ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ЩЕЛОЧНОГО АККУМУЛЯТОРА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК H01M4/24 H01M10/26 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве электродов для щелочных аккумуляторов различных электрохимических систем.

Известен электрод щелочного аккумулятора, содержащий пористую токопроводящую основу из пористой никелевой фольги, токоотвод и активную массу (см. патент РФ 2098891, кл. H 01 M 4/24, 1997).

Недостатком электрода является невысокая емкость из-за небольшого количества активной массы, внесенной в подложку.

Из известных электродов для щелочного аккумулятора наиболее близким по совокупности существенных признаков является электрод для щелочного аккумулятора, содержащий трехслойную пористую токопроводящую основу, токоотвод и активную массу (авторское свидетельство СССР 324679, кл. H 01 M 4/24, 1971).

Недостатком этого электрода являются низкие удельные электрические характеристики из-за значительной массы и толщины трехслойной пористой основы.

Из известных способов изготовления электрода для щелочного аккумулятора наиболее близким по совокупности существенных признаков является способ изготовления электрода, включающий прокатку основы, ее спекание в восстановительной атмосфере и последующее внесение активной массы (патент РФ 2098892 C1, кл. H 01 M 4/24, 1997).

Недостаток этого способа связан с тем, что он не позволяет изготовить электрод с трехслойной основной из пористой никелевой фольги.

Задачей изобретения является создание электрода для щелочного аккумулятора, обладающего повышенными удельными электрическими характеристиками.

Указанный технический результат достигается тем, что в электроде для щелочного аккумулятора, содержащем трехслойную пористую токопроводящую основу, токоотвод и активную массу, в качестве токопроводящей основы взята пористая никелевая фольга, состоящая из центрального слоя с пористостью от 5 до 25% и толщиной от 30 до 60 мкм, и поверхностных слоев пористостью от 60 до 80% и толщиной от 70 до 150 мкм, при этом соотношение пористостей и толщин центрального и поверхностного слоев составляет от 0,06 до 0,4 и от 0,2 до 0,6 соответственно. Заявляемый диапазон пористостей, толщин и их соотношений для центрального и поверхностного слоев является оптимальным. При пористости центрального слоя меньше 5% и поверхностного слоя меньше 60% электрод будет иметь низкие характеристики из-за недостаточного содержания активной массы. При пористости центрального слоя более 25% и поверхностного слоя больше 80% электрод будет иметь низкие характеристики из-за повышенного электрического сопротивления токопроводящей основы. При толщине центрального слоя меньше 30 мкм и поверхностного слоя меньше 70 мкм электрод будет обладать недостаточной механической прочностью. При толщине центрального слоя более 60 мкм и толщине поверхностного слоя более 150 мкм у электрода будут пониженные удельные характеристики из-за избыточной массы.

Что касается способа изготовления, то результат достигается за счет того, что в способе изготовления электрода по п. 1, включающем прокатку основы, ее спекание, в восстановительной атмосфере формируют центральный слой, формирование поверхностных слоев проводят путем последующего нанесения никелевой суспензии на обе стороны центрального слоя и спекания в восстановительной атмосфере, места под токоотводы опрессовывают и отжигают, внесение активной массы в токопроводящую основу осуществляют химическим или электрохимическим методом.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения. Установлено, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется примером практической реализации электрода.

Электрод для щелочного аккумулятора изготавливался следующим образом. Из никелевого порошка со средним размером частиц 15 мкм путем прессования в валках при давлении 250 кгс/см² и последующего спекания в водородной проходной печи изготавливали пористый центральный слой. Полученный слой имел толщину 35 мкм и обладал пористостью 17%. На обе поверхности полученного пористого слоя наносили никелевую суспензию (смесь 80% никелевого порошка и 20% порообразователя в этиловом спирте), сушили, подпрессовывали и спекали в водородной среде при температуре 900^oC. Полученная основа имела толщину 235 мкм при пористости поверхностных слоев 65%. Из полученной основы вырубался электрод с токоотводящим ушком. Токоотводящее ушко опрессовывали до минимально возможной плотности, после чего проводили отжиг при температуре 500^oC. Полученную токопроводящую пористую основу с токоотводящим ушком активировали путем последовательной пропитки в растворах нитрата никеля плотностью 1,21 г/см³ и гидроксида калия плотностью 1,4 г/см³. Количество введенной активной массы определялось по величине привеса электрода. Требуемое количество активной массы вводилось повторением пропитки в указанных растворах. После отмывки в дистиллированной воде и сушки электрод подвергался циклированию в экспериментальной ячейке с цинковым противоэлектродом. Полученный электрод показал в процессе циклирования высокие стабильные электрические характеристики.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленные электрод для щелочного аккумулятора и способ его изготовления могут быть реализованы на практике с достижением заявленного технического результата, т.е. они соответствуют критерию "промышленная применимость".

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве щелочных аккумуляторов и электродов для них. Сущность изобретения - использование в качестве токопроводящей основы трехслойной никелевой фольги. Центральный слой имеет пористость 5 - 25% и толщину 30 - 60 мкм. Поверхностные слои имеют пористость 60 - 80% и толщину 70 - 150 мкм. Токоотвод выполнен прессовкой токопроводящей основы до минимальной пористости. Электрод изготавливается путем прокатки и спекания центрального слоя в восстановительной атмосфере, формирования поверхностных слоев путем нанесения никелевой суспензии на обе стороны центрального слоя и спекания в восстановительной атмосфере, опрессовки под токоотводы и их отжига, внесения активной массы в токопроводящую основу химическим или электрохимическим методом. Техническим результатом изобретения является повышение удельных электрических характеристик электрода. 2 с.п. ф-лы.

1. Электрод для щелочного аккумулятора, содержащий трехслойную пористую токопроводящую основу, токоотвод и активную массу, отличающийся тем, что в качестве токопроводящей основы взята пористая никелевая фольга, состоящая из центрального слоя с пористостью 5 - 25% и толщиной 30 - 60 мкм и поверхностных слоев пористостью 60 - 80% и толщиной 70 - 150 мкм, при этом отношение пористостей к толщинам центрального и поверхностных слоев составляет 0,06 - 0,4 и 0,2 - 0,6 соответственно. 2. Способ изготовления электрода по п.1, включающий прокатку основы, ее спекание в восстановительной атмосфере и последующее внесение активной массы, отличающийся тем, что путем прокатки и спекания в восстановительной атмосфере формируют центральный слой, формирование поверхностных слоев проводят путем последующего нанесения никелевой суспензии на обе стороны центрального слоя и спекания в восстановительной атмосфере, места под токоотводы опрессовывают и отжигают, внесение активной массы в токопроводящую основу осуществляют химическим или электрохимическим методами.