RU2186441C2

RU2186441C2 - Plate strip manufacturing method

Info

Publication number: RU2186441C2
Application number: RU2000122686/09A
Authority: RU
Inventors: В.С. Зелютина; Ганзия Решетникова; В.И. Тесля; А.П. Цедилкин; О.В. Чумаковский; Л.Ю. Шолохов
Original assignee: Уральский электрохимический комбинат
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2000-08-29
Publication date: 2002-07-27

Abstract

FIELD: electrical engineering; plate manufacture for alkali cells. SUBSTANCE: method involves continuous passage of highly porous base strip of plate produced from electricity conducting material through vessel filled with active material, then through die and drying device followed by its calibration in rolls; while moving through active material from bottom upwards base strip is passed in addition between two brushes reciprocating and vibrating while moving towards each other, axes of rotation of brushes being in same plane. Such mode of brush movement ensures implantation of active material particles in pores of base strip of plate. EFFECT: facilitated procedure. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в производстве электродов для щелочных аккумуляторов. The invention relates to the electrical industry and can be used in the manufacture of electrodes for alkaline batteries.

Известны способы изготовления электродной ленты путем заполнения высокопористой электродной основы пастообразной активной массой [1 - заявка ФРГ 4040017, Н 01 М 4/28, опубл. 17.06.92, 2 - заявка Японии 2288067, Н 01 М 4/26, опубл. 28.11.90, 3 - заявка Японии 1163965, Н 01 М 4/26, опубл. 28.06.89] при непрерывном пропускании высокопористой электродной основы через емкость с активной массой пастообразной консистенции и последующем обжатии ее в валках до заданной толщины. Known methods for the manufacture of electrode tape by filling a highly porous electrode base with a paste-like active mass [1 - application of Germany 4040017, N 01 M 4/28, publ. 06/17/92, 2 - Japanese application 2288067, H 01 M 4/26, publ. 11.28.90, 3 - Japanese application 1163965, H 01 M 4/26, publ. 06/28/89] with continuous transmission of a highly porous electrode base through a container with an active mass of pasty consistency and its subsequent compression in rolls to a predetermined thickness.

Недостатком известных способов является низкий уровень степени заполнения высокопористой электродной основы активной массой, колебание ее количества по длине электродной ленты и, как следствие, невысокая электрическая емкость электродов. A disadvantage of the known methods is the low level of filling of the highly porous electrode base with the active mass, the fluctuation of its quantity along the length of the electrode tape and, as a result, the low electric capacity of the electrodes.

В качестве прототипа выбран способ заполнения объема пор высокопористой электродной основы в виде ленты пастообразной активной массой [4 - патент Японии 2707400, приоритет 16.09.93, Н 01 М 4/26], характеризующийся тем, что высокопористая электродная основа, сформированная из электропроводного материала, непрерывно пропускается через емкость, заполненную активной массой (суспензий). Затем высокопористая электродная основа, покрытая слоем активной массы, пропускается через щель (фильеру), расположенную над емкостью, сушится и калибруется в валках до заданной толщины электродной ленты. As a prototype, a method was selected for filling the pore volume of a highly porous electrode base in the form of a tape with a paste-like active mass [4 - Japanese Patent 2707400, priority 16.09.93, H 01 M 4/26], characterized in that the highly porous electrode base formed of an electrically conductive material, continuously passed through a container filled with active mass (suspensions). Then, a highly porous electrode base coated with a layer of active mass is passed through a slot (die) located above the container, dried and calibrated in rolls to a predetermined thickness of the electrode tape.

Недостатком данного способа, как показали эксперименты, является неэффективное и неравномерное заполнение высокопористой электродной основы активной массой и возникающая в силу этого разноплотность ее по длине получающейся электродной ленты, что является причиной пониженного уровня электрохимической емкости электродов и ее неудовлетворительной воспроизводимости. The disadvantage of this method, experiments have shown, is the ineffective and uneven filling of the highly porous electrode base with an active mass and the resulting different density along the length of the resulting electrode tape, which causes a reduced level of electrochemical capacitance of the electrodes and its unsatisfactory reproducibility.

Причина этого заключается в том, что при движении высокопористой электродной основы через объем пасты активная масса ровным слоем распределяется по поверхности высокопористой электродной основы и в объем ее внутренних пор попадает лишь небольшая доля активной массы, поскольку отсутствуют какие-либо направленные силы (кроме гидростатического давления столба активной массы), продвигающие частицы активной массы в объем внутренних пор различного диаметра высокопористой электродной основы, заполненные к тому же воздухом. The reason for this is that when a highly porous electrode base moves through the paste volume, the active mass is evenly distributed on the surface of the highly porous electrode base and only a small fraction of the active mass falls into the volume of its internal pores, since there are no directed forces (except for the hydrostatic pressure of the column active mass) promoting particles of the active mass into the volume of internal pores of various diameters of the highly porous electrode base, filled with the same air.

Задачей заявляемого способа изготовления электродной ленты является создание способа, позволяющего более эффективно и равномерно заполнять активной массой внутренний объем пор высокопористой электродной основы в виде ленты и тем самым обеспечить увеличение электрической емкости электродов. The objective of the proposed method for the manufacture of electrode strip is to create a method that allows more efficiently and uniformly fill the active mass of the internal pore volume of the highly porous electrode base in the form of a tape and thereby provide an increase in the electric capacity of the electrodes.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном способе изготовления электродной ленты, включающем непрерывное пропускание электродной ленты-основы, сформированной из электропроводного материала, через емкость, заполненную активной массой в виде суспензии, затем через фильеру, сушильное устройство и последующую калибровку в валках, согласно заявляемому техническому решению электродная лента-основа, двигаясь в объеме активной массы, дополнительно проходит между двумя щетками. Щетки, оси вращения которых находятся в одной плоскости, совершают возвратно-колебательное движение навстречу друг к другу, например, за счет кривошипно-шатунных механизмов, приводимых в движение электродвигателем. Подобный характер движения щеток обеспечивает внедрение частиц активной массы в объем пор основы. The solution to this problem is achieved by the fact that in the known method of manufacturing an electrode tape, including continuous transmission of the electrode tape base formed from an electrically conductive material through a container filled with active mass in the form of a suspension, then through a die, a drying device and subsequent calibration in rolls, according to the claimed technical solution, the electrode tape-base, moving in the volume of the active mass, additionally passes between two brushes. Brushes, the rotation axis of which are in the same plane, make a reciprocating motion towards each other, for example, due to the crank mechanisms driven by an electric motor. A similar nature of the movement of the brushes provides the introduction of particles of the active mass into the pore volume of the base.

Повышение эффективности заполнения пор высокопористой электродной ленты-основы в предлагаемом способе определяется появлением дополнительных сил, возникающих при протягивании электродной ленты-основы между щетками и организующих внедрение частиц активной массы в объем пор основы. Особенно принципиальным моментом является возвратно-колебательное движение щеток навстречу друг другу, поскольку такое взаимодействие щеток и определяет последовательное и попеременное изменение направления заполнения активной массой пор и удаления из них оставшегося воздуха. The increase in the efficiency of filling the pores of the highly porous electrode base tape in the proposed method is determined by the appearance of additional forces arising when the electrode base tape is pulled between the brushes and organizing the introduction of active mass particles into the pore volume of the base. A particularly important point is the reciprocating motion of the brushes towards each other, since this interaction of the brushes determines a sequential and alternating change in the direction of filling with the active mass of the pores and removal of the remaining air from them.

На чертеже приведена схема способа изготовления электродной ленты, где 1 - ванна с активной массой, 2 - активная масса, 3 - левая и правая щетки, 4 - высокопористая электродная лента-основа, 5 - направляющий ролик, 6 - отверстие для ввода ленты-основы с уплотнением, 7 - фильера или устройство для удаления избытка активной массы с поверхности электродной ленты-основы; сушильное устройство, тянущие и калибрующие валки не указаны. The drawing shows a diagram of a method for manufacturing an electrode tape, where 1 is a bath with an active mass, 2 is an active mass, 3 is a left and right brush, 4 is a highly porous electrode base tape, 5 is a guide roller, 6 is an opening for input of a base tape with a seal, 7 — a die or device for removing excess active mass from the surface of the base electrode strip; dryer, pulling and calibrating rolls not indicated.

Далее приводится описание примера конкретного выполнения способа изготовления электродной ленты по предлагаемому изобретению. The following is a description of an example of a specific implementation of the method of manufacturing an electrode strip according to the invention.

Свернутая в рулон высокопористая электродная лента-основа 4 из пеноникеля толщиной 1,25 мм, шириной 45 мм и пористостью 95% проходит по направляющему ролику 5 и входит в ванну 1 с активной массой 2 через отверстие с уплотнением 6, затем проходит между левой и правой щетками 3, совершающими возвратно-колебательное движение навстречу друг другу, и выходит вверх к устройству для удаления избытка активной массы 7, сушильному устройству и калибрующим валкам (не показаны). Калибровка электродной ленты производится до толщины 0,8 мм. В качестве активной массы 2 использовалась тщательно перемешанная смесь состава: 100 мас. ч. гидроокиси никеля, 5 мас. ч. фторопласта марки 4Д в виде концентрированной (60%) водной стабилизированной суспензии. A highly porous electrode base tape 4 rolled up on a roll of foam nickel 1.25 mm thick, 45 mm wide and 95% porosity passes through the guide roller 5 and enters the bath 1 with active mass 2 through the opening with seal 6, then passes between the left and right brushes 3, making a reciprocating motion towards each other, and goes up to the device to remove excess active mass 7, a drying device and calibrating rolls (not shown). Calibration of the electrode strip is carried out to a thickness of 0.8 mm. As the active mass 2 was used a thoroughly mixed mixture of the composition: 100 wt. including Nickel hydroxide, 5 wt. including fluoroplastic grade 4D in the form of a concentrated (60%) aqueous stabilized suspension.

Количество внесенной активной массы составило 2,5 г/см³, а электрохимическая емкость электродов, изготовленных из полученной электродной ленты, 0,54 А•ч/см³.The amount of active mass introduced was 2.5 g / cm ³ , and the electrochemical capacity of the electrodes made from the resulting electrode tape was 0.54 A • h / cm ³ .

Для сравнения известных способов и заявляемого технического решения была изготовлена электродная лента по известному способу, приведенному в прототипе. При этом использовалась активная масса идентичного состава, высокопористая электродная лента-основа из такого же материала. В результате привес активной массы составил 1,72 г/см³, а электрохимическая емкость электродов, изготовленных из полученной электродной ленты, составила 0,37 А•ч/см³.To compare the known methods and the claimed technical solution, an electrode strip was made according to the known method described in the prototype. In this case, an active mass of identical composition and a highly porous electrode tape-base of the same material were used. As a result, the gain of the active mass was 1.72 g / cm ³ and the electrochemical capacity of the electrodes made from the obtained electrode tape was 0.37 A • h / cm ³ .

Из приведенных выше данных видно, что реализация заявляемого способа изготовления электродной ленты действительно обеспечивает возможность внесения большего количества активной массы в высокопористую электродную ленту-основу, что происходит за счет более равномерного, особенно по толщине ленты, заполнения активной массой объема пор электродной ленты-основы при обработке ее поверхности щетками, совершающими возвратно-колебательные движения. Кроме того, анализ шлифов электродов также показал, что заявляемый способ изготовления электродной ленты по сравнению с известными способами обеспечивает большую полноту заполнения электродной ленты-основы активной массой. From the above data it can be seen that the implementation of the inventive method for manufacturing an electrode tape really provides the possibility of introducing more active mass into a highly porous electrode base tape, which is due to more uniform, especially in thickness of the tape, filling the pore volume of the electrode base tape with the active mass at processing its surface with brushes that make oscillating movements. In addition, the analysis of thin sections of the electrodes also showed that the inventive method of manufacturing an electrode strip in comparison with known methods provides a greater completeness of filling the electrode strip base with an active mass.

Заявляемое техническое решение может быть эффективно использовано при изготовлении положительных и отрицательных неспеченных электродов на базе высокопористых металлических электродных основ в виде ленты с применением различных пастообразных масс (суспензий) для любых типов щелочных аккумуляторов. The claimed technical solution can be effectively used in the manufacture of positive and negative non-sintered electrodes based on highly porous metal electrode bases in the form of a tape using various pasty masses (suspensions) for any type of alkaline batteries.

Равномерность распределения частиц активной массы в поровом объеме позволяет в целом создать наиболее оптимальную структуру электрода с более распределенной и усредненной внутренней токовой нагрузкой, что, помимо увеличения электрохимической емкости, приводит и к увеличению ресурса таких электродов. The uniform distribution of the particles of the active mass in the pore volume allows us to create the most optimal electrode structure with a more distributed and averaged internal current load, which, in addition to increasing the electrochemical capacity, leads to an increase in the resource of such electrodes.

Claims

A method of manufacturing an electrode tape, comprising continuously passing a highly porous base tape formed of an electrically conductive material, vertically upward through a container filled with active mass, then up through a device for removing excess active mass, drying and subsequent calibration in rolls, characterized in that the electrode the base tape, moving in the volume of the active mass, additionally passes between the left and right brushes, making a reciprocating motion towards each other, and rotating brushes are in one plane.