Способ изготовления основы электрода химического источника тока - RU2054758C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для изготовления электродов химических источников тока, например никель-кадмиевых и свинцовых аккумуляторов.

Известна конструкция электродов, которые изготавливают металлизацией полимерной подложки с последующим осаждением активного материала [1]
Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению способ изготовления основ электродов такой конструкции [2] состоит в активации нетканого полотна из полимерных, например полиолефиновых, волокон в растворе, содержащем олово и палладий, химическом никелировании полотна и гальваническом никелировании.

Недостатками прототипа являются использование больших количеств олова и применение дорогостоящего палладия. Расход палладия в случае металлизации волокнистых материалов оказывается особенно большим из-за развитой металлизируемой поверхности. При металлизации подготовленного таким образом полимерного волокнистого материала высока вероятность разложения раствора металлизации на случайно попавших в раствор с поверхности полимера частицах палладия.

Целью изобретения является замена палладия и олова не менее дефицитные материалы.

Цель достигается тем, что в качестве полимерного волокнистого материала берут материал обменной емкостью по катионам 0,5-6 мг-экв/г, а перед металлизацией проводят насыщение полимерного материала ионами никеля с последующей обработкой раствором, содержащим борогидрид щелочного металла при концентрации 0,1-1,2 г/л при температуре 15-70^оС в течение 0,5-30 мин.

Указанные параметры волокнистого материала и процесса активации являются оптимальными. При обменной емкости менее 0,5 мг-экв/г количество сорбированного никеля недостаточно для проведения активации, гарантирующей металлизацию всей поверхности волокон. При обменной емкости более 6 мг-экв/г никель расходуется нерационально, волокно в растворе металлизации и в электролите аккумулятора, что снижает прочность волокон и приводит к отслоению металлического покрытия.

При содержании борогидрида менее 0,1 г/л сорбированный никель не восстанавливается, а при содержании более 1, 2 г/л большая часть его разлагается, не взаимодействуя с никелем.

При температуре ниже 15^оС раствор борогидрида не восстанавливает сорбированный волокном никель, а при температуре выше 70^оС разложение борогидрида происходит чрезмерно быстро и основная часть его расходуется непроизводительно.

При продолжительности обработки в растворе борогидрида менее 0,5 мин сорбированный никель не успевает восстановиться, а при обработке в течение более 30 мин борогидрид успевает полностью израсходоваться.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими примерами.

П р и м е р 1. В качестве полимерного волокнистого катионообменного материала использован нетканый иглопробивной войлок на основе радиационно привитого полипропилена с обменной емкостью по никелю 5 мг-экв/г, с диаметром волокон 36 мкм, пористостью 87% с толщиной полотна 5 мм. Насыщение никелем проведено путем часовой выдержки войлока в водном растворе гидрокарбоната натрия с концентрацией 2% промывки деионизованной водой, получасовой обработки в растворе сернокислого никеля с концентрацией 3% и промывки. Насыщенные никелем заготовки обработаны в течение 15 мин при 50^оС в растворе борогидрида натрия с концентрацией 0,5 г/л, содержащем добавку 2 г/л карбоната натрия. При обработке заготовки приобретают темно-серый цвет. Активированные таким образом заготовки химически заникелированы при комнатной температуре в растворе состава, г/л: Сернокислый никель 50 Хлористый аммоний 35
Фосфорноватистокислый натрий 40 Аммиак До рН 9
Затем заготовки никелированы гальванически в стандартной ванне Уотса до содержания никеля 0,5 г/см³. В таблице характеристики изготовленной таким образом электродной основы сопоставлены с изученными характеристиками электродной основы положительного электрода никель-кадмиевого аккумулятора типа Н фирмы "Hoppecke", конструкция которого аналогична описанной в аналоге и прототипе.

Из таблицы следует, что по основным важным для характеристик электрода параметрам основа, изготовленная в соответствии с предлагаемым изобретением, и основа электрода фирмы "Hoppecke" близки.

Реферат

Использование: производство химических источников тока. Сущность изобретения: основу из нетканого волокнистого полимерного материала с обменной емкостью по катионам 0,5 - 6 мг-экв/г активируют насыщением ионами никеля с последующей обработкой водным раствором борогидрида щелочного металла при концентрации 0,1 - 1,2 г/л при температуре 15 - 70^oС в течение 0,5 - 30 мин, после чего проводят химическую и гальваническую металлизацию. Способ позволяет исключить из процесса дефицитные материалы и предотвратить разложение раствора для металлизации. 1 табл.

Формула