СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОКСИДНО-НИКЕЛЕВОГО ЭЛЕКТРОДА ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА Российский патент 1994 года по МПК H01M4/26 H01M10/28 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в производстве химических источников тока.

Известен способ изготовления оксидно-никелевого электрода (ОНЭ), в котором электродная масса в виде пастообразной смеси никелевого порошка, метилцеллюлозы и воды наносится на электродные стальные ленты с нанесенными на их поверхность пористым никелевым слоем и слоем порошкообразного вещества, не вступающего в химическое взаимодействие и не сплавляющегося с никелем, и имеющим температуру плавления 1000^оС, например алюминий, и спекается в печи. Недостатком такого способа изготовления электрода является сложность технологического процесса изготовления электродных лент и формирования самих электродов, которые связаны с использованием высоких температур (1).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления ОНЭ химического источника тока путем навальцовки на металлическую токоотводящую сетку активной массы из смеси гидроксида никеля, графита и связующего (2). Недостатком этого способа является периодичность технологического процесса и сложность удаления растворителя из готового электрода.

Целью настоящего изобретения является упрощение технологического процесса и повышение степени механизации. Это достигается тем, что в способе изготовления оксидно-никелевого электрода химического источника тока путем навальцовки на металлическую токоотводящую сетку активной массы из смеси гидроксида никеля, графита и связующего, согласно изобретению сетку выполняют плетеной из никеля и предварительно разрезают на полосы под углом 40-50^о, а в качестве связующего берут перфторсульфокатионит.

Способ заключается в следующем. Токоотводящая плетеная никелевая сетка с размером ячейки 04 мм разрезается на полосы под углом 40-50^о к направлению основы плетения, в результате чего она приобретает способность выдерживать усилие сжатия на валках при формовании электродной ленты. За счет возможности свободного перемещения нитей плетения никелевой сетки в предложенном варианте ее разрезания происходит равномерное распределение усилий сжатия на обе нити плетения и равномерное саморегулируемое распределение порошкообразной сухой электродной массы на обеих сторонах сетки при прокатке и прессовании на валках. Если никелевую сетку подавать на валки в направлении плетения, то происходит разрыв ("перекусывание") сетки при усилии сжатия на валках 300-400 кГс, которое обеспечивает необходимое сцепление электродной массы с никелевой сеткой.

Электродная масса готовится в два этапа. На первом в смесителе смешивается ативное вещество - гидроксид никеля, электропроводящая добавка - графит и полимерное связующее - раствор перфторсульфокатионита. Затем для удаления органического растворителя проводят сушку приготовленной в смесителе электродной массы. После сушки активную массу размалывают и используют для формования ОНЭ или хранят до момента использования. Для формования ОНЭ полученный порошок засыпают в бункер и на валках накатывают одновременно с двух сторон никелевой сетки методом сухого вальцевания. Толщина готового электрода определяется зазором между валками и скоростью вальцевания. Если зазор между валками меньше оптимального, происходит "перекусывание" сетки, если зазор больше оптимального, то активная масса плохо удерживается на сетке и происходит ее осыпание. Из ленты вырубаются пластины требуемого размера.

Предложенный способ обеспечивает однородность толщины и пористости электрода по всей поверхности и объему. Коэффициент использования активной массы Ni(OH₂) составляет более 90%, удельная емкость 0,43 А˙ч/см³. Без перфторсульфокатионитного связующего электродная масса на никелевой сетке не удерживается.

Предлагаемый способ изготовления ОНЭ позволяет снижать трудоемкость и энергоемкость (отсутствует высокотемпературная обработка) и является саморегулирующим по распределению активной массы на электроде. Способ позволяет отделить процесс формования ОНЭ от стадии приготовления электродной массы, так как сама электродная масса может производиться отдельно и поставляться в виде готового продукта. Предложенный способ делает процесс непрерывным и высокопроизводительным, так на прокатном стане с шириной валков 0,8 м выработка достигает 0,3-0,5 м²/мин электродной ленты, что определяет ее низкую себестоимость, кроме этого получаемая по предложенному способу формования лента ОНЭ может скручиваться в рулон. Дополнительным преимуществом предлагаемого способа является его безотходность, поскольку предполагает неоднократное использование просыпавшейся через валки активной массы.

П р и м е р. Для приготовления электродной массы смешивают 600 г гидроксида никеля, 200 г графита и 40 г перфторсульфокатионита в виде 200 г 20%-ного раствора полимера в органическом растворителе или воде. Полученную массу высушивают при температуре 100-150^оС до полного удаления растворителя, введенного с перфторсульфокатионитом. Сухую электродную массу размалывают и используют по назначению. Никелевую плетеную сетку разрезают на ленты шириной 38 мм в направлении 45^о к основе плетения, промывают ацетоном и высушивают. Прокатку ленты совместно с сухой активной массой осуществляют на прокатном стане по системе "кварта". В зазор между валками вставляют конец сетки, устанавливают усилие сжатия валков 300-400 кГс и через бункер засыпают активную массу.

Готовый электрод выходит в виде ленты. При скорости прокатки 0,4-0,6 м/мин и зазором между валками 0,4-0,5 мм образуется лента толщиной 0,8 мм. По линии формования электродной ленты валками создается усилие порядка 2000 кГс.

Использование: производство щелочных аккумуляторов. Сущность изобретения: плетеную никелевую токоотводящую сетку разрезают на полосы под углом 40 - 50° и подают на валки, где на нее наносят активную массу из смеси гидроксида никеля, графита и связующего перфторсульфокатионита.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОКСИДНО-НИКЕЛЕВОГО ЭЛЕКТРОДА ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА путем навальцовки на металлическую токоотводящую сетку активной массы из окиси гидроксида никеля, графита и связующего, отличающийся тем, что сетку выполняют плетеной из никеля и предварительно разрезают на полосы под углом 40-50^o, а в качестве связующего берут перфторсульфокатионит.