Способ изготовления двухслойных отрицательных электродов для герметически закрытых электрохимических источников тока Советский патент 1983 года по МПК H01M4/30 

Известен способ подготовки элек тродов, заключающийся в том, что смесь активной массы, пластического связыванэдего вещества и пластификато

ра гомогенизируется в немного увлажненную порошковую смесь, которая при нормальной температуре наносится на

;токоприемник в форме перфорированного листа или металлической сетки. Этот метод производства можно с успехом использовать при изготовлении электродов для открытых аккумуляторов, работающих с избытком электролита, а также при изготовлении положительных электродов в герметически закрытых аккумуляторах, работающих с

.электролитом, который капиллярно вяжется лишь в электродах обеих полярностей ив носителе электролита в форме ткани, одновременно выполняющей функции сепаратора. Задняя сторона отрицательного электрода в герметически закрытых аккумуляторах, отвернутая от .носителя электролита, служит для рекомбинации кислорода, возникаиощего на положительном электро де в процессе периода зарядки и.этим так называемым, кислородным округом, связанным с возникновением-нежелательного водорода, затрудняется полная зарядка отрицательного электрода

Рекомбинационная, т.е. поглощающа реакция кислорода протекает благодаря достаточно большому отрицательном потенциалу на отрицательном электроде, с достаточной скоростью, прежде всето, на металлических частях покрытия отрицательного электрода, т.е. на металлической сетке, перфорированном листе или на спеченном никелевом носителе активной массы. .

Известны способы подготовки, при которых Рекомбинационнаяскорость кислорода повышается на кадмиевом электроде. В соответствии с патентом Чехословакии № 136952 кадмиевый электрод электропроводно связан с пористым телом на основе активного угля или подходящего металла, облегающего редукцию кислорода.

Этот способ, однако, сложен по технологии, так как он требует отдельную подготовку пористого тела, а эти усложняется монтаж соответствующего аккумулятора. .

Известен также способ, при котором используется тонкий слой, рекомбинирующий кислород на отрицатель. ном электроде, жестко прикрепленный к этому электроду.

Недостатком этого решения является то, что тонкий слой покрывает в соответствии с патентом Чехословакии № 129448 всю поверхность электрода, однако с точки зрения pe coмбинaции кислорода действенной остается лишь та часть слоя, которая находится в

соприкосновении не с носителем электролита и сепаратором, а с газообразным пространством элемента. Отрицательные электроды, связанные пластиком, применяющиеся у элементов с избытком электролита, хотя и устраняют недостатки, касающиеся технологии и монтажа, но они невыгодны в том смысле, что их токоприемник полностью развальцован в теле электрода, ПОЭТОМУ указанная рекомбинационная (реакция на происходить не может, а на собственной массе электрода она происходит с недостаточной скоростью В связи с этим зарядка и перезарядка герметически закрадтого аккумулятора сопровождается возрастанием избыточного давления кислорода внутри аккумулятора, что при недостаточном избытке емкости отрицательного электрода относительно положительного электрода может вызвать нежелательное возникновение водорода на отрицательном электроде.

Эти недостатки устраняет предлагаемыЛ способ производства отрицательных электродов у герметически закрытых электрохимических источников тока, заключающийся в том, что на токоприемник наносится смесь активной массы и вяжущего пластического вещества, которая при нормальной температуре прокатывается до тех пор, пока не создастся необходимый слой, котопый потом наносится на обе стороны токоприемника при последующей операции на одну сторону таким образом созданной полосы наносится тонкий слой катализатора, например, активный угол, сажа, графит, стальнгия вата и при нормальной температуре он накатывается на эту полосу, далее эта полоса разрезается на электроды требуемого раз-мера.

Избыток давления внутри герметически закрытого электрохимического источника не достигает больших значеIНИИ даже при длительной перезарядке, что обеспечивает его надежность при его длительном использовании.

Отрицательные электроды не теряют даже после накатки катализирунвдего слоя свою эластичность -и способность сворачивания в катушку, поэтому их с успехом можно использовать и для цилиндрических .типов электрохимических источников тока. Для кнопочных или призматических герметически закрытых электрохимических источников тока целесообразно за второй стадией накатки расположить механические ножницы или у электродов дисковой формы высекатель, что позволит применять автоматизацию при производственном процессе.

С экономической точки зрения выгодны и другие углеродные материалы. также как сажа или графит, которые, кроме того, обладают большой стойкос тью против коррозии в щелочном электролите с потенциалом на кадмиевом электроде. . Для ускорения редукции кислорода целесообразно установить на гаэообра эукнцей стороне отрицательного электрода дополнительный электрод, работакяций с максимально расширенной границей раздела трех фаз, поэтому повышают максима 1ьную площадь соприкосновения газа с электролитом и катёшизатором его рюдукции. Для этой (Цели использук)тся дая. связки тонкиекатализаторные слоишдрофобного плас та, выполнякшеего как функцию связывающего вещества, так и гйд|хэфобиэирующего средства Таким образом, соз дадутся поры, заполненные газом, пре образованным 9 кислород рекомбинирующего слоя. Процесс рекомбинации можно также ускорить накаткой пocлe oнзщeгo слоя металлической решетки, перфорированного листа или метгшлических волокон например, в форме металлической ваты на поверхность полосм отрицательного электрода. Обратное поглощение кислорода на отрицательном электроде можно еще ускорить тем, что одна сторона электродной полосы сразу же после накатки будет механически обработана, например, рифлением, таким образом, чт часть активной масса будет отстранен и тем самым в корпусе электрода откроет зсшаЛьцованный коллектор, в ре зультате чего возникнет поверхность, благоприятная для рекомбинационной реакции. Накатка тонкого слоя катализатора непосредственно на газообразуюсаую сторону отрицательного электро- обес печит полный электрический контакт обоих слоев, а также достаточно большой отрицательный потенциал и у Катализирующего слоя. По предлагае.мому способу создан локальный гальва нический элемент металл-кислород, т.е. элемент, работающий в режиме электрического з алыкания и,обеспечивающий высокую способность поглощения кислорода. Для обеспечения простого способа подготовки отрицательного электрода доступного монтажа соответствующего элемента тонкий слой пористого вещества , повышающего рекомбинационную скорость кислорода, наносится непосредственно за накаткой первого слоя кадмиевого электрода. Тем самым возникает двухслойный электрод в компак тной фсфме, в котором оба слоя являются максимально токопроводными. Кроме того, редукцию кислорода можно катализировать например, активным углем либо в чистом виде, лиВо вместе с некоторыми катализиру1бщими присадками, облегающими перенос электронов к адсорбированному кислороду и катализирующими при гвтёроген« lioM разложении перекиси водорода,яв:ляющегося промежуточным продуктом ре дукцич кислорода. Пример 1. 9 вес.ч. порошкообразного активного угля смешивается с одной частью ПТФЭ (тефлон) в состо янни дисперсии, и после фильтрации, промывки, сушки и измельчения этой смеся к ней добавляется 2 вес.ч. эти лового спирта. Полученнгш немного увлажненная смесь наносится путем накатки на газообраэующую сторону тольko что подготовленного кадмиевого элё| трояа. Полосу высушивают и paapei зают в соответствии с требуемым размером электрода. Пример 2. Смесь подготавливается так же, как в примере 1, но только с той разницей, что вместо дисперсионного ПТФЭ (тефлон) используется порошкообразный. Пример 3. На газообразующую сторону кадмиевого электрода наносится накаткой тонкая стальнаА сетка из проволоки 0,15 мм, служащая катализатором; полученная полоса высушивается и разрезается в соответствии с требуемыми размерами электрода. Пример 4. На газообразующую сторону Ксио иевого электрода в качестке катализатора накатывается тонкий слой стальной ваты, полученной в качестве отхода при механической обработке металла; полученная полоса потом обрабатывается, как в примере 3. Пример 5. Рекомбинационный слой, указанный в примерах 1-4, накатывается на газообразующую сторону цинкового электрода у герметически закрытых Ni-Zn или Ag-2n аккумуляторов. Процесс рекомбинации кислорода на отрицательном электроде, изготовлен-, ном накаткой, можно ускорить следующим образом. Вальцуется электроднгл полоса толщиной, равной половине требуемой, в следующей on&fiaufiit полоса разрезается на длину, равную двойной высоте ; электрода. Полученный электрод в половине перегнется таким образом, что возникнет .электрод требуемой высоты, однако двухслойный. Обе внеишие поверхности электрода будут в контакте с носителем электролита, обе внутрение служат дня рекомбинаций -кисйоро-: а. Внутреннюю поверхность можно -увеичить за счет прослойки из любого ористого материала, например, из ешетки или за счет любой другой дис анциошюй прослойки.

П p и м e p б. Электрод, вяжущий toiacTHKOM, изготавливается перегибкой электродной полосы половинной толщины, ем самым возникает двухслойный.элек-i трод с возможностью рекомбинации кислорода на в.нутренни1 поверхностях.

Формула изобретения

1.Способ изготовления двухслойных отрицательных электродов для етически закрытых электрохимических источников тока, состоящих из двух слоев, первый из которых изготовлен

Из активной, массы,-связанной пласти 1еским связывающим веществом, а вто- 15 .рой изготовлен из тонкого слоя, рекомбинирующеГо кислород, о тличаетс я тем,что на коллектор тока наносит- : ся смесь активной массы и пластического вяжущего вещества, которая при jQ нормальной температуре прокатывается на слой, покрывающий обе стороны коллектора, в последующей операции на одну сторону таким образом созданной полосы наносится тонкий слой катали- 25 затора, например активный уголь,сажа, графит, стальная вата, и при нормальной температуре он прокатывается на эту сторону, после чего из таким об- : разом созданной полосы разрезаются -зп электроды требуемого размера.

2.Способ поп,1, отличается тем, что накаткой изготавли-вается электродная лента половинчатой толщины по сравнению с требуемой толщиной электрода/ из ленты выстригаются электроды двойной высоты по сравнению с требуемой высотой электрода, перегибом этого электрода в половине его высоты со слоем катали.затора, обращенного во внутрь, получается удвоенный двухслойный электрод

3.Способ по п.2, отличаетс я тем, что перед перегибом электрода между слоями катализатора вкладывается дистанционная прослойка,

4.Способ ПОП.1, отличается тем, что в катализаторном слое создаются газовые канаЛы присадкой (смесью) 3-30% от массы ПТФЭ (тефлон) к основному катализатору после чего гомогенизированный слой увлажняется пластификатором и односторонне навальдовывается на газообразующую сторону отрицательного электрода.

5.Способ по П.1, о т л и ч а е тс я тем, что газообразующая сторона отрицательного электрода подвергается механической обработке, например, рифлением, таким образом, что часть активной Массы отстраняется и открывает завальцованный коллектор тока.

Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной Ведомством по изобретательству Чехословацкой Социалистической Республики .