Способ изготовления электрода аккумулятора

Способ изготовления электрода аккумулятора

Реферат

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА АККУМУЛЯТОРА путем сплетения подложки из токопроводных волокон и нанесения активной массы, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента использования активной массы, снижения поляризационных потерь и уменьшения контактного сопротивления между активной массой и подложкой, сначала производят нанесение активной массы на волокна, а затем сплетают их в электрод.

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к способам изготовления химических источников тока и может найти применение в производстве как щелочных, так и свинцовых аккумуляторов. Известен способ изготовления электрода аккумулятора, включающий нанесение активной массы на подложку в виде решетки или пористой спеченной основы. Недостатком этого способа является то, что он требует больших затрат материалов и энергии. В больших количествах расходуются такие дорогостоящие материалы, как сурьма в производстве свинцовых аккумуляторов, карбонильный никель в производстве щелочных аккумуляторов. При этом большая часть этих материалов в аккумуляторах практически не используется в токообразующем процессе и служит балластом. Эффективность использования их очень низка. При изготовлении свинцовых решеток затрачивается значительное количество энергии на нагрев и расплавление материала. Производство металлокерамических основ также требует больших энергозатрат на операциях прессования и спекания. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления электрода аккумулятора путем сплетения подложки из токопроводящих волокон и нанесения активной массы. Недостатком этого способа является то, что нанесение активного материала на подложку из металлических волокон производится после переплетения волокон. При этом наносится довольно толстый слой материала, возрастают поляризационные потери, ухудшается токосъем с внешней поверхности электрода. Увеличивается контактное сопротивление на разделе фаз: подложка активный материал за счет того, что активная масса наносится механическим путем и частицы ее не связаны адгезионным взаимодействием с токопроводящей решеткой. По этой же причине невозможно получить достаточно высокий коэффициент использования активного материала. Целью изобретения является повышение коэффициента использования активной массы, снижение поляризационных потерь и уменьшение контактного сопротивления между активной массой и подложкой. Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления электрода аккумулятора путем сплетения токопроводящих волокон и нанесения активной массы сначала производят нанесение активной массы на волокна, а затем сплетают их в электрод. Предложенный способ реализуется следующим образом. На токопроводящие волокна, например, из графита химическим или электрохимическим способом наносят электрохимически активный металл для соответствующего электрода (положительного или отрицательного), а затем из этих волокон сплетают электрод. В качестве токопроводящих волокон берут как волокна из графита (карбонизированные полимерные нити) диаметром 3-15 мкм, так и стекловолокна, синтетические волокна, например, из полиэфира, полиамида и других, которые перед нанесением на них активного материала предварительно металлизируют для токопроводности металлом, электрохимически инертным для токообразующей реакции на электроде (толщина электропроводного подслоя 0,4-3 мкм). Профиль волокон может быть различным. Для лучшего сцепления активного материала с основой профиль волокон выбирают в виде многогранника. Толщина покрытия активным материалом 1-10 мкм. После сплетения (ткания) волокон с электрохимически активным металлом полученную тканую ленту разделяют на части размером в электрод и изготавливают токоотвод. Пример изготовления положительного электрода никелькадмиевого аккумулятора. Берут углеродные волокна с многогранным профилем диаметром 4-10 мкм. Угленити располагают рядами и подвергают последовательной обработке протягиванию через ванны с реагентами в следующих растворах: обезжиривание в этиловом спирте в течение 10 мин; травление в концентрированной азотной кислоте при 65^оС в течение 7 мин. отмывка в проточной воде; сенсибилизирование в растворе SnCl₂ (20 г/л), HCl (10 мл/л), плотность 1,19, время 6 мин. промывка в горячей дистиллированной воде при 67^оС в течение 10 мин. активирование в растворе PdCl₂ (0,3 г/л) в течение 4 мин; отмывка с улавливанием в дистиллированной воде конденсат; химическое никелирование в растворе следующего состава, г/л: NiSO₄ 7H₂O 30, NaH₂PO₂ H₂O 10, NaCU₃COO 3H₂O 10, pH 4-6, 90^оС. Скорость никелирования 25 мкм/ч. Для нанесения слоя никеля толщиной 5 мкм время выдержки 12 мин. Волокна с нанесенным слоем электрохимически активного металла ткут на ткацком станке в ленту шириной, соответствующей электроду (переплетение нитей полотняное). Токоотвод изготавливают следующим образом: на боковую кромку тканой ленты методом шоопирования или окунанием в расплав наносят полосу металла толщиной 35 мкм. Металл наносят также на одну из кромок, перпендикулярную боковой, до разрезки ленты на отдельные электроды. Адгезия наносимого покрытия к электрохимически активному металлу, нанесенному химическим способом, достаточно высока. После этого ленту разрезают на отдельные электроды по длине. Электрод формируют в 50%-растворе NaOH при анодной поляризации током 100 Ма при температуре 90-100^оС. При этом происходит следующее: Ni __ Ni(OH)₂__ Ni OOH Формирование электродов можно проводить до разрезки сотканной ленты. Положительным эффектом предложенного технического решения по сравнению с базовым объектом является повышение коэффициента использования активной массы, снижение поляризационных потерь, уменьшение контактного сопротивления между активной массой и подложкой. В предложенном способе электрохимически активный металл наносится тонким (1-10 мкм) равномерным слоем. При этом в процессе циклирования при работе электрода активный материал прорабатывается на полную глубину без диффузионных затруднений. Практически отсутствует концентрационная поляризация, улучшаются разрядные характеристики электрода. Коэффициент использования активного материала достигает 95% Разность разрядной емкости электрода при разряде большими и малыми токами очень незначительна. Кроме того, использование в качестве подложки синтетических металлизированных нитей или угленитей позволит уменьшить вес электрода. Удельные весовые характеристики электрода, изготовленного предложенным способом, будут повышенными, так как там используются металлические нити при изготовлении подложки. Предложенный способ позволяет производить непрерывное изготовление электродов при высокой эффективности использования исходных материалов из-за их малого расходования.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА АККУМУЛЯТОРА путем сплетения подложки из токопроводных волокон и нанесения активной массы, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента использования активной массы, снижения поляризационных потерь и уменьшения контактного сопротивления между активной массой и подложкой, сначала производят нанесение активной массы на волокна, а затем сплетают их в электрод.