СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ПЛАСТИН В ПОЛУБЛОКИ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА Российский патент 2002 года по МПК B23K31/02 B23K1/02 H01M10/02 

Изобретение относится к химическим источникам тока, а конкретнее к способу соединения пластин в полублоки, основанному на индукционной пайке токовыводов пластин непосредственно в полый борн.

Известен способ соединения пластин в полублоки впаиванием токовыводов в пустотелый борн (см. Дасоян М.А. Химические источники тока. Л.: Энергия, 1969. С. 297; Варыпаев В.Н., Дасоян М.А., Никольский В.А. Химические источники тока. М.: Высшая школа, 1990. С .227-228, рис.10.2; с .36, 37, рис.2.5 (в)).

Наиболее близким к заявляемому изобретению является техническое решение, защищенное патентом США 4573260 "Способ выполнения межэлементного соединения в батарее химических источников тока с помощью сплавления при индукционном нагреве". Опубл. 04.03.86 г.

В патенте пайка токовыводящего узла производится петлевым индуктором, через который пропускают переменный ток высокой частоты. В результате индукционного нагрева паяемые части сплавляются, соединяясь между собой. После охлаждения расплавленных частей и их отвердевания петлевой индуктор отделяют от паяемого узла.

Особенностью химических источников тока является то, что токовыводы пластин и токовыводящая деталь (борн) выполняются из материалов с высокой электропроводностью, а стало быть, и высокой теплопроводностью. В паяемом узле "токовыводы - борн" тепло расходуется на плавление припоя, а также (за счет теплопроводности) переходит в пластины.

Ниже приводятся недостатки известных способов соединения пластин в полублоки.

Утечка тепла по токовыводам замедляет процесс пайки, возникает необходимость увеличивать температуру нагрева паяемого узла (что может привести к повреждению гальванопокрытий борна и токовыводов и окислению материала припоя).

Длительный нагрев токовыводов приводит к повреждению изоляционных полимерных чехлов на токовыводах и деструкции материала сепараторов и активной массы в месте их теплового контакта с токовыводами.

Задача изобретения - разработка способа соединения пластин в полублоки, основанного на технологии индукционной пайки токовыводов пластин в борн, позволяющего уменьшить поступления тепла от паяемого узла "токовыводы - борн" на пластины и сепараторы химического источника тока.

Задача решена следующим образом.

Заполняют полый борн дозированным количеством припоя. Борн помещают в петлевой индуктор, с помощью которого происходит нагрев борна теплом, получаемым от вихревых электрических токов, возникающих непосредственно в подлежащем пайке узле. Нагрев паяемого узла осуществляют в два приема.

Вначале нагрев производят без паяемых частей концов токовыводов. После получения расплава припоя заводят паяемые части концов токовыводов в полость борна и проводят изотермическую выдержку, обеспечивающую выравнивание температур борна и концов токовыводов.

Затем проводят дополнительный нагрев паяемого узла до расплавления частично закристаллизовавшегося припоя, отключают нагрев, после чего проводят интенсивное охлаждение токовыводов.

Технический результат - повышение эксплуатационных характеристик химических источников тока, за счет уменьшения нагрева токовыводов, активной массы электродов и сепараторов, т.к. к ним поступает лишь часть тепла от дополнительного нагрева закристаллизовавшегося припоя.

На чертежах показано взаимное положение блока пластин и борна одного знака: до начала разогрева припоя - фиг.1, после окончания процесса пайки - фиг.2, и блок химического источника тока в собранном виде - фиг.3, где:
1 - блок пластин химического источника тока;
2 - токовыводы положительных (+) и отрицательных (-) пластин;
3 - приспособление для подъема блока пластин;
4 - борн одного знака (+) или (-);
5 - петля индуктора (покрыта снаружи изолятором);
6 - фиксатор борна, изготовленный из диэлектрического материала;
7 - припой;
8 - место паяного соединения узла "борн - токовыводы".

Способ согласно изобретению осуществляют следующим образом.

Блок пластин 1 химического источника тока собирают в специальном кондукторе (не показан), который обеспечивает пространственное положение токовыводов 2 положительных (+) и отрицательных (-) пластин. Смазывают концы токовыводов одного знака в местах, подлежащих пайке флюсом. Устанавливают блок пластин 1 в приспособление для подъема 3. С помощью приспособления 3 производят подъем блока пластин 1 выше уровня расположения борна 4. Борн 4 (одного знака) закрепляют в петле индуктора 5 с помощью фиксатора 6, обеспечивающего требуемое положение борна 4. Смазывают поверхность борна 4, подлежащую пайке, флюсом. Помещают в полость борна 4 отливку припоя 7 дозированной массы. Производят нагрев борна 4 в петлевом индукторе 5. За счет теплопередачи от нагреваемого борна 4 отливка припоя 7 расплавляется, образуя место паяного соединения 8. С помощью упомянутого приспособления 3 концы токовыводов 2 заводят в расплавленный припой, который при этом частично кристаллизуется. Проводят изотермическую выдержку, которая обеспечивает выравнивание температур борна 4 и паяемых концов токовыводов 2. Повторно включают нагрев до расплавления частично закристаллизовавшегося припоя. Отключают нагрев. Производят охлаждение паяемого узла. Выводят блок пластин 1 с припаянным борном 4 из фиксатора 6 и закрепляют в фиксаторе борн противоположного знака. Разворачивают блок пластин 1 на 180^o и повторяют выше приведенные операции по отношению к борну 4 и концам токовыводов 2 противоположного знака.

Были проведены металлографические исследования паяных узлов. Анализ показал отсутствие в них каких-либо дефектов пайки и дефектов пластин. Химические источники тока, изготовленные по предлагаемой технологии пайки токовыводов и борнов, сохраняют заложенную в них емкость, что свидетельствует об отсутствии разрушений пластин и других элементов конструкции под действием тепловых нагрузок, образующихся за счет теплопроводности при проведении пайки узла "токовыводы - борн".

Способ может быть использован при изготовлении химических источников тока индукционной пайкой токовыводов пластин непосредственно в полый борн. Полость борна дозированно заполняют припоем и производят предварительный нагрев паяемого узла до расплавления припоя. Затем размещают в ней токовыводы пластин. Проводят изотермическую выдержку до выравнивания температуры борна и упомянутых концов токовыводов. Производят дополнительный нагрев паяемого узла до расплавления частично закристаллизовавшегося припоя. Прекращают нагрев и проводят интенсивное охлаждение. Нагрев паяемого узла производят посредством петлевого индуктора, охватывающего с зазором борн в месте расположения припоя. 3 ил.

Способ соединения пластин в полублоки химического источника тока, включающий дозированное заполнение полости борна припоем, размещение токовыводов пластин в полости борна и последующий нагрев паяемого узла до температуры плавления припоя, отличающийся тем, что нагрев паяемого узла производят посредством петлевого индуктора, охватывающего с зазором борн в месте расположения припоя, при этом до размещения токовыводов пластин производят предварительный нагрев паяемого узла до расплавления припоя, затем в припой заводят припаиваемые части концов токовыводов, проводят изотермическую выдержку до выравнивания температуры борна и упомянутых концов токовыводов, а затем проводят дополнительный нагрев паяемого узла до расплавления частично закристаллизовавшегося припоя, после чего прекращают нагрев и проводят интенсивное охлаждение.