×
06.08.2019
219.017.bcf4

Способ изготовления электродов химического источника тока

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002696479
Дата охранного документа
02.08.2019
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к созданию конструкции химического источника тока (ХИТ) с катодом, изготовленным по тонкопленочной технологии. Техническим результатом является повышение мощности и пожаровзрывобезопасности, снижение тепловыделения в ХИТ за счет уменьшения электрического сопротивления электродных материалов. Согласно изобретению, в способе изготовления химического источника тока с тонкопленочным электродным катодом, в котором положительный и отрицательный электроды изготавливают в виде углеродной матрицы из рулонного материала, имеющего высокую пористость, пористые матрицы положительного и отрицательный электродов заполняют химически активным материалом с толщиной слоя от 20 нм до 2 мкм, который равномерно распределяют по поверхности углеродной матрицы, токосборник положительного и отрицательного электродов изготавливают в виде слоя металла толщиной от 2 до 10 мкм, который наносят по вакуумной тонкопленочной технологии на пористую углеродную матрицу, при этом используют планарный электрод с кольцевой зоной распыления, при напылении применяют магнетронный источник, представляющий собой токопроводящую пластину из любого проводящего материала, которая является катодом-мишенью, анод выполняют в виде полой металлической трубки с водяным охлаждением, катод и анод подсоединяют к источнику постоянного тока высокого напряжения, в качестве рабочего материала для первичной металлизации используют титан (Ti), для финишной металлизации применяют нитрид титана (Ti), нанесение слоя активного материала выполняют методом намазывания жидкой пасты на металлизированный электродный материал, вакуумной пропиткой или с помощью вакуумного принтера, токоотвод положительного и отрицательного электродов выполняют в виде ленточной титановой фольги, которую покрывают нитридом титана, часть которой используют для герметичного вывода наружу корпуса ХИТ, а большую часть крепят к токосборнику с помощью ультразвуковой или точечной сварки. 6 ил., 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к созданию конструкции химического источника тока (ХИТ) с катодом, изготовленным по тонкопленочной технологии. Авторы решали задачу повышения мощности и пожаровзрывобезопасности снижая тепловыделение в ХИТ за счет уменьшения электрического сопротивления электродных материалов. Поставленная техническая задача решается за счет снижения электрического сопротивления контакта токосборник - химически активный слой и более чем на порядок снижения электрического сопротивления химически активного слоя за счет изготовления электродных материалов по тонкопленочной технологии. Увеличение мощности ХИТ обеспечивает конструкция электродных материалов, которая позволяет развивать рабочую поверхность электродов. В результате уменьшения внутреннего сопротивления ХИТ повышается его пожаробезопасность.

Известны конструкции рулонных литиевых источников тока, электрическое соединение электродных блоков которых с выводами ХИТ осуществляют токовыводы электродных пластин, выходящие из торцов рулона, токосборник, с которым соединяют токовыводы, и гермовывод, проходящий сквозь крышку источника тока. Токовыводы часто выполняют в виде узких металлических полосок, расположенных по концам пластин или по всей их длине через определенные интервалы (Пат. 6376121 (США), МПК7 H01M 6/10. Spirally wound lithium secondary cell having a plurality of current collector tabs and method of manufacture / Inomata Hideyki, Nakanishi Naoya, Nogami Mitsuzo, Yonezu Ikuo, Nishio Koji; Sanyo Electric Co., Ltd. - №09/485172; Заявл. 28.09.1998; Опубл. 23.04.2002; Приор. 30.09.1997, №9-266171 (Япония); НПК 429/94). В качестве токовыводов используют также и края ленточных пластин, выступающие по торцам рулонного блока (Пат. 4322484 (США), МКИ H01M 6/10, НКИ 429/94. Spiral wound electrochemical cell having high capacity / Sugalski Raymond K.; General Electric Co. - №187743; Заявл. 16.09.80; Опубл. 30.03.82). Токосборники располагают над рулонным блоком электродов под крышкой или под электродным блоком у дна корпуса ХИТ, или токосборником одного из электродов является внутренняя поверхность корпуса или крышки источника тока. Токосборники соединяют с выводами ХИТ, одним из которых может быть корпус или крышка источника тока, а другой гермовывод, проходящий сквозь крышку источника тока, электрически изолированный от нее.

Наиболее близким по технической сути является патент №2335828 (Пат. 2335828 (Россия), МПК H01M 6/14, H01M 10/40. Литиевый химический источник тока с рулонной электродной сборкой. - Заявка №2007113240/09, заявл. 09.04.2007; Опубл. 10.10.2008, бюл. №28). Изобретение касается цилиндрических ХИТ, которые изготавливают свертыванием в рулон электродов противоположной полярности, содержащих по несколько ленточных электродных пластин, разделенных сепараторами. Однако такой способ формирования конструкция ХИТ, имеет определенные недостатки, ограничивающие мощность источников тока и способствующие возникновению внутренних возгораний.

В патентуемом способе изготовления тонкопленочного электрода ХИТ предложены решения, снижающие выделение тепла при работе и опасного нагрева при разряде и перезаряде в течении заданного времени и емкости.

Поставленная цель в способе изготовления электродов ХИТ достигается тем, что положительный и отрицательный электроды изготавливают в виде углеродной матрицы из рулонного материала, имеющего высокую пористость. Пористые матрицы положительного и отрицательный электродов заполняют химически активным материалом с толщиной слоя от 20 нм до 2 мкм, который равномерно распределяют по поверхности углеродной матрицы. Токосборник положительного и отрицательного электродов изготавливают в виде слоя металла толщиной от 2 до 10 мкм, который наносят по вакуумной тонкопленочной технологии на пористую углеродную матрицу. При этом используют планарный электрод с кольцевой зоной распыления. При напылении применяют магнетронный источник, представляющий собой токопроводящую пластину из любого проводящего материала, которая является катодом - мишенью, анод выполняют в виде полой металлической трубки с водяным охлаждением, положительный и отрицательный электроды подсоединяют к источнику постоянного тока высокого напряжения, в качестве рабочего материала для первичной металлизации используют титан (Ti), для финишной металлизации применяют нитрид титана (Ti), нанесение слоя активного материала выполняют методом намазывания жидкой пасты на металлизированный электродный материал, вакуумной пропиткой или с помощью вакуумного принтера. Токоотвод положительного и отрицательного электродов выполняют в виде ленточной титановой фольги, которую покрывают нитридом титана часть которой используют для герметичного вывода наружу корпуса ХИТ, а большую часть крепят к токосборнику с помощью ультразвуковой или точечной сварки.

В патентуемом способе в качестве пористой матрицы используют рулонный материал (фиг. 1), имеющий высокую пористость, например, ткань типа Бусофит, из которого выкраиваются заготовки электродов ХИТ (фиг. 2). Слой металла, который наносится на углеволокно типа Бусофит повышает электрическую проводимость электродного материала, что ведет также к снижению тепловыделения. На фигуре 3 показаны заготовка электрода до и после обработки металлом. На фиг. 4 показана структура материала заготовки до нанесения слоя металла, а на фиг. 5 - после напыления. Применение планарного электрода с кольцевой зоной распыления при нанесении пленки токосборника ионно-плазменным способом с помощью магнетронной распылительной системы обеспечивает равномерное нанесение покрытия на большие площади.

Токоотвод положительного и отрицательного электродов выполняют в виде ленточной титановой фольги, покрытой нитридом титана, часть которой выходит наружу электрода, а большую часть крепят к токосборнику электрода с помощью ультразвуковой или точечной сварки (фиг. 6).

Результаты эксперимента по влиянию материала контактов на их электрическое сопротивление представлены в таблице 1.

Из таблицы видно, что минимальное сопротивление имеют токосборные элементы на основе напыленного металла (напыленный Ti 2÷10 мкм. - 0,5÷1 Ом). Поэтому, для снижения внутреннего сопротивления электродного материала использовали технологию металлизации «Бусофита».

Приведенные иллюстративный пример изготовления электродов химических источников тока и проведенные исследования параметров полученных образцов в соответствии с признаками, изложенными в формуле изобретения, а также сравнительные испытания электродов в изготовленных источниках тока подтверждают возможность практической реализации заявленного изобретения с достижением указанного технического результата. На основании изложенного можно сделать заключение о соответствии заявляемого изобретения критерию - «промышленная применимость».

Таким образом, проведенный анализ уровня техники дает нам право утверждать, что заявленная нами совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, неизвестна, что отвечает критерию - «новизна».

Изучение технических решений с целью выявления существенных признаков нашего изобретения, совпадающих с признаком прототипа, показало, что заявленное нами изобретение не следует явно для специалиста в данной области из известного уровня техники. Считаем, что предлагаемое решение соответствует критерию «изобретательский уровень».

На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемое нами техническое решение может быть признано изобретением и защищено патентом Российской Федерации.

Способ изготовления химического источника тока с тонкопленочным электродным катодом, в котором положительный и отрицательный электроды изготавливают в виде углеродной матрицы из рулонного материала, имеющего высокую пористость, пористые матрицы положительного и отрицательный электродов заполняют химически активным материалом с толщиной слоя от 20 нм до 2 мкм, который равномерно распределяют по поверхности углеродной матрицы, токосборник положительного и отрицательного электродов изготавливают в виде слоя металла толщиной от 2 до 10 мкм, который наносят по вакуумной тонкопленочной технологии на пористую углеродную матрицу, при этом используют планарный электрод с кольцевой зоной распыления, при напылении применяют магнетронный источник, представляющий собой токопроводящую пластину из любого проводящего материала, которая является катодом-мишенью, анод выполняют в виде полой металлической трубки с водяным охлаждением, катод и анод подсоединяют к источнику постоянного тока высокого напряжения, в качестве рабочего материала для первичной металлизации используют титан (Ti), для финишной металлизации применяют нитрид титана (Ti), нанесение слоя активного материала выполняют методом намазывания жидкой пасты на металлизированный электродный материал, вакуумной пропиткой или с помощью вакуумного принтера, токоотвод положительного и отрицательного электродов выполняют в виде ленточной титановой фольги, которую покрывают нитридом титана, часть которой используют для герметичного вывода наружу корпуса ХИТ, а большую часть крепят к токосборнику с помощью ультразвуковой или точечной сварки.
Способ изготовления электродов химического источника тока
Способ изготовления электродов химического источника тока
Способ изготовления электродов химического источника тока
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 15.
20.08.2014
№216.012.ea71

Пленочный конденсатор

Предложенное изобретение относится к области электротехники, а именно к композитным пленочным электролитическим конденсаторам. Пленочный конденсатор содержит токосъемник - алюминиевую фольгу, поверхность которой через барьерный слой развита посредством электродного материала из губчатого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525825
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.09.2014
№216.012.f776

Полимерный протонпроводящий композиционный материал

Настоящее изобретение относится к полимерным протонпроводящим композиционным материалам. Описан полимерный протонпроводящий композиционный материал, включающий полимерную линейную матрицу, представляющую собой водный 2-9% раствор поливинилового спирта, содержащий наночастицы серебра размером...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529187
Дата охранного документа: 27.09.2014
20.10.2014
№216.012.fe8e

Способ детектирования метана в воздухе

Изобретение относится к области термохимического газового анализа и может быть использовано при контроле содержания метана в воздухе. Отличие заявленного способа заключается в том, что измерения производят на одном чувствительном элементе, работающем в импульсном режиме. Дифференциальность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531022
Дата охранного документа: 20.10.2014
20.10.2015
№216.013.8525

Состав и способ получения полимерного протонпроводящего композиционного материала

Изобретение относится к области производства материалов для электрохимического и электрофизического приборостроения, а именно к технологии получения полимерных протонпроводящих композитов с высокой диэлектрической проницаемостью, и может быть использовано при создании различных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565688
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.03.2016
№216.014.c6bc

Пленочный конденсатор

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к слоистым пленочным накопителям электрической энергии - электролитическим конденсаторам, композиционные слои которых существенно отличаются по составу и физической структуре. Пленочный конденсатор содержит разделенные диэлектриком...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578129
Дата охранного документа: 20.03.2016
13.01.2017
№217.015.7cd0

Состав для получения полимерного композиционного материала

Изобретение относится к области производства материалов для электрофизического приборостроения, а именно к технологии получения полимерных композитов с высокой диэлектрической проницаемостью, и может быть использовано при создании различных приборов и устройств твердотельной электроники, в том...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600634
Дата охранного документа: 27.10.2016
25.08.2017
№217.015.a7d1

Антисептическое средство и способ его получения

Группа изобретений относится к медицине, а именно к промышленному приготовлению антисептических средств медицинского назначения. Предложено антисептическое средство, включающее в себя наночастицы закаленного серебра в количестве от 0,01 до 0,05 мас %, основу, представленную вязкотекучим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611364
Дата охранного документа: 21.02.2017
25.08.2017
№217.015.b036

Состав для получения полимерного композиционного материала

Изобретение относится к области производства материалов для твердотельной электроники, а именно к составам для получения композиционных материалов с высокой диэлектрической проницаемостью, и может быть использовано при создании конденсаторов, суперконденсаторов, оптоэлектронных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613503
Дата охранного документа: 16.03.2017
26.08.2017
№217.015.da1f

Способ измерения концентрации горючих газов и паров в воздухе термокаталитическим сенсором диффузионного типа

Изобретение относится к способу измерения концентрации горючих газов и паров в воздухе, основанному на использовании термокаталитических сенсоров пелисторного типа, может использоваться в газоаналитической аппаратуре на предприятиях горнодобывающей, газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623828
Дата охранного документа: 29.06.2017
10.05.2018
№218.016.42f5

Пленочный конденсатор

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к слоистым пленочным электродам для электролитических конденсаторов. Пленочный конденсатор содержит многослойный электрод, основа которого с развитой поверхностью через адгезионный металлизирующий нанослой скреплена с наноразмерным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002649403
Дата охранного документа: 03.04.2018
+ добавить свой РИД