СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ АКТИВНОЙ МАССЫ ДЛЯ ДИОКСИДНО-МАРГАНЦЕВЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА Российский патент 2020 года по МПК H01M4/36 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве электродов для первичных химических источников тока (ХИТ), а именно к способу приготовления положительной активной массы для диоксидно-марганцевых источников тока.

Известны способы изготовления электрода химического источника тока (заявка на изобретение № 95107120, опубл. 27.05.1996, патент на изобретение РФ №2145456, опубл. 10.02.2000 г.), включающие приготовление активной массы положительного электрода готовили путем смешивания порошков диоксида марганца, углеродной электропроводной добавки, например графита, сажи, активированного угля или их смесей и раствора связующего до образования однородной массы.

Недостатком этого способа является то, что он не позволяет достичь высокой плотности активной массы, что в свою очередь приводит к снижению электрических характеристик диоксидно-марганцевых источников тока.

Задача настоящего изобретения заключается в создании активной массы для электродов диоксидно-марганцевых источников тока с повышенными электрическими и механическими характеристиками.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в получении оптимальных механических характеристик активной массы, позволяющих получить повышенные электрически характеристики электродов, изготавливаемых из активной массы, произведенной по заявляемому способу.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что способ приготовления положительной активной массы для диоксидно-марганцевых источников тока включает в себя двухступенчатую термообработку двуокись марганца не менее 10 часов при температуре от 410 до 430 °С, затем при температуре от 380 до 400°С в течение 3 часов, смешивание компонентов активной массы в смесителе в следующем соотношении масс:

двуокись марганца – 85-93%,

углерод технический – 3,5-7,5%,

фторопластовая суспензия – 3,5-7,5%,

в присутствии воды при давлении не менее 40 кПа (0,4 кгс/см²). При этом в смеситель высыпают навески двуокиси марганца и углерода технического, смешивают в течение 5-7 мин, заливают в смеситель фторопластовую суспензию, выдерживают в течение 3-4 с, перемешивают компоненты активной массы в течение 1,5-2 мин, производят выгрузку активной массы в емкость, на дно которой установлена подставка и вложен мешок, таким образом, чтобы под действием силы тяжести происходило стекание жидкости и удаление её из приготовленной массы, выдерживают массу в емкости с целью удаления избытка воды от 2 до 4 часов, выкладывают активную массу из емкости и тщательно перемешивают, производят формирование брикетов размеров, необходимых для дальнейших технологических процессов, и высушивают брикеты активной массы в электропечи при температуре (100±5) °С не менее 6 часов.

Для приготовления положительной активной массы двуокись марганца распределяют на противне слоем толщиной не более 50 мм. Противень с двуокисью марганца помещают в электропечь. Проводят термообработку двуокись марганца не менее 10 часов при температуре от 410 до 430 °С, затем при температуре от 380 до 400°С в течение 3 часов. Извлекают противни из печи. Выбор указанных температурных параметров обусловлен тем, что при более высокой температуре возникает подгорание двуокиси марганца, при более низких температурах двуокись марганца не перейдет в активное состояние, необходимое для дальнейшей работы положительного электрода. Двухступенчатая сушка необходима для получения активного состояния двуокиси марганца.

Для дальнейшего приготовления активной массы берут компоненты в следующем соотношении масс:

двуокись марганца – 85-93%;

углерод технический – 3,5-7,5%;

фторопластовая суспензия – 3,5-7,5%.

Для приготовления активной массы используют смеситель, содержащий в своем составе станину, роторный гидроаппарат, смеситель с устройством загрузки компонентов, а также двумя емкостями для заливки воды (конденсата) и связующего компонента (фторопластовой суспензии).

В смеситель заливают воду в количестве 50-60% от объема смесителя. Температура воды (22 ± 3) °С. В загрузочные отверстия смесителя вставляют сосуды с навесками двуокиси марганца и углерода технического. Включают смеситель. Дальнейшие операции по приготовлению активной массы проводят при наличии давления на выходе не менее 40 кПа (0,4 кгс/см²). При этом смешиваемая масса подвергается воздействию интенсивных импульсов давления, гидравлических ударов и кавитационных эффектов. При меньших значения давления на данном этапе не произойдет эффективного смешивания двуокиси марганца и углерода технического.

В загрузочную емкость смесителя высыпают навески двуокиси марганца и углерода технического. Смешивают в течение 5-7 мин. Данные временной интервал подобран на основании опытных данных. В указанный временной период достигается полное смешивание компонентов, а увеличение времени перемешивания приводить к излишнему износу оборудования. По истечении заданного времени заливают в смеситель фторопластовую суспензию. Выдерживают в течение 3-4 с для равномерного распределения суспензии по поверхности смеси. Перемешивают компоненты активной массы в течение 1,5-2 мин. Открывают кран выгрузки смесителя и производят выгрузку активной массы в емкость, на дно которой установлена подставка и вложен мешок, таким образом, чтобы под действием силы тяжести происходило стекание жидкости и удаление её из приготовленной массы.

Выдерживают массу в емкости с целью удаления избытка воды от 2 до 4 часов, в зависимости от применяемой фторопластовой суспензии, периодически перемешивая массу лопаткой для лучшего удаления влаги.

После удаления избытка влаги активную массу выкладывают из емкости и тщательно перемешивают. Затем производят формирование брикетов необходимых размеров для дальнейших технологических процессов и высушивают брикеты активной массы в электропечи при температуре (100±5) °С не менее 6 часов. Указанный температурный режим позволяет высушить активную массу до консистенции необходимой для дальнейших технологических операция по изготовлению положительных электродов диоксидно-марганцевых источников тока.

Заявленное массовое соотношение компонентов и использование фторопластовой суспензии позволяют достичь повышенных электрических характеристик электродов, изготавливаемых из активной массы, произведенной по заявляемому способу.

Подготовка диоксида марганца при описанных в способе режимах и оптимальные режимы сушки массы на этапах изготовления позволяют достичь необходимой плотности и повышенных механических характеристик электродов, изготавливаемых из активной массы, произведенной по заявляемому способу.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве электродов для первичных химических источников тока (ХИТ), а именно к способу приготовления положительной активной массы для диоксидно-марганцевых источников тока. Способ приготовления положительной активной массы для диоксидно-марганцевых источников тока включает в себя двухступенчатую термообработку двуокиси марганца не менее 10 часов при температуре от 410 до 430 °С, затем при температуре от 380 до 400 °С в течение 3 часов, смешивание компонентов активной массы в смесителе в следующем соотношении, мас. %: двуокись марганца – 85-93, углерод технический – 3,5-7,5, фторопластовая суспензия – 3,5-7,5, в присутствии воды при давлении не менее 40 кПа (0,4 кгс/см²). При этом в смеситель высыпают навески двуокиси марганца и углерода технического, смешивают в течение 5-7 мин, заливают в смеситель фторопластовую суспензию, выдерживают в течение 3-4 с, перемешивают компоненты активной массы в течение 1,5-2 мин, производят выгрузку активной массы в емкость, на дно которой установлена подставка и вложен мешок, таким образом, чтобы под действием силы тяжести происходило стекание жидкости и удаление её из приготовленной массы, выдерживают массу в емкости с целью удаления избытка воды от 2 до 4 часов, выкладывают активную массу из емкости и тщательно перемешивают, производят формирование брикетов размеров, необходимых для дальнейших технологических процессов, и высушивают брикеты активной массы в электропечи при температуре (100±5) °С не менее 6 часов. Техническим результатом является повышение электрических и механических характеристик электрода.

Способ приготовления положительной активной массы для диоксидно-марганцевых источников тока, включающий двухступенчатую термообработку двуокиси марганца не менее 10 часов при температуре от 410 до 430 °С, затем при температуре от 380 до 400 °С в течение 3 часов, смешивание компонентов активной массы в смесителе в следующем соотношении, мас. %:

двуокись марганца 85-93 углерод технический 3,5-7,5 фторопластовая суспензия 3,5-7,5,

в присутствии воды при давлении не менее 40 кПа (0,4 кгс/см²), при этом в смеситель высыпают навески двуокиси марганца и углерода технического, смешивают в течение 5-7 мин, заливают в смеситель фторопластовую суспензию, выдерживают в течение 3-4 с, перемешивают компоненты активной массы в течение 1,5-2 мин, производят выгрузку активной массы в емкость, на дно которой установлена подставка и вложен мешок, таким образом, чтобы под действием силы тяжести происходило стекание жидкости и удаление её из приготовленной массы, выдерживают массу в емкости с целью удаления избытка воды от 2 до 4 часов, выкладывают активную массу из емкости и тщательно перемешивают, производят формирование брикетов размеров, необходимых для дальнейших технологических процессов, и высушивают брикеты активной массы в электропечи при температуре (100±5) °С не менее 6 часов.