Способ изготовления электродов никель-водородного аккумулятора

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способу изготовления малогабаритных химических источников тока - никель-водородных аккумуляторов. Техническим результатом изобретения является увеличение емкости аккумулятора в тех же габаритах, уменьшение материалоемкости дорогостоящих материалов. Способ изготовления электродов никель-водородного аккумулятора включает прессование из активной массы положительного и отрицательного электродов, причем положительный электрод набирают из отдельных цилиндрических таблеток в цилиндр и как единое целое оборачивают никелевой сеткой прямоугольной формы, а отрицательный электрод изготавливают методом вальцовки перфорированной металлической основы, покрытой активной массой для отрицательного электрода со связкой и сепарационным материалом со стороны перфорации, и оборачивают вокруг положительного электрода. 4 табл.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к химическим источникам тока, и в частности к способу изготовления электродов малогабаритных никель-водородных аккумуляторов (НЛЦ) в условиях массового производства на предприятиях электронной промышленности.

Известен "Способ изготовления водородопоглощающего электрода" [1], который применяется для изготовления водородопоглощающего электрода, используемого в качестве анода в щелочном аккумуляторе с катодом из окиси металла. Частицы водородопоглощающего сплава, имеющие диаметр 0,1 - 100 мкм, покрывают слоем посредством влажной химической металлизации с самокатализом. Обработанный порошкообразный сплав вносят в поры электропроводной основы. Затем полученную электродную заготовку прессуют при давлении 3-10 г/см².

Известен также "Способ изготовления водородопоглощающего электрода" [2], который применяется для приготовления водородопоглощающего электрода, используемого в качестве анода в щелочном аккумуляторе с катодом из оксида металла. Порошкообразный водородопоглощающий сплав с диаметром частиц 0,1 -100 мкм покрывают металлической медью методом мокрой химической металлизации. Обработанный порошкообразный сплав вносят в поры пористой электропроводной основы. Затем проводят прессование под давлением 3 - 10 г/см² при температуре выше 350^oC.

Но оба эти способа дорогостоящие и сложны по технологии.

Наиболее близким решением к предлагаемому способу является способ изготовления электродов никель-водородного аккумулятора типа НЛЦ ламельного варианта [3, 4], включающий изготовление положительного электрода, состоящего из двух полуцилиндров, методом ручного прессования из активной массы для положительных электродов с предварительным взвешиванием навесок активной массы с точностью до 0,01 г и последующим оборачиванием каждого полуцилиндра в никелевую сетку сложной конфигурации и изготовления отрицательного электрода методом ручного прессования из активной массы для отрицательных электродов трех сегментов, обернутых каждый в никелевую сетку сложной конфигурации.

Однако этот способ содержит ряд недостатков: большой расход дорогостоящего материала при изготовлении никелевых сеток сложной конфигурации и большой объем ручных работ, связанных с изготовлением навесок.

Задача, решаемая изобретением, - уменьшение металлоемкости дорогостоящих материалов и уменьшение объема ручных работ при изготовлении никель-водородного аккумулятора, выражена в том, что положительный электрод собирают в цилиндр из отдельных цилиндрических таблеток с одинаковым весом, которые прессуют на полуавтомате с автоматической засыпкой дозы активной массы для положительных электродов, и как единое целое оборачивают никелевой сеткой прямоугольной формы, а отрицательный электрод изготавливают следующим образом: навеску активной массы отрицательного электрода со связкой из раствора поливинилового спирта наносят на перфорированную металлическую основу (с пуклеванными отверстиями), сушат, покрывают со стороны пуклей лентой сепарационного материала и вальцуют. Затем оборачивают вокруг положительного электрода.

Аккумулятор, электроды которого изготовлены по заявленному способу, имеет форму цилиндра, корпус и крышка стальные. Внутри корпуса находятся разделенные сепаратором положительный и отрицательный электроды. (Крышка с приваренным выводом положительного электрода изолирована от корпуса, который служит выводом отрицательного электрода). Положительный электрод изготавливается из гидрата закиси никеля с графитом и серно-кислым кобальтом (активная масса). Отрицательный электрод из сплава на основе лантана, никеля, кобальта (активная масса).

Применение электродов, изготовленных предлагаемым способом, увеличивает использование активных веществ, находящихся в положительной и отрицательной электродных массах, вследствие увеличения поверхности соприкосновения положительного и отрицательного электродов с электролитом и отрицательного электрода с корпусом аккумулятора. В качестве примера реализации предлагаемого способа можно привести сравнительные характеристики аккумуляторов НЛЦ-0,95 таблеточного варианта и НЛЦ-0,9 ламельного варианта, в котором электроды изготовлены по способу прототипа.

Как видно из данных табл. 1 пример N 1, таблетирование положительного электрода в одной сетке позволяет увеличивать емкость аккумулятора в том же габарите. В указанном примере емкость увеличилась по предлагаемому способу изготовления электродов аккумулятора на 5,5%. Данные, приведенные в примере N 2 табл. 2, подтверждают, что предлагаемый способ изготовления электродов аккумуляторов позволяет увеличивать время и ток разряда, т.е. разрядную емкость при проведении испытаний аккумуляторов на холодоустойчивость при пониженных температурах, в частности при минус 40^oC. У НЛЦ-0,9 разброс времени разряда в приведенном примере составил 1 час 43 минуты (0,163 А·ч по емкости), а у НЛЦ-0,95 - 44 минуты (0,065 А·ч по емкости), т.е. разрядная емкость более стабильна. В примере N 3 табл. 3 показано, что аккумуляторы, в которых электроды изготовлены по предлагаемому способу - НЛЦ-0,95, имеют внутреннее сопротивление меньше, чем аккумуляторы прототипа НЛЦ-0,9 за счет лучшего контакта металлической основы отрицательного электрода с корпусом.

Из приведенных примеров следует, что применение электродов, изготовленных предлагаемым способом, улучшает использование активных веществ, находящихся в положительной и отрицательной электродных массах, вследствие увеличения поверхности соприкосновения их с электролитом, увеличивает емкость аккумулятора в том же габарите, позволяет уменьшить внутреннее сопротивление аккумулятора и создает возможность разряда большими токами при низких температурах.

Преимуществом предлагаемого способа изготовления электродов также является увеличение производительности труда при прессовании электродов на полуавтомате без предварительного взвешивания навесок активных масс, снижение расхода никелевой сетки за счет упрощения конфигурации и уменьшения количества сеток (одна сетка для положительного электрода вместо двух в прототипе, полная замена трех более дорогих никелевых сеток на перфорированную металлическую основу для отрицательного электрода) (пример 4, табл. 4).

Источники информации 1. Заявка Японии N 4-35874, H 01 М 4/26, 4/38 840905, Коге гидзюцу, Окуно сэйяку коге К.К.

2. Заявка Японии N 4-43386, H 01 М 4/26, 4/38 59-224655, 841024, Коге гидзюцу инте.

3. Т.Н. Калайда. Химические источники электрической энергии для летательных аппаратов. ЛВИКа им. А.Ф. Можайского. Л.,1965 г.

4. М. А. Дасоян. Химические источники тока. Государственное энергетическое издательство, 1961 г.

Формула изобретения

Способ изготовления электродов никель-водородного аккумулятора, включающий прессование из активной массы положительного и отрицательного электродов, причем положительный электрод обернут в никелевую сетку, отличающийся тем, что положительный электрод набирают из отдельных цилиндрических таблеток в цилиндр и как единое целое оборачивают никелевой сеткой прямоугольной формы, а отрицательный электрод изготавливают методом вальцовки перфорированной металлической основы, покрытой активной массой для отрицательного электрода со связкой и сепарационным материалом со стороны перфорации, и оборачивают вокруг положительного электрода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2