СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА ЩЕЛОЧНОГО АККУМУЛЯТОРА Российский патент 2004 года по МПК H01M4/26 H01M10/24 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве электродов для щелочных аккумуляторов.

Известен способ изготовления электрода путем пропитки пористых основ растворами солей активным материалом и последующего осаждения активного электродного материала в пористой основе (пат. РФ №2050636, кл. Н 01 М 4/29, 20.12.1995).

Недостаток указанного способа связан с многоступенчатостью процесса изготовления электрода, поскольку для получения достаточного количества активного материала цикл пропитка-осаждение повторяется несколько раз.

Из известных способов изготовления электродов наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления электрода, включающий нанесение активной массы на губчатый токоотвод, с последующей ее подпрессовкой (пат. РФ №2044370, кл. Н 01 М 4/96, 20.09.1995).

Основной проблемой применения прессованных электродов является осыпание активной массы или ее перемещение и изменение формы электрода в процессе циклирования.

Задача изобретения - создание способа изготовления электрода для щелочного аккумулятора, свободного от осыпания и "оползания" активной массы и обладающего стабильными разрядными характеристиками.

Указанный технический результат достигается тем, что способ изготовления электрода для щелочного аккумулятора включает нанесение активного слоя на губчатый токоотвод, два токоотвода с активными слоями укладывают друг на друга активными слоями внутрь, сложенные токоотводы подвергают прессованию, после чего вырубают электрод заданного размера. Электрод с внутренним расположением активных слоев свободен от осыпания активной массы. Использование губчатого токоотвода обеспечивает хорошее сцепление с активной массой и свободный доступ электролита к активной массе.

Целесообразно в качестве губчатого токоотвода использовать никелевую губчатую структуру плотностью 0,3-0,8 г/см³ и размером пор 0,2-1,5 мм. Нижний предел плотности губчатой структуры 0,3 г/см³ и верхний предел размера пор 1,5 мм выбираются из условия прочности электрода. За пределами указанных величин активная масса выкрашивается из пористого токоотвода. Верхний предел плотности токоотвода 0,8 кг/см и нижний предел размера пор 0,2 мм не обеспечивают требуемой пористости электрода, что отрицательно влияет на его характеристики.

Целесообразно прессование вести при давлении 500-5000 кг/см². Заявляемый диапазон прессования также определяется требуемыми прочностью и пористостью электрода. При давлении прессования ниже 500 кг/см активная масса в электроде имеет рыхлую, непрочную структуру, при давлении выше 5000 кг/см² активная масса имеет очень плотную структуру, что затрудняет доступ электролита в зону реакции.

Целесообразно, чтобы активный слой наносили из смеси активного вещества и связующего при следующем соотношении компонентов, мас.%: активное вещество 60-100; связующее 0-40. Наличие связующего в активной массе увеличивает прочность сцепления активной массы с токоотводом. Возможно и использование активной массы без связующего, когда размер порошка активной массы больше размера пор токоотвода.

Целесообразно, чтобы активный слой дополнительно содержал токопроводящую добавку из графита и/или сажи в количестве 10-20% от массы активного слоя. Наличие токопроводящей добавки снижает сопротивление электрода. При содержании добавки менее 10% эффект снижения сопротивления незначителен. При содержании добавки более 20% снижается удельная емкость электрода из-за уменьшения количества активного вещества.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию “новизна”.

Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию “изобретательский уровень” проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения. Установлено, что заявленное изобретение не следует явным образом для специалиста из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию “изобретательский уровень”.

Сущность изобретения поясняется примером практической реализации.

Пример. На токоотвод из губчатого никеля толщиной 0,5 мм, плотностью 0,4 г/см³ и размером пор 0,6 мм наносили активную массу из смеси 75% гидрата никеля, 3% сернокислого кобальта, 10% графита в качестве токопроводящей добавки и 12% связующего в виде эмульсии ПТФЭ, проводили сушку при 100°С и последующую подпрессовку на прессе ПГ-100 при давлении 100 кг/см². Затем два токоотвода с активными слоями укладывались друг на друга активными слоями внутрь и подвергались прессованию при давлении 560 кг/см². Из полученных заготовок вырубались электроды размером 40×40 мм. Электроды, изготовленные в соответствии с указанным примером, испытывались в составе макетного образца никель-кадмиевого аккумулятора. Электрод подвергали циклированию при токе 1,5 А в течение 50 циклов. В процессе циклирования электрод имел стабильные характеристики, осыпания активной массы и изменения размеров электрода не обнаружено.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленный способ изготовления электрода может быть реализован на практике с достижением заявленного технического результата, т.е. он соответствует критерию “промышленная применимость”.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве электродов для щелочных аккумуляторов. Согласно изобретению способ изготовления электрода для щелочного аккумулятора включает нанесение активного слоя на губчатый токоотвод, при этом два токоотвода с активными слоями укладывают друг на друга активными слоями внутрь, сложенные токоотводы подвергают прессованию, после чего вырубают электрод заданного размера. В качестве губчатого токоотвода можно использовать никелевую губчатую структуру плотностью 0,3-0,8 г/см³ и размером пор 0,2-1,5 мм. Прессование ведут при давлении 500-5000 кг/см². Активный слой наносят из смеси порошка активного вещества и связующего при следующем соотношении компонентов, мас.%: активное вещество 60-100; связующее 0-40. Активный слой может дополнительно содержать токопроводящую добавку в количестве 10 - 20% от массы активного слоя. В качестве токопроводящей добавки может быть использован графит и/или сажа. При использовании активной массы без связующего размер частиц активного вещества больше размера пор губчатого токоотвода. Техническим результатом изобретения является создание способа изготовления, обеспечивающего получение электрода, свободного от осыпания и “оползания” активной массы и обладающего стабильными разрядными характеристиками. 6 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления электрода для щелочного аккумулятора, включающий нанесение активного слоя на губчатый токоотвод, отличающийся тем, что два токоотвода с активными слоями укладывают друг на друга активными слоями внутрь, сложенные токоотводы подвергают прессованию, после чего вырубают электрод заданного размера.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве губчатого токоотвода используют никелевую губчатую структуру плотностью 0,3÷0,8 г/см³ и размером пор 0,2÷1,5 мм.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что прессование ведут при давлении 500÷5000 кг/см².4. Способ по п.1, отличающийся тем, что активный слой наносят из смеси порошка активного вещества и связующего при следующем соотношении компонентов (мас.%): активное вещество 60÷100, связующее 0÷40.5. Способ по п.4, отличающийся тем, что активный слой дополнительно содержит токопроводящую добавку в количестве 10÷20% от массы активного слоя.6. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве токопроводящей добавки используется графит и/или сажа.7. Способ по п.4, отличающийся тем, что размер частиц активного вещества больше размера пор губчатого токоотвода.