Способ изготовления ленточных электродов Советский патент 1983 года по МПК H01M4/88 

Изобретение относится к химическим источникам тока и касается способа изготовления ленточных электродов, которые могут, например, использоваться в топливных элементах с газообразными реагентагли. . ,

Известен способ изготовления ленточных электродов, согласно которому однородную смесь, содержа О1 порошок связующего и углеродистого материала, раскатывают влажную в виде тонкого слоя ij .

Наиболее близки к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления ленточных электродов путем добавления к водной дисперсии углеродистых или графитовых волокон водной эмульсии связующего, распределения полученной смеси в виде слоя, сушки и каландрирования } .

Однако этот способ не позволяет Получить электроды с хороией проводимостью. I .

Цель изобретения - повышение электропроводности электрода.

Поставленная цель достигается тем, что дисперсию берут с содержанием углеродных волокон или графита 0,1 вес.%, а эр льсию - с содержанием в качестве связующего политетрафторэтилена или поливинилхлорида с концентрацией 0,5 вес.%, после смешения дисперсии и эмульсии осаждают связующее на волокна, причем слой содержит 20-99 вес,% связующего.

Осаждение связу1яцего осуществляют посредством механического перемешивания или добавлением катионов, например катионов А , или нагреванием при 25-30°С.

Многослойную ленту можно получить путем последовательного наложения друг на друга двух или трех смесей перед удалением воды.

Способ позволяет получить xopoijy электропроводность ленты, так как обеспечивает внутри ленты хорошее соединение между волокнами.

Если концентрация волокон в дисперсии выше 0,1 вес.%, могут образоваться скопления волокон или пучки , что приводит к анизотропии материала.

Если концентрация связукяцего в эмульсии выше 0,5 вес.%, не удается хорошо контролировать осаждение связующего на волокна (таким образом, на некоторых волокнах образуются большие скопления связующего, аналогичные сгусткам), если концентрация ниже, невозможно надлежащим образом удалить воду в бумагоделательной машине.

Политетрафторэтилен и поливинилхлорид позволяют осуществлять все

операции при комнатной температуре без нарушения углеродных волокон.

Осаждение связующего является обязательным условием, так как в противном случае оно удаляется вместе со сточными водами, а прослойка волокон не имеет никакой механической прочности. Связующее должно осаждаться на .волокна, иначе оно скапливается с образованием сгустков, что приводит к тому, что лента неоднородна и не обладает достаточной механической прочностью, необходимой для отделения без поддержки от фильтрационного слоя. Кроме того если связующее не осаждается на волокна, его скопления проникают между волокнами, изолируя их друг от друга, что приводит к очень слабой электропроводности. , Электрод может содержать каталитический, запирающий, а также гидрофильный слои. Мокрый слой обладает, хорошим -сцеплением, что дает возможность использовать его в качестве подкладки для других слоев различного Состава.

Пример 1. В цилиндрический резервуар А, содержащий воду, помещают углеродистые волокна диаметром 5-7 мкм и дяиной 4 г-м, затем осуществляют отделение волокон посредством интенсивного механического перемешивания в течение нескольких минут и добавл5пот воду до содержания волокон О ,1 вес.%.

В емкость В, содержащую политетрафторэтилен (ПТФЭ) в суспензии с 40% по весу воды, добавляют воду, при этом смесь гомогенизируют посредством умере 1ного механического перемешивания. Содержание ПТФЭ при этом 0,5 вес.%.

В резервуар А, где выдерживается умеренное перемешивание, последовательно помещают содержимое емкости В. Затем осуществляют осаждение связующего с добавлением сульфата алюминия.

В бумагоделательной машине фильтруют лист, поступатвдий от фильтрационного стола во влажном состоянии, до толщины 500 мкм, весовой коэффициент 415 г/м, содержание воды 76%, расстояние между фильтрационным столом и участком прессования 60 см. Так как лист является самонесущим, вычислено, что напряжение, вьщерживаемое листом, составляет около 50 г/см, т.е. примерно 49030 дин/см Такой слой содержит 20 вес.% связующего и 80 вес.% волокон.

По.::ле сушки лист имеет следующие характеристики:

Весовой коэффициент, г/м2

Толщина, мкм Пористость, %90 Продольное удельное сопротивление, ,005 При умеренном каландрирования лучают: Весовой коэффициент, г/см Толщина, мкм Пористость, % Продольное удельное српротивление, Ом см Пример 2. В резервуар А диспергируют 1 г всшокна длиной б мм в воде при быстром перемешивании, т.е. при содержании волоко 0,1 вес.%, затем при умеренном пе мешивании медленно добавляют эмул сию с содержанием 20% ПТФЭ. Сохра няя перемешивание, осуществляют р бавление с добавлением воды.При эт концентрация ПТФЭ составляет 0,5 вес.%. В однородную смесь мед ленно добавляют раствор сульфата алюминия для начала осаждения свя зующего. Перемешивание поддержива до окончания осаждения, т.е. до о ветления поверхностного слоя жидкости.. После фильтрационного стола лист во влажном состоянии имеет толщину около СОО мкм, содержание воды 72%, общий весовой коэффициент 633 г/см , напряжение, выдерживаемое листом около 60 г/см. Содержание связующего в листе 99 вес,%,волокон 1 вес.%. После сушки лист имеет толщину GOO мкм, весовой коэффициент 198 г/м , пористость 85%. Путем регулирования режима каланприрования BecoBofJ коэффициент остается прежним 1198 г/м). При пористости 50% толщина составляет 180 мкм, продольное удельное сопротивление 10-20 Омсм, при пористости 29% толщина 127 мкм, продольное удельное сопротивление 2-8 Омсм. Регулирование нужной пористости осуществляют регулированием расстояния между ва:ликами каланлр 1рования оно достигается без изменения весового коэффициента, т.е. уменьшение пористости достигается путем сжатия или уплотнения, без вытягивания, вследствие чего отсутствует поверхностный эффект или эффект предпочТительног.о ориентирования; речь идет и повышенной открытой пористости.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕНТОЧНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ из п.о крайней мере одного слоя, включающий добавление к водной дисперсии углеродистых или графитовых волокон водной эмульсии связующего, распределение полученной смеси в виде слоя, сушку и каландрирование,о т л и ч a ю щ и и с я тем, что, с целью повьияе.ния электропроводности, дисперсию берут с содержанием углеродньис волокон или графита 0,1 вес.%, a эмульсию 4 с содержанием в качестве связующего политетрафторэтилена или поливинилхло зида с концентрацией 0,5 вес.%, после смемения дисперсии и эмульсии осаждает связуки е на волокна, причем слой содержит 2099 вес.% связующего. 2.Способ по п.1, о т я и ч a ю щ и и с я тем, что осаждение связующего на волокна осуществляется посредством- механического перемаяива-.ния. 3.Способ по. П.1, о т л и ч a Ю-- , щи й-с я тем, что осаждение связующего на волокна осуществляется с СО добавкой катао1{ов, например. катионов А1+3. 4.Способ по П.1, о т л и ч a ю щ и и с я тем, что оссЬкдеиие связующего волокна осуществляется нагреванием при 25-30 С. 5.Способ по nn.l-4, о т л и . чающийся тем, что многослойную ленту изготавливают путем последовательного наложения друг иa друга двух или трех ctasceu перед удаСд лением воды. :о ю 00