СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО АККУМУЛЯТОРА Российский патент 2011 года по МПК H01M4/26 H01M4/20 H01M10/12 

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано для производства электродов электрических аккумуляторов.

Известен способ изготовления электродов для щелочных аккумуляторов, включающий нанесение активной массы на токоотвод электрода путем помещения токоотвода в активную массу, втирания активной массы с двух сторон токоотвода щетками, совершающими возвратно-колебательные движения, и последующее удаление механическим путем излишка активной массы с наружных поверхностей токоотвода до исходной его толщины, сушку и калибровку (патент РФ № 2186441, МПК 7 Н01М 4/26, опубл. 2002 г.).

Недостатком такого способа изготовления электродов является неэффективное и неравномерное заполнение высокопористого токоотвода активной массой необходимой плотности (консистенции) и, как следствие, невысокая электрическая емкость электродов. Это вызвано тем, что при совершении щетками возвратно-колебательного движения в зоне втирания активной массы в токоотвод происходит расслоение массы, вызывающее ее разноплотность. В результате чего в объем пор токоотвода попадает обедненная активная масса и при дальнейшей операции сушки во внутреннем объеме пор токоотвода остается недостаточное количество активной массы, что снижает электрическую емкость электрода.

Известен способ изготовления электрода для электрического аккумулятора, включающий нанесение активной массы на токоотвод электрода путем помещения токоотвода в вибрирующую активную массу и одновременного сообщения токоотводу виброколебаний и последующее удаление механическим путем излишка активной массы с наружных поверхностей токоотвода до исходной его толщины, сушку и калибровку (авторское свидетельство СССР № 528643, МПК2 Н01М 4/20, опубл. 1976 г.) - принято за прототип.

Недостатком этого способа изготовления электродов является невысокий уровень степени заполнения высокопористого токоотвода тяжелой свинцовой активной массой необходимой плотности (консистенции), а также неравномерное заполнение активной массой высокопористого токоотвода по толщине, что снижает электрическую емкость электродов. Это вызвано тем, что при вибрации токоотвода и активной массы в зоне введения активной массы в токоотвод тяжелые свинцовые частицы разжиженной массы заполняет внутренний объем пор наибольшего диаметра токоотвода практически самотеком и не проникают во внутренний объем пор наименьшего диаметра, заполняя только их наружную часть, из-за отсутствия каких-либо дополнительных сил, кроме вибрации. В результате чего во внутренний объем пор токоотвода попадает недостаточное количество активной массы, что снижает электрическую емкость электрода.

Технической задачей изобретения является создание способа изготовления электрода для электрического аккумулятора, позволяющего повысить электрическую емкость электрода за счет равномерного и полного заполнения активной массой внутреннего объема пор.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе изготовления электрода для электрического аккумулятора, включающем нанесение активной массы на токоотвод электрода путем помещения токоотвода в вибрирующую активную массу и одновременное сообщение токоотводу виброколебаний и последующее удаление механическим путем излишка активной массы с наружных поверхностей токоотвода до исходной его толщины, сушку и калибровку, токоотводу и активной массе сообщают ударные воздействия и одновременно виброколебания, при этом направление ударных воздействий и направление виброколебаний токоотвода и активной массы совпадают и направлены перпендикулярно плоскости токоотвода.

В заявляемом способе изготовления электрода для электрического аккумулятора, при котором токоотводу и активной массе сообщают ударные воздействия и одновременно виброколебания, при этом направление ударных воздействий и направление виброколебаний токоотвода и активной массы совпадают и направлены перпендикулярно плоскости токоотвода, обеспечивается равномерное и полное заполнение активной массой внутреннего объема пор.

Это достигается тем, что на активную массу, которая приобрела текучую консистенцию под воздействием виброколебаний, сообщают ударные воздействия активной массе и токоотводу одновременно с их виброколебаниями в одном направлении, которые приводят к уплотнению активной массы и созданию дополнительных направленных сил, обеспечивающих наиболее интенсивное продвижениие частиц активной массы во внутренний объем пор токоотвода.

Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод об его соответствии такому условию патентоспособности как «новизна».

Заявляемых существенных признаков заявляемого изобретения, предопределяющих получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод об их соответствии такому условию патентоспособности как «изобретательский уровень».

Способ изготовления электрода электрического аккумулятора осуществляется следующим образом:

В ванну с активной массой помещают высокопористый с открытыми порами токоотвод, где активную массу и токоотвод подвергают одновременно виброколебаниям и ударным воздействиям. Направление ударных воздействий и направления виброколебаний активной массы и токоотвода совпадают и направлены перпендикулярно плоскости токоотвода. Виброколебания и ударные воздействия сообщают с частотой 50-100 Гц и амплитудой 0,5-2,0 мм.

Активная масса под воздействием виброколебаний приобретает текучую консистенцию и заполняет поры токоотвода. Одновременно виброколебания способствуют поддержанию в ванне активной массы равномерной плотности. В зоне вибрации токоотвода происходит еще большее разжижение активной массы, прилегающей к его поверхности, что способствует созданию еще более благоприятных условий для проникновения массы в поры токоотвода. Ударные воздействия, которые сообщают активной массе и токоотводу одновременно с их виброколебаниями в одном направлени, приводят к уплотнению активной массы и созданию дополнительных направленных сил, обеспечивающих наиболее интенсивное продвижениие частиц активной массы во внутренний объем пор токоотвода. Затем с токоотвода, покрытого слоем активной массы, удаляют механическим путем излишек активной массы с наружных поверхностей токоотвода до исходной его толщины, после чего полученный электрод сушат и калибруют.

Частоты и амплитуды вибрирования и ударов подбираются для данного вида активной массы и типа высокопористого токоотвода используемого способа в оптимальном сочетании, для чего параметры вибрирования не должны зависеть от параметров ударов. Независимость характеристик воздействия позволяет применять одновременно удары достаточно большой амплитуды и вибрирования с достаточно высокой частотой.

Пример.

Токоотводы размером 80×40 мм, например, для щелочного аккумулятора НКГ-8К вырубают из рулона высокопористого пеноникеля шириной 300 мм и толщиной 1,2 мм, имеющего открытые поры, и вставляют их в кассету. Затем кассету с токоотводами погружают в ванну с активной массой и закрепляют на ванне. В качестве активной массы использовалась тщательно перемешанная смесь следующего состава: гидрат закиси никеля (кобальтированный) - 187 г, порошок никелевый карбонильный - 19 г, карбоксиметилцеллюлоза КМЦ (2,5%) - 32 мл, латекс диметилметакрилатный ДММА-65ГП - 27 мл., вода, конденсат - 16 мл. После чего активную массу и токоотводы подвергают одновременно виброколебаниям и ударным воздействиям. Направление ударных воздействий и направления виброколебаний активной массы и токоотвода совпадают и направлены перпендикулярно плоскости токоотвода. Виброколебания и ударные воздействия сообщают с частотой 50 Гц и амплитудой 1,2 мм. Затем с токоотвода, покрытого слоем активной массы, производят удаление скребком излишка активной массы с наружных поверхностей токоотвода до исходной его толщины, после чего полученный электрод сушат и калибруют до толщины 0,8 мм. Количество внесенной активной массы составило 2,6 г/см³, а электрохимическая емкость электродов составила 0,55 А·ч/см³, что превышает емкость электродов, полученную известными способами.

Для повышения производительности нанесение активной массы может осуществляться на токоотвод в виде ленты, например из пеноникеля или пеноуглерода с открытыми порами (соответственно для щелочных и свинцовых аккумуляторов). Удаление излишка активной массы с наружных поверхностей токоотвода до исходной его толщины осуществляется в этом случае регулируемой фильерой.

Таким образом, заявляемый способ изготовления электрода электрического аккумулятора соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Предлагаемый способ изготовления электрода по сравнению с прототипом позволяет повысить электрическую емкость электрода в 1,1-1,2 раза за счет равномерного и полного заполнения активной массой внутреннего объем пор токоотвода.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано для производства электродов электрических аккумуляторов. Согласно изобретению при нанесении активной массы на токоотвод высокопористый токоотвод помещают в активную массу и подвергают одновременно виброколебаниям и ударным воздействиям. Направление ударных воздействий и направления виброколебаний активной массы и токоотвода совпадают и направлены перпендикулярно плоскости токоотвода. После нанесения активной массы производят удаление излишка массы скребком с наружных поверхностей токоотвода до исходной его толщины, сушат и калибруют. Техническим результатом является повышение электрической емкости электрода за счет равномерного и полного заполнения активной массой внутреннего объема пор.

Способ изготовления электрода для электрического аккумулятора, включающий нанесения активной массы на токоотвод электрода путем помещения токоотвода в вибрирующую активную массу и одновременного сообщения токоотводу виброколебаний, удаление механическим путем излишка активной массы с наружных поверхностей токоотвода до исходной его толщины, сушку и калибровку, отличающийся тем, что токоотводу и активной массе одновременно сообщают ударные воздействия и виброколебания, при этом направление ударных воздействий и направление виброколебаний токоотвода и активной массы совпадают и направлены перпендикулярно плоскости токоотвода.