Способ изготовления электрода на основе щелочного металла

Союз Советских Социалистических Реслублик(51)М. Кл.зН 01 М 4/12Н 01 М 4/40Н 01 М 10/39С 23 С 1/16 ГосударствеииыЯ комитет СССР по делам изобретеииЯ и открытиЯ(088 8) Р.Н. Каничев, В,А. Никитин и О.С.;"ТуляковЛенинградский ордена Октябрьской Революции и ордена,Трудового Красного Знамени технологический;институтим. Ленсовета( 54 ) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА НА ОСНОВЕ ЩЕЛОЧНОГО МЕТАЛЛА Изобретение относится к химическим источникам тока, а именно к способу изготовления отрицательногоэлектрода из щелочного металла нлиих сплава,Известен способ изготовления ли"тиевого электрода, основанный на наЪтирании матрицы из тугоплавких метал"лов, предварительно очищенных и нагретых выше температуры плавления лития, твердым металлическим литием 1),Этот способ ,пригоден для нанесения лития на поверхности простойформы и неприменим для сложных конфигураций, какими например, являются пористые матрицы. Известен также способ, согласно которому литий наносится на матрицу, представляющую собой тонкий лист из никеля, хрома, железа, меди, молиб" дена или сплава на их основе путем погружения в расплавленный литий при 250-280 С и протирания поверхности листа специальной гребенкой 2).Указанный способ также непригоден для изготовления литиевых электродов сложных конфигураций. Кроме того, метод не обеспечивает йадежного сцепления лития с основой, о чем свидетельствует отслаивание, покры тия при медленном (1 с) охлаждении.По другому известному способу натриевый электрод изготавливают следующим образом; сначала матрицу покрывают слоем кадмия или золота толщиной 1-5 мкм, а затем на подслой электрохимически осаждаетсянат-;рий 3 .Однако способ многостадийный и длительный. Известен также способ изготовления электрода на основе щелочного 15 металла, включающий пропитку пористой матрицы из низкоуглеродистой илинержавеющей стали расплавленным щелочным металлом или его сплавом, содержащим 30 цинка, или меди, или 20 оба эти компонента при температуре650-750 С 4)Электроды,изготовленные таким способом, обеспечивают разрядную плот"йость тока 100-250 мА/см при коэф фициенте использования лития 74-92.Однако температура .пропитки высока,плотности тока разряда полученногоэлектродом низки. Кроме того, нали"чие в сплаве значительного количест" 30 ва электрохимически неактивного ком886102 известным способом Сплав 11-Еп (30 вес.)Сплав,1,1-Сц (30 вес.) 83 86 1,2-1,8 0,46- 0,1 650-680 80 1,61 74 0,52 0,74 понента снижает удельные энергетические характеристики электрода.Цель изобретения - снижение температуры пропитки и улучшение разрядных характеристик электрода.указанная цель достигается тем,что при изготовлении электрода перед пропиткой пористой матрицы расплавленным щелочным металлом или егосплавом предварительно выдерживаютматрицу в расплаве галогенидов ще"лочных металлов,Эффект сцепления, вероятно, обусловлен малым краевым углом смачивания на границе трех фаз: матрицарасплав галогенидов щелочных металлов - наносимая композиция. Операцию проводят в течение от 5 секунддо нескольких минут. Расплав можетбыть составлен из двойных и тройных.смесей галогенидов щелочных металлов, предпочтительно использованиеэвтектической:смеси хлоридов литияи калия, имеющих достаточно низкуютемпературу плавления (352 С) и неовысокую, стоимость. Матрица можетбыть изготовлена из никеля, хрома,титана, железа, кобальта, вольфрама,молибдена, тантала или сплавов наих основе. Процесс нанесения проводят в атмосфере аргона либо сухо-го воздуха.П р и м е р 1. Никелевую пористуюматрицу (80 пор) в виде диска диаметром 1 см, толщиной 0,3 см, запрессованную в обечайку из никелевой фольги с токоподводом, погружают в эвтектику хлоркдов лития и ка"лия, содержащую расплавленный металлический литий, и выдерживают 30 с,после чего электрод извлекают черезслой лития и охлаждаоют. Операциюпроводят при 400-450 С. Полученныйтаким образом электрод разряжают впаре с подходящим катодом в распла"ве 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 пористуюматрицу (80 пор) диаметром 1 см,толщиной 0,3 см, запрессованную вобечайку из никелевой фольги с токоподводом, погружают в расплавленнуюэвтектику 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. Полученныйэлектрод разряжаютпаре с подходяф щим катодом при 410 С в расплаве эвтектической смеси хлоридов лити икалия и плотности тока 0,5 А/смКоэффициент использования активноймассы электрода 81,9.15 П р и м е р 3. Матрицу из непористой никелевой фольги толщиной50 мкм в виде диска диаметром 2 смс токоподвадом погружают в расплавэвтектической смеси хлоридов лития20 и калия, содержащей металлическийлитий, и выдерживают 5-10 с, послечего матрицу извлекают через слойрасплавленного лития и охлаждают,Температура операции 410-430 С. Средуонее значение нанесения лития 3 мг/смАналогично изготавливают электродыиз непористой фольги титана и молибдена. Среднее значение нанесения лития составляет: на титане - 4 мг/см-,на молибдене - 4,4 мг/см2,З 0 Приведенные примеры практическо.- го исполнения показывают, что способизготовления электрода позволяетобеспечить заполнение пористой матрицы и хорошее сращивание наносимоЗъ го металла или сплава с .,материаломматрицы при существенном снижениитемпературы .технологической, операции.Полученный электрод сохраняет удельную емкость известного электродапрототипа и, при значительно болеевысоких плотностях тока разряда, посравнению с этим электродом, показывает высокое значение коэффициентаиспользования активной массы.Характеристики электродов, полученных известныя способом и предлагаемым, приведены в таблице.886102 Продолжение таблицы Температура технологической операции,зС Пористостьматрицыу В удельная емкость азряд элект- рода А ч/см 3(30 вес.Ф) 650-700 90 0,40 0,07 0,43 0,046 Предлагаеьаюм спосо бом ЬЗ. (100) 902 80 1,64 0,50 0,75 16- / 80 1,40 042 0,63 0,5 400-450 Сплав Ь 5.-Мд(5 атомн.Ъ) 81,9 390-430 Источники информации,принятые;во внимание при экспертизе 1. Патент США В 3551184,кл. С"23 С 11/00, 1970.2. Патент франции В 2273881,кл. С 23.".С 1/18, 1976,3. Патент США В 3409465,кл.427 - 123 ф 1968.4. Патфнт Великобритании 9 1442971кл, Н 01 М 4/80, 1974.Тираж 787 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, З, Раушская наб д. 4/5Заказ 10545/70 филиал ППП фПатентфф., г. ужгород, ул, Проектная, 4 формула изобретениияСпособ изготовления электрода на :основе щелочного металла, включающий нропитку пористой металлической матрицы расплавленньва щелочнаак металлом ,или его сплавом,. о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения температуры пропитки й улучшения разрядных характеристик электродаматрицу предварительно выдерживают в расп:ъ. лаве галогенидов щелочных металлов.,КоэфФициентиспользования активноймассы,В