Способ изготовления положительного электрода призматических химических источников тока

Авторы патента:

Шаронов Александр Петрович (RU)

Гришин Сергей Владимирович (RU)

Земсков Игорь Юрьевич (RU)

Новокрещёнов Леонид Александрович (RU)

Папикян Роман Петросович (RU)

H01M4/36 - выбор веществ, используемых в качестве активного материала, активной массы, активной жидкости

H01M4/10 - прессованных электродов с сердечником внутри

Владельцы патента RU 2728287:

Акционерное общество "Литий-Элемент" (RU)

Изобретение относится к области химических источников тока и касается способа изготовления положительного электрода призматических химических источников тока. Способ изготовления положительного электрода призматических химических источников тока включает в себя изготовление заготовок, содержащих титановый токоотвод с решеткой, два электрода с активной массой на основе диоксида марганца, нанесенные на противоположные стороны решетки, прессование заготовок с полиэтиленовой прокладкой, сепарационным материалом и слоем пасты между двумя металлическими пластинами при удельном давлении 12,0 - 22,0 МПа (120 - 220 кгс/см²) в течение 10-60 с. В процессе изготовления электрода осуществляют контроль внешних параметров электрода, после чего оборачивают электрод сепаратором, укладывают обернутый электрод в кассету, зажимают кассету при помощи зажимов, сваривают сепаратор по периметру. Повышение электрических и механических характеристик электрода является техническим результатом изобретения.

Изобретение относится к области химических источников тока и касается способа изготовления положительного электрода призматических химических источников тока.

Известен способ изготовления диоксидмарганцевого электрода для химического источника тока (патент на изобретение РФ № 2145456, опубл. 10.02.2000 г.) путем напрессовки активной массы, состоящей из диоксида марганца, сажи и фторопласта, пропитанной органическим растворителем, на перфорированный металлический коллектор и последующей термообработки готового электрода, отличающийся тем, что из активной массы формуют электродные пластины, высушивают их от органического растворителя на воздухе, а напрессовку на перфорированный металлический коллектор производят удельным давлением 500 - 1000 кгс/см² в течение 10 - 50 с.

При реализации указанного способа невозможно достичь высокой плотности активной массы положительного электрода, что в свою очередь приводит к снижению электрических характеристик диоксидно-магранцевых источников тока. Помимо этого, согласно способу имеется возможность изготавливать только единичные электроды, что снижает производительность при серийном изготовлении.

Задачей настоящего изобретения является создание положительного электрода с улучшенными электрическими и механическими характеристиками.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в осуществлении постоянного контроля за параметрами электрода, что позволяет изготовить электроды с точно определенными электрическими и механическими характеристиками.

Заявляемый технический результат достигается благодаря тому, что способ изготовления положительного электрода призматических химических источников тока включает в себя изготовление заготовок, содержащих титановый токоотвод с решеткой, два электрода с активной массой на основе диоксида марганца, нанесенные на противоположные стороны решетки, прессование заготовок с полиэтиленовой прокладкой, сепарационным материалом и слоем пасты между двумя металлическими пластинами при удельном давлении 12,0 - 22,0 МПа (120 - 220 кгс/см²) в течение 10-60 с, осуществляют контроль внешних параметров электрода, оборачивают электрод сепаратором, укладывают обернутый электрод в кассету, зажимают кассету при помощи зажимов, сваривают сепаратор по периметру.

При реализации заявляемого способа предварительно изготавливают заготовки. Способ изготовления заготовок положительного электрода литиевого химического источника тока, содержащего титановый токоотвод с решеткой, два электрода с активной массой на основе диоксида марганца, нанесенные на противоположные стороны решетки, включает в себя подготовку пластин активной массы, нанесение пластин активной массы на решетку. Нанесение пластин активной массы на решетку происходит двойным прессованием при давлении 41-62 Мпа (410-620 кгс/см²) в течение 10-30 секунд с промежуточной сушкой при температуре 100-120°С в течение 2-4 часов и термообработкой при температуре 230-250°С в течение 1-1,5 часов.

В пресс-форму последовательно укладывают металлическую пластину толщиной 1÷2 мм, полиэтиленовую прокладку, заготовку материала сепарационного со слоем пасты пастой вверх (к заготовке электрода), заготовку положительного электрода, вторую заготовку материала сепарационного со слоем пасты пастой вниз (к заготовке электрода), полиэтиленовую прокладку. Паста представляет собой смесь порошка воска и водного раствора натрий-карбоксиметилцеллюлозы (NaКМЦ). Таким образом собирают комплект электродов для прессования, повторив сборку в той же последовательности. Максимальное количество электродов в комплекте – 4 шт. Закрывают комплект сверху металлической пластиной толщиной 1÷2 мм, затем выравнивают по плоскости металлической пластиной. Высота набранного комплекта должна быть такой, чтобы при повороте стола пресса зазор между пластиной пакета и опорной плоскостью рамы был минимальным. Пресс представляет собой гидропресс с поворотным столом, два рабочих стола, гидростанцию и блок управления. Установив на одном рабочем столе в направляющие пресс-форму с набранным комплектом, поворачивают рычагом диск с пресс-формой на 180°, до момента его четкой фиксации. Включается гидроцилиндр и начинается процесс прессования. В это время на втором рабочем столе выполняется сборка следующей пресс-формы. По истечении заданного времени, после завершения прессования, первый стол поворачивается и включается выталкиватель пресс-формы, второй стол начинает процесс прессования.

Отпрессовывают электроды при удельном давлении 12,0 - 22,0 МПа (120 - 220 кгс/см²) в течение 10-60 с, давление по манометру 2,1 – 3,5 МПа (210-350 кгс/см² ).

По окончании прессования поворачивают пресс-форму на 180°. Извлекают электроды из пресс-формы и укладывают в стопку на фильтровальную бумагу.

Осуществляют сплошной контроль электродов с напрессованными заготовками материала сепарационного со слоем пасты по внешнему виду. На электродах допускается:

1) наличие вкраплений активной массы;

2) повторение «рельефа», обусловленного выкрашиванием активной массы на поверхности электрода положительного;

3) смещение заготовок материала сепарационного по контуру до 2 мм.

На электродах не допускается:

1) отслоение заготовок материала сепарационного от активной массы.

Осуществляют сплошной контроль положительного электрода по толщине. Толщина должна быть 2,5 - 3,5 мм.

Укладывают сепаратор на шаблон, по рискам. Сепаратор - ионопроницаемое вещество из диэлектрического материала, предназначенное для предотвращения электронной проводимости между положительным и отрицательным электродами. Шаблон представляет собой пластину из оргстекла с размеченным контуром сепаратора, согласно требуемым размерам.

Укладывают на сепаратор электрод. Оборачивают электрод, совместив края слоев сепаратора. Укладывают обернутый электрод в кассету. Кассета представляет собой две одинаковых пластины (обоймы), фиксирующиеся на штырях и зажимающиеся пружинами с двух сторон. Между этими пластинами укладывают сепаратор. Зажимают кассету при помощи пружин.

Сваривают электрод режимами, заложенными в технологическую документацию. В начале работы и в процессе сварки (2-3 раза в смену) контролируют прочность сварного шва на разрыв. Разрывное усилие для образца должно быть не менее 3,92 Н (0,4 кгс).

Способ изготовления положительного электрода призматических химических источников тока, включающий в себя изготовление заготовок, содержащих титановый токоотвод с решеткой, два электрода с активной массой на основе диоксида марганца, нанесенные на противоположные стороны решетки, прессование заготовок с полиэтиленовой прокладкой, сепарационным материалом и слоем пасты между двумя металлическими пластинами при удельном давлении 12,0 - 22,0 МПа (120 - 220 кгс/см²) в течение 10-60 с, осуществление контроля внешних параметров электрода, укладку обернутого в сепаратор электрода в кассету, зажим кассеты и сварку сепаратора по периметру.

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.

Снижающие потери воды приклеиваемые плиты для свинцово-кислотных аккумуляторов // 2686305

Изобретение относится к свинцово-кислотным аккумуляторам и, более конкретно, к включению активных химических веществ для снижения потери воды в свинцово-кислотных аккумуляторах.

Материал положительного электрода для литиевых перезаряжаемых аккумуляторов // 2686087

Изобретение относится к материалу положительного электрода для литиевых перезаряжаемых аккумуляторов, а также к способу его изготовления. Согласно изобретению, материал положительного электрода для литиевых перезаряжаемых аккумуляторов содержит частицы активных материалов положительного электрода, имеющие многослойную структуру; и по меньшей мере один проводник, выбранный из группы, состоящей из литиевого проводника и электронного проводника, и расположенный на поверхности частиц активных материалов положительного электрода.

Катодный активный материал и фторид-ионный аккумулятор // 2683278

Изобретение относится к области электротехники, а именно к катодному активному материалу, который может быть использован для фторид-ионного аккумулятора. Катодный активный материал, используемый для фторид-ионного аккумулятора, имеет стехиометрический состав, представленный формулой Pb2-xCu1+xF6, где 0≤x<2.

Литий-ионная вторичная батарея и способ ее изготовления // 2682321

Изобретение относится к литий-ионной вторичной батарее и к способу ее изготовления. Способ изготовления литий-ионной вторичной батареи включает слой композиции положительного электрода, сформированной на токосъемнике положительного электрода с использованием водной композиции пасты положительного электрода, которая включает активный материал положительного электрода, включающий сложный оксид лития и марганца и водный растворитель, и дополнительно включает Li5FeO4 в качестве добавки.

Устройство и способы герметизации и заключения в оболочку биосовместимых элементов питания // 2675385

Изобретение относится к области электротехники, а именно к биосовместимым элементам питания для биомедицинских устройств, и может быть использовано, например, при изготовлении герметичных и заключенных в оболочку биосовместимых элементов питания, которые не должны оказывать токсических или травмирующих воздействий на биологические системы.

Батарея на основе сераорганических соединений // 2669362

Изобретение относится к батарее, содержащей: a) анод, содержащий анодный активный материал, включающий натрий, литий или сплав, или композицию по меньшей мере одного из натрия или лития с по меньшей мере одним другим металлом для обеспечения ионов; b) катод, содержащий катодный активный материал, содержащий элементарную серу, элементарный селен или смесь элементарных халькогенов; и c) промежуточный разделительный элемент, размещенный между анодом и катодом, задействованный для разделения растворов жидкого или гелеобразного электролита, соприкасающихся с анодом и катодом, через которые ионы металла и их противоионы перемещаются между анодом и катодом во время циклов зарядки и разрядки батареи; при этом растворы жидкого или гелеобразного электролита содержат безводный полярный беспротонный растворитель или полимер и проводящую соль и выполняется по меньшей мере одно из условий (i), (ii) или (iii): (i) по меньшей мере один из растворов жидкого или гелеобразного электролита дополнительно содержит по меньшей мере одно сераорганическое соединение; (ii) катод дополнительно состоит из по меньшей мере одного сераорганического соединения; (iii) промежуточный разделительный элемент содержит функционализированный пористый полимер, содержащий по меньшей мере одно сераорганическое соединение.

Способ получения наноструктурированного композитного материала для положительного электрода литий-серного аккумулятора, положительный электрод и литий-серная аккумуляторная батарея // 2654856

Изобретение относится к химической и электротехнической промышленности и может быть использовано при изготовлении положительных электродов литий-серных аккумуляторов.

Химический путь синтеза материалов для литий-ионного аккумулятора // 2654492

Изобретение относится к технологии производства материалов для литий-ионных аккумуляторов. Композиционный материал на основе LiMnPO4, синтезированный химическим путем, содержит (1-x) LiMn2O4, где х представляет собой количество LiMnPO4 и изменяется от 0,67 мол.

Кремниевый материал и отрицательный электрод аккумуляторной батареи // 2650976

Изобретение относится к кремниевому материалу, используемому в качестве активного материала отрицательного электрода аккумуляторных батарей. Предложен новый кремниевый материал, который имеет атомное отношение Si/O в диапазоне более 1/0,5 и не более 1/0,1 и ширину запрещенной зоны в диапазоне более 1,1 эВ и не более 2,1 эВ.

Способ изготовления заготовки положительного электрода призматических химических источников тока // 2718955

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу изготовления заготовок положительного электрода для призматических химических источников тока.