ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОД ЩЕЛОЧНОГО АККУМУЛЯТОРА Российский патент 2003 года по МПК H01M4/52 H01M10/24 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении положительных электродов для щелочных аккумуляторов.

Известен положительный электрод ламельного типа для щелочного аккумулятора, содержащий перфорированный ламельный токоотвод и активную массу из гидрата закиси никеля и токопроводящей добавки (Дасоян М.А. и др. Производство электрических аккумуляторов, Москва, "Высшая школа", 1977, с.265-268).

Указанный электрод обладает низкой стоимостью производства, однако он имеет низкие удельные электрические характеристики и коэффициент использования активной массы из-за малой степени открытости ламелей (10-20%) и малой эффективности токоотвода.

Из известных положительных электродах для щелочных аккумуляторов наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является положительный электрод, содержащий токосъем и активную массу из смеси гидрата закиси никеля и никелевого порошка (см. заявка на изобретение 93003473 А, кл. Н 01 М 4/62, 10.03.1995).

Недостатком указанного электрода является недостаточная прочность сцепления активной массы с токоотводом и низкая эффективность использования активной массы из-за малой площади контакта активной массы с токоотводом.

Задачей изобретения является создание положительного электрода, обладающего высокими удельными электрическими характеристиками и малой стоимостью производства.

Указанный технический результат достигается тем, что токоотвод электрода выполнен из никелевой губчатой структуры с плотностью 0,2-2,5 г/см³ и размером пор 0,6-2,5 мм. Использование никелевой губки с указанными параметрами позволяет обеспечить высокоэффективный токоотвод и хорошее сцепление активной массы с токоотводом за счет развитой трехмерной структуры никелевой губки и размещении активной массы в порах токоотвода. Пора токоотвода по функциональному признаку является миниатюрной ламелью, внутри которой размещена активная масса. Низкая плотность губки при развитой трехмерной структуре обеспечивает высокоэффективный токоотвод при малой массе, что повышает удельные электрические характеристики электрода.

Целесообразно, чтобы активная масса содержала, мас.%: гидрат закиси никеля - 45-75; никелевый порошок - 20-40 и активирующую добавку - 2-3, при насыпной плотности никелевого порошка 0,3-1,5 г/см³. Указанный состав активной массы обеспечивает высокий коэффициент ее использования и малое внутреннее сопротивление за счет использования дисперсного никелевого порошка в качестве токопроводящей добавки. Никелевый порошок в активной массе располагается между зернами гидрата закиси никеля, обеспечивая повышенную электропроводность активной массы.

Целесообразно, чтобы активная масса дополнительно содержала связующее, в количестве 2-5 мас. % от активной массы. Наличие связующего обеспечивает улучшенное сцепление активной массы с токоотводом и предотвращает ее осыпание. При содержании связующего менее 2% сцепление активной массы с токоотводом недостаточно, при содержании связующего более 5% падают характеристики электрода из-за увеличения внутреннего сопротивления.

Целесообразно, чтобы поверхность электрода была покрыта пористым слоем щелочестойкого лака. Наличие пористой пленки лака предотвращает вымывание активной массы с поверхности электрода.

Целесообразно, чтобы в качестве активирующей добавки были взяты соединения кобальта или гидроксид бария. Наличие добавки повышает коэффициент использования активной массы.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии 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 технического решения. Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется примером практической реализации.

Пример практической реализации.

Приводится описание одного из возможных вариантов изготовления положительного окисноникелевого электрода. Для изготовления положительного электрода для щелочного аккумулятора использовали никелевую губку с плотностью 2,0 г/см³ и размером пор 1-2,2 мм, гидрат закиси никеля с размером частиц 10-50 мкм, порошок карбонильного никеля с насыпной массой 1,4 г/см³ и сернокислый кобальт в качестве активирующей добавки. Губка была получена путем металлизации никелем поролона и последующим его выжиганием. Активную массу готовили путем смешивания порошков 55% гидрата закиси никеля, 43% никелевого порошка и 2% сульфата кобальта. В смесь при перемешивании добавляли 25% раствор КОН до получения однородной массы требуемой вязкости. Полученную массу намазывали на поверхность и втирали в поры губки. После сушки полученные электроды подпрессовывали на 20-30% от исходной толщины. Сравнительные испытания заявленного электрода и прототипа в ячейке в паре со стандартным кадмиевым электродом показали, что 50 циклов заряд-разряд заявленный электрод показал на 20% более высокие характеристики по сравнению с прототипом. Снижения характеристик заявленного электрода не обнаружено, электрод по прототипу снизил характеристики на 12%. Заявленный электрод, выполненный по более простой и дешевой технологии показал удельные характеристики, сравнимые с характеристиками металлокерамического спеченного электрода, стоимость изготовления которого значительно выше из-за наличия технологических операций многократной пропитки и спекания.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленный положительный электрод может быть реализован с достижением заявленного технического результата, т. е. он соответствует критерию "промышленная применимость".

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении положительных электродов для щелочных аккумуляторов. Согласно изобретению положительный электрод для щелочного аккумулятора содержит токоотвод и активную массу из смеси гидрата закиси никеля и никелевого порошка, при этом токоотвод выполнен из никелевой губчатой структуры с плотностью 0,2-2,5 г/см³ и размером пор 0,6-2,5 мм. Активная масса положительного углеродного электрода содержит, мас.%: гидрат закиси никеля - 45÷75, никелевый порошок - 20÷40 и активирующую добавку - 2÷3, при этом насыпная плотность никелевого порошка составляет 0,2-1,5 г/см³. Активная масса может дополнительно содержать связующее, количество которого составляет 2-5% от активной массы. Поверхность электрода может быть покрыта пористым слоем щелочестойкого лака. В качестве активирующей добавки могут быть взяты соединения кобальта или гидроксида бария. Техническим результатом изобретения является создание высокоактивного дешевого в изготовлении углеродного электрода. 5 з. п. ф-лы.

1. Положительный электрод для щелочного аккумулятора, содержащий токоотвод и активную массу из смеси гидрата закиси никеля и никелевого порошка, отличающийся тем, что токоотвод выполнен из никелевой губчатой структуры с плотностью 0,2-2,5 г/см³ и размером пор 0,6 - 2,5 мм. 2. Положительный электрод по п.1, отличающийся тем, что активная масса содержит, мас. %: гидрат закиси никеля - 45÷75; никелевый порошок - 20÷40 и активирующую добавку - 2÷3, при этом насыпная плотность никелевого порошка составляет 0,2 - 1,5 г/см³. 3. Положительный электрод по п.2, отличающийся тем, что активная масса дополнительно содержит связующее, количество которого составляет 2 - 5% от активной массы. 4. Положительный электрод по п. 1, отличающийся тем, что поверхность электрода покрыта пористым слоем щелочестойкого лака. 5. Положительный электрод по п.2, отличающийся тем, что в качестве активирующей добавки взяты соединения кобальта. 6. Положительный электрод по п.2, отличающийся тем, что в качестве активирующей добавки взят гидроксид бария.