СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДИОКСИДМАРГАНЦЕВОГО ЭЛЕКТРОДА ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА Российский патент 2000 года по МПК H01M4/08 H01M6/16 

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в производстве положительных электродов для диоксидмарганца литиевого химического источника тока с апротонным электролитом.

Известен способ изготовления диоксидмарганцевого электрода для литиевых источников тока, согласно которому активная масса наносится на коллектор путем напрессовки порошка [1].

Техническим результатом при использовании изобретения является повышение технологичности изготовления диоксидмарганцевого электрода за счет уменьшения металлоемкости коллектора и снижение трудоемкости его изготовления.

Сущность изобретения заключается в том, что перед напрессовкой электродной пластины на металлический коллектор удельным давлением от 500 до 1000 кГс/см² в течение 10...50 с на поверхность электродной пластины, обращенную к коллектору, наносят технологический клей в виде 1...2% раствора карбоксиметилцеллюлозы.

Применение операции технологического склеивания электродных пластин друг с другом и с коллектором в процессе напрессовки позволяет использовать произвольно выбранную форму коллектора с меньшей в 3...5 раз, чем у электродной пластины площадью. Кроме того, использование коллектора, выполненного в виде полосы, например, позволяет не только сократить расход металла, но и уменьшить трудоемкость изготовления коллектора. Другим преимуществом заявляемого способа является возможность использования гладкого металлического коллектора, что особенно важно для тонких электродов, когда толщина электродной пластины меньше высоты заусенцев перфорированного коллектора и выход заусенцев на поверхность может вызвать короткое замыкание внутри источника тока.

В качестве технологического клея выбран водный раствор натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ). Этот клей обеспечивает надежное приклеивание электродных пластин активной массы к коллектору и друг к другу в процессе прессования электрода. При термообработке электрода происходит удаление воды и свыше 250^oC - выгорание КМЦ с образованием тонкого слоя углерода в месте нанесения клея. Разложение и обугливание технологического клея не ухудшает механических и электрических свойств готового электрода. В то же время образование скрепляющего слоя из обуглившейся карбоксиметилцеллюлозы позволяет изготовить электрод, не внося в него дополнительные примеси, т.к. углерод используется в качестве токопроводящего материала в активной массе, а натриевые соли содержатся в исходном диоксиде марганца. Количественные соотношения вносимых ионов натрия и углерода составляют сотые доли процента от количества указанных компонентов в активной массе.

Концентрация КМЦ выбрана на основании проведенных работ. Установлено, что высокую механическую прочность электрода обеспечивает использование раствора КМЦ с концентрацией не менее 1%. В то же время увеличение концентрации свыше 2% ведет к образованию чрезмерно густых, трудно наносимых клеев, которые не улучшают механических свойств электрода. При этом в результате выдавливания толстого слоя густого технологического клея в процессе напрессовки электродных пластин возникают проблемы с извлечением готовых электродов из пресс-формы. Таким образом, наиболее целесообразным является применение технологического клея на основе КМЦ с концентрацией 1...2%.

Для изготовления положительных электродов по заявляемому способу были использованы электродные пластины прямоугольной формы размером 2,3 см х 4,0 см, по площади соответствующие готовому электроду. В качестве коллекторов использовали гладкие и перфорированные металлические пластины: фигурную - шириной 2,3 см и длиной 4,0 см с токоотводом шириной 0,5 см и длиной 2,5 см и ровную - шириной 0,5 см и длиной 4,0 см, также с токоотводом 0,5 см х 2,5 см. Площадь одного коллектора, таким образом, была в 4,6 раза меньше площади другого.

Напрессовку проводили удельным давлением 700 кГс/см² в течение 30 секунд.

После термообработки при 300^oC в течение 30 минут готовые электроды зашивали в сепаратор из полипропилена и производили сборку элемента системы диоксид марганца - литий. Элемент заливали электролитом, герметизировали и разряжали током 10 мА до конечного напряжения 2,0 В при температуре 20±2^oC.

Кроме электродов с технологическим клеем, изготавливали электроды без клея, однако, получить механически прочные электроды, пригодные к последующим технологическим операциям, удавалось только, когда использовали перфорированный металлический коллектор одинаковой с электродом площади и формы, т.е. электроды, изготовленные согласно прототипу.

В таблице 1 приведены примеры изготовления диоксидмарганцевых электродов и результаты их электрических испытаний.

Как видно из приведенных в таблице 1 примеров, использование предлагаемого способа изготовления диоксидмарганцевого электрода обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества:
- возможность уменьшения площади коллектора и, как следствие, уменьшение расхода металла в 3...5 раз.

- возможность применения неперфорированного коллектора.

- возможность использования коллектора произвольной формы.

Перечисленные преимущества позволяют в целом сократить металлоемкость электрода и упростить его изготовление, т.е. повысить технологичность.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при производстве химических источников тока. Техническим результатом изобретения являются повышение технологичности и снижение трудоемкости изготовления электрода. Способ изготовления включает формовку электродных пластин из активной массы, пропитанной органическим растворителем, нанесение технологического клея в виде 1 - 2 мол.% водного раствора карбоксилметилцеллюлозы на поверхности электродной пластины, обращенной к металлическому коллектору, сушку на воздухе и напрессовку на металлический коллектор с последующей термообработкой. 1 табл.

Способ изготовления диоксидмарганцевого электрода для химического источника тока, включающий формовку электродных пластин из активной массы, пропитанной органическим растворителем, сушку на воздухе, напрессовку на металлический коллектор с последующей термообработкой, отличающийся тем, что перед напрессовкой на поверхности электродной пластины, обращенной к металлическому коллектору, наносят технологический клей в виде 1 - 2 мол.% водного раствора карбоксилметилцеллюлозы.