RU2152669C1 - Electrode for alkali storage battery and method for its manufacturing - Google Patents
Electrode for alkali storage battery and method for its manufacturing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2152669C1 RU2152669C1 RU99117493/09A RU99117493A RU2152669C1 RU 2152669 C1 RU2152669 C1 RU 2152669C1 RU 99117493/09 A RU99117493/09 A RU 99117493/09A RU 99117493 A RU99117493 A RU 99117493A RU 2152669 C1 RU2152669 C1 RU 2152669C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- porosity
- reducing atmosphere
- range
- manufacturing
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 5
- 239000003513 alkali Substances 0.000 title abstract 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 title abstract 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 18
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 12
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 7
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 abstract 1
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве электродов для щелочных аккумуляторов различных электрохимических систем. The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in the manufacture of electrodes for alkaline batteries of various electrochemical systems.
Известен электрод щелочного аккумулятора, содержащий пористую токопроводящую основу из пористой никелевой фольги, токоотвод и активную массу (см. патент РФ 2098891, кл. H 01 M 4/24, 1997). Known electrode alkaline battery containing a porous conductive base of a porous nickel foil, a collector and an active mass (see RF patent 2098891, CL H 01 M 4/24, 1997).
Недостатком электрода является невысокая емкость из-за небольшого количества активной массы, внесенной в подложку. The disadvantage of the electrode is its low capacitance due to the small amount of active mass introduced into the substrate.
Из известных электродов для щелочного аккумулятора наиболее близким по совокупности существенных признаков является электрод для щелочного аккумулятора, содержащий трехслойную пористую токопроводящую основу, токоотвод и активную массу (авторское свидетельство СССР 324679, кл. H 01 M 4/24, 1971). Of the known electrodes for an alkaline battery, the closest in combination of essential features is an electrode for an alkaline battery containing a three-layer porous conductive base, a collector and an active mass (USSR author's certificate 324679, class H 01 M 4/24, 1971).
Недостатком этого электрода являются низкие удельные электрические характеристики из-за значительной массы и толщины трехслойной пористой основы. The disadvantage of this electrode is the low specific electrical characteristics due to the significant mass and thickness of the three-layer porous base.
Из известных способов изготовления электрода для щелочного аккумулятора наиболее близким по совокупности существенных признаков является способ изготовления электрода, включающий прокатку основы, ее спекание в восстановительной атмосфере и последующее внесение активной массы (патент РФ 2098892 C1, кл. H 01 M 4/24, 1997). Of the known methods of manufacturing an electrode for an alkaline battery, the closest in combination of essential features is a method of manufacturing an electrode, including rolling the base, sintering it in a reducing atmosphere and subsequent introduction of the active mass (RF patent 2098892 C1, class H 01 M 4/24, 1997) .
Недостаток этого способа связан с тем, что он не позволяет изготовить электрод с трехслойной основной из пористой никелевой фольги. The disadvantage of this method is that it does not allow the manufacture of an electrode with a three-layer base from porous nickel foil.
Задачей изобретения является создание электрода для щелочного аккумулятора, обладающего повышенными удельными электрическими характеристиками. The objective of the invention is to provide an electrode for an alkaline battery having increased specific electrical characteristics.
Указанный технический результат достигается тем, что в электроде для щелочного аккумулятора, содержащем трехслойную пористую токопроводящую основу, токоотвод и активную массу, в качестве токопроводящей основы взята пористая никелевая фольга, состоящая из центрального слоя с пористостью от 5 до 25% и толщиной от 30 до 60 мкм, и поверхностных слоев пористостью от 60 до 80% и толщиной от 70 до 150 мкм, при этом соотношение пористостей и толщин центрального и поверхностного слоев составляет от 0,06 до 0,4 и от 0,2 до 0,6 соответственно. Заявляемый диапазон пористостей, толщин и их соотношений для центрального и поверхностного слоев является оптимальным. При пористости центрального слоя меньше 5% и поверхностного слоя меньше 60% электрод будет иметь низкие характеристики из-за недостаточного содержания активной массы. При пористости центрального слоя более 25% и поверхностного слоя больше 80% электрод будет иметь низкие характеристики из-за повышенного электрического сопротивления токопроводящей основы. При толщине центрального слоя меньше 30 мкм и поверхностного слоя меньше 70 мкм электрод будет обладать недостаточной механической прочностью. При толщине центрального слоя более 60 мкм и толщине поверхностного слоя более 150 мкм у электрода будут пониженные удельные характеристики из-за избыточной массы. The specified technical result is achieved by the fact that in the electrode for an alkaline battery containing a three-layer porous conductive base, a current collector and an active mass, porous nickel foil consisting of a central layer with a porosity of 5 to 25% and a thickness of 30 to 60 is taken as the conductive base microns, and surface layers with a porosity of 60 to 80% and a thickness of 70 to 150 microns, while the ratio of porosities and thicknesses of the central and surface layers is from 0.06 to 0.4 and from 0.2 to 0.6, respectively. The claimed range of porosities, thicknesses and their ratios for the Central and surface layers is optimal. When the porosity of the central layer is less than 5% and the surface layer is less than 60%, the electrode will have low characteristics due to the insufficient content of the active mass. When the porosity of the central layer is more than 25% and the surface layer is more than 80%, the electrode will have low characteristics due to the increased electrical resistance of the conductive base. When the thickness of the central layer is less than 30 μm and the surface layer is less than 70 μm, the electrode will have insufficient mechanical strength. When the thickness of the central layer is more than 60 μm and the thickness of the surface layer is more than 150 μm, the electrode will have reduced specific characteristics due to excess weight.
Что касается способа изготовления, то результат достигается за счет того, что в способе изготовления электрода по п. 1, включающем прокатку основы, ее спекание, в восстановительной атмосфере формируют центральный слой, формирование поверхностных слоев проводят путем последующего нанесения никелевой суспензии на обе стороны центрального слоя и спекания в восстановительной атмосфере, места под токоотводы опрессовывают и отжигают, внесение активной массы в токопроводящую основу осуществляют химическим или электрохимическим методом. As for the manufacturing method, the result is achieved due to the fact that in the method of manufacturing the electrode according to claim 1, including rolling the base, sintering it, a central layer is formed in a reducing atmosphere, the formation of surface layers is carried out by subsequent application of a nickel suspension on both sides of the central layer and sintering in a reducing atmosphere, places for down conductors are pressed and annealed, the active mass is introduced into the conductive base by a chemical or electrochemical method.
Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию "новизна". The analysis of the prior art showed that the claimed combination of essential features set forth in the claims is unknown. This allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criterion of "novelty."
Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения. Установлено, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". To verify the compliance of the claimed invention with the criterion of "inventive step", an additional search was carried out for known technical solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed invention from the prototype. It is established that the claimed invention does not follow for a specialist explicitly from the prior art. Therefore, the claimed invention meets the criterion of "inventive step".
Сущность изобретения поясняется примером практической реализации электрода. The invention is illustrated by an example of a practical implementation of the electrode.
Электрод для щелочного аккумулятора изготавливался следующим образом. Из никелевого порошка со средним размером частиц 15 мкм путем прессования в валках при давлении 250 кгс/см2 и последующего спекания в водородной проходной печи изготавливали пористый центральный слой. Полученный слой имел толщину 35 мкм и обладал пористостью 17%. На обе поверхности полученного пористого слоя наносили никелевую суспензию (смесь 80% никелевого порошка и 20% порообразователя в этиловом спирте), сушили, подпрессовывали и спекали в водородной среде при температуре 900oC. Полученная основа имела толщину 235 мкм при пористости поверхностных слоев 65%. Из полученной основы вырубался электрод с токоотводящим ушком. Токоотводящее ушко опрессовывали до минимально возможной плотности, после чего проводили отжиг при температуре 500oC. Полученную токопроводящую пористую основу с токоотводящим ушком активировали путем последовательной пропитки в растворах нитрата никеля плотностью 1,21 г/см3 и гидроксида калия плотностью 1,4 г/см3. Количество введенной активной массы определялось по величине привеса электрода. Требуемое количество активной массы вводилось повторением пропитки в указанных растворах. После отмывки в дистиллированной воде и сушки электрод подвергался циклированию в экспериментальной ячейке с цинковым противоэлектродом. Полученный электрод показал в процессе циклирования высокие стабильные электрические характеристики.The electrode for an alkaline battery was made as follows. A porous central layer was made of nickel powder with an average particle size of 15 μm by pressing in rolls at a pressure of 250 kgf / cm 2 and subsequent sintering in a hydrogen feed furnace. The resulting layer had a thickness of 35 μm and had a porosity of 17%. A nickel suspension was applied on both surfaces of the obtained porous layer (a mixture of 80% nickel powder and 20% pore former in ethanol), dried, pressed and sintered in a hydrogen medium at a temperature of 900 o C. The base obtained had a thickness of 235 μm with a surface layer porosity of 65% . An electrode with a current-removing eye was cut out of the obtained base. The current-conducting eye was crimped to the lowest possible density, after which annealing was carried out at a temperature of 500 o C. The obtained conductive porous base with the current-carrying eye was activated by successive impregnation in solutions of nickel nitrate with a density of 1.21 g / cm 3 and potassium hydroxide with a density of 1.4 g / cm 3 . The amount of active mass introduced was determined by the magnitude of the electrode gain. The required amount of active mass was introduced by repeating the impregnation in these solutions. After washing in distilled water and drying, the electrode was subjected to cycling in an experimental cell with a zinc counter electrode. The resulting electrode showed high stable electrical characteristics during cycling.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленные электрод для щелочного аккумулятора и способ его изготовления могут быть реализованы на практике с достижением заявленного технического результата, т.е. они соответствуют критерию "промышленная применимость". Based on the foregoing, we can conclude that the claimed electrode for an alkaline battery and the method of its manufacture can be implemented in practice with the achievement of the claimed technical result, i.e. they meet the criterion of "industrial applicability".
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99117493/09A RU2152669C1 (en) | 1999-08-17 | 1999-08-17 | Electrode for alkali storage battery and method for its manufacturing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99117493/09A RU2152669C1 (en) | 1999-08-17 | 1999-08-17 | Electrode for alkali storage battery and method for its manufacturing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2152669C1 true RU2152669C1 (en) | 2000-07-10 |
Family
ID=20223786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99117493/09A RU2152669C1 (en) | 1999-08-17 | 1999-08-17 | Electrode for alkali storage battery and method for its manufacturing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2152669C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2207664C1 (en) * | 2002-02-18 | 2003-06-27 | Григорьева Людмила Константиновна | Positive plate for alkali storage battery |
| RU2343594C1 (en) * | 2007-10-22 | 2009-01-10 | Иршат Атауллович Махмутов | Method for manufacturing foil electrode for cadmium-nickel accumulator |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1418787A (en) * | 1972-04-06 | 1975-12-24 | Battelle Memorial Institute | Negative electrode for alkaline storage cells and method of manufacturing the electrode |
| RU2064208C1 (en) * | 1994-07-04 | 1996-07-20 | Акционерное общество закрытого типа "Униак" | Design and method of manufacture of stripless negative plate for alkaline nickel-iron cell |
| RU2098891C1 (en) * | 1995-03-27 | 1997-12-10 | Закрытое акционерное общество "АвтоУАЗ" | Electrode for alkali storage battery and method for its manufacturing |
| US5840444A (en) * | 1995-01-18 | 1998-11-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrode for storage battery and process for producing the same |
-
1999
- 1999-08-17 RU RU99117493/09A patent/RU2152669C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1418787A (en) * | 1972-04-06 | 1975-12-24 | Battelle Memorial Institute | Negative electrode for alkaline storage cells and method of manufacturing the electrode |
| RU2064208C1 (en) * | 1994-07-04 | 1996-07-20 | Акционерное общество закрытого типа "Униак" | Design and method of manufacture of stripless negative plate for alkaline nickel-iron cell |
| US5840444A (en) * | 1995-01-18 | 1998-11-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrode for storage battery and process for producing the same |
| RU2098891C1 (en) * | 1995-03-27 | 1997-12-10 | Закрытое акционерное общество "АвтоУАЗ" | Electrode for alkali storage battery and method for its manufacturing |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2207664C1 (en) * | 2002-02-18 | 2003-06-27 | Григорьева Людмила Константиновна | Positive plate for alkali storage battery |
| RU2343594C1 (en) * | 2007-10-22 | 2009-01-10 | Иршат Атауллович Махмутов | Method for manufacturing foil electrode for cadmium-nickel accumulator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11427914B2 (en) | Lithium cell electrode using surface-modified copper foil current collector | |
| US10804523B2 (en) | Coated iron electrode and method of making same | |
| US9368788B2 (en) | Layered iron electrode | |
| EP0710995B1 (en) | Electrode plate for battery and process for producing the same | |
| US6372379B1 (en) | Microporous membrane battery separator for silver zinc batteries | |
| CN107771363B (en) | Composite material | |
| CN1378708A (en) | Electrochemical electrode for fuel cell | |
| US4224392A (en) | Nickel-oxide electrode structure and method of making same | |
| JP2002541633A (en) | Porous electrode or partition used for non-aqueous battery and method for producing the same | |
| KR20160045760A (en) | Separator Based On Fibrous Ceramic Material For Ultracapacitors, EDLC, Hybrid Capacitor, Fuel Cell and Battery | |
| EP3656882B1 (en) | Porous metal body and current collector for nickel metal-hydride battery | |
| CA2507399C (en) | Method for producing drawn coated metals and use of said metals in the form of a current differentiator for electrochemical components | |
| RU2152669C1 (en) | Electrode for alkali storage battery and method for its manufacturing | |
| US20150056505A1 (en) | Manganese and iron electrode cell | |
| JP2000048823A (en) | Non-sintered electrode and method of manufacturing the same | |
| US20020061362A1 (en) | Process for producing an impermeable or substantially impermeable electrode | |
| WO2014121009A1 (en) | Coated iron electrode and method of making same | |
| EP1261046B1 (en) | Method of manufacturing an electrode/separator assembly for galvanic elements | |
| KR102854158B1 (en) | Method of preparing porous carbon electrode having multi-scale porous surface | |
| CN113474920B (en) | Electrodes for rechargeable energy storage devices | |
| JPH0213925B2 (en) | ||
| RU2098892C1 (en) | Combined electrode for alkali storage battery | |
| RU2229185C1 (en) | Method for manufacturing alkali battery plate | |
| KR101936044B1 (en) | Supercapacitor electrode for high temperature, manufactureing method of the electrode, and Supercapacitor for high temperature using the electrode | |
| RU2098891C1 (en) | Electrode for alkali storage battery and method for its manufacturing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040818 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090818 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20110910 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130818 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160727 |