ВОЗДУШНЫЙ ЭЛЕКТРОД ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК H01M4/96 H01M4/26 

Изобретение относится к области химических источников тока и касается источника тока со щелочным электролитом.

Известен химический источник тока, содержащий воздушный электрод, щелочной электролит и цинковый порошок. В корпусе предусмотрены воздушные отверстия. Воздушный электрод состоит из активного слоя, пористого металлического токоотвода из никелевой губчатой структуры и защитного гидрофобного слоя [1].

Известен воздушный электрод, наиболее близкий к предполагаемому по технической сущности и достигаемому результату, содержащий гидрофобизированный порошкообразный углеродный материал и металлический сеткообразный токоотвод, расположенный в корпусе с отверстием, сепаратор, уплотнительный элемент и щелочной электролит [2].

Цель изобретения - улучшение энергетических характеристик воздушного электрода на основе изменения технологии изготовления.

Конструктивно воздушный электрод отличается тем, что представляет собой пористую двухслойную пластину. Со стороны воздуховодного отверстия в роли газораспределительной мембраны и запорного слоя по отношению к воде и СО₂ применяется гидрофобизированная ацетиленовая сажа (ГФС), а слой активной стороны состоит из ГФС и электроактивного мелкодисперсного (50 мкм) угля марки СИТ, отожженного при 300°С, в соотношении 25:75 об.%. Оптимальные гидрофобно-гидрофильные свойства активного слоя обеспечиваются давлением 4000 кг/см². Прессование двухслойного пористого электрода проводится в одну операцию с предварительным просеиванием на ситах и отбором фракции угля с размером 50 микрон. Гидрофобизированную сажу получали методом кипячения в водном растворе фторопластовой эмульсии до выпадения в осадок, который потом декантировали и высушивали на воздухе. Объемное соотношение ГФС: активный уголь 25:75 об.% в активном слое газодиффузионного электрода, толщина слоя из ГФС со стороны воздуховодного отверстия 0,5÷0,6 мм.

Для миниатюрных воздушно-цинковых источников тока в габаритах ВЦ-43 (⌀ 11,8 мм, Н=4,2 мм) оптимизировано соотношение ГФС и активной массы, высота таблетки 1,3 мм, дисперсность угля 50 микрон. Получены газодиффузионные электроды с плотностью тока 100÷150 мА/см² при поляризации 200÷250 мВ без использования катализаторов из благородных металлов. Характеристики ВЦ-43, содержащие в себе различные сепараторные пленки и их расположения: ПИЛ - сепараторная трехслойная (наружные слои из полиэтиленовой пленки ППС, а средний из гидратцеллюлозы, т.е. П100); П100 - гидроцеллюлоза; СПН - сепараторная полипропиленовая с наполнителем, приведены в таблице.

Характеристики элементов ВЦ-43 с катодом из угля СИТ при нагрузке 510 Ом и щелочным электролитом. Характеристики 1ППЛ 1П100 2П100 4П100 1СМН 1СПН+1П100 1СПН+1СПН 2П100+1СПН 1П100+1СПН Напряжение разомкнутой цепи, В 1,44 1,44 1,44 1,44 1,45 1,45 1,45 1,45 1,45 Напряжение под нагрузкой, В 1,26 1,30 1,32 1,27 1,32 1,27 1,27 1,30 1,33 Емкость, мА·ч 200 190 180 180 143 165 160 180 170

Достигнута независимость начального напряжения разомкнутой цепи от выдержки элементов на воздухе в течение 168 часов и от установившегося сразу, что говорит об оптимальной конструкции воздушного электрода. Испытания ХИТ с углем марки СИТ показали, что как с предварительной выдержкой на воздухе 120 часов, так и без нее значения емкости элементов совпали при нагрузке 0,51; 1,0; 15 кОм и оказались равны 200 мА·ч, что говорит об оптимальных условиях протекания электрохимических процессов на границе раздела трех фаз. Автоматизированная сборка ХИТ с сепараторной пленкой ППЛ на роторной линии позволяет выпускать элементы, близкие по своим параметрам к теоретическим (220 мА·ч) в указанных габаритах с высоким сроком хранения.

Источники информации

1. А.С. №1499671 (СССР), H01M 4/98, 1988.

2. A.C. №2044370 (СССР), H01M 4/98, 1974.

Изобретение относится к воздушным электродам для щелочных источников тока. Техническим результатом изобретения является улучшение энергетических характеристик. Согласно изобретению воздушный электрод химического источника тока содержит в активном слое гидрофобизированную ацетиленовую сажу, мелкодисперсный каталитический уголь СИТ, запорный слой содержит гидрофобизированную ацетиленовую сажу. Способ изготовления электрода включает отжиг угля (300°С), смешение, гидрофобизирование фторпластовой эмульсией ацетиленовой сажи и угля марки СИТ при их соотношении 25:75 об.%, прессование двухслойного пористого электрода при давлении 4000 кг/см² без подпрессовки. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

1. Воздушный электрод химического источника тока представляет собой двухслойную пористую пластину, отличающийся тем, что активный слой состоит из гидрофобизированной ацетиленовой сажи в смеси с электроактивным углем марки СИТ дисперсностью 50 мкм в соотношении 25:75 мас.% и запорный слой - из гидрофобизированной ацетиленовой сажи.

2. Способ изготовления воздушного электрода включает отжиг угля при 300°С, просеивание и отбор фракции угля СИТ размером 50 мкм, приготовление гидрофобизированной ацетиленовой сажи, их смешение в пропорции 25:75 мас.%, прессование двухслойного пористого электрода в одну операцию при давлении 4000 кг/см² без подпрессовки, что предотвращает расслаивание электрода в процессе работы и улучшает его характеристики.