " → PbSO 4 + 2e " ,
PbO 2 + SO4 2' + 4H+ + 2e~ -> PbSO 4 + 2H2OPbO 2 + SO 4 2 ' + 4H + + 2e ~ -> PbSO 4 + 2H 2 O
В результате каждой реакции образуется нерастворимое вещество - сернокислый свинец PbSO4, осаждающийся на пластинах, который образует диэлектрический слой между токоотводами и активной массой. Это один из недостатков, влияющий на срок службы свинцово-кислотной аккумуляторной батареи.As a result of each reaction, an insoluble substance is formed - lead sulfate PbSO 4 deposited on the plates, which forms a dielectric layer between the down conductors and the active mass. This is one of the disadvantages that affects the life of a lead-acid battery.
Основными процессами износа свинцово-кислотных аккумуляторов являются:The main processes of wear of lead-acid batteries are:
- сульфатация пластин, заключающаяся в образовании крупных кристаллитов сульфата свинца, который препятствует протеканию обратимых токообразующих процессов;- sulfation of the plates, which consists in the formation of large crystallites of lead sulfate, which prevents the reversal of current-forming processes;
- коррозия электродов, т.е. электрохимические процессы окисления и растворения в электролите, что вызывает осыпание материала токоотводов; - слабая механическая прочность или плохое сцепление активной массы с токоотводами, что приводит к опаданию активной массы;- corrosion of the electrodes, i.e. electrochemical processes of oxidation and dissolution in the electrolyte, which causes shedding of the material of the down conductors; - poor mechanical strength or poor adhesion of the active mass to the down conductors, which leads to the fall of the active mass;
- оползание и осыпание активной массы положительных электродов, связанное с разрыхлением, нарушением однородности.- creep and shedding of the active mass of positive electrodes associated with loosening, violation of uniformity.
5 Основным недостатком щелочных аккумуляторов является образование дендритов (древовидных разрастаний), выделение кислорода и его миграция, перенос массы электродов, разбухание при протекании циклических процессов, сопровождающееся отслаиванием и осыпанием материалов аккумулятора. ю Для решения этих проблем и улучшения электрических и эксплуатационных характеристик аккумуляторов предложены различные добавки в электролит и электроды аккумулятора.5 The main disadvantage of alkaline batteries is the formation of dendrites (tree growths), oxygen evolution and migration, mass transfer of electrodes, swelling during cyclic processes, accompanied by peeling and shedding of the battery materials. To solve these problems and improve the electrical and operational characteristics of batteries, various additives to the electrolyte and battery electrodes have been proposed.
Так, например, известна добавка к электролиту для регенерации свинцово-кислотного аккумулятора, которая вводится в сернокислый 15 электролит, вклющая сульфаты алюминия, кадмия и магния (см. патент КНР N21332483, MПK H01M10/08, H01 M10/42, 23.01.2002).So, for example, an additive to the electrolyte for the regeneration of a lead-acid battery is known, which is introduced into the sulfate 15 electrolyte, including aluminum, cadmium and magnesium sulfates (see Chinese patent N21332483, MPK H01M10 / 08, H01 M10 / 42, 01/23/2002) .
Недостатки известной добавки заключаются в том, что она увеличивает концентрацию серной кислоты, что улучшает растворимость сульфата свинца PbSO4, однако усиливает коррозию токоотводов и не 20 предотвращает осыпание активной массы электродов, а образующийся в результате восстановления ионов кадмия металл изменяет разность потенциалов между электродами батареи и также усиливает коррозию токоотводов.The disadvantages of the known additive are that it increases the concentration of sulfuric acid, which improves the solubility of lead sulfate PbSO 4 , but enhances the corrosion of down conductors and not 20 prevents the active mass of the electrodes from falling off, and the metal formed as a result of the recovery of cadmium ions changes the potential difference between the electrodes of the battery and also enhances corrosion of down conductors.
Известна добавка к электролиту для свинцово-кислотных 25 аккумуляторов, содержащая анилин или его соли минеральных кислот, выбранных из группы, включающей фосфат, сульфат, гидрохлорид анилина (патент СССР Ne 1820963, МПК H 01 M 4/20, 07.06.1993).Known additive to the electrolyte for lead-acid 25 batteries containing aniline or its salts of mineral acids selected from the group comprising phosphate, sulfate, aniline hydrochloride (USSR patent Ne 1820963, IPC H 01 M 4/20, 07/07/1993).
Недостатком известной добавки являются ограниченность ее применения только для процесса формирования электрода, а также зо неравномерность осаждения полимера анилиновой структуры, имеющего относительно невысокую проводимость.A disadvantage of the known additive is its limited use only for the process of electrode formation, as well as the uneven deposition of the polymer of the aniline structure, which has a relatively low conductivity.
Добавка к электролиту свинцово-кислотного аккумулятора, включающая анилин или анилиновую соль минеральной кислоты, не активной на электроде, растворимый в электролите полидентантный лиганд и кислоту с активностью, большей активности серной кислоты, частично решает проблемы, связанные с сульфатацией пластин и коррозией электродов, но является достаточно сложным составом ( патент РФ 5 Ns 2252468 C2, H01 M10/06; H01 M10/08, 20.1 1.2004).The lead acid battery electrolyte additive, including aniline or aniline salt of mineral acid, does not active on the electrode, an electrolyte-soluble polydentant ligand and an acid with an activity greater than sulfuric acid partially solves the problems associated with plate sulfation and electrode corrosion, but is a rather complex composition (RF patent 5 Ns 2252468 C2, H01 M10 / 06; H01 M10 / 08, 20.1 1.2004).
Известен электролит для щелочных аккумуляторов и добавка в электролит, содержащий гидроксид щелочного металла и дистиллированную воду, в который вводится полиакриламид в количестве 0,001-6,0 мac.% в расчете на основное вещество. Добавка повышает ιо вязкость электролита, что препятствует оползанию, осыпанию и вымыванию активной массы электродов (патент РФ 2257647 C1 , H01M10/26, 27.07.2005). Однако и эта добавка полностью не предотвращают эти вредные процессы.Known electrolyte for alkaline batteries and an additive in an electrolyte containing alkali metal hydroxide and distilled water into which polyacrylamide is added in an amount of 0.001-6.0 wt.% Based on the basic substance. The additive increases the viscosity of the electrolyte, which prevents slipping, shedding and leaching of the active mass of the electrodes (RF patent 2257647 C1, H01M10 / 26, 07.27.2005). However, this supplement does not completely prevent these harmful processes.
Следует отметить, что из уровня техники не было виявлено ни одной добавки, которая бы изменяла прохождение химической реакции в свинцово-It should be noted that from the prior art not a single additive was found that would change the course of the chemical reaction in lead
15 кислотном аккумуляторе таким образом, чтобы полностью исключить образование сернокислого свинца.15 acid battery in such a way as to completely eliminate the formation of lead sulfate.
Потому для расширения асортимента добавок, обеспечивающих решение существующих проблем, был предложен простой, универсальный, состав добавки и способ ее применения, улучшающий характеристики какTherefore, to expand the assortment of additives that provide a solution to existing problems, a simple, universal, composition of the additive and its application method was proposed that improves the characteristics of both
20 свинцово-кислотних, так и щелочных аккумуляторов (разрядную емкость, ЭДС, срок службы, экологическую безопасность).20 lead-acid and alkaline batteries (discharge capacity, emf, service life, environmental safety).
В качестве прототипа для второго изобретения принят способ улучшения электрических и эксплуатационных характеристик аккумуляторов, предусматривающий введение 0,02-0,4% смеси пространственно-As a prototype for the second invention, a method for improving the electrical and operational characteristics of batteries is adopted, which involves the introduction of 0.02-0.4% of a mixture of spatially
25 затрудненных фенолов: aгидoлa-1 и бисалкофена, взятых в массовом соотношении (50-99) : (50-1), причем для щелочных аккумуляторов указанную смесь фенолов вводят в электролит или в пасту, используемую для формирования одного или обоих электродов, а для кислотных - в пасту (патент РФ Ns 2166815 C1 , H01 M10/12, H01 M10/26, 10.05.2001). зо Способ предусматривает применение универсальной добавки, которая увеличивает срок службы за счет снижения саморазряда, предотвращения образования диэлектрического слоя сульфата свинца в кислотном аккумуляторе. Недостатком является то, что он не уменьшает оплывание активной массы положительного электрода и не увеличивает ее прочность, а в кислотном аккумуляторе полностью не устраняет сульфатацию, что влияет на срок службы аккумуляторов. Кроме того, к недостаткам способа следует отнести токсичность соединений 5 фенола и в связи с этим проблемы, связанные с реализацией способа и утилизацией отходов.25 hindered phenols: agidol-1 and bisalkophene, taken in the mass ratio (50-99): (50-1), moreover, for alkaline batteries, this mixture of phenols is introduced into the electrolyte or paste used to form one or both electrodes, and for acidic ones into paste (RF patent Ns 2166815 C1, H01 M10 / 12, H01 M10 / 26, 05/10/2001). The method involves the use of a universal additive that increases the service life by reducing self-discharge, preventing the formation of a dielectric layer of lead sulfate in an acid battery. The downside is that it doesn't reduces the swelling of the active mass of the positive electrode and does not increase its strength, and in an acid battery does not completely eliminate sulfation, which affects the battery life. In addition, the disadvantages of the method include the toxicity of compounds 5 of phenol and, in this regard, the problems associated with the implementation of the method and waste disposal.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей настоящих изобретений является создание добавки к электролиту и пасте положительного электрода химического источника ю тока и способа улучшения электрических и эксплуатационных характеристик свинцово-кислотного и щелочного аккумуляторов, позволяющие увеличить разрядную емкость и срок службы химических источников тока, в том числе аккумуляторов, как новых, так и находящихся в эксплуатации.The present invention is the creation of an additive to the electrolyte and paste of the positive electrode of a chemical source of current and a method for improving the electrical and operational characteristics of lead-acid and alkaline batteries, allowing to increase the discharge capacity and service life of chemical current sources, including batteries, both new and and in operation.
Поставлення задача достигается группой изобретений, объединенных 15 единым изобретательским замыслом.The task is achieved by a group of inventions, united by 15 single inventive concept.
Действительно, для улучшения электрических и эксплуатационных характеристик аккумуляторов была розработана новая добавка, которая вводится в состав электролита как свинцово-кислотного, так и щелочного аккумулятора, в процессе зарядки аккумуляторной батареи, а такжеIndeed, to improve the electrical and operational characteristics of the batteries, a new additive was developed, which is introduced into the electrolyte of both the lead-acid and alkaline batteries during charging of the battery, as well as
20 используется при формировании положительного электрода.20 is used in the formation of a positive electrode.
Согласно первому изобретению задача решается тем, что добавка к электролиту и пасте положительного электрода химического источника тока включает дистиллированную воду и тетранатриевую или динатриевую соль этилендиамин - тетрауксусной кислоты при следующем 25 соотношении ингредиентов, мac%: тетранатриевая или динатриевая соль этилендиамин-тетрауксусной кислоты 0,05-99,95; вода остальное.According to the first invention, the problem is solved in that the addition to the electrolyte and paste of a positive electrode of a chemical current source includes distilled water and tetrasodium or disodium salt of ethylenediamine-tetraacetic acid in the following 25 ratio of ingredients, wt%: tetrasodium or disodium salt of ethylene diamine-tetraacetic acid 0.05 -99.95; water the rest.
Согласно второму изобретению задача решается тем, что в способе улучшения электрических и эксплуатационных характеристик свинцово- кислотного и щелочного аккумуляторов, включающем обработку зо положительных электродов аккумуляторной батареи пастой с добавкой или введение добавки в электролит, в качестве добавки берут водный раствор тетранатриевой или динатриевой соли этилендиамин-тетрауксусной кислоты, причем добавку вводят либо в электролит, преимущественно в режиме зарядки аккумуляторной батареи, либо добавляют в пасту при формировании положительнных электродов в количестве 0,5 - 1 ,2 мac.% в пересчете на соль для свинцово-кислотного аккумулятора и 0,1- 40,0 мac% - для щелочного.According to the second invention, the problem is solved by the fact that in the method of improving the electrical and operational characteristics of lead-acid and alkaline batteries, comprising treating the positive electrodes of the battery with a paste with an additive or introducing an additive into an electrolyte, an aqueous solution of ethylenediamine-disodium or disodium salt is taken as an additive tetraacetic acid, moreover, the additive is introduced either into the electrolyte, mainly in charging mode of the battery, or added to the paste during the formation of positive electrodes in an amount of 0.5 - 1, 2 wt.% in terms of salt for a lead-acid battery and 0.1 - 40.0 wt% for alkaline.
5 В предложенном способе электролит и добавку для свинцово- кислотного аккумулятора берут при следующем соотношении ингредиентов, мac.%: концентрированная серная кислота 28-38; тетранатриевая или динатриевая соль этилендиамин-тетрауксусной кислоты 0,7-0,8; дистиллированная вода остальное. ю А электролит и добавку для щелочного аккумулятора берут при следующем соотношении ингредиентов, мac.%: гидроксид щелочного металла 0,5-30,0; тетранатриевая или динатриевая соль этилендиамин- тетрауксусной кислоты 0,1-4,0; дистиллированная вода остальное.5 In the proposed method, the electrolyte and the additive for the lead-acid battery are taken in the following ratio of ingredients, wt.%: Concentrated sulfuric acid 28-38; tetrasodium or disodium salt of ethylenediamine-tetraacetic acid 0.7-0.8; distilled water the rest. S A electrolyte and an additive for an alkaline battery are taken in the following ratio of ingredients, wt.%: alkali metal hydroxide 0.5-30.0; tetrasodium or disodium salt of ethylenediamine-tetraacetic acid 0.1-4.0; distilled water the rest.
Тетранатриевая или динатриевая соль этилендиамин - тетрауксуснойTetrasodium or disodium salt of ethylenediamine - tetraacetic
15 кислоты, входящая в добавку , содержит ионогенные группы, которые наряду с ионами щелочи и кислоты являются переносчиками электрического тока, то есть они значительно уменьшают внутреннее сопротивление аккумулятора, увеличивая при этом емкость аккумулятора, А ч. и его ЭДС.15 acid, which is included in the additive, contains ionogenic groups, which, along with alkali and acid ions, are carriers of electric current, that is, they significantly reduce the internal resistance of the battery, while increasing the battery capacity, Ah and its EMF.
Увеличение в электролите ионов натрия как для свинцово-кислотных,The increase in sodium ions in the electrolyte as for lead acid,
20 так и для щелочных аккумуляторов, увеличивает вязкозть электролита, уменьшает коэффициент его трения, что существенно уменьшает такие вредные процессы, как оползание, осыпание и вымывание активной массы положительного электрода.20 and for alkaline batteries, it increases the viscosity of the electrolyte, reduces its friction coefficient, which significantly reduces such harmful processes as creeping, shedding and leaching of the active mass of the positive electrode.
А наличие в растворе этилендиаминной группы позволяет увеличитьAnd the presence of ethylene diamine group in solution allows increasing
25 адгезию активной массы с электродами, что обеспечивает образование на поверхности положительных электродов полимерного, высокопроводящего проницаемого для электролита каркаса, скрепляющего активную массу, предотвращающую ее осыпание.25 the adhesion of the active mass with the electrodes, which ensures the formation on the surface of the positive electrodes of the polymer, highly conductive permeable to electrolyte frame, holding the active mass, preventing its shedding.
Кроме того, изготовление и применение предложенной добавки зо соответствует нормам экологической безопасности.In addition, the manufacture and use of the proposed additives zo meets environmental safety standards.
В электролите для свинцово-кислотного аккумулятора, включающем упомянутую выше добавку, взаимообратные токообразующие процессы протекают по следующей химической реакции: NaOOC-HoC CH2COONa разрядIn an electrolyte for a lead-acid battery, including the aforementioned additive, reciprocal current-forming processes proceed according to the following chemical reaction: NaOOC-HoC CH 2 COONa discharge
Pb + PbO2 + 2H2SO4 + N-CH2-CH2-N >Pb + PbO 2 + 2H 2 SO 4 + N-CH 2 -CH 2 -N>
NaOOC-HiC 4NaOOC-HiC 4
CH2COONa зарядCH 2 COONa charge
разряд ^- 0OC-H2C CH2COOdischarge ^ - 0OC-H 2 C CH 2 COO
+ 2Na2SO4+ Pb . N-CH2-CH2-N Pb + 2H2O+ 2Na 2 SO 4 + Pb. N-CH 2 -CH 2 -N Pb + 2H 2 O
«- заряд 0OC-H2C CH-,COO“- charge 0OC-H 2 C CH-, COO
Как видно из уравнения, химическая реакция взаимобратных токообразующих процессов происходит без образования сульфата свинца, что полностью предотвращает сульфатацию аккумуляторной батареи, и в результате значительно увеличивает срок ее эксплуатации.As can be seen from the equation, the chemical reaction of reciprocal current-forming processes occurs without the formation of lead sulfate, which completely prevents sulfation of the battery, and as a result significantly increases its life.
Кроме того, упомянутые выше соли, нетоксичны, а потому использование добавки и предложенного способа обеспечивает экологическую безопасность.In addition, the salts mentioned above are non-toxic, and therefore the use of additives and the proposed method provides environmental safety.
Таким образом, совокупность предложенных признаков позволяет полностью предотвратить (а не частично, как в аналогах) оползание, осыпание и вымывание активной массы положительных электродов аккумуляторов, а в свинцово-кислотном аккумуляторе, кроме этого, полностью исключить сульфатацию пластин.Thus, the totality of the proposed features makes it possible to completely prevent (and not partially, as in the analogs) the sliding, shedding and washing out of the active mass of the positive electrodes of the batteries, and, in addition, to completely eliminate sulfation of the plates in a lead-acid battery.
Варианты осуществления изобретения и промышленная применимостьEmbodiments of the invention and industrial applicability
Приготовление добавки к электролиту и пасте положительного электрода химического источника тока осуществляют путем смешивания дистиллированной воды и тетранатриевой или динатриевой соли этилендиамин-тетрауксусной кислоты при следующем соотношении ингредиентов, мac%: тетранатриевая соль этилендиамин-тетрауксусной кислоты или динатриевая соль этилендиамин-тетрауксусной кислоты 0,05-95,5; дистиллированная вода остальное.The preparation of an additive to the electrolyte and paste of a positive electrode of a chemical current source is carried out by mixing distilled water and tetrasodium or disodium salt of ethylenediamine-tetraacetic acid in the following ratio of ingredients, wt%: tetrasodium salt of ethylenediamine-tetraacetic acid or disodium salt of ethylene diamine-tetraacetic acid 0,0 95.5; distilled water the rest.
Ниже приводятся примеры предлагаемых составов добавки и электролитов с добавками. Пример 1. Добавка к пасте положительного электрода химического источника тока малой емкости содержит мac.%: тетранатриевая или динатриевая соль этилендиамин-тетрауксусной кислоты 0,05; дистиллированная вода 99,95. Пример 2. Добавка к электролиту и пасте положительного электрода свинцово-кислотного аккумулятора содержит мac.%: тетранатриевая или динатриевая соль этилендиамин-тетрауксусной кислоты 50,0; дистиллированная вода 50,0.The following are examples of proposed formulations of additives and electrolytes with additives. Example 1. The additive to the paste of the positive electrode of a chemical current source of small capacity contains wt.%: Tetrasodium or disodium salt of ethylenediamine-tetraacetic acid 0.05; distilled water 99.95. Example 2. The additive to the electrolyte and paste of the positive electrode of a lead-acid battery contains wt.%: Tetrasodium or disodium salt of ethylenediamine-tetraacetic acid 50.0; distilled water 50.0.
Пример 3. Добавка к электролиту и пасте положительного электрода щелочного аккумулятора содержит мac.%: тетранатриевая или динатриевая соль этилендиамин-тетрауксусной кислоты 2,0; дистиллированная вода 98,0.Example 3. The additive to the electrolyte and paste of the positive electrode of an alkaline battery contains wt.%: Tetrasodium or disodium salt of ethylenediamine-tetraacetic acid 2.0; distilled water 98.0.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
В аккумуляторную батарею заливают электролит. Затем батарею подключают к зарядному устройству и вводят расчетное количество добавкиElectrolyte is poured into the battery. Then the battery is connected to the charger and the estimated amount of additive is introduced.
(0,5-1 ,2 мac.% в пересчете на количество соли для свинцово-кислотного аккумулятора и 0,1-40,0 мac.% - для щелочного), после чего выдерживают под напряженим до полной зарядки батареи.(0.5-1, 2 wt.% In terms of the amount of salt for a lead-acid battery and 0.1-40.0 wt.% For an alkaline battery), and then kept under tension until the battery is fully charged.
Расчетное количество добавки может вводиться в пасту при изготовлении положительных электродов аккумуляторной батареи. В этом случае введение добавки к электролиту не производится.The estimated amount of additive can be introduced into the paste in the manufacture of positive electrodes of the battery. In this case, the introduction of an additive to the electrolyte is not performed.
В таблицах приведены примеры составов электролитов. Таблица 1. Составы электролитов для свинцово-кислотного аккумулятора.The tables provide examples of electrolyte compositions. Table 1. The electrolyte compositions for the lead-acid battery.
Figure imgf000008_0001
Таблица 2. Составы электролита щелочного аккумулятора
Figure imgf000008_0001
Table 2. The composition of the electrolyte alkaline battery
Figure imgf000009_0001
Figure imgf000009_0001
Предложенные добавка к электролиту или пасте положительного электрода и способ могут использоваться как при изготовлении новых аккумуляторов, так и для улучшения характеристик аккумуляторов, находящихся в эксплуатации.The proposed additive to the electrolyte or paste of the positive electrode and the method can be used both in the manufacture of new batteries and to improve the performance of batteries in use.
Для аккумуляторов, находящихся в эксплуатации, добавка вводится в электролит единоразово на весь срок эксплуатации аккумуляторной батареи.For batteries in use, the additive is introduced into the electrolyte once for the entire life of the battery.
Опытные образцы свинцово-кислотных аккумуляторов эксплуатируются более 10 лет (с января 1996 г.) без какого-либо обслуживания, сохраняя при этом свои энергетические характеристики и состав электролита. Осыпание и опадание активной массы электродов виявлено не было.Prototypes of lead-acid batteries have been in operation for over 10 years (since January 1996) without any maintenance, while maintaining their energy characteristics and electrolyte composition. The shedding and subsidence of the active mass of the electrodes were not observed.
На предприятии ,,ЛИK" г. Черкассы, Украина, были проведены испытания двух опытных образцов аккумуляторов типа 6CT-60, изготовленных из одной партии свинцовых пластин. Образец 1 был залит электролитом серной кислоты и заряжен, образец 2 был сформирован с применением предложенных добавки и способа.At the LIK enterprise in Cherkasy, Ukraine, two prototypes of 6CT-60 batteries made from one batch of lead plates were tested. Sample 1 was filled with sulfuric acid electrolyte and charged, sample 2 was formed using the proposed additives and way.
Результаты испытаний представлены в таблицах 3-5. Таблица 3The test results are presented in tables 3-5. Table 3
Figure imgf000009_0002
Таблица 4
Figure imgf000009_0002
Table 4
Стартерные испытанияStarter test
Figure imgf000010_0001
Figure imgf000010_0001
Таблица 5Table 5
Тяговые испытанияTraction tests
Figure imgf000010_0002
Figure imgf000010_0002
Как видно из результатов испытаний, аккумулятор, сформированный с применением заявляемых технических решений, по проверенным показателям значительно превосходит аккумулятор, сформированный без использования добавки. As can be seen from the test results, the battery formed using the claimed technical solutions, according to verified indicators, significantly exceeds the battery formed without the use of additives.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Добавка к электролиту и пасте положительного электрода химического источника тока, включающая дистиллированную воду и тетранатриевую или динатриевую соль этилендиамин-тетрауксусной1. Additive to the electrolyte and paste of the positive electrode of a chemical current source, including distilled water and tetrasodium or disodium salt of ethylenediamine-tetraacetic
5 кислоты при следующем соотношении ингредиентов, мac%:5 acids in the following ratio of ingredients, wt%:
Тетранатриевая соль этилендиамин-тетрауксусной кислоты или динатриевая соль этилендиамин-тетрауксусной кислоты 0,05-99,95 Дистиллитрованная вода остальное.Ethylenediamine-tetraacetic acid tetrasodium salt or ethylenediamine-tetraacetic acid disodium salt 0.05-99.95 Distilled water the rest.
2. Способ улучшения электрических и эксплуатационных ю характеристик свинцово-кислотного и щелочного аккумуляторов, включающий обработку положительного электрода аккумуляторной батареи пастой с добавкой или введение добавки в электролит, отличающийся тем, что в качестве добавки берут водный раствор тетранатриевой или динатриевой соли этилендиамин-тетрауксусной кислоты , причем добавку 15 вводят либо в электролит, преимущественно в режиме зарядки аккумуляторной батареи, либо добавляют в пасту при формировании положительнных электродов в количестве 0,5 - 1 ,2 мac.% в пересчете на соль для свинцово-кислотного аккумулятора и 0,1-40,0 мac% - для щелочного.2. A method of improving the electrical and operational characteristics of lead-acid and alkaline batteries, comprising treating the positive electrode of the battery with a paste with an additive or introducing an additive into an electrolyte, characterized in that an aqueous solution of tetrasodium or disodium salt of ethylenediamine-tetraacetic acid is taken as an additive, moreover, the additive 15 is introduced either into the electrolyte, mainly in the charging mode of the battery, or added to the paste during the formation of positive electrodes in an amount of 0.5 - 1, 2 wt.% in terms of salt for lead-acid battery and 0.1-40 , 0 wt% - for alkaline.
20 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что электролит и добавку для свинцово-кислотного аккумулятора берут при следующем соотношении ингредиентов, мac.%:20 3. The method according to claim 2, characterized in that the electrolyte and the additive for the lead-acid battery are taken in the following ratio of ingredients, wt.%:
Концентрированная серная кислота 28-38Concentrated Sulfuric Acid 28-38
Тетранатриевая соль этилендиамин-тетрауксусной кислоты или 25 динатриевая соль этилендиамин-тетрауксусной кислоты 0,7-0,8Ethylenediamine-tetraacetic acid tetrasodium salt or ethylenediamine-tetraacetic acid 25 disodium salt 0.7-0.8
Дистиллированная вода остальное.Distilled water rest.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что электролит и добавку для щелочного аккумулятора берут при следующем соотношении ингредиентов, мac.%: зо Гидроксид щелочного металла 0,5-30,04. The method according to claim 2, characterized in that the electrolyte and the additive for an alkaline battery are taken in the following ratio of ingredients, wt.%: Zo Alkali metal hydroxide 0.5-30.0
Тетранатриевая соль этилендиамин-тетрауксусной кислоты или динатриевая соль этилендиамин-тетрауксусной кислоты 0,1-4,0 Дистиллированная вода остальное. Ethylenediamine-tetraacetic acid tetrasodium salt or ethylenediamine-tetraacetic acid disodium salt 0.1-4.0 Distilled water the rest.
PCT/UA2006/000011 2005-08-02 2006-03-15 Additive to a positive electrode electrolyte and paste and method for improving characteristics of storage batteries WO2007015686A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA200800088A EA011566B1 (en) 2005-08-02 2006-03-15 Method for improving electric and operating features of lead-acid and alkaline batteries.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA200507696 2005-08-02
UAA200507696A UA77899C2 (en) 2005-08-02 2005-08-02 Electrolyte for lead-acid accumulators

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007015686A1 true WO2007015686A1 (en) 2007-02-08

Family

ID=37708924

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2006/000011 WO2007015686A1 (en) 2005-08-02 2006-03-15 Additive to a positive electrode electrolyte and paste and method for improving characteristics of storage batteries

Country Status (3)

Country Link
EA (1) EA011566B1 (en)
UA (1) UA77899C2 (en)
WO (1) WO2007015686A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU208062A1 (en) * В. Болибрух, Е. С. Кузнецов , Г. Л. Шевчеик METHOD FOR ELIMINATING SULFATATION OF LEAD ACID ACCUMULATOR PLATES
JPS5576053A (en) * 1978-12-01 1980-06-07 Nec Corp Substituted copper plating solution
JPS59157957A (en) * 1983-02-25 1984-09-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of lead-acid battery
JPS59157960A (en) * 1983-02-25 1984-09-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Lead-acid battery
RU2257646C1 (en) * 2004-02-16 2005-07-27 Попов Владимир Максимович Electrolyte for lead-acid storage batteries and its additive
RU2257647C1 (en) * 2004-02-16 2005-07-27 Попов Владимир Максимович Electrolyte for nickel-alkaline storage batteries and its additive

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU208062A1 (en) * В. Болибрух, Е. С. Кузнецов , Г. Л. Шевчеик METHOD FOR ELIMINATING SULFATATION OF LEAD ACID ACCUMULATOR PLATES
JPS5576053A (en) * 1978-12-01 1980-06-07 Nec Corp Substituted copper plating solution
JPS59157957A (en) * 1983-02-25 1984-09-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of lead-acid battery
JPS59157960A (en) * 1983-02-25 1984-09-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Lead-acid battery
RU2257646C1 (en) * 2004-02-16 2005-07-27 Попов Владимир Максимович Electrolyte for lead-acid storage batteries and its additive
RU2257647C1 (en) * 2004-02-16 2005-07-27 Попов Владимир Максимович Electrolyte for nickel-alkaline storage batteries and its additive

Also Published As

Publication number Publication date
EA011566B1 (en) 2009-04-28
EA200800088A1 (en) 2008-06-30
UA77899C2 (en) 2007-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111916744B (en) Liquid metal composite cathode of zinc ion battery and preparation method and application thereof
JP5884528B2 (en) Liquid lead-acid battery
JP5892429B2 (en) Liquid lead-acid battery
Ghavami et al. Effects of surfactants on sulfation of negative active material in lead acid battery under PSOC condition
CN102660697A (en) Lead-acid battery grid alloy for power
Kurmanbayeva et al. Tetrapropylammonium hydroxide as a zinc dendrite growth suppressor for rechargeable aqueous battery
CN108987678B (en) Preparation method of lead-acid storage battery electrode containing lead-tin/graphene composite coating
CN110600743A (en) Method for inhibiting growth of zinc dendrite in zinc battery
JP2003142085A (en) Lead-acid battery
WO2007015686A1 (en) Additive to a positive electrode electrolyte and paste and method for improving characteristics of storage batteries
CN115084673A (en) Organic micromolecule battery electrolyte for battery and preparation method thereof
CN113078376B (en) Biological macromolecule repairing agent for lead-acid storage battery and preparation method thereof
CN104064816B (en) A kind of electrolysis additive of lead-acid accumulator suppression liberation of hydrogen and preparation method thereof
CN112820877A (en) Anode and preparation method and application thereof
CN101003655B (en) Macromolecule electrolyte of increasing capacity of lead acid battery, and preparation method
RU2252468C2 (en) Electrolyte dope for lead-acid cell, electrolyte for lead-acid cell, and lead-acid cell
CN110137477A (en) A kind of zinc-nickel battery anode material and preparation method thereof
CN111463500B (en) Preparation method of electrolyte for zinc anode alkaline secondary battery
JP2012199026A (en) Negative electrode active material paste, lead acid battery and method for manufacturing lead acid battery
CN105633400A (en) Lead acid storage battery positive electrode lead paste containing calcium plumbate
RU2257646C1 (en) Electrolyte for lead-acid storage batteries and its additive
JPS63152867A (en) Polyaniline
JPH08329948A (en) Lead-acid battery
RU2239259C1 (en) Method for improving power and performance characteristics of lead-acid storage batteries
JPH0878045A (en) Lead acid storage battery

Legal Events

Date Code Title Description
DPE2 Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200800088

Country of ref document: EA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06717227

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1