Металлокерамические окисно-никелевые электроды для щелочного аккумулятора изготавливают последовательными многократными пропитками пористых основ в растворах соли никеля и щелочи. В результате такой пропитки в порах основ осаждается электрохимически активный гидрат закиси никеля.
Применяемая в настоящее время технология заполнения пор металлокерамических основ активным гидратом закиси никеля весьма продолжительна и не позволяет получать электроды с удельной емкостью свыше 0,3 0,35 а·час/см3. Только 30% объема пор удается заполнить гидратом закиси никеля.
Для интенсификации процессов пропитки используют катодную поляризацию при пропитки основ по так называемой нитратной технологии, когда пропиточным раствором соли никеля служит нитрат никеля Ni(NO3)2. Однако этот способ не применим для изготовления электродов с высокой сохранностью заряда, так как загрязняющие электрохимическую систему кислородные соединения азота вызывают ускоренный саморазряд.
Сульфатная технология пропитки металлокерамических основ для таких электродов, когда в качестве пропиточного раствора используют сульфат никеля, наряду с уменьшением саморазряда резко ухудшает показатели пропитки и качество электродов.
Объясняется это рядом причин: объемное содержание никеля в сульфатных растворах меньше, чем в нитратных, а вязкость, наоборот, больше; основные соли сульфата никеля электрохимически менее активны, чем нитратные.
Поверхность металлического никеля в сульфатных растворах легко пассивируется и процесс пропитки металлокерамических основ в растворе сульфата никеля в отличие от пропитки в нитрате никеля не сопровождается растворением основы и гидратообразованием в ее порах. Снятие пассивации металлического никеля или создание условий гидратообразования в растворе сульфата никеля путем наложения катодной поляризации не представляется возможным, так как потенциал электродов смещается отрицательнее потенциала выделения никеля и показатели пропитки резко ухудшаются. Этот недостаток катодной поляризации основ в растворе нитрата никеля не обнаруживался из-за деполяризующего действия нитрат-ионов по схемам:
Протекание процессов по этим реакциям сопровождается подщелачиванием раствора в порах металлокерамических основ и образованием электрохимически активных основных солей нитрата никеля.
Иные условия имеют место при пропитке и катодной поляризации металлокерамических основ в растворе сульфата никеля. Ион; SO4 -- не обладает деполяризующим действием и катодный ток расходуется на восстановление ионов никеля, что является в данном случае вредным процессом. Поэтому непосредственный перенос способа катодной поляризации металлокерамических основ, пропитываемых по сульфатной технологии, неприемлем. Для того чтобы создать условия пропитки, аналогичные тем, какие имеются при нитратной технологии, необходимо ввести в металлокерамическую основу какой-либо деполяризатор, не загрязняющий систему катализатором, саморазряда, восстановление которого подобно действию ионов происходило бы при потенциале более положительном, чем потенциал восстановления ионов никеля, и сопровождалось потреблением ионов водорода, а следовательно, и подщелачиванием раствора в порах до начала гидратообразования в них. В качестве такого деполяризатора можно использовать высшие окислы никеля, например β=NiOOH, полученные путем переведения в заряженное состояние (окислением) гидрата закиси никеля.
Настоящим изобретением с целью улучшения удельных электрических характеристик и увеличения механической прочности электродов предлагается совместно применить окисление предварительно введенного в поры основы гидрата закиси никеля и пропитку под катодной поляризацией.
В результате катодной поляризации металлокерамической основы, в поры которой предварительно введено некоторое количество β=NiOOH, происходит восстановление этого окисла с потреблением ионов водорода. Потенциал электрода при этом постепенно смещается в сторону менее положительных значений и в конце концов достигает значений электровосстановления ионов никеля. Пропитку и поляризацию прекращают по достижении этого значения. Технологическая схема пропитки металлокерамических основ в растворе сульфата никеля состоит из следующих операций.
Металлокерамические основы пропитывают в растворе сульфата никеля и сушат. Затем основы обрабатывают в растворе щелочи, отмывают от щелочи и опять сушат. После сушки основы выдерживают в атмосфере озона для окисления гидрата закиси никеля до β=NiOOH. Затем основы пропитывают в растворе сульфата никеля при одновременном наложении катодной поляризации током плотностью 10-20 ма/см2 до начала стабилизации значений потенциала электрода. Операции пропитки повторяют до получения необходимого для данного типа электродов привеса.
По предлагаемому способу при использовании металлокерамических основ с пористостью до 85-90% можно изготовить электроды с удельной емкостью до 0,65 а·час/см3 и работоспособных при длительном циклировании очень стабильно, без потери емкости и их механических нарушений. Кроме того, уменьшается коррозия токопроводящей решетки и металла основы, а также можно варьировать степень заполнения пор активным гидроокислом никеля и для каждого типа основ может быть найдена оптимальная величина плотности тока катодной поляризации. При этом обеспечиваются условия непрерывного гидратообразования в порах во время пропитки независимо от числа циклов жидкостной обработки, благодаря чему можно наращивать привесы по мере циклирования до желаемой величины.
Способ заполнения активной массой пористых основ окисно-никелевых электродов щелочных аккумуляторов путем пропитки в растворах сульфата никеля и щелочи, отличающийся тем, что, с целью улучшения удельных электрических характеристик и увеличения механической прочности электродов, совместно применяют окисление предварительно введенного в поры основы гидрата закиси никеля и пропитку под катодной поляризацией.
Авторы
Даты
1968-11-21—Публикация
1967-08-29—Подача