Способ изготовления железного электрода щелочного аккумулятора Советский патент 1977 года по МПК H01M4/29 H01M10/30 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОГО ЭЛЕКТРОДА ЩЕЛОЧНОГО АККУМУЛЯТОРА

Это может бьггь дехяйщро путем контроля условий электролиза в частносш нлотносш катодного тока в объеме рН.

Плоткостъ тока на катода дож1аш нредаочтительно составлять 30 ма/сй«. € Звеличенйем плотности тока возрастает и к выделению водорода, поэтбму для нсюшиения какого-либо значительного выделения водорода плотности тока должна быть не более 60 ма/см.

При очень аяэком рН требуется высокая нлотность тока, ноэтому число рН должно составлять 1 шш более. При числе рН2,8 осаждается двухвалентное железо, которое ностоянно присутствует в результате некоторого окисления этого зжелем, поэтому для исключения образовашш нежелательного отстоя э электролите рН не должно превышать 3 и предпочтительно 2,8.

Яри отсутствии меди, когда осадок достигает толнданы мкм, количество водорода, выделенного на катоде, даже если плотность тока и вели1шна рН выдерживаются в заданных пределах, таково, что он стремится к смещению этого осадка. Недоетаток устранен благодаря совместному осаждению меди с гидроокисью железа в коли стве от до 20% от веса общего осадка. Это может быть достигнуто путем включения какой-либо подходящей медаой соли в электролит, например нитрата меди.

При дальнейшем применении активной массы в батарее медь является инертной, но в то же время ведет к повышению проводимоста.

Электролит, имеющий в основном нитрат железа и содержащий соль меди; может быть приготовлен различными путями. Первый способ получения нитрата двухвалентного железа заключается в сглешении соли закиси железа с нитратом металла для образования нерастворимого осадка аниона этой соли и металла нитрата, который удаляется. : Второй способ состоит В смешении соли закиси железа .с нитратом аммония.

При образовании адгезивного осадка на металлической фольге процесс должен продолжаться столько, чтобы вес осадка был по меньшей мере равен весу фольги.

Фольга предпочтительно должна быть никелевой, но может быть и из любого другого подходящего металла, например меди или железа. С целью экономии веса она должна быть по возможности тонкой. Очень подходящей является фольга толщиной 0,007 мм.

Эта фольга может быть перфорирована, и несколько фольг с осадками на ннх могут быть сформированы в батарейные пластины.

Ввиду отличных свойств активной массы, осажденной по предлагаемому способу, она может быть также использована в трубках или пакетах. Когда масса предназначена для такого применения, ее можно непрерывно снимать с опоры по мере осаждения. Например, она может осаждаться

вращающийся цилиндрический катод и сниматься с помощью скребка.

При применении в батарее активная масса должна подвергаться обратимой реакции восстановления и окисления и поскольку осажденная гидроокись по существу свободна от железа и, следовательно, имеет низкую удельную проводимость, вьщеление водорода будет предпочтительно восстаЯОВЛ8НЕЮ гидроокиси железа во время зтапа воестановления до тех пор, пока не будет присутствовать сера и сдерживать реакцию выделения водорода. В то время как сера может вводиться в осадок во время образования активной массы, если в электролит, используеквой для осаждения, включается какая-нибудь подходящая серная соль, например тиосульфат натрия или сульфит натрг-ш 31И соли имеют тенденцию к разложению при ннэком числе рН злектролита. Поэтому желательно осуществлять этап первоначальной зарядки

электрода (который состоит из проводящей подложки, несущей отрицательную активную массу, образованную на нем) в растворе, который содержит серную соль с тем, чтобы сера вводилась в активную массу. Сера может получаться из суль-

фида или полисульфида щелочного металла, присутствующего в количестве гм в растворе, используемом для первонач.ш)ьной электролитической зарядки. Количество серы., вводимой при этом в активную массу, составляет 0,1-1,0вес.%.

Сера может присутствовать в активней массе в виде элементарной серы шш сернистого соединения.

Пример }.

Приготавливают раствор нитрата железа путем смешения растворов сульфата железа и нитрата

свинца и отфильтровывания осажденного сульфата свинца. Концентрация ионов двухвалентного железа составляет 0,75 млн. Добавляют ннтрат меди до получения раствора 0,053 млн и доводятрН до. 1,65 путем разбавления азотной кислотой. Полученный раствор заливают в качестве электролита в элементе с графитовым анодом и катодом из никелевой фольги при температуре 20° С и пропускают в течение 10 мин ток плотностью, 29,0 ма/см. На никеле образуется адгезированньш/

осадок толщиной 85 мкм, содержащий 10,6 wc.% меди. Электрод из никелевой фольги, несущий этот осадок, подвергают зарядке превращения его в катод в растворе 20%-н(ж гидроокиси калия плюс 0,0075 млн сульфида натрия при плотности

тока 10 ма/см в течение 15 ч. Затем этот электрод опускают в 20 о-ную гидроокись калия, содержащую 1,5 г/л гидроокиси лития, емкость электрода составляет 0,696 а-час на 1 г железа, что зквивалентно использованию железа на 48,4%д оскольку.

медь не вносит вклаа в емкость,, зффектнвное использование 40,6%. П р и м е р 2.

Электролит состоит из 0,80 млн сульфата железа, 0,70 млн нитрата аммония и 0,07 Млн нитрата

меди. Как и в примере 1, элемент имеет графианод в катод из никепевсж фольги, но в 1-родсйСй заеращш температура электрода составjiaeTlS CsspHl

Ток на катоде плотностью 35 яса/сяг пропускают в течение 5 кош и получают адгезнрованыый осадок толщиной 50 мкм, содержащий 11,2вес.% меди. Электрод заряжают в 20%-ной гидроокиси калия, содержащей 0,015 млн сульфида натрия, П1И1 плотности тока 10 ма/см в течение 15ч. После зарядки в том же злектролите из 20%-ной гидроокиси калия с 1,5 г/л гидроокиси лития, емкость злектрода-составляет 0,573 а-час на грамм железа плюс медь, что составляет 39,8% использовакнА-активной коссы.

Формула изобретения Способ изготовления железного электрода щелочного аккумулятора путем осаждения активной массы на металлическую фольговую подложку из электролита, содержащего ионы двухвалентного железа и соль меди прирН 0,5-3 и плотности; тока 10-100 ма/см,отличающийся тем, что, с целью повьпиення коэффициента использования активной массы, в электролит вводят нитраты в количестве, необходимом для связывания железа. Источники информащш, принятые во внимание при экспертизе:

1.Патент США №3345212, кл. 136-25, 1967.

2.Патент СССР по заявке N 1800413/07, кл. Н 01 М 4/23, 20.6.72 г.