Способ изготовления железного электрода щелочного аккумулятора

(3 Гасударственный комитет6 омта Иаистраа ИьРв диан иэа 5 ргтгнийи открытий ДК 621.355.8.032.4 (088.8) 43) Опубликовано 05.06.77, Бюллетень24 Ь) Дата опубликования описания 08.12.77(72) Автор изобретен ИностранецПол Гатридж(Великобритания) ная фирма Никель Лимитед"Великобритании)(71) Заявит Инге рн ОСОБ ИЗГОТОВЛЕВ 9 ЛОЧНО Полученный этим способом электрод имеет невысокий коэффициент использования активной массы.По предлагаемому способу с целью повышения коэффициента использования активной массы, в электролит вводят нитраты в количестве, необхо. димом для связывания железа.Осаждение активной массы, которая состоит по существу из гидроокиси железа и осажденной меди, является результатом увеличения рН на катоде. Это увеличение может быть обусловлено одной или обеими параллельными реакциями, а именно восстановлением ионов нитрата с выходом аммиака или соответствующих продуктов и потерей водородных ионов, являющейся результатом выделения водорода на катоде. ктротехническ о при ят елезног лен ем эл й массы на подло ионы двухва.и буферный отности тока мообработкой 10 его бязательяую огню. Кроме сцепление с войства осажденной активной массы таковь что она может быть сть, или отслоена о ругом месте. Однако основное э ачение способа заключается я адгеэированной железной ьге и исключении при этом в воэможности осаждещактивной массы на фо выделения водорода. Изобретение относится кпромышленносж и может бытьпроизводстве щелочных аккумуИзвестен способ изготоэлектрода щелочного аккумулялитического осаждения активноку из электролита, содержащлентн ого железа, ионы алюминияраствор в щелочной среде и20 - 140 ма)см с последующеМ. Этот способ предусматривает термообработку, что усложняет техн того, активная масса имеет плохое подложкой. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ изготовления железного электрода щелоч. ного аккумулятора путем осаждения активной мас. с т на металлическую фольговую подложку из электролита, содержащего ионы двухвалентного железа и соль меди при рН 0,5 - 3 и плотности тока 10 - 100 ма 1 см 21, 25 пользовала в том виде, какодложки для применения10 15 26 25 30 5060 Это может быть достигнуто путем контроля условий электролиза в частноии плотности катод. ного тока в объеме рН,Плотность тока на катоде доляща предпочп- тельно составлять 30 ма/ем. С увеличением плотности тока возрастает и тенденция к выделению водорода, позтбму для исключения какого-либо значительного выделения водорода плотность тока должна быть не более 60 масмз,При очень низком рН требуется высокая плот.ность тока, поэтому число рН должно составлять 1илн более, При числе рН 2,8 осаждается двухва.лентное железо, которое постоянно присутствует врезультате некоторого окислении этого железа,поэтому дпя исключения образования нежелательного отстоя в электролите рН не должно превыпать 3 и предпочтительно 2,8,При отсутствии меди, когда осадок достигаеттолнвшы -25 мкм, количество водорода, выделен.ного на катоде, даже если плотность тока и величина рН выдерживаются в заданных пределах,таково, что он стремится к смещению этого осадка,Недостаток устранен благодари совместномуосаждению меди с гидроокисыо железа в количестве от 1 до .20% от веса общего осадка. Это, может быть достигпуто путем включения какой-либо подходящей медной соли в электролит, ,например нитрата меди,При дальнейшем применении активной массы вбатарее медь является инертной, но в то же времяведет к повышению проводимости.Электролит, имеющий в основном нитратжелеза и содержащий соль меди, может быть приготовлен различными путями. Первый способ получения нитрата двухвалентного железа заключается всмешекии соли закиси железа с нитратом металладля образования нерастворимого осадка анионаэтой соли и металла нитрата, который удаляется,Второй способ состоит в смешении соли закисижелеза.с нитратом аммония,При образовании адгезивного осадка на метал.лической фольге процесс должен продолжатьсястолько, чтобы вес осадка был по меньшей мереравен весу фольги.Фольга предпочтительно должна быль, нике.левой, но может быть и из любого другого подходящего металла, например меди или железа. Сцелью экономии веса она должна быть по возможности тонкой. Очень подходящей является фольгатолщиной 0,007 мм.Эта фольга может быть перфорирована, инесколько фольг с осадками на них могут бытьсформированы в батарейные пластины.Ввиду отличных свойств активной массы,осажденной по предлагаемому способу, она можетбыть также использована в трубках или пакетах.Когда масса предназначена для такого применении,ее можно непрерывно снимать с опоры по мереосаждения. Например, она может осаждаться вращающийся цилиндрический катод и сниматься спомощью скребка. При применении в батарее активная масса должна подвергаться обратимой реакции восстановления и окисления и поскольку осажденная пщро. окись по существу свободна от железа и, следова. тельно., имеет низкую удельную проводимость, выделение водорода будет предпочтительно восста. новлению гидроокиси железа во время этапа восстановления до тех пор, пока не будет присутство. вать сера и сдерживать реакцию выделения водорода, В то время как сера может вводиться в осадок во время образования активной массы, если в электролит, используемый для осаждения, включается какая-нибудь подходящая серная соль, например тиосульфат натрия или сульфит натри эти соли имеют тенденцию к разложению при ниэ ком числе рН электролита. 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 сульфида или полисульфида щелочного металла, при. сутствующего в количестве 10- 10гм в раство. реиспользуемом для первонач)иной злектроли. тической зарядки. Количество серы.вводимой при этом в активную массу, составляет 0,1 - 1,Овес.%. Сера может присутствовать в активной массе в виде элементарной серы или сернистого соединения. Пример 1,Приготавливают раствор нитрата железа путемсмешения растворов сульфата железа и нитратасвинца и отфильтровывания осажденного сульфатасвинца,Концентрация ионов двухвалентного железасоставляет 0,75 млн. Добавляют нитрат меди до получения раствора 0,053 мпн и доводятрНдо 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/ем, На никеле образуется адгезированный: осадок толщиной 85 мкм, содержащий 10,6 вес,% меди, Электрод из никелевой фольги, несущий этот осадок, подвергают зарядке путем превращения его в катод в растворе 20 о-ной 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 гидроокнсь калия, содер. жвщую 1,5 г/л гидроокиси лития, емкость электрода составляет 0,696 а-час на 1 г железа, что эквивалентно использованию железа на 48,4%,поскольку медь не вносит вклан. в емкость эффективное использование 40,6%,При ме 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 графи.561528 Составнтель Ю. Драгомирова Техред М. Левицкая Корректор А Власенко Редактор В. Фельдман Тираж 976 Подпнснос ЦНИИПИ Государственного комнтета Совета Министров СССР по делам. изобретений н открытий 113035, Москва, Ж-Э 5, Раушская наб., д. 4/5Заказ 1699/1 б 1 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 товый анод и катод из никелевой фольги, но в :о есо; операции температура электрода состав, - .ет 15 С и рН 1,6. 1"ок иа катоде плотностью 35 ма/смз про. пускают в течение 5 мин и получают адгезированный осадок толщиной 50 мкм, содержащий 11,2 вес.% меди. Электрод заряжают в 20% - ной пщроокиси калия, содержащей 0,015 млн сульфида натрия, при плотности тока 10 ма(смз в течение -15 ч. После зарядки в том же электролите иэ 20% - ной гидроокиси калия с 1,5 г/л гидроокиси лития, емкость электрода составляет 0,573 а-час на грамм железа плюс медь, что составляет 39,8% использованцн.активной массы. Формула изобретенияСпособ изготовления железного электродащелочного аккумулятора путем осаждения активной массы на металлическую фольговую подложку из электролита, содержащего ионы двухвалентного железа и соль меди прн рН 0,5 - 3 и плотности тока 10 - 100 ма/см,о тлича ющийс я тем, что, с целью повышения коэффициента использования активной массы, в электролит вводят нитраты в 1 О количестве, необходимом для связывания железа.Источники информации, принятые во вниманиепрн экспертизе:1. Патент США У 3345212, кл, 136 - 25, 1967;2, Патент СССР по заявке М 1800413/07, 15 кл. Н 01 М 4/23, 20.6.72 г.