專利名稱：擠膠裝置及用該裝置制作導(dǎo)電泡沫材料和泡沫鎳的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種擠膠裝置及用該裝置制作導(dǎo)電泡沫材料和泡沫鎳的方法，屬于電池電極材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中泡沫鎳的制備方法一般包括以下步驟模芯導(dǎo)電化---電鍍鎳---熱處理，其中模芯導(dǎo)電化的工藝經(jīng)常采用涂導(dǎo)電膠的方法，實(shí)際上就是制作導(dǎo)電泡沫材料(一般是導(dǎo)電海綿)。
一般涂導(dǎo)電膠工藝包括浸膠---擠膠----烘干(在70-110℃)，其中擠膠時(shí)用到的對(duì)輥如圖1所示。其導(dǎo)電膠主要是由石墨、氨水、樹脂等組成，導(dǎo)電膠的導(dǎo)電介質(zhì)是石墨，其粒度在100um以下，在使用過程中，膠體易團(tuán)聚而導(dǎo)致粒度變大，聚胺脂海綿在浸膠過程中大顆粒膠體堵塞海綿網(wǎng)孔(即形成閉孔)，從而導(dǎo)致導(dǎo)電泡沫材料電阻不均，影響鎳網(wǎng)面密度不均勻；膠體顆粒的團(tuán)聚，如不及時(shí)處理，將造成團(tuán)聚的膠體越來越多，也越來越大，大面積堵塞網(wǎng)孔，失去了泡沫鎳多孔材料的意義，特別是影響電池極片覆料，使?jié){料不能進(jìn)入網(wǎng)孔內(nèi)，從而降低電池容量，影響電池性能；如不及時(shí)處理，將會(huì)產(chǎn)生惡性循環(huán)，導(dǎo)致導(dǎo)電膠整體變壞，失去使用價(jià)值。
現(xiàn)有技術(shù)中采用在生產(chǎn)過程中使用砂磨機(jī)來分散大顆粒，通過循環(huán)砂磨處理來減小膠體的粒度。其流程為膠槽中的膠---砂磨機(jī)---除鐵器---過濾機(jī)----膠槽。砂磨溫度在10-30℃。砂磨機(jī)的原理是砂磨介質(zhì)(一般為小鋼珠)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，依靠介質(zhì)與膠體的高速碰撞來分散大顆料，減小粒度，然后分散后的膠體通過強(qiáng)力磁鐵吸附鐵霄介質(zhì)，通過過濾網(wǎng)進(jìn)入膠槽。然而上述方法的缺點(diǎn)是砂磨介質(zhì)在分散膠體時(shí)自身也被破壞，形成大量的鐵霄，雖然通過強(qiáng)力磁鐵能除去大量的鐵霄，但仍有少量的鐵霄隨同膠體一起進(jìn)入膠槽中，在浸膠過程中同膠體吸附在海綿上，在擠膠過程中鐵霄將海綿刺破，而且損壞擠膠對(duì)輥。另采用砂磨成本高(需電耗、水耗及設(shè)備本身成本)，砂磨介質(zhì)消耗大。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的成本高、砂磨介質(zhì)易進(jìn)入膠槽損壞海綿和膠輥的問題，從而提供一種擠膠裝置及用該裝置制作導(dǎo)電泡沫材料和泡沫鎳的方法，成本低、對(duì)海綿和膠輥無損傷、能消除閉孔、操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)易實(shí)現(xiàn)。
所述擠膠裝置包括至少一個(gè)擠膠輥和與其相對(duì)的擠壓表面，擠膠輥和擠壓表面之間的間距用于供被擠膠的泡沫材料通過；其特征是至少在其中一個(gè)擠膠輥上包覆有薄膜，所述薄膜在擠膠時(shí)與被擠膠的泡沫材料相接觸并同向運(yùn)動(dòng)，用于吸附被擠膠的泡沫材料中的大顆粒膠體，消除被擠膠的泡沫材料中的閉孔。
按照本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述擠膠輥和與其相對(duì)的擠壓表面是由一對(duì)有一定間距平行設(shè)置的上輥和下輥形成的，所述上輥、下輥中至少有一個(gè)是主動(dòng)輥，它與驅(qū)動(dòng)裝置相連，上輥和下輥之間的間距用于供被擠膠的泡沫材料通過。
所述制作導(dǎo)電泡沫材料的方法包括浸膠步驟、擠膠步驟和烘干步驟，在所述擠膠步驟中至少用到一個(gè)擠膠輥，通過擠膠輥和與其相對(duì)的擠壓表面之間的相互擠壓擠出多余的導(dǎo)電膠；其特征是至少在用其中一個(gè)擠膠輥擠膠的時(shí)候增加吸附步驟，所述吸附步驟利用包覆在所述擠膠輥上的薄膜吸附被擠膠的泡沫材料中的大顆粒膠體，消除被擠膠的泡沫材料中的閉孔。
所述制作泡沫鎳的方法包括制作導(dǎo)電泡沫材料步驟、電鍍鎳步驟、和熱處理步驟，其中制作導(dǎo)電泡沫材料步驟又包括浸膠步驟、擠膠步驟和烘干步驟，在所述擠膠步驟中至少用到一個(gè)擠膠輥，通過擠膠輥和與其相對(duì)的擠壓表面之間的相互擠壓擠出多余的導(dǎo)電膠；其特征是至少在用其中一個(gè)擠膠輥擠膠的時(shí)候增加吸附步驟，所述吸附步驟利用包覆在所述擠膠輥上的薄膜吸附被擠膠的泡沫材料中的大顆粒膠體，消除被擠膠的泡沫材料中的閉孔。
本發(fā)明在擠壓對(duì)輥的至少一個(gè)擠膠輥上(例如最后一道對(duì)輥上)包覆薄膜，其主要作用是破孔和吸咐在對(duì)輥運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，經(jīng)過浸膠后的聚氨酯海綿經(jīng)過包覆薄膜對(duì)輥的時(shí)候，對(duì)輥對(duì)其產(chǎn)生擠壓力破壞了海綿中的閉孔，把附在海綿網(wǎng)孔上的膠膜擠穿，在表面張力的作用下使較大顆粒吸附在包覆薄膜上。利用薄膜來去除導(dǎo)電泡沫材料上的閉孔。同時(shí)，由于對(duì)輥與導(dǎo)電泡沫材料是線接觸，且導(dǎo)電泡沫材料是不停在向前運(yùn)動(dòng)，所以被擦除的顆粒不會(huì)被反吸在導(dǎo)電泡沫材料上。與傳統(tǒng)方式相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1.成本低，不需要另購(gòu)設(shè)備及耗材(所用薄膜是成本很低的現(xiàn)成材料，比起磨砂介質(zhì)的成本相對(duì)低許多)，對(duì)設(shè)備、原材料、及膠無損害。2.能去除涂膠海綿上的閉孔。3.操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)易實(shí)現(xiàn)。由于取消了磨砂過程，所以也就不存在砂磨介質(zhì)易進(jìn)入膠槽損壞海綿和膠輥的問題。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中涂膠工段擠膠對(duì)輥示意圖。
圖2a為本發(fā)明實(shí)施例采用薄膜包覆擠膠對(duì)輥示意圖。
圖2b為本發(fā)明另一實(shí)施例采用薄膜包覆擠膠對(duì)輥示意圖。
圖3為含有本發(fā)明擠膠裝置的涂膠機(jī)的示意圖。
圖4為按現(xiàn)有技術(shù)制備的泡沫鎳的SEM圖。
圖5為采用本發(fā)明制各方法制備的泡沫鎳的SEM圖。
具體實(shí)施方式實(shí)施例一本實(shí)施例制備泡沫鎳的技術(shù)方案包括以下步驟(1)涂導(dǎo)電膠涂導(dǎo)電膠工藝為聚氨脂海綿(或無紡布、纖維等其他泡沫材料或稱多孔彈性材料)----浸膠----擠膠----烘干(在70-120℃)，膠的固含量在7-10％、pH值在10-11、溫度在10-30℃、粘度在5-20mPa·s。
(2)電鍍鎳電鍍鎳工藝可以是硫酸鹽體系或氨基磺酸鹽體系，可以是一級(jí)電鍍或多級(jí)電鍍，本發(fā)明采用的是硫酸鹽體系一級(jí)電鍍方式，現(xiàn)有技術(shù)中硫酸鹽體系的工藝參數(shù)如下硫酸鎳(NiSO4·7H2O) 200-250(g/L)氯化鎳(NiCl2·6H2O) 30-45(g/L)硼酸(H3BO3) 30-45(g/L)PH 3.8-4.4陰極電流密度8-15A/dm2(面積按導(dǎo)電海綿表面積計(jì))溫度45-60℃氨基磺酸鹽體系工藝參數(shù)如下氨基磺酸鎳Ni(NH2SO3)2·4H2O 200-450(g/L)氯化鎳(NiCl2·6H2O) 20-60(g/L)硼酸(H3BO3) 30-50(g/L)PH 3.8-4.4溫度 45-60℃陰極電流密度8-15A/dm2(面積按導(dǎo)電海綿表面積計(jì))(3)熱處理熱處理工藝是在400-1100℃氫氣還原氣氛條件下進(jìn)行。
其中在涂導(dǎo)電膠工藝的擠膠工段，在擠膠的最后一道對(duì)輥上均勻包覆薄膜，包覆厚度在1-10mm，薄膜孔密度為50-150PPI(孔徑大小由PPI數(shù)即孔密度決定)，該薄膜可以是聚胺脂海綿、無紡布、纖維等多孔材料。包覆后的對(duì)輥示意圖如圖2a所示，此即為本發(fā)明的擠膠裝置的主要部分。圖2a中，薄膜3畫成展開狀是為了便于讀者看清其結(jié)構(gòu)，實(shí)際使用時(shí)薄膜3是包覆于輥上的。
包含有本實(shí)施例擠膠裝置涂膠機(jī)的總體示意則如圖3所示，其中標(biāo)號(hào)分別為21電機(jī)，22減速器，23皮帶，24海綿帶，25蝸桿，26蝸輪，1擠膠輥上輥，2擠膠輥下輥，27浸膠輥，28膠槽。涂膠機(jī)動(dòng)力由電機(jī)21經(jīng)減速器22傳到蝸桿25，帶動(dòng)蝸輪26聯(lián)接的一排擠膠輥1同步運(yùn)動(dòng)，海綿帶24經(jīng)預(yù)壓-浸膠-擠膠-復(fù)擠工序到擠膠輥2。
在擠壓對(duì)輥的最后一道對(duì)輥上均勻包覆薄膜的主要作用是破孔和吸咐在對(duì)輥運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，經(jīng)過浸膠后的聚氨酯海綿經(jīng)過包覆薄膜對(duì)輥的時(shí)候，對(duì)輥對(duì)其產(chǎn)生擠壓力破壞了海綿中的閉孔，把附在海綿網(wǎng)孔上的膠膜擠穿，在表面張力的作用下使較大顆粒吸附在包覆薄膜上。包覆薄膜可以是聚氨酯海綿、無紡布、纖維等多孔材料，利用薄膜來去除導(dǎo)電海綿上的閉孔。同時(shí)，由于對(duì)輥與導(dǎo)電海綿是線接觸，且導(dǎo)電海綿是不停在向前運(yùn)動(dòng)，所以被擦除的顆粒不會(huì)被反吸在導(dǎo)電泡沫海綿上。
吸附能力降低后，需要更換包覆膜，本發(fā)明的下述實(shí)施例中，采用定期更換，設(shè)備連續(xù)運(yùn)行十五天后更換。
實(shí)施例二如圖2b所示，本例中擠膠輥只有一個(gè)，它可以是上輥或下輥，而與其相對(duì)的另一個(gè)輥被一個(gè)移動(dòng)平臺(tái)所取代，該移動(dòng)平臺(tái)可以是一個(gè)傳送帶等。但同樣地，在擠膠輥上包覆有上述薄膜。采用傳送帶時(shí)，由于移動(dòng)平臺(tái)要連續(xù)不斷地向一個(gè)單一方向運(yùn)動(dòng)，它其實(shí)相當(dāng)于一個(gè)加大了的擠壓輥。
實(shí)施例三圖略。本例與實(shí)施例一不同之處在于它不是在最后一對(duì)對(duì)輥上包覆有上述薄膜，而是在中間位置的擠膠對(duì)輥上。有時(shí)，由于后續(xù)處理的需要，可能最后一對(duì)對(duì)輥不適宜包覆有上述薄膜，或者不必一定要限制在最后一對(duì)對(duì)輥上才能包覆有上述薄膜，此是可采用本實(shí)施例。
實(shí)施例四圖略。與實(shí)施例一不同之處在于它不是在最后一對(duì)對(duì)輥的上輥和下輥上都包覆有上述薄膜，而是只有一個(gè)輥包覆有上述薄膜。
實(shí)施例五圖略。與實(shí)施例一不同之處在于它包覆在對(duì)輥上的薄膜不只有一層，而是二層或更多層。
實(shí)施例六與實(shí)施例一不同之處在于薄膜不完全包覆在擠膠對(duì)輥表面，而是與所加工海綿同步移動(dòng)，在對(duì)輥前沿接續(xù)。(局部包覆)為了更進(jìn)一步說明本發(fā)明以及本發(fā)明的有益效果，下面結(jié)合實(shí)施例一和一個(gè)比較例來進(jìn)描述。
一、實(shí)施例和比較例中導(dǎo)電海綿的制作及比較取聚氨酯海綿(孔徑110PPI、厚度1.9mm、寬度1000mm)兩卷各50m，在同一臺(tái)涂膠機(jī)上涂膠，編號(hào)為I、II。I為沒有在最后一道擠壓對(duì)輥上包覆薄膜，II為在最后一道擠壓對(duì)輥上包覆聚氨酯海綿，聚氨脂海綿規(guī)格為厚度5.7mm、孔密度110PPI。涂膠其他工藝條件完全相同膠的固含量為8％、pH值為10-11、速度為50m/h、粘度為10mPa·s、烘干溫度為100℃。
其中提到的導(dǎo)電海綿運(yùn)動(dòng)速度50m/h是根據(jù)設(shè)備的實(shí)際情況來定的。一般而言，速度下限沒有要求(但太慢則降低生效效率)，上限有要求，上限是根據(jù)涂膠設(shè)備而定，是由浸膠時(shí)間決定的，浸膠時(shí)間不得低于1分鐘。即如果膠槽夠大，則速度上限可高。膠浸潤(rùn)海綿時(shí)間不夠，導(dǎo)致導(dǎo)電泡沫中間層沒有完全沾上膠，電阻高，電鍍時(shí)造成鍍不上鎳(即漏鍍)。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)編號(hào)I涂膠海綿上有較多閉孔，II幾乎沒有閉孔。經(jīng)測(cè)試導(dǎo)電海綿電阻(用萬用電表測(cè)試10mm*20mm面積的導(dǎo)電海綿電阻)分布如下
由上表可知，編號(hào)II電阻分布波動(dòng)范圍明顯小于I，按本發(fā)明的去除涂膠閉孔的方法所生產(chǎn)導(dǎo)電海綿其電阻均勻性明顯好于沒有去除涂膠閉孔的導(dǎo)電海綿電阻。
二、實(shí)施例和比較例中泡沫鎳的制作將上述實(shí)施例中的導(dǎo)電海綿I、II在相同工藝條件下電鍍(鍍430g/m2)，熱處理，制成泡沫鎳。
其中，電鍍工藝條件為硫酸鎳(NiSO4·7H2O) 200-250(g/L)氯化鎳(NiCl2·6H2O) 30-45(g/L)硼酸(H3BO3) 30-45(g/L)pH 3.8-4.4陰極電流密度8-15A/dm2(面積按導(dǎo)電海綿表面積計(jì))溫度45-60℃
熱處理工藝條件為在400-1100℃氫氣氣氛條件下去除聚氨脂骨架。
將泡沫鎳I、II分切成50mm*50mm尺寸的小塊，分別稱重，測(cè)試其面密度(單位面積的質(zhì)量g/m2)，其面密度不良率(面密度合格范圍為405-455g/m2)如下
由上表可知，按本發(fā)明的去除涂膠閉孔的方法所生產(chǎn)的泡沫鎳其面密度不良率明顯低于沒有去除閉孔的泡沫鎳。
三、實(shí)施例和比較例中泡沫鎳的電鏡觀察取上述實(shí)施例中泡沫鎳I、II用掃描電子顯微鏡進(jìn)行掃描，得到如圖4、5所示的SEM圖。其掃描電子顯微鏡的型號(hào)為JSM-5610LV 日本電子株式會(huì)社由圖4、5可知，圖4中泡沫鎳的網(wǎng)孔已被堵塞，圖5中網(wǎng)孔沒有堵塞現(xiàn)象。由上圖可以看出，采用本發(fā)明的去除涂膠閉孔的方法效果非常明顯。
四、利用實(shí)施例和比較例中制作的泡沫鎳制造電池取上述實(shí)施例中泡沫鎳I、II各10片，制作電池正極(漿料重量、烘干及碾壓條件完全相同)，與儲(chǔ)氫合金負(fù)極卷繞，裝進(jìn)電池鋼殼，注液條件完全相同條件下，制作AA型MH-Ni1800mAh電池，測(cè)得電池性能如下
從上表可知，采用本發(fā)明所生產(chǎn)的泡沫鎳制作的電池與沒有去除閉孔所生產(chǎn)的泡沫鎳制作的電池相比，其容量、壽命均占較大優(yōu)勢(shì)。
上述實(shí)施例的結(jié)果表明，在涂膠段的最后一道擠膠對(duì)輥上均勻包覆薄膜，該薄膜可以聚氨酯海綿、纖維、無紡布等多孔材料，可以有效的去除涂膠閉孔，且成本低，操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)易實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種擠膠裝置，包括至少一個(gè)擠膠輥和與其相對(duì)的擠壓表面，擠膠輥和擠壓表面之間的間距用于供被擠膠的泡沫材料通過；其特征是至少在其中一個(gè)擠膠輥上包覆有薄膜(3)，所述薄膜(3)在擠膠時(shí)與被擠膠的泡沫材料相接觸并同向運(yùn)動(dòng)，用于吸附被擠膠的泡沫材料中的大顆粒膠體，消除被擠膠的泡沫材料中的閉孔。
2.如權(quán)利要求1所述的擠膠裝置，其特征是所述擠膠輥和與其相對(duì)的擠壓表面是由一對(duì)有一定間距平行設(shè)置的上輥(1)和下輥(2)形成的，所述上輥(1)、下輥(2)中至少有一個(gè)是主動(dòng)輥，它與驅(qū)動(dòng)裝置相連，上輥(1)和下輥(2)之間的間距用于供被擠膠的泡沫材料通過。
3.如權(quán)利要求2所述的擠膠裝置，其特征是所述薄膜(3)包覆在最后一對(duì)擠膠輥的上輥(1)和下輥(2)上。
4.如權(quán)利要求1或2所述的擠膠裝置，其特征是所述薄膜(3)用于吸附被擠泡沫材料中的粒度大于100微米的大顆粒膠體。
5.如權(quán)利要求4所述的擠膠裝置，其特征是所述薄膜(3)厚度為1-10毫米，孔密度為50-150PPI。
6.如權(quán)利要求4或5所述的擠膠裝置，其特征是所述薄膜(3)是聚胺脂泡沫材料或無紡布或纖維制成的薄膜。
7.一種制作導(dǎo)電泡沫材料的方法，包括浸膠步驟、擠膠步驟和烘干步驟，在所述擠膠步驟中至少用到一個(gè)擠膠輥，通過擠膠輥和與其相對(duì)的擠壓表面之間的相互擠壓擠出多余的導(dǎo)電膠；其特征是至少在用其中一個(gè)擠膠輥擠膠的時(shí)候增加吸附步驟，所述吸附步驟利用包覆在所述擠膠輥上的薄膜(3)吸附被擠膠的泡沫材料中的大顆粒膠體，消除被擠膠的泡沫材料中的閉孔。
8.如權(quán)利要求7所述的制作導(dǎo)電泡沫材料的方法，其特征是所述吸附步驟中所用到的薄膜(3)厚度為1-10毫米，孔密度為50-150PPI，它是聚胺脂泡沫材料或無紡布或纖維制成的薄膜。
9.如權(quán)利要求7或8所述的制作導(dǎo)電泡沫材料的方法，其特征是所述吸附步驟中對(duì)輥與被擠的導(dǎo)電泡沫材料是線接觸，且導(dǎo)電泡沫材料是單向向前運(yùn)動(dòng)。
10.一種制作泡沫鎳的方法，包括制作導(dǎo)電泡沫材料步驟、電鍍鎳步驟、和熱處理步驟，其中制作導(dǎo)電泡沫材料步驟又包括浸膠步驟、擠膠步驟和烘干步驟，在所述擠膠步驟中至少用到一個(gè)擠膠輥，通過擠膠輥的和與其相對(duì)的擠壓表面之間的相互擠壓擠出多余的導(dǎo)電膠；其特征是至少在用其中一個(gè)擠膠輥擠膠的時(shí)候增加吸附步驟，所述吸附步驟利用包覆在所述擠膠輥上的薄膜(3)吸附被擠膠的泡沫材料中的大顆粒膠體，消除被擠膠的泡沫材料中的閉孔。
11.如權(quán)利要求10所述的制作導(dǎo)電泡沫材料的方法，其特征是所述吸附步驟中所用到的薄膜(3)厚度為1-10毫米，孔密度為50-150PPI，它是聚胺脂泡沫材料或無紡布或纖維制成的薄膜。
12.如權(quán)利要求10或11所述的制作導(dǎo)電泡沫材料的方法，其特征是所述吸附步驟中對(duì)輥與被擠的導(dǎo)電泡沫材料是線接觸，且導(dǎo)電泡沫材料是單向向前運(yùn)動(dòng)。
13.如權(quán)利要求10或11所述的制作導(dǎo)電泡沫材料的方法，其特征是在浸膠步驟中所用到的膠的固含量在7-10％、pH值在10-11、溫度在10-30℃、粘度在5-20mPa·s；在電鍍鎳步驟中采用硫酸鹽體系或氨基磺酸鹽體系一級(jí)電鍍方式或多級(jí)電鍍方式；熱處理步驟是在400-1100℃氫氣還原氣氛條件下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明公開一種擠膠裝置及用該裝置制作導(dǎo)電泡沫材料和泡沫鎳的方法，至少在其中一個(gè)擠膠輥上包覆有薄膜，其主要作用是破孔和吸咐在對(duì)輥運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，經(jīng)過浸膠后的聚氨酯海綿經(jīng)過包覆薄膜對(duì)輥的時(shí)候，對(duì)輥對(duì)其產(chǎn)生擠壓力破壞了海綿中的閉孔，把附在海綿網(wǎng)孔上的膠膜擠穿，在表面張力的作用下使較大顆粒吸附在包覆薄膜上。利用薄膜來去除導(dǎo)電泡沫材料上的閉孔，與傳統(tǒng)方式相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1.成本低，不需要另購(gòu)設(shè)備及耗材，對(duì)設(shè)備、原材料、及膠無損害。2.能去除涂膠海綿上的閉孔。3.操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)易實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)B30B9/02GK1704234SQ200410022760
公開日2005年12月7日 申請(qǐng)日期2004年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月4日
發(fā)明者李維, 陳永陽, 劉濤, 檀世同 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司