Способ изготовления электрода на основе щелочного металла Советский патент 1981 года по МПК H01M4/12 H01M4/40 H01M10/39 C23C1/16 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА НА ОСНОВЕ ЩЕЛОЧНОГО МЕТАЛЛА

1

Изобретение относится к химическим источникам тока, а именно к способу изготовления отрицательного электрода из щелочного металла или их сплава.

Известен способ изготовления литиевого электрода, основанный на наЧтирании матрицы из тугоплавких металлов, предварительно очищенных и нагретых выше температуры плавления лития, твердым мета.плическим литием 1.

Этот способ j пригоден для нанесения лития на поверхности простой формы и неприменим для сложных конфигураций, какими,, например, являются пористые матрицы.

Известен также способ, согласно которому литий наносится на матрицу, прёдставляквдую собой тонкий лист из никеля, хрома, железа, меди, молибдена или сплава на их основе путем погружения в расплавленный литий при 250-280с и протирания поверхности листа специальной гребенкой 2.

Указанный способ также непригоден для изготовления литиевых электродов сложных конфигураций. Кроме того, метод не обеспечивает надежного сцепления лития с основой, о чем

свидетельствует отслаивание, покрытия при медленном (1с) охлаждении.

По другому известному способу натриевый электрод изготавливают следующим образомг сначала матрицу покрывают слоем кадмия или золота толщиной 1-5 мкм, а затем на подслой электрохимически осаждается нат-; рий 33.

10

Однако способ многостадийный и длительный.

Известен также способ изготовления электрода на основе щелочного

15 металла, включающий пропитку пористой матрицы из низкоуглеродистой или нержавеющей стали расплавленным щелочным металлом или его сплавом, содержащим 30% цинка, или меди или

20 оба эти компонента при температуре 650-750°С 4.

Электроды;изготовленные таким способом, обеспечивают разрядную плотйость тока 100-250 мА/см -при коэффициенте использования лития 74-92%. Однако температура .пропитки высока, плотности тока разряда полученного электродом низки. Кроме того, наличие в сплаве значительного количест30 на электрохимически неактивного компонента снижает удельные энергетические характеристики электрода.

Цель изобретения - снижение температуры пропитки и улучшение разрядных характеристик электрода.

Указанная цель достигается тем, что npHj изготовлении электрода перед пропиткой пористой матрицы расплавленным щелочным металлом или его сплавом предварительно выдерживают матрицу в расплаве галогенидов щелочных металлов.

Эффект сцепления, вероятно, обусловлен малым краевым углом смачивания на границе трех фаз: матрица расплав галогенидов щелочных металлов - наносимая композиция. Операцию проводят в течение от 5 секунд до нескольких минут. Расплав может быть составлен из двойных и тройных: смесей галогенидов щелочных металлов, предпочтительно использование эвтектическойсмеси хлоридов -лития и калия, имеющих достаточно низкую температуру плавления () и невысокую, стоимость. Матрица может быть изготовлена из никеля, хрома, титана, железа, кобальта, вольфрама, молибдена, тантала или сллавов на их основе. Процесс нанесения проводят в атмосфере аргона либо cyxo-f

го воздуха.

Пример. Никелевую пористую матрицу (80% пор) в виде диска днаметром 1 см, толщиной 0,3 см, запрессованную в обечайку из никелевой фольги с токоподводом, погружают в эвтектику хлоридов лития и калия, содержащую расплавленный метгшлический литий, и выдерживают 30 с, после чего электрод извлекают через слой лития и охлаждают. Операцию проводят при 400-450 С, Полученный таким образом электрод разряжают в паре с подходящим катодом в расплаве эвтектической смеси хлоридов лития и калия в качестве электролита. Плотность тока разряда устанавливают 1 А/см. Коэффициент использования, лития 90,2%.

П р и м е р 2. Никелевую пористую матрицу (80% пор) диаметром 1 см, толщиной 0,3 см, запрессованную в обечайку из никелевой фольги с токоподводом, погружают в расплавленную эвтектику хлоридов лития и калия, содержащую жидкий сплав лития и магния (5 атомн.%) и выдерживают 5-10 с после чего охлаждают. Операцию проводят при 390-430°С. Полученный электрод разряжают g паре с подходящим катодом при 410 С в расплаве эвтектической смеси хлоридов литил и калия и плотности тока 0,5 А/см . Коэффициент использования Активной массы электрода 81,9%.

Примерз. Матрицу из непористой никелевой фольги толщиной 50 мкм в виде диска диаметром 2 см с токоподводом погружают в расплав эвтектической смеси хлоридов лития и калия, содержсццей металлический литий, и выдерживают 5-10 с, после чего матрицу извлекают через слой расплавленного лития и охлаждают, Температура операции 410-430°С. Сред нее значение нанесения лития 3 мг/см Аналогично изготавливают электроды из непористой фольги титана и молибдена. Среднее значение нанесения ли тин составляет: на титане - 4 мг/см на молибдене - 4,4 мг/см .

Приведенные примеры практическое го исполнения показывают, что способ изготовления электрода позволяет обеспечить заполнение пористой матрицы и хорошее сращивание наносимого металла или сплава с .. ;материалом матрицы при существенном снижении температурой .технологической операции Полученный электрод сохраняет удельную емкость известного электрода прототипа и, при значительно более высоких плотностях тока разряда, по сравнению с этим электродом, показывает высокое значение коэффициента использования активной .

Характеристики электродов, полученных известным способом и npeAnaf гаемым, приведены в таблице.

ТГолученного известным способом Сплав Li-2n 650-680 86 1,2-1,8 (30 ввс.%) Сплав ,Li-Cu 80 1,61 (Зб вес.%) 0,46 - 0,1 83 0,52 0,74 - 74

; Формула изобретенния Способ изготовления электрода на осиове щелочного deтaллa, включающий пропитку пористой металлической матрицы расплавленньм щелочным метгшлсов .или его ; сплавом,: отличающийс я тем, что, с целью снижения температуры пропитки и улучшения разрядных характеристик электрода матрицу предварительно выдерживают в pacn-V лаве Гсшогенидов щелочных метгшлов..

Продолжение таблицы

Источники информации, принятые .во внимание при экспертизе

4.Патент Великобритании W 144297 кл. Н 01 М 4/80, 1974.