Способ изготовления диоксидмарганцевого электрода для химического источника тока

 

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при производстве химических источников тока. Техническим результатом изобретения являются повышение технологичности и снижение трудоемкости изготовления электрода. Способ изготовления включает формовку электродных пластин из активной массы, пропитанной органическим растворителем, нанесение технологического клея в виде 1 - 2 мол.% водного раствора карбоксилметилцеллюлозы на поверхности электродной пластины, обращенной к металлическому коллектору, сушку на воздухе и напрессовку на металлический коллектор с последующей термообработкой. 1 табл.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в производстве положительных электродов для диоксидмарганца литиевого химического источника тока с апротонным электролитом.

Известен способ изготовления диоксидмарганцевого электрода для литиевых источников тока, согласно которому активная масса наносится на коллектор путем напрессовки порошка [1].

Техническим результатом при использовании изобретения является повышение технологичности изготовления диоксидмарганцевого электрода за счет уменьшения металлоемкости коллектора и снижение трудоемкости его изготовления.

Сущность изобретения заключается в том, что перед напрессовкой электродной пластины на металлический коллектор удельным давлением от 500 до 1000 кГс/см² в течение 10...50 с на поверхность электродной пластины, обращенную к коллектору, наносят технологический клей в виде 1...2% раствора карбоксиметилцеллюлозы.

Применение операции технологического склеивания электродных пластин друг с другом и с коллектором в процессе напрессовки позволяет использовать произвольно выбранную форму коллектора с меньшей в 3...5 раз, чем у электродной пластины площадью. Кроме того, использование коллектора, выполненного в виде полосы, например, позволяет не только сократить расход металла, но и уменьшить трудоемкость изготовления коллектора. Другим преимуществом заявляемого способа является возможность использования гладкого металлического коллектора, что особенно важно для тонких электродов, когда толщина электродной пластины меньше высоты заусенцев перфорированного коллектора и выход заусенцев на поверхность может вызвать короткое замыкание внутри источника тока.

В качестве технологического клея выбран водный раствор натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ). Этот клей обеспечивает надежное приклеивание электродных пластин активной массы к коллектору и друг к другу в процессе прессования электрода. При термообработке электрода происходит удаление воды и свыше 250^oC - выгорание КМЦ с образованием тонкого слоя углерода в месте нанесения клея. Разложение и обугливание технологического клея не ухудшает механических и электрических свойств готового электрода. В то же время образование скрепляющего слоя из обуглившейся карбоксиметилцеллюлозы позволяет изготовить электрод, не внося в него дополнительные примеси, т.к. углерод используется в качестве токопроводящего материала в активной массе, а натриевые соли содержатся в исходном диоксиде марганца. Количественные соотношения вносимых ионов натрия и углерода составляют сотые доли процента от количества указанных компонентов в активной массе.

Концентрация КМЦ выбрана на основании проведенных работ. Установлено, что высокую механическую прочность электрода обеспечивает использование раствора КМЦ с концентрацией не менее 1%. В то же время увеличение концентрации свыше 2% ведет к образованию чрезмерно густых, трудно наносимых клеев, которые не улучшают механических свойств электрода. При этом в результате выдавливания толстого слоя густого технологического клея в процессе напрессовки электродных пластин возникают проблемы с извлечением готовых электродов из пресс-формы. Таким образом, наиболее целесообразным является применение технологического клея на основе КМЦ с концентрацией 1...2%.

Для изготовления положительных электродов по заявляемому способу были использованы электродные пластины прямоугольной формы размером 2,3 см х 4,0 см, по площади соответствующие готовому электроду. В качестве коллекторов использовали гладкие и перфорированные металлические пластины: фигурную - шириной 2,3 см и длиной 4,0 см с токоотводом шириной 0,5 см и длиной 2,5 см и ровную - шириной 0,5 см и длиной 4,0 см, также с токоотводом 0,5 см х 2,5 см. Площадь одного коллектора, таким образом, была в 4,6 раза меньше площади другого.

Напрессовку проводили удельным давлением 700 кГс/см² в течение 30 секунд.

После термообработки при 300^oC в течение 30 минут готовые электроды зашивали в сепаратор из полипропилена и производили сборку элемента системы диоксид марганца - литий. Элемент заливали электролитом, герметизировали и разряжали током 10 мА до конечного напряжения 2,0 В при температуре 20±2^oC.

Кроме электродов с технологическим клеем, изготавливали электроды без клея, однако, получить механически прочные электроды, пригодные к последующим технологическим операциям, удавалось только, когда использовали перфорированный металлический коллектор одинаковой с электродом площади и формы, т.е. электроды, изготовленные согласно прототипу.

В таблице 1 приведены примеры изготовления диоксидмарганцевых электродов и результаты их электрических испытаний.

Как видно из приведенных в таблице 1 примеров, использование предлагаемого способа изготовления диоксидмарганцевого электрода обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества: - возможность уменьшения площади коллектора и, как следствие, уменьшение расхода металла в 3...5 раз.

- возможность применения неперфорированного коллектора.

- возможность использования коллектора произвольной формы.

Перечисленные преимущества позволяют в целом сократить металлоемкость электрода и упростить его изготовление, т.е. повысить технологичность.

Формула изобретения

Способ изготовления диоксидмарганцевого электрода для химического источника тока, включающий формовку электродных пластин из активной массы, пропитанной органическим растворителем, сушку на воздухе, напрессовку на металлический коллектор с последующей термообработкой, отличающийся тем, что перед напрессовкой на поверхности электродной пластины, обращенной к металлическому коллектору, наносят технологический клей в виде 1 - 2 мол.% водного раствора карбоксилметилцеллюлозы.

РИСУНКИ

Рисунок 1