СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ АКТИВНОЙ МАССЫ ДЛЯ ЛИТИЙ-ТИОНИЛХЛОРИДНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА Российский патент 2021 года по МПК H01M4/08 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 литий-тионилхлоридных источников тока.

Наиболее близким по технической сущности является патент США №4264687 (Элементы с жидким катодным деполяризатором. Dey A.N., Bowden W.L.; Fluid depolarized cell. Заявл. 24.09.79, №78120. МКИ Н 01 M 10/39). Изобретение касается катодов для ХИТ с литиевым анодом и жидким деполяризатором (SO₂, SOCl₂, POCl₃, SO₂Cl₂, NO₂Cl, NOCl). Предлагается инертный катод, который выполняется из металлического порошка или смеси металлического порошка с сажей при содержании металлического порошка 1...60%. При содержании металлического порошка более 60% емкость ХИТ уменьшается из-за недостаточной механической прочности катода и его осыпания. Осыпание можно исключить, вводя большее количество связующего, однако это также приводит к уменьшению емкости. В качестве металлического порошка рекомендуется использовать порошки никеля, кобальта, марганца, хрома и меди.

Однако использование катода, выполненного согласно описанию этого патента, в первичных источниках тока с электролитом на основе лития тетрахлоралюмината в SOCl₂ не дает возможности получить стабильные характеристики при хранении элементов. Причиной этого является: во-первых, наличие пассивных оксидных пленок в исходном порошке никеля, которые значительно уменьшают активную поверхность и отрицательно влияют на электрические характеристики элементов в процессе хранения, во-вторых, недостаточная механическая прочность электродов при высоком содержании никелевого порошка.

Задача настоящего изобретения заключается в создании активной массы для электродов литий-тионилхлоридных 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 литий-тионилхлоридных источников тока включает в себя смешивание компонентов активной массы в смесителе в следующем соотношении масс:

углерод технический – 85-95%

фторопластовая суспензия – 5-15%

при давлении не менее от 20 до 40 кПа, при этом в смеситель в присутствии этилового спирта и воды (конденсата) высыпают навески углерода технического, заливают в смеситель фторопластовую суспензию, разбавленную водой (конденсатом), перемешивают компоненты активной массы в течение 4 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 под грузом не менее 18 часов, выкладывают активную массу из емкости и тщательно перемешивают, производят формирование брикетов размеров, необходимых для дальнейших технологических процессов, и высушивают брикеты активной массы в трехкамерной электропечи, оснащенной транспортерной лентой:

- в 1 камере при температуре (200±10) °С;

- в 2 камере при температуре (210±10) °С;

- в 3 камере при температуре (100±10) °С.

при скорости движения транспортерной ленты (32,6±0,8) мм/мин.

Для приготовления положительной активной массы подготавливают компоненты активной массы (АМ) в соотношении по массе:

- углерод технический – 85-95%

- фторопластовая суспензия – 5-15%

Фторопластовую суспензию предварительно перемешивают путем неинтенсивного взбалтывания или качания в течение 3-5 мин.

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).

Подготавливают смеситель к работе. Устанавливают краны смесителя в следующие положения:

- сливной кран ЗАКРЫТО;

- кран для заливки воды (конденсата) из мерного бака в смеситель ЗАКРЫТО;

- кран обратной трубы (между гидроаппаратом и патрубком для обратного движения массы в рабочую камеру) ОТКРЫТО;

- кран на бачке для суспензии ЗАКРЫТО.

Заливают в мерный бак смесителя воду (конденсат).

Заливают в мерный бак смесителя спирт этиловый. В сливной бачок для фторопластовой суспензии (ФС) заливают с помощью цилиндра воду (конденсат). Открывают заливочный кран смесителя и сливают отмеренные компоненты (вода (конденсат) и спирт) из мерной емкости в рабочую камеру. Закрывают заливочный кран.

Устанавливают под кран слива емкость, на дно которой установлена подставка и вложен мешок для фильтрации. Устанавливают сито в загрузочное отверстие рабочей емкости. Вставляют в загрузочное отверстие емкость с навеской углерода технического. Включают смеситель.

При этом автоматически включается реле времени и начинается обратный отсчет времени смешения углерода с водой (конденсатом) от заданного значения от 4 минут до «0» минут.

Дальнейшие операции по приготовлению активной массы проводят только при наличии избыточного давления на входе в смеситель от 20 до 40 кПа (0,2-0,4 кгс/см²).

Засыпают через сито навеску углерода в рабочую камеру смесителя в течение, встряхивая сито.

Продолжают смешение углерода с конденсатом в течение заданного времени.

За 2 минуты до начала ввода фторопластовой суспензии выливают из цилиндра фторопластовую суспензию в бачок для суспензии и разбавляют водой (конденсатом) в пропорции 1:16.

Заливают разбавленную водой (конденсатом) фторопластовую суспензию в работающий смеситель.

Продолжают смешение активной массы (при наличии циркуляции) до показания «0» на табло реле времени.

По окончании смешения производят слив активной массы следующим образом:

- открывают сливной кран настолько, чтобы струя активной массы стекала в бак ровной струей, без образования воздушных пузырей в активной массе;

- одновременно прикрывают кран обратной трубы настолько, чтобы при циркуляции активной массы в баке смесителя также не образовывались воздушные пузыри.

Устанавливают бак с активной массой в зону для отстаивания. Время отстаивания от 2 до 4 часов.

Перекладывают мешки с активной массой в баки для отжима и опять устанавливают в емкость с подставкой. Сверху на мешки с активной массой с целью удаления избытка конденсата, устанавливают диск, на него установить груз. Выдерживают мешки с активной массой под грузом от 18 до 25 часов.

Выкладывают активную массу на стол и тщательно перемешивают.

Устанавливают в противень для сушки массы решетку. С помощью совка заполняют решетку активной массы и разравнивают. Излишки активной массы удаляют совком. Извлекают решетку, тем самым формируя брикет размеров, необходимых для дальнейших технологических процессов.

Установка сушки состоит из 3-х камер сушки, внутри которых перемещается транспортерная лента с обрабатываемым материалом. Сушка осуществляется в потоке нагретого воздуха. Воздух нагревается теплоэлектронагревателями. Принудительная циркуляция нагретого воздуха осуществляется при помощи встроенных осевых вентиляторов. Установленная температура в каждой камере сушки поддерживается автоматически. Направление движения потока теплого воздуха в зонах сушки регулируется при помощи заслонок. Отбор паров воды, образующихся при сушке, осуществляется через систему вытяжной вентиляции. Скорость перемещения транспортерной ленты регулируется с тиристорного блока управления, расположенного в пульте управления.

Выставляют задатчики для обеспечения в рабочих камерах температур:

- в 1 камере - (200±10) °С;

- в 2 камере - (210±10) °С;

- в 3 камере - (100±10) °С.

Допустимая погрешность измерения ±6 ºС.

Выставляют на пульте управления установки сушки тоннельной скорость движения транспортерной ленты потенциометром (32,6±0,8) мм/мин.

Включают вытяжную вентиляцию установки сушки. Включить нагрев печи, движение транспортерной ленты.

В начале и конце транспортерной ленты устанавливают два поддона, заполненные водой (конденсатом) не менее, чем на половину объема, которые необходимы для создания необходимой влажности при сушке, при которой активная масса не пригорает и не покрывается коркой, обеспечивает равномерную сушку брикетов.

Устанавливают противни с брикетами активной массы на транспортерную ленту последовательно друг за другом по мере ее продвижения.

Снимают с транспортерной ленты, вышедшие из 3-ей камеры установки, поддоны с активной массой и складывают на стеллаж до охлаждения.

После установки последнего противня с брикетами активной массы на транспортерную ленту - устанавливают два поддона, заполненные конденсатом (не менее, чем на половину их объема).

Регистрируют температуру сушки и скорость движения транспортерной ленты с записью на диаграммной ленте даты, номера партии активной массы и скорости движения транспортерной ленты за подписью исполнителя и представителя ОТК.

Операция досушки выполняется по мере необходимости-при неудовлетворительной прокатке ленты активной массы (если лента плохо формуется, имеет много разрывов и отверстий).

Для досушки устанавливают противни с активной массой в электропечь СНО. Досушивают активную массу при температуре (140±10) ºС в течение от 30 до 90 мин с момента выхода печи на режим.

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

Оптимальные режимы смешения компонентов и сушки активной 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 литий-тионилхлоридных источников тока. Способ приготовления положительной активной массы для литий-тионилхлоридных источников тока включает в себя смешивание компонентов активной массы в смесителе в следующем соотношении, масс.%: углерод технический - 85-95, фторопластовая суспензия - 5-15, при давлении не менее от 20 до 40 кПа, при этом в смеситель в присутствии этилового спирта и воды (конденсата) высыпают навески углерода технического, заливают в смеситель фторопластовую суспензию, разбавленную водой (конденсатом), перемешивают компоненты активной массы в течение 4 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 под грузом не менее 18 ч, выкладывают активную массу из емкости и тщательно перемешивают, производят формирование брикетов размерами, необходимыми для дальнейших технологических процессов, и высушивают брикеты активной массы в трехкамерной электропечи, оснащенной транспортерной лентой: в 1-й камере при температуре (200±10) °С; во 2-й камере при температуре (210±10) °С; в 3-й камере при температуре (100±10) °С, при скорости движения транспортерной ленты (32,6±0,8) мм/мин. Техническим результатом является получение оптимальных механических характеристик активной массы, позволяющих получить повышенные электрические характеристики электродов.

Способ приготовления положительной активной массы для литий-тионилхлоридных источников тока, включающий смешивание компонентов активной массы в смесителе в следующем соотношении, масс.%:

углерод технический - 85-95,

фторопластовая суспензия - 5-15,

при давлении не менее от 20 до 40 кПа, при этом в смеситель в присутствии этилового спирта и конденсата высыпают навески углерода технического, заливают в смеситель фторопластовую суспензию, разбавленную конденсатом, перемешивают компоненты активной массы в течение 4 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 под грузом не менее 18 ч, выкладывают активную массу из емкости и тщательно перемешивают, производят формирование брикетов размерами, необходимыми для дальнейших технологических процессов, и высушивают брикеты активной массы в трехкамерной электропечи, оснащенной транспортерной лентой:

- в 1-й камере при температуре (200±10) °С;

- во 2-й камере при температуре (210±10) °С;

- в 3-й камере при температуре (100±10) °С;

при скорости движения транспортерной ленты (32,6±0,8) мм/мин.