СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНОГО СЕПАРАТОРА ДЛЯ ЛИТЬЕВОГО ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА Российский патент 1994 года по МПК H01M2/14 H01M6/20 

Изобретение относится к химическим источникам тока.

Для обеспечения пожаровзрывобезопасности литиевых химических источников тока (ХИТ), особенно с повышенной энергоемкостью, применяются термочувствительные прокладки (сепараторы), изменяющие проводимость по токообразующим ионам при повышении температуры внутри источника тока (ИТ). Чаще всего такие сепараторы представляют собой однослойные или многослойные тонкие пористые материалы, содержащие термостойкую матрицу и равномерно распределенное на ней легкоплавкое инертное вещество.

Известен способ, согласно которому сепаратор для литиевых ХИТ изготавливается из двух слоев пористого материала с различными размерами пор. На термостойкую основу с крупными порами, выполненную из полимеров типа полиамида, поликарбоната, наносится термочувствительный слой с мелкими порами, выполненный из низкомолекулярных полиолефинов - полиэтилена, полипропилена. При нагревании до 80-150^оС такой сепаратор превращается в беспористую мембрану [1].

Известен способ, по которому термочувствительный сепарационный материал изготавливается пропиткой пористой термостойкой основы (целлюлозы) в расплаве легкоплавкого инертного вещества с температурой плавления 95-103^оС с последующей ее перфорацией и подпрессовкой для получения определенной структуры. Однако из-за допускаемой разнотолщинности термостойкой основы и градиента температур расплава легкоплавкого инертного вещества в ванне пропитки и на выходе из нее невозможно устранить разброс по толщине, т.е. по соотношению пористая основа - легкоплавкое вещество, что приводит к значительному локальному разбросу структурных показателей материала после перфорации и подпрессовки (общая пористость, размер основных пор, объемная плотность и т.п.)
Приведенные способы изготовления термочувствительных прокладок сложны в реализации и не позволяют получать прокладки с узким диапазоном разброса по соотношению основных компонентов и равномерности структурных показателей.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является способ изготовления термочувствительного сепаратора (прокладок) путем нанесения на термостойкую основу термочувствительного слоя из просмоленных волокон. В качестве волокнистой основы используют полиэфирные нетканые материалы, легкоплавким веществом служат полимеры с температурой плавления 50-150^оС. Предварительно разогретая до 80-90^оС смола с помощью воздушного распылителя наносится на нетканый волокнистый полиэфирный материал. Затем материал с нанесенной на него смолой нагревается инфракрасными нагревателями до расплавления смолы на волокнах материала. Далее полоса просмоленного материала прокатывается под давлением совместно с пористой полипропиленовой пленкой между вальцами [2].

Указанный способ нанесения легкоплавкого вещества из расплава с помощью воздушного распылителя сложен в реализации, так как для получения нужных характеристик прокладок требуются тщательный контроль и поддержание стабильными таких технологических параметров, как температура расплава, скорость воздушного потока (расход воздуха), скорость протяжки волокнистого материала и т.д. Отклонение технологических параметров в ту или другую сторону ведет к существенному разбросу структурных показателей прокладок, что в конечном счете сказывается на электрических характеристиках источника тока.

Целью изобретения является упрощение технологии изготовления и повышение электрических характеристик термочувствительного сепаратора.

Это достигается тем, что термочувствительный сепаратор изготавливается способом, включающим операции подготовки инертного легкоплавкого вещества, нанесения его на пористую основу и подпрессовку для создания ионопроницаемой структуры. Для упрощения технологии и повышения электрических характеристик термочувствительные сепараторы изготовляют путем нанесения на пористый материал водной суспензии из мелкодисперсного порошка легкоплавкого инертного вещества и волокон термостойкого материала с последующей сушкой и подпрессовкой. Способ формования прокладок из водной суспензии позволяет с высокой точностью поддерживать соотношение компонентов в композиции, а применение исходных компонентов с различной степенью размола (размер частиц легкоплавкого инертного вещества и волокнистого материала) позволяет получать прокладки с требуемыми структурными показателями: диаметр основных пор, величина общей пористости (проницаемости) прокладок при высокой степени их равномерности по всей прокладке.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Из предварительно измельченного и рассеянного по размерам частиц порошка полиэтиленового воска и измельченной целлюлозы приготавливают водную суспензию, содержащую, например Порошок воска ПВ-200 450 г Целлюлоза 50 г ПАВ (ОП-10) 7-5 г Вода дистиллированная 7,5 л
Небольшое количество ПАВ (0,05-0,1% ОП-10) вводят в состав суспензии для лучшей смачиваемости частиц воска и стабилизации суспензии во времени. Исходные компоненты загружают в емкость с мешалкой, заливают водой и при постоянном перемешивании приготавливают однородную суспензию в течение 1,5-2,0 ч. Из приготовленной таким образом суспензии с помощью мерника дозатора производят отливку на подложку из пористого полипропилена заготовок прокладок. Избыток жидкости из отлитой заготовки удаляют с помощью вакуума.

Далее производят сушку при 65-70^оС в течение 4 ч. Высушенные заготовки подпрессовывают на вальцах (прессе) до требуемой толщины (плотности). Проверка изготовленных таким способом термочувствительных прокладок показала, что содержание основных компонентов в прокладке отличается от содержания их в исходной суспензии на ±0,5%: разброс величины пористости по участкам прокладки составляет ±2% (при величине общей пористости 35-45%).

Использование: в производстве химических источников тока с литиевым анодом. Сущность изобретения: из водной суспензии мелкодисперсного порошка легкоплавкого инертного материала - порошка полиэтиленового воска и волокон термостойкого материала - целлюлозы производят отливку на пористую полипропиленовую основу заготовок сепаратора, избыток жидкости удаляют вакуумированием, сушат и подпрессовывают до требуемой толщины.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНОГО СЕПАРАТОРА ДЛЯ ЛИТЬЕВОГО ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА путем нанесения легкоплавкого инертного материала и волокон из термостойкого материала на пористую основу с последующей сушкой и уплотнением для получения ионопроницаемой структуры, отличающийся тем, что нанесение на основу производят из водной суспензии мелкодисперсного порошка легкоплавкого материала и волокон термостойкого материала.