способ изготовления электролитных таблеток для теплового химического источника тока

Формула изобретения

Способ изготовления электролитных таблеток для теплового химического источника тока путём горячего прессования в пресс-форме порошка электролитной смеси на основе эвтектики хлоридов лития и калия, загустителя порошка оксида алюминия -Аl₂O₃ давлением (200±20) МПа и выдержкой под этим давлением при температуре (100±20)°С, отличающийся тем, что выдержка осуществляется в течение (20-30) с, после чего таблетки подвергают сушке при температуре (135-220)°С и вакуумметрическом давлении не менее 95 кПа в течение не менее 150 мин.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в тепловых химических источников тока.

Известен способ изготовления электролитных таблеток для теплового химического источника тока путем засыпки в пресс-форму порошка электролитной смеси и выдержки под давлением, величина которого в зависимости от прочностных требований к таблетке и состава электролитной массы может находиться в диапазоне от 3,5 до 450 МПа [Кукоз Ф.И. и др. Тепловые химические источники тока, стр.98, -Изд-во Ростовского университета, 1989 г.].

В известном способе отсутствует конкретное время выдержки порошка электролитной смеси в пресс-форме под давлением. Однако вне зависимости от времени выдержки получаемые этим способом электролитные таблетки обладают низкой механической прочностью и высоким внутренним омическим сопротивлением. Существенный вклад на рост омического сопротивления электролитной таблетки оказывает влага, которая попадает в электролитную таблетку в процессе прессования. Сушка таблеток после такого прессования не приводит к должным результатам.

Известен способ изготовления электролитных таблеток путем горячего прессования в пресс-форме порошка электролитной смеси на основе эвтектики хлоридов лития и калия, загустителя порошка -Аl₂О₃ давлением (200±20) МПа и выдержки под этим давлением при температуре (60±120)°С в течение (60-120) с [Авторское свидетельство СССР № 1840220, кл. НО1М 6/36, 16.06.1986 г., опубл. 20.08.2006 г.].

Недостатком известного способа является продолжительность изготовления таблетки из-за большого времени выдержки под прессом. Таблетки имеют низкую механическую прочность, хрупкость и повышенное коробление. При сборке блока электродов таблетки растрескиваются, что приводит к нестабильности разрядных характеристик тепловых источников тока.

Целью предлагаемого технического решения является сокращение технологического цикла изготовления электролитных таблеток и повышение их механической прочности при сохранении низкого внутреннего омического сопротивления.

С этой целью предлагается способ изготовления электролитных таблеток путем горячего прессования в пресс-форме порошка электролитной смеси на основе эвтектики хлоридов лития и калия, загустителя порошка оксида алюминия -Аl₂O₃ давлением (200±20) МПа и выдержкой под этим давлением при температуре (100±20)°С, отличающийся тем, что выдержка осуществляется в течение (20-30) с, после чего таблетки подвергают сушке при температуре (135-220)°С и вакуумметрическом давлении не менее 95 кПа в течение не менее 150 мин.

Параметры усилия прессования, времени выдержки под давлением и сушки отпрессованных таблеток определены необходимостью получения электролитных таблеток плотностью (1,95±0,15) г/см³, обеспечивающей одновременно высокие удельные электрические характеристики источники тока и механическую прочность самих таблеток.

Время выдержки навески электролитной смеси в пресс-форме меньше 20 с не обеспечивает требуемой подвижности частиц электролита относительно друг друга из-за неполного прогрева навески электролитной смеси по всему объему пресс-формы даже при температуре 120°С. Время выдержки навески свыше 30 с приводит к увеличению плотности таблеток, определенной величиной (1,95±0,15) г/см², что ведет к их растрескиванию и повышенному короблению за счет внутреннего перенапряжения.

Сушка таблеток при температуре свыше 220°С приводит также к короблению и растрескиванию таблеток. При температуре сушки ниже 135°С не происходит полного высушивания таблеток даже при времени сушки свыше 150 мин.

Создаваемый для сушки вакуум, равный 95 кПа, является достаточным для обеспечения требуемой глубины высушивания таблеток в указанном интервале температур. При сушке таблетками заполняется весь полезный объем вакуумного шкафа, что, наряду с уменьшением времени выдержки таблетки в процессе прессования, позволяет существенно сократить время технологического цикла изготовления таблеток.

Предложенный способ изготовления электролитных таблеток позволяет, по сравнению с известным техническим решением, уменьшить технологическое время изготовления в ~2,5 раза. Отходы таблеток по качеству уменьшились в 3 раза. Улучшились условия труда за счет уменьшения температуры прессования.

Электролитные таблетки, полученные предложенным способом изготовления, были испытаны в составе теплового химического источника тока, использующего электрохимическую систему LiSi/KCl-LiCl/FeS₂.

Испытания показали, что в сравнении с источниками тока, собранными на электролитных таблетках, изготовленных по известной технологии, уменьшилось внутреннее омическое сопротивление источника тока и стабилизировались его разрядные характеристики.