Научные основы технологии и оборудования гранулирования активных масс и формования положительных электродов литиевых источников тока

Разработаны способы сушки-гранулирования, авторский приоритет которых подтвержден патентными документами.

Проведены комплексные исследования и разработаны теоретические основы процесса формования ленточных положительных электродов ЛИТ:

установлены закономерности, отражающие влияние параметров процесса формования и технологического оборудования на качество электродов и эксплуатационные х

арактеристики ЛИТ:

1) зависимости опережения, отставания и усадки лент в процессе формования, времени сушки электродных лент, их плотности, прочностных и

деформационных свойств от параметров процесса формования и конструктивных параметров оборудования;

2) зависимости электрических характеристик электродов от параметровпроцесса формования электродов;

определены интервалы оптимальной плотности активного слоя угольных, диоксидно - марганцевых и оксидномедных электродов;

исследована анизотропия прочности и усадки этих лент, для ее уменьшения предложено прокатывать электродные ленты с обжатием не менее 40%;

разработано математическое описание процессов формования лент из активных масс, пропитанных органической жидкостью, и водных и водно-спиртовых паст; предложен алгоритм оптимизации параметров процесса формования и оборудования для формования электродов, а также математический аппарат для технологических и конструкторских расчетов;

оптимизированы параметры процесса формования и параметры оборудования, выработаны соответствующие рекомендации;

установлено, что при экструзии заготовок из активных масс с твердыми деполяризаторами либо стержневых и полых электродов цилиндрических источников тока угол конусности матриц должен составлять 35 .40 град., а истинная деформация для прямого прессования - 2,75 .3,15.

Сформулированы принципы синтеза установок формования ленточных электродов, в основе которых лежит положения о том, что: 1) разработка и оптимизация процесса формования должна проводиться совместно с разработкой и оптимизацией параметров формующих устройств; 2) должны в полной мере выявляться связи параметров оборудования и эксплуатационных характеристик электродов, а математические модели включать как параметры процесса формования, так и параметры оборудования; 3) устройства должны обеспечивать непрерывное формование, высокую производительность при автоматическом или полуавтоматическом режиме работы, быть универсальными и обеспечивать за счет перенастройки и заложенных широких диапазонов регулирования оптимальные эксплуатационные характеристики электродов всей выпускаемой номенклатуры. Экспериментально установлены:

технологические характеристики гранулированных активных масс: углы естественного откоса, ширина сводообразующего отверстия, скорость пропитки гранул и высоты поднятия пропитывающей жидкости и др.;

зависимости эксплуатационных характеристик электродов от параметров установок (геометрических параметров, скоростных и температурных режимов, давлений и обжатий и т.д.).

Доказано, что предложенное устройство принудительной подачи повышает плотность электродов на основе твердых деполяризаторов и, соответственно, их удельную емкость, в 1,5 .1,8 раза, без использования дополнительных проходов, а также снимает ограничение по скорости формования лент (критерий (о/Р), т.е. позволяет повысить производительность установок.

Предложены новые композиции для нанесения антиадгезионных покрытий для рабочих органов оборудования на основе лаков ЛФС-2 и ПАК-1М, смолы ВУПФС-35А, суспензий Ф4Д и Ф4МД и порошков А12Оз, SiC (аэросил), MgO, ZrOb MgOZrCb, Тг, разработаны технологии их нанесения. Покрытия обладают высокой долговечностью и снижают потери активной массы в процессе формования электродов.

Разработаны новые устройства подачи активных масс и формования электродных лент, обеспечивающие непрерывный процесс формования и высокое качество электродов и позволившие сократить потери активной массы на 15 .25% в зависимости от ширины электродов (15±1% - при ширине 100 мм и 25±2% - при ширине 40 мм), увеличить производительность в 10 .12 раз, улучшить экологические показатели производства за счет отделения рабочих зон от атмосферы цеха, исключения пыления активных масс, снижения уносов пропитывающей жидкости в атмосферу, снижения физических нагрузок персонала. Новизна устройства защищена авторскими свидетельствами и патентами.

Разработанные модели, технологии и макетные образцы оборудования апробированы в условиях опытного производства ВНИИТ и НПО «Квант» г. Москва, НИИХИТ и ОАО «Литий-элемент» г. Саратов, ОКТБ «Орион» г. Новочеркасск и дали положительные результаты, технические и технологические решения и опыт эксплуатации оборудования использован при составлении технического задания для ОАО «Источники тока» г. Смоленск на разработку и изготовление серийного оборудования для формования электродов.

Положения диссертации опубликованы в 88 работах, основные из которых следующие

1. Сербиновский М.Ю. Формование электродных лент прокаткой. / Рос. гос. ун-т. - Ростов-н/Д: РГУ, 2001. - 85 с.

2. Сербиновский М.Ю. Литиевые источники тока: конструкции, электроды, материалы, способы изготовления и устройства для изготовления электродов / Рос. гос. ун-т. - Ростов-н/Д: РГУ, 2001. - 155 с.

3. Сербиновский М.Ю. Математическая модель формования ленточных электродов // Электрохимическая энергетика, 2001. - Т.1-2. - С.80-85.

4. Сербиновский М.Ю., Данюшина Г.А. Антиадгезионные покрытия оборудования для изготовления электродов химических источников тока // Журн. прикл. химии, 2001. - Т.74. Вып.5. - С.739-742.

5. Сербиновский М.Ю., Думчус A. M., Шкураков В.Л. Влияние параметров процесса формования на плотность электродных лент // Электрохимическая энергетика, 2001. Т.З. -С.74-79.

6. Сербиновский М.Ю., Волощук В.Г., Шкураков В.Л. Опережение при формовании лент активной массы // Изв. вузов. Сев. Кавк. регион. Техн. науки. 2001 - № 4. - С.25-29.

7. Сербиновский М.Ю., Данюшина ГА., Игнатенко Н.Л., Сербиновский Б.Ю. Антиадгезионные покрытия оборудования для изготовления электродов литиевых источников тока // Литиевые источники тока: Матер. VI Междунар. конф., г. Новочеркасск, 19-20 сент. 2000 г. / Юж. -Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: Набла, 2000. - С.157-158.

8. Сербиновский М.Ю., Волощук В.Г., Думчус A. M. Интенсификация сушки активных масс положительных электродов // Фундаментальные проблемы электрохимической энергетики: Материалы IV междунар. конф, 21-23 июля 1999 г. / Под ред. И.А. Казарино-ва. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1999-С.107-108.

9. Сербиновский М.Ю., Думчус А.М. Исследование процесса прокатки ленточных угольных электродов литиевых ХИТ // Фундаментальные проблемы электрохимической энергетики: Материалы IV междунар. конф, 21-23 июля 1999 г. / Под ред. И.А. Казарино-ва. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1999 - С.109-111.

10. Сербиновский М.Ю., Данюшина Г.А., Сербиновский Б.Ю., Игнатенко Н.Л. Антиадгезионные покрытия оборудования для производства электродов // Антифрикционные материалы специального назначения: Юбилейн. сб. научн. тр. / Юж. -Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: ЮРГТУ, 1999. - С.135-141.

 Скачать реферат