[go: up one dir, main page]

RU2479074C2 - Method of contact welding of current collector unit to base of fibrous electrode - Google Patents

Method of contact welding of current collector unit to base of fibrous electrode Download PDF

Info

Publication number
RU2479074C2
RU2479074C2 RU2011117833/07A RU2011117833A RU2479074C2 RU 2479074 C2 RU2479074 C2 RU 2479074C2 RU 2011117833/07 A RU2011117833/07 A RU 2011117833/07A RU 2011117833 A RU2011117833 A RU 2011117833A RU 2479074 C2 RU2479074 C2 RU 2479074C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
welding
electrode
contact
base
nickel
Prior art date
Application number
RU2011117833/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011117833A (en
Inventor
Владимир Владимирович Клюев
Вячеслав Виталиевич Волынский
Вячеслав Николаевич Тюгаев
Валентина Васильевна Волынская
Сергей Владимирович Гришин
Игорь Викторович Чипига
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Завод автономных источников тока"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Завод автономных источников тока" filed Critical Открытое акционерное общество "Завод автономных источников тока"
Priority to RU2011117833/07A priority Critical patent/RU2479074C2/en
Publication of RU2011117833A publication Critical patent/RU2011117833A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2479074C2 publication Critical patent/RU2479074C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: method of contact welding of a current collector unit to a base of a fibrous electrode of an alkaline accumulator includes cutting of the base in compliance with the electrode stock, pre-pressing of a zone of additional deposition of nickel, with the area of 5.8-6.9%, relative to the total area of the stock, with the specific pressure of 21400 - 22300 kgf/cm2 and welding of a contact plank with current of 130-160 A for 0.15-0.35 s.
EFFECT: increased service life and higher capacity characteristics of nickel-cadmium accumulators with fibrous electrodes by means of increasing quality of contact welding of a current collector unit is the technical result of the invention.
4 dwg

Description

Изобретение «Способ контактной приварки токосъемного узла к основе волокнового электрода» относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при производстве щелочных аккумуляторов с волокновыми электродами.The invention "Method of contact welding of a current collector assembly to a fiber electrode base" relates to the electrical industry and can be used in the production of alkaline batteries with fiber electrodes.

В настоящее время широкое развитие получили работы по созданию никель-кадмиевых аккумуляторов с высокоэнергоемкими электродами на основе высокопористого материала волоконного типа. Использование этих материалов позволяет снизить материалоемкость при производстве и повысить циклический ресурс никель-кадмиевых аккумуляторов. При изготовлении волокнового электрода многое зависит от правильного соединения токосъема с основой электрода. Существует несколько способов приварки, которые могут подойти для изготовления волокнового электрода. Во-первых, аргонодуговая сварка, но ее недостатком является невысокая производительность при использовании ручного варианта. Во-вторых, диффузионная сварка, однако производительность невысока из-за наличия таких операций, как вакуумирование камеры, нагрев деталей, выдержка для проведения диффузии. В-третьих, точечная контактная сварка, при которой детали соединяются в одной или одновременно в нескольких точках. С помощью точечной контактной сварки можно создавать до 600 соединений за 1 минуту, поэтому данное изобретение направлено на повышение мощностных характеристик волокнового электрода, снижение времени и стоимости изготовления и увеличение срока службы за счет использования точечной контактной сварки без потери качества волокнового электрода.Currently, work on the creation of nickel-cadmium batteries with highly energy-consuming electrodes based on highly porous fiber-type material has been widely developed. The use of these materials can reduce material consumption in production and increase the cyclic life of nickel-cadmium batteries. In the manufacture of a fiber electrode, much depends on the correct connection of the current collector to the electrode base. There are several welding methods that may be suitable for making a fiber electrode. Firstly, argon-arc welding, but its disadvantage is the low productivity when using the manual option. Secondly, diffusion welding, however, the productivity is low due to the presence of operations such as evacuating the chamber, heating parts, and exposure for diffusion. Thirdly, spot resistance welding, in which the parts are connected at one or simultaneously at several points. Using spot welding, you can create up to 600 compounds in 1 minute, so this invention is aimed at increasing the power characteristics of the fiber electrode, reducing the time and cost of production and increasing the service life by using spot welding without loss of quality of the fiber electrode.

Известен способ изготовления электрода для электрической аккумуляторной батареи [1], имеющий токопроводящую подложку, состоящую из тканого материала или войлочных эластичных волокон графита и электрохимически активного материала, осажденного на поверхности подложки и/или между волокнами. В патенте кратко упоминается, что токоотводы электрода могут состоять из металлических дугообразных перемычек, фиксирующих полоски графитового волокна.A known method of manufacturing an electrode for an electric battery [1] having a conductive substrate consisting of a woven material or felt elastic graphite fibers and an electrochemically active material deposited on the surface of the substrate and / or between the fibers. The patent briefly mentions that the electrode down conductors may consist of metal arcuate bridges that fix the strips of graphite fiber.

Известен способ изготовления батарейных пластин [2] на основе каркаса из прессованных и сплавленных металлических волокон. Одну из сторон батарейных пластин дополнительно поджимают с последующей точечной приваркой никелевых токоотводов.A known method of manufacturing battery plates [2] based on the frame of extruded and fused metal fibers. One of the sides of the battery plates is additionally tightened with subsequent spot welding of nickel down conductors.

Узел крепления токоотводов, выполненный по двум вышеприведенным патентам, обладает недостаточной механической прочностью при большой массе и высоком электрическом сопротивлении.The down conductor fastening unit, made according to the two above patents, has insufficient mechanical strength with a large mass and high electrical resistance.

Известна сборка металл - пористый сепаратор [3], в которой прочное соединение токоотвода с диэлектриком достигается посредством электролитического осаждения металла в порах диэлектрической мембраны за счет прохождения через поры мембраны линий электрического поля.A known metal-porous separator assembly [3], in which a solid connection of the collector to the dielectric is achieved by electrolytic deposition of metal in the pores of the dielectric membrane due to the passage of electric field lines through the pores of the membrane.

Недостатком данного способа соединения токоотвода с неметаллическим электродом является неприменимость по отношению к электродам, имеющим токопроводящий пористый каркас.The disadvantage of this method of connecting a collector with a non-metallic electrode is not applicable to electrodes having a conductive porous frame.

Известен способ присоединения металлической шины к электроду электрохимического элемента со вспененной основой [4], которая заполнена активной массой и спрессована, при этом в месте крепления электрода к шине проделана сквозная коническая перфорация. На шине имеются конические пуклевки, которые при приварке входят в отверстия перфорации и привариваются сваркой сопротивлением с поджатием к полосе металла, расположенной на противоположной стороне электрода.There is a method of attaching a metal bus to the electrode of an electrochemical cell with a foamed base [4], which is filled with active mass and pressed, and through conical perforation is done at the point of attachment of the electrode to the bus. There are conical beadings on the tire, which, when welding, enter the perforation holes and are welded by resistance welding with compression to a metal strip located on the opposite side of the electrode.

Недостатком данного способа являются сложность и трудоемкость технологического процесса из-за необходимости нанесения и точного совмещения перфорации и пуклевок.The disadvantage of this method is the complexity and complexity of the process due to the need for application and the exact combination of perforation and beetles.

Известен способ изготовления оксидно-никелевого электрода для никель-водородного аккумулятора космического назначения на основе высокопористого материала волоконного типа с диффузионной приваркой токосъема в зоне дополнительного осаждения никеля при температуре 450-550°С в среде водорода [5].A known method of manufacturing an oxide-nickel electrode for a nickel-hydrogen space-based battery based on a highly porous fiber-type material with diffusion welding of current collection in the zone of additional nickel deposition at a temperature of 450-550 ° C in a hydrogen medium [5].

Недостатками данного способа являются высокая стоимость изготовления из-за применения никелевых контактов, достаточная продолжительность операции приварки и применение дополнительного оборудования из-за применения диффузионной приварки токосъема при высокой температуре в среде водорода.The disadvantages of this method are the high cost of manufacture due to the use of nickel contacts, the sufficient duration of the welding operation and the use of additional equipment due to the use of diffusion welding current collector at high temperature in a hydrogen environment.

Техническим решением, наиболее близким к предлагаемому и потому принятым за прототип, является способ изготовления металлокерамического электрода на основе никелевой или покрытой никелем проволочной решетки с последующей приваркой токосъемного узла [6].The technical solution closest to the proposed one and therefore adopted as a prototype is a method of manufacturing a cermet electrode based on a nickel or nickel-coated wire grating followed by welding of the collector assembly [6].

Недостатком данного способа является то, что, во-первых, токоотвод имеет перфорацию и небольшую поверхность для приварки, что ухудшает снятие тока с электрода, а во-вторых, место под приварку токоотвода выдавливается на уже сформированном и пропитанном активными массами электроде, что влечет за собой ухудшение качества сварки.The disadvantage of this method is that, firstly, the collector has perforation and a small surface for welding, which worsens the removal of current from the electrode, and secondly, the place for welding the collector is squeezed out on the electrode already formed and saturated with active masses, which entails a deterioration in welding quality.

Технической задачей изобретения является разработка экономически эффективного способа контактной приварки токосъемного узла к основе войлочного электрода с целью повышения его мощностных характеристик и увеличения срока службы.An object of the invention is the development of a cost-effective method of contact welding of the collector assembly to the base of the felt electrode in order to increase its power characteristics and increase its service life.

Указанный технический результат достигается способом контактной приварки токосъемного узла к основе волокнового электрода путем уплотнения зоны дополнительного осаждения никеля площадью 5,8-6,9% относительно общей площади заготовки удельным давлением 21400-22300 кгс/см2 и уменьшения ширины контактной планки относительно ширины зоны дополнительного осаждения никеля на 8,3-16,7% для получения качественного контакта заготовки волокнового электрода с токоотводом.The specified technical result is achieved by the method of contact welding of the collector assembly to the fiber electrode base by sealing the zone of additional nickel deposition with an area of 5.8-6.9% relative to the total workpiece area with a specific pressure of 21400-22300 kgf / cm 2 and reducing the width of the contact strip relative to the width of the additional zone nickel deposition by 8.3-16.7% to obtain high-quality contact of the fiber electrode preform with a down conductor.

На иллюстрациях показано:The illustrations show:

Фиг.1 - Общий вид заготовки волокнового электрода с местом под приварку контактной планки.Figure 1 - General view of the workpiece fiber electrode with a place for welding of the contact strip.

Фиг.2 - Общий вид заготовки волокнового электрода с контактной планкой.Figure 2 - General view of the workpiece fiber electrode with a contact strip.

Фиг.3 - Общий вид контактной планки.Figure 3 - General view of the contact strip.

Фиг.4 - Схема приварки контактной планки к заготовке волокнового электрода.Figure 4 - Scheme of welding of the contact strip to the workpiece of the fiber electrode.

Предложенный способ приварки токосъемного узла к основе волокнового электрода заключается в следующем. Основу для волокнового электрода разрезают в необходимый размер заготовки. У каждой заготовки подпрессовывают зону дополнительного осаждения никеля площадью 5,8-6,9% относительно общей площади заготовки удельным давлением 21400-22300 кгс/см2 для обеспечения качественной приварки контактной планки. Длина контактной планки соответствует ширине заготовки волокнового электрода, а ширина контактной планки уменьшена на 8,3-16,7% относительно ширины зоны дополнительного осаждения никеля. Контактную планку размещают в подпрессованной зоне и с помощью точечносварочного оборудования проводят операцию по приварке контактной планки к заготовке волокнового электрода током 130-160 А в течение 0,15-0,35 с.The proposed method of welding the collector assembly to the fiber electrode base is as follows. The basis for the fiber electrode is cut into the required size of the workpiece. Each preform is pressed into a zone of additional nickel deposition with an area of 5.8-6.9% relative to the total area of the preform with a specific pressure of 21400-22300 kgf / cm 2 to ensure high-quality welding of the contact strip. The length of the contact strip corresponds to the width of the fiber electrode preform, and the width of the contact strip is reduced by 8.3-16.7% relative to the width of the zone of additional nickel deposition. The contact strip is placed in the prepress area and, using spot welding equipment, an operation is performed to weld the contact strip to the fiber electrode preform with a current of 130-160 A for 0.15-0.35 s.

Выбор величин удельного давления, площади зоны подпрессовки, ширины контактной планки и режима контактной приварки продиктован следующими соображениями.The choice of the specific pressure, the area of the pre-pressing zone, the width of the contact strip and the contact welding mode is dictated by the following considerations.

При удельном давлении ниже 21400 кгс/см2 имеет место недопрессовка зоны дополнительного осаждения никеля, что приводит к ухудшению качества приварки контактной планки, а при удельном давлении выше 22300 кгс/см2 заготовка повреждается вследствие отрыва зоны дополнительного осаждения никеля.At a specific pressure below 21,400 kgf / cm 2, there is an underpressure of the zone of additional nickel deposition, which leads to a deterioration in the quality of welding of the contact strip, and at a specific pressure above 22,300 kgf / cm 2 the workpiece is damaged due to separation of the zone of additional nickel deposition.

При площади зоны подпрессовки меньше 5,8% относительно общей площади заготовки происходит порча заготовки вследствие невозможности приварки к ней контактной планки, а при площади больше 6,9% нерационально используется площадь заготовки, что в дальнейшем ведет к потере части теоретической емкости волокнового электрода вследствие невозможности нанесения активной массы на подпрессованную поверхность.When the area of the pre-pressing zone is less than 5.8% relative to the total area of the workpiece, the workpiece is damaged due to the impossibility of welding the contact strip to it, and when the area is more than 6.9%, the area of the workpiece is irrationally used, which subsequently leads to the loss of part of the theoretical capacity of the fiber electrode due to the impossibility applying the active mass to the pressed surface.

При ширине контактной планки меньше 8,3% относительно ширины зоны дополнительного осаждения никеля происходит плохое сцепление основы электрода с токосъемом или провары основы, а при ширине больше 16,7% портится основа электрода вследствие невозможности проведения контактной приварки планки к заготовке электрода.If the width of the contact strip is less than 8.3% relative to the width of the zone of additional deposition of nickel, the electrode base is poorly adhered to the current collector or the substrate is penetrated, and if the width is more than 16.7%, the electrode base deteriorates due to the impossibility of contact welding of the strip to the electrode blank.

При режиме контактной сварки меньше 130 А и 0,15 с не происходит приварки контактной планки к основе волокнового электрода, а при режиме контактной сварки больше 160 А и 0,35 с происходит порча заготовки электрода вследствие глубоких проваров или прилипания волокновой основы к сварочным электродам.In the contact welding mode less than 130 A and 0.15 s, the contact strip is not welded to the fiber electrode base, and in the contact welding mode more than 160 A and 0.35 s, the electrode blank is damaged due to deep fusion or sticking of the fiber base to the welding electrodes.

Приведенные данные подтверждают возможность практической реализации заявленного изобретения с достижением заявленного технического результата.The above data confirm the possibility of practical implementation of the claimed invention with the achievement of the claimed technical result.

На основании вышеизложенного следует, что заявленное изобретение соответствует критерию "новизна".Based on the foregoing, it follows that the claimed invention meets the criterion of "novelty."

Предлагаемый экономически эффективный способ дает возможность изготовления войлочных электродов для щелочного аккумулятора с повышенными мощностными характеристиками. Использование данного изобретения в промышленности позволяет производить никель-кадмиевые аккумуляторы с высокими эксплуатационными показателями.The proposed cost-effective method makes it possible to manufacture felt electrodes for an alkaline battery with high power characteristics. The use of this invention in industry allows the production of nickel-cadmium batteries with high performance.

Источники информацииInformation sources

1. Патент Франции №1465642 от 12.1966 г.1. French patent No. 1465642 dated 12.1966

2. Патент США №3600227, заявл. 30.09.1969 г.2. US Patent No. 3600227, pending. 09/30/1969

3. Патент США №4211829, заявл. 18.04.1978 г.3. US patent No. 4211829, the application. 04/18/1978

4. Патент США №5086969, заявл. 18.12.1990 г.4. US patent No. 5086969, declared. 12/18/1990

5. Патент России №2148284, заявл. 23.07.1998 г.5. Patent of Russia No. 2148284, declared. July 23, 1998

6. Патент США №2861115, заявл. 20.02.1956 г.6. US patent No. 2861115, declared. 02/20/1956

Claims (1)

Способ контактной приварки токосъемного узла к основе волокнового электрода, включающий нарезку основы в размер заготовки электрода, изготовление контактной планки, подпрессовку зоны дополнительного осаждения никеля, приварку контактной планки, отличающийся тем, что для получения качественной контактной приварки планки к заготовке волокнового электрода производится уменьшение ширины контактной планки относительно ширины зоны дополнительного осаждения никеля на 8,3-16,7%, подпрессовка зоны дополнительного осаждения никеля площадью 5,8-6,9% относительно общей площади заготовки, удельным давлением 21400-22300 кгс/см2 и контактная приварка токоотвода током 130-160 А в течение 0,15-0,35 с. The method of contact welding of the collector assembly to the fiber electrode base, including cutting the base into the size of the electrode blank, manufacturing the contact strip, prepressing the zone of additional nickel deposition, welding the contact strip, characterized in that to reduce the quality of the contact welding of the strip to the fiber electrode preform, the width of the contact electrode is reduced strips relative to the width of the zone of additional deposition of nickel by 8.3-16.7%, prepressing the zone of additional deposition of nickel with an area of 5.8 -6.9% relative to the total workpiece area, specific pressure 21400-22300 kgf / cm 2 and contact welding of the collector with a current of 130-160 A for 0.15-0.35 s.
RU2011117833/07A 2011-05-03 2011-05-03 Method of contact welding of current collector unit to base of fibrous electrode RU2479074C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011117833/07A RU2479074C2 (en) 2011-05-03 2011-05-03 Method of contact welding of current collector unit to base of fibrous electrode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011117833/07A RU2479074C2 (en) 2011-05-03 2011-05-03 Method of contact welding of current collector unit to base of fibrous electrode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011117833A RU2011117833A (en) 2012-11-10
RU2479074C2 true RU2479074C2 (en) 2013-04-10

Family

ID=47322009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011117833/07A RU2479074C2 (en) 2011-05-03 2011-05-03 Method of contact welding of current collector unit to base of fibrous electrode

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2479074C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2861115A (en) * 1956-02-20 1958-11-18 Nickel Cadmium Battery Corp Battery plate and tab assembly
US5086969A (en) * 1990-12-13 1992-02-11 Saft Method of bonding a metal connection to an electrode having a foam type substrate for an electrochemical cell, and an electrode obtained by the method
RU2092615C1 (en) * 1989-04-19 1997-10-10 Де Нора С.п.А. Electrode for electrochemical processes, electrical cell, method of obtaining of chlorine and alkali, and multichamber electrolyzer
RU2148284C1 (en) * 1998-07-23 2000-04-27 Открытое акционерное общество "Сатурн" Manufacturing process for alkali-cell nickel-oxide plate
RU2172541C2 (en) * 1995-05-26 2001-08-20 Баундлесс Корп. Storage battery of improved design

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2861115A (en) * 1956-02-20 1958-11-18 Nickel Cadmium Battery Corp Battery plate and tab assembly
RU2092615C1 (en) * 1989-04-19 1997-10-10 Де Нора С.п.А. Electrode for electrochemical processes, electrical cell, method of obtaining of chlorine and alkali, and multichamber electrolyzer
US5086969A (en) * 1990-12-13 1992-02-11 Saft Method of bonding a metal connection to an electrode having a foam type substrate for an electrochemical cell, and an electrode obtained by the method
RU2172541C2 (en) * 1995-05-26 2001-08-20 Баундлесс Корп. Storage battery of improved design
RU2148284C1 (en) * 1998-07-23 2000-04-27 Открытое акционерное общество "Сатурн" Manufacturing process for alkali-cell nickel-oxide plate

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011117833A (en) 2012-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4994205B2 (en) Electric double layer capacitor and manufacturing method thereof
CN207398283U (en) A pre-lithiation device for the negative electrode sheet of the wound lithium ion battery
CN201478392U (en) High-power lithium ion power battery with collecting disc
CN102306777A (en) Positive electrode sheet of lithium iron phosphate type lithium ion battery, and preparation method thereof
KR101850180B1 (en) Secondary Battery Comprising Current Collector with Through Hole
WO2009131961A3 (en) Proteted lithium metal electrodes for rechargeable batteries
CN108550896A (en) A kind of full lug coiling column lithium ion battery assembly method
KR20140032623A (en) Process for preparation of secondary battery
JPH05503604A (en) Ultra-thin plate electrochemical cell and manufacturing method
KR20150012242A (en) Aqueous-based electric double-layer capacitor
US20190393512A1 (en) Battery grid
EP2159861A1 (en) Secondary battery with a spirally-rolled electrode group
RU2479074C2 (en) Method of contact welding of current collector unit to base of fibrous electrode
KR102713205B1 (en) Method for bonding a negative electrode tap of lithium secondary battery, a negative electrode for a lithium secondary battery preparing by applying the same and a lithium secondary battery including the same
CN108140748A (en) Button cell based on lithium ion
KR20140134466A (en) Electrode current collector for redox flow battery, preparation method for the same, and redox flow battery
CN212874703U (en) Soft packet of lithium ion battery group of integrated into one piece's interior cluster
CN222126926U (en) Composite pole, battery cover plate assembly and battery
CN217485674U (en) Cylindrical battery
CN217983403U (en) Battery composite current collector welding structure
CN215869703U (en) Lithium ion battery module
CN113054200B (en) Bipolar grid for lead-acid storage battery formed by compounding frame and lead wire
CN107851523B (en) Electrochemical device
CN213878155U (en) Electrode plate and energy storage device
JP2008066048A (en) Lithium ion secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170504