СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДНОЙ ЛЕНТЫ Российский патент 2002 года по МПК H01M4/26 H01M4/28 

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в производстве электродов для щелочных аккумуляторов.

Известны способы изготовления электродной ленты путем заполнения высокопористой электродной основы пастообразной активной массой [1 - заявка ФРГ 4040017, Н 01 М 4/28, опубл. 17.06.92, 2 - заявка Японии 2288067, Н 01 М 4/26, опубл. 28.11.90, 3 - заявка Японии 1163965, Н 01 М 4/26, опубл. 28.06.89] при непрерывном пропускании высокопористой электродной основы через емкость с активной массой пастообразной консистенции и последующем обжатии ее в валках до заданной толщины.

Недостатком известных способов является низкий уровень степени заполнения высокопористой электродной основы активной массой, колебание ее количества по длине электродной ленты и, как следствие, невысокая электрическая емкость электродов.

В качестве прототипа выбран способ заполнения объема пор высокопористой электродной основы в виде ленты пастообразной активной массой [4 - патент Японии 2707400, приоритет 16.09.93, Н 01 М 4/26], характеризующийся тем, что высокопористая электродная основа, сформированная из электропроводного материала, непрерывно пропускается через емкость, заполненную активной массой (суспензий). Затем высокопористая электродная основа, покрытая слоем активной массы, пропускается через щель (фильеру), расположенную над емкостью, сушится и калибруется в валках до заданной толщины электродной ленты.

Недостатком данного способа, как показали эксперименты, является неэффективное и неравномерное заполнение высокопористой электродной основы активной массой и возникающая в силу этого разноплотность ее по длине получающейся электродной ленты, что является причиной пониженного уровня электрохимической емкости электродов и ее неудовлетворительной воспроизводимости.

Причина этого заключается в том, что при движении высокопористой электродной основы через объем пасты активная масса ровным слоем распределяется по поверхности высокопористой электродной основы и в объем ее внутренних пор попадает лишь небольшая доля активной массы, поскольку отсутствуют какие-либо направленные силы (кроме гидростатического давления столба активной массы), продвигающие частицы активной массы в объем внутренних пор различного диаметра высокопористой электродной основы, заполненные к тому же воздухом.

Задачей заявляемого способа изготовления электродной ленты является создание способа, позволяющего более эффективно и равномерно заполнять активной массой внутренний объем пор высокопористой электродной основы в виде ленты и тем самым обеспечить увеличение электрической емкости электродов.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном способе изготовления электродной ленты, включающем непрерывное пропускание электродной ленты-основы, сформированной из электропроводного материала, через емкость, заполненную активной массой в виде суспензии, затем через фильеру, сушильное устройство и последующую калибровку в валках, согласно заявляемому техническому решению электродная лента-основа, двигаясь в объеме активной массы, дополнительно проходит между двумя щетками. Щетки, оси вращения которых находятся в одной плоскости, совершают возвратно-колебательное движение навстречу друг к другу, например, за счет кривошипно-шатунных механизмов, приводимых в движение электродвигателем. Подобный характер движения щеток обеспечивает внедрение частиц активной массы в объем пор основы.

Повышение эффективности заполнения пор высокопористой электродной ленты-основы в предлагаемом способе определяется появлением дополнительных сил, возникающих при протягивании электродной ленты-основы между щетками и организующих внедрение частиц активной массы в объем пор основы. Особенно принципиальным моментом является возвратно-колебательное движение щеток навстречу друг другу, поскольку такое взаимодействие щеток и определяет последовательное и попеременное изменение направления заполнения активной массой пор и удаления из них оставшегося воздуха.

На чертеже приведена схема способа изготовления электродной ленты, где 1 - ванна с активной массой, 2 - активная масса, 3 - левая и правая щетки, 4 - высокопористая электродная лента-основа, 5 - направляющий ролик, 6 - отверстие для ввода ленты-основы с уплотнением, 7 - фильера или устройство для удаления избытка активной массы с поверхности электродной ленты-основы; сушильное устройство, тянущие и калибрующие валки не указаны.

Далее приводится описание примера конкретного выполнения способа изготовления электродной ленты по предлагаемому изобретению.

Свернутая в рулон высокопористая электродная лента-основа 4 из пеноникеля толщиной 1,25 мм, шириной 45 мм и пористостью 95% проходит по направляющему ролику 5 и входит в ванну 1 с активной массой 2 через отверстие с уплотнением 6, затем проходит между левой и правой щетками 3, совершающими возвратно-колебательное движение навстречу друг другу, и выходит вверх к устройству для удаления избытка активной массы 7, сушильному устройству и калибрующим валкам (не показаны). Калибровка электродной ленты производится до толщины 0,8 мм. В качестве активной массы 2 использовалась тщательно перемешанная смесь состава: 100 мас. ч. гидроокиси никеля, 5 мас. ч. фторопласта марки 4Д в виде концентрированной (60%) водной стабилизированной суспензии.

Количество внесенной активной массы составило 2,5 г/см³, а электрохимическая емкость электродов, изготовленных из полученной электродной ленты, 0,54 А•ч/см³.

Для сравнения известных способов и заявляемого технического решения была изготовлена электродная лента по известному способу, приведенному в прототипе. При этом использовалась активная масса идентичного состава, высокопористая электродная лента-основа из такого же материала. В результате привес активной массы составил 1,72 г/см³, а электрохимическая емкость электродов, изготовленных из полученной электродной ленты, составила 0,37 А•ч/см³.

Из приведенных выше данных видно, что реализация заявляемого способа изготовления электродной ленты действительно обеспечивает возможность внесения большего количества активной массы в высокопористую электродную ленту-основу, что происходит за счет более равномерного, особенно по толщине ленты, заполнения активной массой объема пор электродной ленты-основы при обработке ее поверхности щетками, совершающими возвратно-колебательные движения. Кроме того, анализ шлифов электродов также показал, что заявляемый способ изготовления электродной ленты по сравнению с известными способами обеспечивает большую полноту заполнения электродной ленты-основы активной массой.

Заявляемое техническое решение может быть эффективно использовано при изготовлении положительных и отрицательных неспеченных электродов на базе высокопористых металлических электродных основ в виде ленты с применением различных пастообразных масс (суспензий) для любых типов щелочных аккумуляторов.

Равномерность распределения частиц активной массы в поровом объеме позволяет в целом создать наиболее оптимальную структуру электрода с более распределенной и усредненной внутренней токовой нагрузкой, что, помимо увеличения электрохимической емкости, приводит и к увеличению ресурса таких электродов.

Изобретение относится к электротехнической промышленности, а именно к способу изготовления электродной ленты, и может быть использовано в производстве электродов для щелочных аккумуляторов. Способ изготовления электродной ленты включает непрерывное пропускание высокопористой электродной ленты-основы, сформированной из электропроводного материала, через емкость, заполненную активной массой, затем через фильеру, сушильное устройство и последующую калибровку в валках, причем электродная лента-основа, двигаясь в объеме активной массы снизу вверх, дополнительно проходит между двумя щетками, совершающими возвратно-колебательное движение навстречу друг другу, причем оси вращения щеток находятся в одной плоскости. Данный характер движения щеток обеспечивает внедрение частиц активной массы в объем пор высокопористой электродной ленты-основы. 1 ил.

Способ изготовления электродной ленты, включающий непрерывное пропускание высокопористой ленты-основы, сформированной из электропроводного материала, снизу вертикально вверх через емкость, заполненную активной массой, затем вверх через устройство для удаления избытка активной массы, сушку и последующую калибровку в валках, отличающийся тем, что электродная лента-основа, двигаясь в объеме активной массы, дополнительно проходит между левой и правой щетками, совершающими возвратно-колебательное движение навстречу друг другу, причем оси вращения щеток находятся в одной плоскости.