RU2198845C2 - Nickelous hydroxide - Google Patents
Nickelous hydroxide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2198845C2 RU2198845C2 RU2001105294/12A RU2001105294A RU2198845C2 RU 2198845 C2 RU2198845 C2 RU 2198845C2 RU 2001105294/12 A RU2001105294/12 A RU 2001105294/12A RU 2001105294 A RU2001105294 A RU 2001105294A RU 2198845 C2 RU2198845 C2 RU 2198845C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nickel
- cobalt
- nickelous hydroxide
- water
- zinc
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 title abstract 7
- LVIYYTJTOKJJOC-UHFFFAOYSA-N nickel phthalocyanine Chemical compound [Ni+2].C12=CC=CC=C2C(N=C2[N-]C(C3=CC=CC=C32)=N2)=NC1=NC([C]1C=CC=CC1=1)=NC=1N=C1[C]3C=CC=CC3=C2[N-]1 LVIYYTJTOKJJOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 17
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 13
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- MMUCNHNUAIJJRH-UHFFFAOYSA-N oxonickel hydrate Chemical compound [O].O.[Ni] MMUCNHNUAIJJRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 12
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 11
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 29
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 abstract description 2
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 abstract description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 abstract 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 abstract 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 abstract 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 26
- DWAHIRJDCNGEDV-UHFFFAOYSA-N nickel(2+);dinitrate;hydrate Chemical compound O.[Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O DWAHIRJDCNGEDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 6
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L barium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ba+2] RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910001863 barium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002640 NiOOH Inorganic materials 0.000 description 1
- VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N Nickel(2+) Chemical compound [Ni+2] VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910001429 cobalt ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000361 cobalt sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940044175 cobalt sulfate Drugs 0.000 description 1
- XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) Chemical compound [Co+2] XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000335 cobalt(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 239000002003 electrode paste Substances 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 description 1
- SPIFDSWFDKNERT-UHFFFAOYSA-N nickel;hydrate Chemical compound O.[Ni] SPIFDSWFDKNERT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N nitrous oxide Inorganic materials [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
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
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электрохимии, в частности к гидрату закиси никеля, применяемому в производстве химических источников тока. The invention relates to the field of electrochemistry, in particular to nickel nitrate hydrate used in the manufacture of chemical current sources.
Химические источники тока находят широкое применение на железнодорожном, морском транспорте, в лифтовом хозяйстве, а также используется в качестве аварийных источников питания. Chemical current sources are widely used in railways, maritime transport, in the elevator economy, and is also used as emergency power sources.
В соответствии с современной точкой зрения электрохимически активным веществом заряженного положительного оксидно-никелевого электрода химического источника тока является соединение NiOOH, имеющее определенное кристаллическое строение (так называемая β-форма). Разряженный положительный электрод состоит из гидрата закиси никеля Ni(OН)2 (Дасоян М.А. Химические источники тока. - Л.: Энергия, 1969, с. 142).In accordance with the modern point of view, the electrochemically active substance of a charged positive oxide-nickel electrode of a chemical current source is NiOOH, which has a certain crystalline structure (the so-called β-form). A discharged positive electrode consists of nickel oxide hydrate Ni (OH) 2 (Dasoyan MA Chemical current sources. - L .: Energia, 1969, p. 142).
Известен гидрат закиси никеля для щелочных аккумуляторов, содержащий активную добавку (барий), примеси и воду. Известный гидрат закиси никеля содержит не менее 56,5% никеля, 1,7-2,3% бария (к никелю), не более 0,26% железа (к никелю), не более 1,7% сульфат-иона. Влажность не более 7% (Дасоян М.А. Химические источники тока. - Л.: Энергия, 1969, с. 260 и 261). Known nickel hydroxide for alkaline batteries, containing an active additive (barium), impurities and water. Known nickel hydroxide contains not less than 56.5% nickel, 1.7-2.3% barium (to nickel), not more than 0.26% of iron (to nickel), not more than 1.7% of sulfate ion. Humidity not more than 7% (Dasoyan M.A. Chemical current sources. - L.: Energia, 1969, p. 260 and 261).
Недостатком известного гидрата закиси никеля является его низкая электропроводность и высокая стоимость. A disadvantage of the known nickel oxide hydrate is its low electrical conductivity and high cost.
Известно, что введение в гидрат закиси никеля активных добавок может значительно увеличить его активность и соответственно электропроводность. Высокая активность связана как с кристаллической структурой гидрата закиси никеля, так и с наличием в решетке молекул воды. В качестве активирующих добавок рекомендуется применять ионы лития, бария, кобальта, марганца и других металлов. It is known that the introduction of active additives into nickel oxide hydrate can significantly increase its activity and, accordingly, electrical conductivity. High activity is associated both with the crystal structure of nickel oxide hydrate and with the presence of water molecules in the lattice. As activating additives, it is recommended to use lithium, barium, cobalt, manganese and other metal ions.
Наиболее близким техническим решением, выбранным авторами за прототип, является известный гидрат закиси никеля для химических источников тока, содержащий активные добавки (барий и кобальт), примеси и воду. Массовая доля никеля и кобальта 57,5-60%; массовое отношение ионов кобальта к ионам никеля 0,015-0,030; массовый процент бария к никелю 1,7-2,2%; хлорид и сульфат-ион (свободный) 0,7-1,2%; влажность 6,5-7,5% (Патент РФ 2138447, C 01 G 53/04, 1999 г.). The closest technical solution chosen by the authors for the prototype is the well-known nickel oxide hydrate for chemical current sources, containing active additives (barium and cobalt), impurities and water. Mass fraction of nickel and cobalt 57.5-60%; the mass ratio of cobalt ions to nickel ions of 0.015-0.030; the mass percentage of barium to nickel is 1.7-2.2%; chloride and sulfate ion (free) 0.7-1.2%; humidity 6.5-7.5% (RF Patent 2138447, C 01 G 53/04, 1999).
Недостатком известного гидрата закиси никеля является его низкая электропроводность, вызванная недостаточно высокой активностью никеля с добавками бария и кобальта. Поэтому при использовании известного гидрата закиси никеля для приготовления активной пасты положительного электрода в нее вводят дополнительно графит для повышения электропроводности. Кроме того, известный гидрат закиси никеля отличается более высокой стоимостью, вызванной дополнительными затратами, необходимыми на его размол и классификацию. A disadvantage of the known nickel nitrate hydrate is its low electrical conductivity caused by the insufficiently high activity of nickel with the addition of barium and cobalt. Therefore, when using the known nickel oxide hydrate to prepare an active positive electrode paste, graphite is additionally introduced into it to increase the electrical conductivity. In addition, the well-known nickel nitrate hydrate has a higher cost caused by the additional costs required for its grinding and classification.
Заявляемое техническое решение направлено на увеличение электропроводности гидрата закиси никеля и на снижение его себестоимости. The claimed technical solution is aimed at increasing the electrical conductivity of nickel oxide hydrate and at reducing its cost.
Технический результат достигается тем, что известный гидрат закиси никеля для химических источников тока, содержащий активные добавки, примеси и воду, в качестве активных добавок содержит кобальт, цинк, кальций, магний, алюминий и медь при следующем содержании компонентов, мас.%:
Гидрат закиси никеля - 82,0-97,9
Кобальт - 10-0,5
Цинк - 4,5-0,01
Кальций - 1,5-0,04
Магний - 0,5-0,002
Алюминий - 3-0,005
Медь - 1,5-0,01
Примеси - 0,8-0,02
Вода - 0,1-2
При анализе патентных и научно-технических источников не выявлено технических решений, обладающих всей совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения.The technical result is achieved by the fact that the known nickel nitrate hydrate for chemical current sources, containing active additives, impurities and water, contains cobalt, zinc, calcium, magnesium, aluminum and copper as active additives in the following components, wt.%:
Nickel Hydrate - 82.0-97.9
Cobalt - 10-0.5
Zinc - 4.5-0.01
Calcium - 1.5-0.04
Magnesium - 0.5-0.002
Aluminum - 3-0.005
Copper - 1.5-0.01
Impurities - 0.8-0.02
Water - 0.1-2
When analyzing patent and scientific and technical sources, no technical solutions have been identified that have the entire set of essential features of the claimed technical solution.
Таким образом, заявляемый гидрат закиси никеля по результатам анализа уровня техники является неизвестным и соответствует критерию патентоспособности изобретения "новизна". Thus, the claimed Nickel oxide hydrate according to the results of the analysis of the prior art is unknown and meets the criteria of patentability of the invention of "novelty."
Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники показало, что известны активные добавки в гидрат закиси никеля в виде кобальта, марганца. Comparison of the claimed technical solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in the art showed that active additives in nickel oxide hydrate in the form of cobalt, manganese are known.
Однако выявленные технические решения не обладают всей совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения. В заявляемом гидрате закиси никеля только вся совокупность и сочетание известных и неизвестных существенных признаков позволяет получить новый, ранее неизвестный положительный эффект, заключающийся в значительном увеличении электропроводности гидрата закиси никеля и существенном снижении его себестоимости. However, the identified technical solutions do not possess the entire set of essential features of the claimed technical solution. In the inventive nickel nitrate hydrate, only the entire combination and combination of known and unknown significant features allows to obtain a new, previously unknown positive effect, consisting in a significant increase in the electrical conductivity of nickel nitrate hydrate and a significant reduction in its cost.
Заявляемое техническое решение явным образом не следует из уровня техники, так как между количеством и видом активных добавок в гидрате закиси никеля, размерами его частиц, формой и состоянием поверхности частиц, с одной стороны, и электропроводностью и себестоимостью гидрата закиси никеля, с другой стороны, существуют сложные нелинейные зависимости, которые не позволяют однозначно теоретически определять оптимальные параметры гидрата закиси никеля без проведения большого количества экспериментов. The claimed technical solution does not explicitly follow from the prior art, since between the number and type of active additives in nickel nitrate hydrate, the size of its particles, the shape and surface state of the particles, on the one hand, and the electrical conductivity and cost of nickel nitrate hydrate, on the other hand, There are complex nonlinear relationships that do not allow theoretically unambiguously determining the optimal parameters of nickel oxide hydrate without conducting a large number of experiments.
Таким образом, заявляемый гидрат закиси никеля соответствует критерию патентоспособности изобретения "изобретательский уровень". Thus, the claimed hydrate of Nickel oxide meets the criteria of patentability of the invention "inventive step".
Технический результат в заявляемом изобретении достигается за счет комплекса мероприятий. The technical result in the claimed invention is achieved due to a set of measures.
Более высокая электропроводность в заявляемом гидрате закиси никеля обеспечивается за счет введения в него активирующих добавок кобальта, магния, цинка, кальция, алюминия и меди в заявляемых пределах, которые повышают коэффициент использования никеля до максимальных значений. Снижение в нем примесей приводит к уменьшению локальных дефектов и увеличению электропроводности. За счет сферической формы частиц и развитой дендритной поверхности увеличивается зона контакта заявляемого вещества с электролитом, что приводит к увеличению его электропроводности. Higher electrical conductivity in the inventive nickel nitrate hydrate is ensured by the introduction of activating additives of cobalt, magnesium, zinc, calcium, aluminum and copper within the claimed limits, which increase the utilization rate of nickel to maximum values. A decrease in impurities in it leads to a decrease in local defects and an increase in electrical conductivity. Due to the spherical shape of the particles and the developed dendritic surface, the contact zone of the claimed substance with the electrolyte increases, which leads to an increase in its electrical conductivity.
Более низкая себестоимость заявляемого гидрата закиси никеля по сравнению с прототипом обеспечивается за счет замены части дорогостоящего никеля на менее дорогостоящие активизирующие добавки, а также за счет отсутствия затрат, связанных с размолом и классификацией гидрата закиси никеля. The lower cost of the inventive nickel nitrate hydrate compared to the prototype is provided by replacing part of the expensive nickel with less expensive activating additives, as well as due to the absence of costs associated with the grinding and classification of nickel nitrous hydrate.
Для проверки заявляемого технического решения была проведена следующая работа. To verify the claimed technical solution, the following work was carried out.
По прототипу гидрат закиси никеля получали следующим образом. According to the prototype, nickel oxide hydrate was prepared as follows.
Предварительно известными способами в отдельных стаканах приготавливали исходные растворы: 15-16% раствор сульфата никеля (II); 26-27% раствор едкого натра; 4% раствор бария гидроксида с температурой 70-80oС и раствор кобальта (II) сульфат семиводный для электрохимической промышленности.Previously known methods in separate glasses prepared stock solutions: 15-16% solution of Nickel (II) sulfate; 26-27% sodium hydroxide solution; 4% solution of barium hydroxide with a temperature of 70-80 o C and a solution of cobalt (II) sulfate seven-water for the electrochemical industry.
В емкость с мешалкой и пароводной рубашкой заливали 0,58 л раствора гидроксида натрия, плотностью 1,29-1,30 г/см3 и нагревали до 50oС. Затем при перемешивании подавали предварительно нагретый до температуры 50oС раствор сульфата никеля, плотностью 1,17-1,18 г/см3 в количестве 1,76 л. Одновременно с раствором сульфата никеля подавали в емкость раствор бария гидроксида в количестве 0,1 л, что составляет 2 мас.% от содержания в емкости никеля. Время подачи 1 час. В процессе осаждения температуру реакционной массы поддерживали в пределах 60oС. После слива маточный раствор дезактивировали в промежуточную емкость и направляли в сборник маточного раствора.0.58 L of sodium hydroxide solution with a density of 1.29-1.30 g / cm 3 was poured into a container with a stirrer and a steam jacket, and heated to 50 ° C. Then, a nickel sulfate solution preheated to a temperature of 50 ° C. was supplied with stirring, a density of 1.17-1.18 g / cm 3 in the amount of 1.76 liters. Simultaneously with a solution of nickel sulfate, a solution of barium hydroxide was fed into the vessel in an amount of 0.1 L, which is 2 wt.% Of the content of nickel in the vessel.
Остаток, оставшийся в основной емкости, перемешивали в течение 30-35 мин, отжимали и подвергали первой сушке. Первую сушку гидрата закиси никеля проводили при 110oС и перемешивали его до влажности 10-14%. Сушку проводили в течение 24 часов. Влажность составляла 12%. В высушенный продукт добавляли дистиллированную технологическую воду, осадок репульпировали и одновременно приливали к нему 0,08 л раствора сульфата кобальта. Полученную пульпу переливали в емкость, оборудованную мешалкой. После этого пульпу фильтровали на воронке Бюхнера. Отжатый продукт промывали в дистиллированной воде до содержания сульфат-ионов до слабой опалесценции промывной воды (остаточной концентрации 1,7 г/л). Отмытый продукт в виде пасты подавали на вторую стадию сушки. Сушку проводили при 120oС до содержания основного вещества в гидрате закиси никеля не менее 57% (в пересчете на никель). Время сушки составляло 26 часов. Далее готовый продукт измельчали в мельнице, классифицировали и упаковывали. Выход фракции 60-350 мкм составил 48%. Размер кристаллита соответствовал требованиям ТУ 48-3-63-90.The residue remaining in the main vessel was stirred for 30-35 minutes, squeezed and subjected to first drying. The first drying of nickel oxide hydrate was carried out at 110 o C and stirred it to a moisture content of 10-14%. Drying was carried out for 24 hours. Humidity was 12%. Distilled process water was added to the dried product, the precipitate was repulped and at the same time 0.08 L of cobalt sulfate solution was added thereto. The resulting pulp was poured into a container equipped with a stirrer. After this, the pulp was filtered on a Buchner funnel. The squeezed product was washed in distilled water to a sulfate ion content until the washings were weakly opalescent (residual concentration 1.7 g / L). The washed product in the form of a paste was fed to the second stage of drying. Drying was carried out at 120 ° C. until the content of the basic substance in nickel nitrate hydrate was at least 57% (in terms of nickel). Drying time was 26 hours. Next, the finished product was ground in a mill, classified and packaged. The yield of the 60-350 μm fraction was 48%. The crystallite size corresponded to the requirements of TU 48-3-63-90.
По заявляемому техническому решению гидрат закиси никеля получали следующим образом. According to the claimed technical solution, nickel nitrate hydrate was prepared as follows.
Исходные компоненты: никель, кобальт, цинк, кальций, магний, алюминий и медь в соотношении Ni:Co:Zn:Ca:Mg:Al:Cu = 1:(0,008 - 0,21):(0,0001 - 0,09): (0,0006 - 0,03): (0,00003 - 0,01):(0,00008 - 0,06):(0,0001 - 0,03) в виде насыщенных растворов сульфатов или хлоридов в дистиллированной воде с концентрацией 10-25% в количестве 0,58 л заливали при комнатной температуре в реактор-смеситель с мешалкой. Объем реактора-смесителя - 1 л. Включали мешалку и смешивали исходные растворы в течение 0,5 часа, затем полученный раствор нагревали до 100oС и вводили в него 25% раствор NaOH до достижения рН 14,0. После этого полученную пульпу отстаивали в течение 1 часа, охлаждали до комнатной температуры и фильтровали на воронке Бюхнера. Маточный раствор сливали в сборник маточного раствора, а осадок промывали 5-кратным объемом дистиллированной воды на фильтре и сушили при температуре 70oС до достижения влажности до 2%. В процессе выполнения данной работы получали гидрат закиси никеля с различным химическим составом, мас.%:
Гидрат закиси никеля - 81; 82; 90; 97,9; 98,2
Кобальт - 0,3; 0,5; 5; 10; 11
Цинк - 0,005; 0,01; 2; 4,5; 4,8
Кальций - 0,03; 0,04; 1; 1,5; 1,7
Магний - 0,001; 0,002; 0,25; 0,5; 0,5; 0,6
Алюминий - 0,003; 0,005; 1,5; 3; 3,1
Медь - 0,005; 0,01; 0,75; 1,5; 1,6
Примеси - 0,01; 0,02; 0,4; 0,8; 0,85
Вода - 0,05; 0,1; 1; 2; 2,2
Химический состав заявляемого гидрата закиси никеля варьировали путем изменения соотношения исходных растворов сульфатов или хлоридов в дистиллированной воде при их смешивании. В ходе выполнения данной работы проводили аналитический контроль химического состава гидрата закиси никеля, определяя форму и размер ее частиц, строение поверхности частиц, электропроводность, электроемкость и себестоимость изготовления по стандартным методикам. Результаты исследований представлены в таблице.Initial components: nickel, cobalt, zinc, calcium, magnesium, aluminum and copper in the ratio Ni: Co: Zn: Ca: Mg: Al: Cu = 1: (0.008 - 0.21) :( 0.0001 - 0.09 ): (0.0006 - 0.03): (0.00003 - 0.01) :( 0.00008 - 0.06) :( 0.0001 - 0.03) in the form of saturated solutions of sulfates or chlorides in distilled water with a concentration of 10-25% in an amount of 0.58 l was poured at room temperature in a reactor-mixer with a stirrer. The volume of the reactor-mixer is 1 liter. The stirrer was turned on and the initial solutions were mixed for 0.5 hours, then the resulting solution was heated to 100 ° C. and 25% NaOH solution was introduced into it until pH 14.0 was reached. After this, the resulting pulp was sedimented for 1 hour, cooled to room temperature and filtered on a Buchner funnel. The mother liquor was poured into the mother liquor collector, and the precipitate was washed with a 5-fold volume of distilled water on the filter and dried at a temperature of 70 ° C until a moisture content of 2% was reached. In the process of performing this work, nickel oxide hydrate with a different chemical composition was obtained, wt.%:
Nickel nitrate hydrate - 81; 82; 90; 97.9; 98.2
Cobalt - 0.3; 0.5; 5; 10; eleven
Zinc - 0.005; 0.01; 2; 4,5; 4.8
Calcium - 0.03; 0.04; 1; 1.5; 1.7
Magnesium - 0.001; 0.002; 0.25; 0.5; 0.5; 0.6
Aluminum - 0.003; 0.005; 1.5; 3; 3,1
Copper - 0.005; 0.01; 0.75; 1.5; 1,6
Impurities - 0.01; 0.02; 0.4; 0.8; 0.85
Water - 0.05; 0.1; 1; 2; 2.2
The chemical composition of the inventive nickel oxide hydrate was varied by changing the ratio of the initial solutions of sulfates or chlorides in distilled water when they are mixed. In the course of this work, analytical control of the chemical composition of nickel oxide hydrate was carried out, determining the shape and size of its particles, the surface structure of the particles, electrical conductivity, electrical intensity and cost of production by standard methods. The research results are presented in the table.
Анализ данных, представленных в таблице показывает, что заявленный гидрат закиси никеля отличается от известного более высокой электропроводностью [(0,7245 - 0,757)•10-8 Ом-1см-1 вместо 0,7•10-8 Ом-1см-1 у прототипа] , более низкой себестоимостью (87,1 - 88,6% вместо 100% у прототипа). Кроме того, заявляемый гидрат закиси никеля отличается от прототипа большей электроемкостью (0,435-0,6 А-ч/см3 электрода вместо 0,42 А-ч/см3 электрода у прототипа), сферической формой частиц размерами 0,5-30 мкм с развитой дендритной поверхностью вместо игольчатой формы частиц размерами 60-350 мкм с неоднородной шероховатой поверхностью.Analysis of the data presented in the table shows that the claimed nickel oxide hydrate differs from the known higher conductivity [(0.7245 - 0.757) • 10 -8 Ohm -1 cm -1 instead of 0.7 • 10 -8 Ohm -1 cm - 1 of the prototype], lower cost (87.1 - 88.6% instead of 100% of the prototype). In addition, the inventive nickel nitrate hydrate differs from the prototype in a greater electric capacity (0.435-0.6 Ah / cm 3 of the electrode instead of 0.42 Ah / cm 3 of the electrode in the prototype), with a spherical particle shape of 0.5-30 microns with a developed dendritic surface instead of a needle-shaped particle size of 60-350 microns with a non-uniform rough surface.
Оптимальными параметрами заявляемого гидрата закиси никеля являются следующие (опыты 2-4, 8, 9)
Гидрат закиси никеля - 82-97,9
Кобальт - 10-0,5
Цинк - 4,5-0,01
Кальций - 1,5-0,04
Магний - 0,5-0,002
Алюминий - 3-0,005
Медь - 1,5-0,01
Примеси - 0,8-0,02
Вода - 0,1-2
Уменьшение в заявляемом техническом решении содержания следующих компонентов (опыт 5), мас.%: гидрата закиси никеля - менее 82; кобальта - менее 0,5; цинка - менее 0,01; кальция - менее 0,04; магния - менее 0,002; алюминия - менее 0,005; меди - менее 0,01; примесей - менее 0,02; воды - менее 0,1 приводит к значительному снижению электропроводности заявляемого гидрата закиси никеля и повышению его себестоимости.The optimal parameters of the inventive hydrate of Nickel oxide are the following (experiments 2-4, 8, 9)
Nickel hydroxide - 82-97.9
Cobalt - 10-0.5
Zinc - 4.5-0.01
Calcium - 1.5-0.04
Magnesium - 0.5-0.002
Aluminum - 3-0.005
Copper - 1.5-0.01
Impurities - 0.8-0.02
Water - 0.1-2
The decrease in the claimed technical solution of the content of the following components (experiment 5), wt.%: Nickel nitrate hydrate - less than 82; cobalt - less than 0.5; zinc - less than 0.01; calcium - less than 0.04; magnesium - less than 0.002; aluminum - less than 0.005; copper - less than 0.01; impurities - less than 0.02; water - less than 0.1 leads to a significant decrease in the electrical conductivity of the inventive Nickel nitrate hydrate and increase its cost.
Увеличение в заявляемом техническом решении содержания следующих компонентов (опыт 1), мас.%: гидрата закиси никеля - более 97,9; кобальта - более 10; цинка - менее 4,5; кальция - более 1,5; магния - более 0,5; алюминия - более 3; меди - более 1,5; примесей - более 0,8 и воды - более 2 приводит к значительному снижению электропроводности и электроемкости заявляемого гидрата закиси никеля. The increase in the claimed technical solution of the content of the following components (experiment 1), wt.%: Nickel nitrate hydrate - more than 97.9; cobalt - more than 10; zinc - less than 4.5; calcium - more than 1.5; magnesium - more than 0.5; aluminum - more than 3; copper - more than 1.5; impurities - more than 0.8 and water - more than 2 leads to a significant reduction in electrical conductivity and electrical intensity of the inventive nickel oxide hydrate.
На опытном участке ОАО ЧМЗ получены опытные партии заявляемого гидрата закиси никеля в количестве 25 кг с положительным результатом. On the experimental site of OJSC ChMZ received experimental batch of the inventive nickel nitrate hydrate in the amount of 25 kg with a positive result.
Опытные партии заявляемого продукта отправлены на УЭХК г. Новоуральск и другим потребителям для сбррки и испытания химических источников тока. Experimental batches of the claimed product were sent to the UECC Novouralsk and other consumers for the sbrrki and testing chemical current sources.
Claims (1)
Гидрат закиси никеля - 82,0 - 97,9
Кобальт - 10 - 0,5
Цинк - 4,5 - 0,01
Кальций - 1,5 - 0,04
Магний - 0,5 - 0,002
Алюминий - 3 - 0,005
Медь - 1,5 - 0,01
Примеси - 0,8 - 0,02
Вода - 0,1 - 2Nickel oxide hydrate for chemical current sources, containing active additives, impurities and water, characterized in that it contains cobalt, zinc, calcium, magnesium, aluminum and copper as active additives in the following components, wt.%:
Nickel hydroxide - 82.0 - 97.9
Cobalt - 10 - 0.5
Zinc - 4.5 - 0.01
Calcium - 1.5 - 0.04
Magnesium - 0.5 - 0.002
Aluminum - 3 - 0.005
Copper - 1.5 - 0.01
Impurities - 0.8 - 0.02
Water - 0.1 - 2
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001105294/12A RU2198845C2 (en) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | Nickelous hydroxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001105294/12A RU2198845C2 (en) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | Nickelous hydroxide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001105294A RU2001105294A (en) | 2003-01-27 |
| RU2198845C2 true RU2198845C2 (en) | 2003-02-20 |
Family
ID=20246489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001105294/12A RU2198845C2 (en) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | Nickelous hydroxide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2198845C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2645142A1 (en) * | 1989-03-29 | 1990-10-05 | Centre Nat Etd Spatiales | PROCESS FOR THE PREPARATION OF AN ALKALINE-STABLE STRUCTURE-SUBSTITUTED NICKEL HYDROXIDE (ALPHA) AND USE THEREOF IN AN ELECTROCHEMICAL GENERATOR |
| GB2329179A (en) * | 1997-09-11 | 1999-03-17 | Samsung Display Devices Co Ltd | Double layered nickel hydroxide containing additives |
| RU2138447C1 (en) * | 1998-05-26 | 1999-09-27 | ООО "Торговый дом "Красный химик" | Method of production of nickelous hydroxide |
| RU2140120C1 (en) * | 1998-07-17 | 1999-10-20 | Уральский электрохимический комбинат | Method for manufacturing alkaline-cell oxydic nickel plate |
| DE19939025A1 (en) * | 1998-12-24 | 2000-06-29 | Starck H C Gmbh Co Kg | Nickel mixed hydroxide, process for its production and its use as cathode material in alkaline batteries |
-
2001
- 2001-02-23 RU RU2001105294/12A patent/RU2198845C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2645142A1 (en) * | 1989-03-29 | 1990-10-05 | Centre Nat Etd Spatiales | PROCESS FOR THE PREPARATION OF AN ALKALINE-STABLE STRUCTURE-SUBSTITUTED NICKEL HYDROXIDE (ALPHA) AND USE THEREOF IN AN ELECTROCHEMICAL GENERATOR |
| GB2329179A (en) * | 1997-09-11 | 1999-03-17 | Samsung Display Devices Co Ltd | Double layered nickel hydroxide containing additives |
| RU2138447C1 (en) * | 1998-05-26 | 1999-09-27 | ООО "Торговый дом "Красный химик" | Method of production of nickelous hydroxide |
| RU2140120C1 (en) * | 1998-07-17 | 1999-10-20 | Уральский электрохимический комбинат | Method for manufacturing alkaline-cell oxydic nickel plate |
| DE19939025A1 (en) * | 1998-12-24 | 2000-06-29 | Starck H C Gmbh Co Kg | Nickel mixed hydroxide, process for its production and its use as cathode material in alkaline batteries |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3460887B1 (en) | Cathode active material for all-solid-state lithium secondary battery | |
| CN106684351B (en) | A kind of nickel-cobalt-manganese ternary presoma and preparation method thereof | |
| EP2677066B1 (en) | Electrolytic manganese dioxide and method for producing same, and method for producing lithium-manganese complex oxide | |
| CN110482515B (en) | Preparation method of low-cost lithium iron phosphate | |
| US20240150196A1 (en) | Beta-nickel hydroxide doped with aluminum | |
| WO2011024765A1 (en) | Electrolytic manganese dioxide, method for producing same, and use of same | |
| US20090028772A1 (en) | Method for manufacturing lithium-iron-phosphorus compound oxide carbon complex and method for manufacturing coprecipitate containing lithium, iron, and phosphorus | |
| EP2818583A1 (en) | Electrolytic manganese dioxide, method for producing same, and use of same | |
| JPH08175818A (en) | Electrolytic manganese dioxide and its production | |
| US6162561A (en) | Akaline cell with improved cathode | |
| JP4086551B2 (en) | Method for producing tricobalt tetroxide and method for producing lithium cobaltate | |
| RU2198845C2 (en) | Nickelous hydroxide | |
| CN114583156B (en) | Method for preparing carbon-coated lithium manganese iron phosphate material by electrolyzing manganese slag | |
| KR20240133635A (en) | Recycled graphite for li-ion batteries | |
| CN113816436B (en) | Amorphous highly-doped cobalt aluminum hydroxide, and preparation method and application thereof | |
| CN118062906A (en) | Alpha-type aluminum-doped cobaltous hydroxide, and preparation method and application thereof | |
| CN111005031B (en) | Doped modified electrolytic manganese dioxide and preparation method and application thereof | |
| RU2138447C1 (en) | Method of production of nickelous hydroxide | |
| JP3353588B2 (en) | Method for producing manganese oxide for battery and battery | |
| Abdellatif et al. | LiMn1. 5Ni0. 25Fe0. 2M0. 05O4 nanoparticles as a cathode material for rechargeable li-ion batteries | |
| Fan et al. | Structural reinforcement and nucleation regulation via Fe vacancy engineering for high-performance regenerated LiFePO4 cathodes | |
| JP5544798B2 (en) | Method for producing lithium manganate and manganese dioxide used therefor | |
| JPH03503333A (en) | Method for producing improved electrolytic manganese dioxide | |
| CN117361478A (en) | A method for preparing lithium iron phosphate from titanium dioxide concentrated slag | |
| WO2025109773A1 (en) | Silver-coated copper powder, electroconductive resin composition containing same, and method for producing same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MZ4A | Patent is void |
Effective date: 20090721 |