Способ изготовления электрода на основе щелочного металла

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 100380 (21) 2892174/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30.1181 Бюллетень М 44

Дата опубликования описания 30. 11. 81 (я)м. кл.

Н 01 М 4/12

Н 01 М 4/40

Н 01 М 10/39

С 23 С 1/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.3. 035. .222.6 (088;8) Р.H. Каничев, В.A. Никитин и О.С.;"Туляков

1 !

Ленинградский ордена Октябрьской Революции и ордена, Трудового Красного Знамени технологический, институт им. Ленсовета (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА

НА ОСНОВЕ ЩЕЛОЧНОГО МЕТАЛЛА

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

Известен способ изготовления литиевого электрода, основанный на натирании матрицы из тугоплавких металлов, предварительно очищенных и нагретых выше температуры плавления лития, твердым металлическим литием (1), Этот способ, 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, 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 (1с) охлаждении.

По другому известному способу натриевый электрод изготавливают следующим образом: сначала матрицу покрывают слоем кадмия или золота толщиной 1-5 мкм, а затем va подслой электрохимически осаждается нат-. рий (3) .

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 плот" йость тока 100-250 мА/см при коэф25 фициенте использования лития 74-924.

Однако температура .пропитки высока, плотности тока разряда полученного электродом низки. Кроме того, наличие в сплаве значительного количест$() ва электрохимически неактивного ком886102 известным способом

Chas Li-En (30 вес.В)

Сплав,Li-Си (30 вес.В) 83

86 1,2-1 8 0 46 - 0,1

650-680

80 1,61

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 прн) изготовлении электрода перед пропиткой пористой матрицы расплавленным щелочным металлом или его сплавом предварительно выдерживают матрицу в расплаве галогенидов ще" лочных 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 эвтектической:смеси хлоридов лития и калия, имеющих достаточно низкую температуру плавления (352 С) и нео высокую, стоимость. Матрица может быть изготовлена из никеля, хрома, титана, железа, кобальта, вольфрама, молибдена, тантала или сплавов на их основе. Процесс нанесения проводят в атмосфере аргона либо сухо- го воздуха.

Пример 1. Никелевую пористую матрицу (80% пор) в виде диска диаметром 1 см, толщиной 0,3 см, запрессованную в обечайку из никелевой фольги с токоподводом, погружают в эвтектику хлоридов лития и калия, содержащую расплавленный металлический 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 A/cM2. Коэффициент использования лития 90,2%.

Пример 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 хлорндов лития и калия, содержащую жидкий сплав лития и магния (5 атомн.В) и выдерживают 5-10 с, после чего охлаждают. Операцию проводят при 390-430 С. Полученный электрод разряжают g паре с подходя® щим катодом при 410 С в расплаве эвтектической смеси хлоридов лития и калия и плотности тока 0,5 A/ñì

Коэффициент использования активной массы электрода 81,9%.

15 Пример 3. Матрицу из непористой никелевой фольги толщиной

50 мкм в виде диска диаметром 2 см с токоподвадом погружают в расплав эвтектической смеси хлоридов лития

Щ и калия, содержащей металлический литий, и выдерживают 5-10 с, после чего матрицу извлекают через слой расплавленного лития и охлаждают, Температура операции 410-430 С. Среду о нее значение нанесения лития 3 мг/см .

Аналогично изготавливают электроды из непористой фольги титана и молибдена. Среднее значение нанесения лития составляет: на титане — 4 мг/см-, на молибдене — 4,4 мг/см

2.

Приведенные примеры практическо го исполнения показывают, что способ изготовления электрода позволяет обеспечить заполнение пористой матрицы и хорошее сращивание наносимоИ го металла или сплава с ..материалом матрицы при существенном снижении температуры .технологической:операции.

Полученный электрод сохраняет удельную емкость известного электрода

4Q прототипа и, при значительно более высоких плотностях тока разряда, по сравнению с этим электродом, показывает высокое значение коэффициента использования активной массы.

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

886102

Продолжение таблицы

° е

Температура технологической операции, зС

Пористость матрицыу В удельная емкость азряд электрода

A ч/см А:ч/см А ч/ А/см

Состав электрода Сплав Li»Ип (30 вес.%) 80 1,60 . 0,51 0,74 0,25

650

Сплав Li-Cu (30 вес.Ф) 650-700

90 0,40 0,07 0,43 0,046

Предлагаеваим спосо» бом

Li (100%) 90 i 2

80 1,64 0,50 0,75 1 6/

80 1,40 0,42 0,63 0,5

400-450

Сплав Li-Mg (5 атомн.Ъ) 81,9

390-430

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США В 3551184, кл. С" 23 С: ll/00, 1970

2 . Патент Франции 9 2 27 3881, кл. С 23.".С 1/18, 1976

3. Патент ChlA В 3409465, 35 кл. 427 - 123 1968.

4. ПатЕнт Великобритании Р 1442971 кл. Н 01 М 4/80, 1974. !

Составитель К.Вейсбейн

Редактор Н.Бушаева Техред, А.Бабинец Корректор -Г. Решетник

Тираж 787 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, й-35, Рауыская наб,, д. 4/5

Заказ 10545/70

Филиал ППП Патент ., г. ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретениия

Способ изготовления электрода на

:основе щелочного металла, включающий цропитку пористой металлической матрицы расплавленнъвв щелочньак металлом ,или его:сплавом,: о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения температуры пропитки и улучщения разрядных характеристик электрода матрицу предварительно выдерживают в расп:* лаве галогенидов щелочных металлов..

Коэффициент исполь» зования активной массы,В