Physicochemical properties and functioning of negative electrodes with lead-based coatings as part of reserve chemical power sources

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Physicochemical properties of lead coating on steel substrates obtained by the galvanic method are studied by atomic force microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction phase analysis, voltammetry, and chronopotentiometry. The influence of the surface oxidized layer and through pores in the lead coating on the functioning of this coating as an anode of chemical power sources is studied. It is shown that at positive temperatures the process of anodic oxidation of the steel substrate can contribute to functioning of the anode at discharge. High discharge characteristics of lead-coated anodes without barrier layers on a steel substrate at temperatures from -50 to +50°C are confirmed by tests of pilot batches of reserve power sources of the Pb/HClO4/PbO2 system. Application of POS 63 tin-lead alloy on a copper substrate is shown to be promising for manufacturing anodes of chemical power sources.

About the authors

P. A. Shcheglov

JSC Scientific and Production Association Pribor named after S. S. Golembiovsky

Author for correspondence.
Email: godforsaken@inbox.ru
Russian Federation, Moscow, 117587

D. A. Samsonov

JSC Scientific and Production Association Pribor named after S. S. Golembiovsky

Email: godforsaken@inbox.ru
Russian Federation, Moscow, 117587

A. B. Pavlenkov

JSC Scientific and Production Association Pribor named after S. S. Golembiovsky

Email: godforsaken@inbox.ru
Russian Federation, Moscow, 117587

T. L. Kulova

A. N. Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: tkulova@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119071

A. Y. Rychagov

A. N. Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: tkulova@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119071

A. M. Skundin

A. N. Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: tkulova@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119071

E. Y. Postnova

Yu. A. Osipyan Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences

Email: tkulova@mail.ru
Russian Federation, Chernogolovka, Moscow region, 142432

References

  1. Wong C., Yang E., Yan X.-T., Gu D. // Syst. Sci. Control Eng. 2018. V. 6. № 1. P. 213. https://doi.org/10.1080/21642583.2018.1477634
  2. Handbook of Batteries / Ed.D. Linden and T.B. Reddy. New York, Chicago, etc.: McGraw-Hill, 2002. 1453 p.
  3. Bagotsky V.S., Skundin A.M., Volfkovich Yu.M. Electrochemical Power Sources: Batteries, Fuel Cells, and Supercapacitors. Hoboken, N.J.: John Willey & Sons, 2015. 400 p. https://doi.org/10.1002/9781118942857
  4. Yoon S.-H., Son J.-T., Oh J.-S. // J. Power Sources. 2006. V. 162. № 2. P. 1421. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2006.07.051
  5. Lead is not dead: Three Ways that Lead Can Prove its Place in the Energy Transition. Wood Mackenzie, UK. Текст: электронный // www.woodmac.com: [сайт]. 2020. 16 июня. URL: woodmac.com/news/opinion/lead-is-not-dead (дата обращения: 29.03.2024).
  6. Riegel B. Lead is not dead – It’s a Critical Foundation for Europe’s low Carbon Future. Hoppecke Batterien GmbH & Co. KG, BRD. Текст: электронный // chargethefutere.org: [сайт]. 2020. 19 окт. URL: https://chargethefutere.org/blog/lead-is-not-dead-its-a-critical-foundation-for-europes-low-carbon-future (дата обращения: 29.03.2024).
  7. The world lead Factbook 2023. International Lead and Zinc Study Group, Portugal. Текст: электронный // www.ilzsg.org: [сайт]. 2023. URL: https://www.ilzsg.org/wp-content/uploads/SitePDFs/1_ILZSG%20World%20Lead%20Factbook%202023.pdf (дата обращения: 29.03.2024).
  8. White J.C., Power W.H., McMurtrie R.L., Pierce Jr.R.T. // Trans. Electrochem. Soc. 1947. V. 91. № 1. P. 73. https://doi.org/10.1149/1.3071768
  9. Brook P.A., Davies A.E. The Tin-Lead Dioxide Reserve Cell // J. Appl. Chem. 1956. V. 6. № 4. P. 174. https://doi.org/10.1002/jctb.5010060409
  10. Schrodt J.P., Otting W.J., Schoegler J.O., Craig D.N. // Trans. Electrochem. Soc. 1946. V. 90. № 1. P. 405–417. https://doi.org/10.1149/1.3071755
  11. Шпекина В.И., Савельева Е.А., Горбачева Е.Ю., Соловьева Н.Д. // Электрохимическая энергетика. 2014. Т. 14. № 4. С. 214. https://doi.org/10.18500/1608-4039-2014-14-4-214-217
  12. Шпекина В.И. Разработка технологии электроосаждения диоксида свинца на различные подложки в ультразвуковом поле. Дис. … канд. техн. наук. Саратов, ФГБОУ ВО “Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.”. 2016. 136 с.
  13. Щеглов П.А., Самсонов Д.А., Павленков А.Б. и др. // Электрохимия. 2023. Т. 59. № 12. С. 824. https://doi.org/10.31857/S0424857023120125 [Shcheglov P.A., Samsonov D.A., Pavlenkov A.B. et al. // Russ. J. Electrochem. 2023. V. 59. № 12. P. 1062. https://doi.org/10.1134/S1023193523120121]
  14. Щеглов П.А., Самсонов Д.А., Павленков А.Б. и др. // Журн. физ. химии. 2023. Т. 97. № 12. С. 1783. https://doi.org/10.31857/S0044453723120269 [Shcheglov P.A., Samsonov D.A., Pavlenkov A.B. et al. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2023. V. 97. № 12. P. 2836. https://doi.org/10.1134/S0036024423120269]
  15. Shcheglov P.A., Samsonov D.A., Pavlenkov A.B. et al. // Chimica Techno Acta. 2024. V. 11. № 1. Article № 202411103. https://doi.org/10.15826/chimtech.2024.11.1.03
  16. Shcheglov P.A., Samsonov D.A., Pavlenkov A.B. et al. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2024. V. 98. № 6. P. 1322. https://doi.org/10.1134/S0036024424700328
  17. Горбачев Н.В., Горбачева Е.Ю., Соловьева Н.Д., Краснов В.В. // Электрохимическая энергетика. 2011. Т. 11. № 3. С. 154. https://doi.org/10.18500/1608-4039-2011-11-3-154-157
  18. Горбачев Н.В., Горбачева Е.Ю., Соловьева Н.Д. и др. // Вестн. Саратовского гос. техн. ун-та. 2011. № 4 (49). Вып. 1. С. 83.
  19. Горбачев Н.В. Технология формирования анодных слоев электродов резервных источников тока с хлорной кислотой. Дис. … канд. техн. наук. Саратов: ФГБОУ ВО “Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.”, 2011. 127 с.
  20. Справочник по электрохимии / Под ред. А.М. Сухотина. Л.: Химия, 1981. 488 с.
  21. Judd M., Brindley K. Soldering in electronics assembly. 2nd ed. Elsevier, 1999. 369 p. https://doi.org/10.1016/B978-0-7506-3545-5.X5000-6
  22. ГОСТ 9.305–84. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Операции технологических процессов получения покрытий: межгосударственный стандарт: издание официальное. Москва: ИПК Издательство стандартов, 2003. [GOST 9.305–84. Unified system of corrosion and ageing protection. Metal and non-metal inorganic coatings. Technological process operations for coating production: interstate standard: official publication (in Russian). Moscow, 2003.]
  23. ГОСТ 9.302–88. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля: межгосударственный стандарт: издание официальное. Москва: ИПК Изд-во стандартов, 2001. [GOST 9.302–88. Unified system of corrosion and ageing protection. Metal and non-metal inorganic coatings. Control methods: interstate standard: official publication (in Russian). Moscow, 2001.]
  24. Pletcher D., Zhou H., Kear G. et al. // J. Power Sources. 2008. V. 180. № 1. P. 621. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2008.02.024
  25. Leygraf C., Wallinder I.O., Tidblad J., Graedel T. The Atmospheric Corrosion Chemistry of Lead / Atmospheric Corrosion. 2nd Edition. Hoboken NJ, John Wiley & Sons. 2016. Appendix G.P. 316. https://doi.org/10.1002/9781118762134
  26. Graedel T.E. // J. Electrochem. Soc. 1994. V. 141. № 4. P. 922. https://doi.org/10.1149/1.2054858
  27. Holleman A.F., Wiberg E. Inorganic Chemistry. San Diego, London, etc., Academic Press. 2001. P. 916.
  28. Todd G., Parry E. // Nature. 1964. V. 202. № 4930. P. 386. https://doi.org/10.1038/202386a0
  29. Howie R.A., Moser W. // Nature. 1968. V. 219. № 5152. P. 372. https://doi.org/10.1038/219372a0
  30. Roberts A.C., Stirling J.A.R., Carpenter G.J.C. et al. // Mineral. Mag. 1995. V. 59. № 395. P. 305. https://doi.org/10.1180/minmag.1995.059.395.14
  31. Siidra O.I., Jonsson E., Chukanov N.V. et al. // Eur. J. Mineral. 2018. V. 30. № 2. P. 383. https://doi.org/10.1127/ejm/2018/0030-2723
  32. Olby J.K. // J. Inorg. Nucl. Chem. 1966. V. 28. № 11. P. 2507. https://doi.org/10.1016/0022-1902(66)80373-1
  33. Siidra O., Nekrasova D., Depmeier W. et al. // Acta Cryst. B. 2018. V. B74. № 2. P. 182. https://doi.org/10.1107/S2052520618000768
  34. Кащеев В.Д., Кабанов Б.Н., Лейкис Д.И. // Докл. АН СССР. 1962. Т. 147. № 1. С. 143.
  35. Кабанов Б.Н., Кащеев В.Д. // Докл. АН СССР. 1963. Т. 151. № 4. С. 883.
  36. Séby F., Potin-Gautier M., Giffaut E. et al. // Geochim. Cosmochim. Acta. 2001. V. 65. № 18. P. 3041. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(01)00645-7
  37. Gajda T., Sipos P., Gamsjäger H. // Monatsh. Chem. 2009. V. 140. P. 1293. https://doi.org/10.1007/s00706-009-0188-5
  38. Gamsjäger H., Gajda T., Sangster J., Saxena S.K., Voigt W. Chemical Thermodynamics. V. 12: Chemical Thermodynamics of Tin / Ed.J. Perrone. Issy-les-Moulineaux, OECD Nuclear Energy Agency. 2012. 609 p.
  39. ГОСТ Р 58593–2019. Источники тока химические. Термины и определения: Национальный стандарт Российской Федерации: издание официальное. Москва: Стандартинформ, 2019. [GOST R58593–2019. Primary and secondary cells and batteries. Vocabulary: national standard of the Russian Federation: official publication (in Russian). Moscow, 2019.]
  40. Голембиовский В.С., Есиев Р.У., Колпащиков Ю.В. и др. Энергосодержащий источник тока, Патент RU2487313 (Россия). Заявл. 03.02.2012, опубл. 10.07.2013. [Golembiovskij V.S., Esiev R.U., Kolpashchikov Yu.V. et al. Energy-Containing Power Source, Patent RU2487313 (Russia), Applied 03.02.2012, published 10.07.2013]
  41. Набоков Ю.А., Корченков И.А., Трофимов П.В., Павленков А.Б., Самсонов Д.А., Щеглов П.А. Энергосодержащий источник тока, Патент RU2822542 (Россия). Заявл. 18.07.2023, опубл. 09.07.2024. [Nabokov Yu.A., Korchenkov I.A., Trofimov P.V., Pavlenkov A.B., Samsonov D.A., Shcheglov P.A. Energy-containing power source, Patent RU2822542 (Russia). Applied 18.07.2023, published 09.07.2024.]

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».