CN113178540B - 一种提升热电池制片平整性的方法 - Google Patents

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Abstract

本方案公开了热电池制备技术领域的一种提升热电池制片平整性的方法，本方法选用非磁性的压机平板和模芯，改变压机平板和模芯的接触面的完整性或对接触面进行粗糙化处理，然后在模具中滩涂粉料并使用处理过后的压机平板和模芯压制极片，脱模时减缓脱模速度。与现有技术相比，本发明的技术途径中使用非磁性压机平板和模芯，同时改变压机平板和模芯的接触面的完整性或对接触面进行粗糙化处理，避免压机平板和模芯之间的空气在强压力作用下被排空，导致压机平板和模芯粘附在一起。采用本发明方法制备得到的极片，其厚度形变量为(0.00‑0.04)mm，远远小于现有技术制备的极片厚度形变量(0.1‑0.5)mm。

Description

一种提升热电池制片平整性的方法
技术领域
本发明属于热电池制备技术领域，特别涉及热电池的极片成型技术，包括加热片、复合片、正极片、隔膜片和负极片的成型，提供一种提升热电池制片平整性的方法。
背景技术
热电池是以熔盐作为电解质，利用自带热源使其熔化而激活的一次储备电池。具有激活时间短、使用环境温度宽、储存周期长、免维护的优点，在武器装备***中应用越来越广泛。
由于片形结构热电池的性能优越、工艺简单，热电池极片主流结构均为片型结构，既由加热片、集流片、复合片(包括正极、隔膜、负极一体成型)等极片叠装而成。作为热电池核心零部件的加热片、复合片采用粉末压制成型。具体而言，为不同重量、不同配比的一层或多层粉末使用模具依次经过平铺、压制、脱模而形成不同片径(极片的直径)的圆形极片。一般随着极片片径的增加，压制成型压力从几吨到百吨不等。
加热片的制备方法和复合片的制备方法基本一致，只是粉料层数为一层。如文献“陆瑞生，刘效疆.热电池，北京：国防工业出版社，2005”第244页-第245页指出复合片(也称单体电池)的制备方法：
(1)在天平上准确称量所需的粉料。
(2)将称好的正极料倒入模具中，用刮板刮平；接着将称好的隔膜料倒入已经铺平的正极料上面，用刮板刮平；再将称量好的负极粉倒入模具中，用刮板刮平然后放置模芯。
(3)将铺好粉料的模具移入液压机台面的中心位置。
(4)启动已经设置好压力的液压机进行压制，保持压力3s左右。
(5)退模，取出单体电池。
一般加热片的厚度在(0.2-0.5)mm，复合片厚度为(0.5-2.0)mm，为了保证精度，模芯和压机的压板都极为平整，如上文所述，液压机成吨的压力作用在模芯上，压强可以达到(15-30)KN/cm2，并保持压力一段时间。
采用上述方法制备的极片容易为拱形，形变量在(0.1-0.5)mm，拱形极片将增大电池的接触内阻，特别是在大功率放电时，严重降低电池的性能，另外在装配时拱形极片极为容易发生掉粉、掉渣，甚至极片破裂的情况，产生多余物将影响产品的正常工作，严重的可导致热电池短路故障。需要新方法来保证制片的平整度。
发明内容
本发明意在提供一种提升热电池制片平整性的方法，以解决现有技术中压制后的极片边缘和中部因存在压力差而拱翘，导致极片不平整的问题。
本方案中的一种提升热电池制片平整性的方法，包括以下步骤：
步骤一、压机平板和模芯选材：选用非磁性的压机平板和模芯；
步骤二、压机平板和模芯处理：改变压机平板和模芯的接触面的完整性或对接触面进行粗糙化处理；
步骤三、压机平板和模芯使用前清洁处理；
步骤四、模具定位：将粉料均匀滩涂于模具中，然后使用经过步骤一至步骤三处理后的压机平板和模芯进行压制；
步骤五、脱模。
本方案所述的压机平板即液压机的压板；非磁性意思是不具有磁性。
经过分析造成拱形极片直接原因有：一、模芯和压机平板表面都极为光滑，压机平板和模芯之间的空气在强压力作用下被排空，导致压机平板和模芯粘附在一起。在压制过程结束后的压机平板与模芯分离时，在粘附力(表面力)的作用下会带动模芯向压机运动方向移动，从而在模腔内极片的两侧形成压力差，由于热电池极片厚度普遍较薄，受力能力较弱，最终导致极片发生形变，出现拱形极片。极片形变的程度与压机压制压力成正相关，和极片厚度成反相关。
二、现有技术中使用的压机平板和模芯都是带有磁性的，使用前通常需要消磁，一方面操作比较繁琐，另一方面随着使用频次的增加，又会逐渐恢复磁性，产生吸附也会同等于上述原理而造成极片变形。
然而本发明的原理及技术效果是：与现有技术相比，本发明的技术途径中使用非磁性的压机平板和模芯，同时改变压机平板和模芯的接触面的完整性或对接触面进行粗糙化处理，避免压机平板和模芯之间的空气在强压力作用下被排空，导致压机平板和模芯粘附在一起。两种技术手段的结合很好的消除了压机平板和模芯之间的粘附力(表面力、吸附力)作用，使用前或使用过程中不再需要进行消磁，减少工序，提高效率。
采用本发明方法制备得到的极片，其厚度形变量为0.00-0.04mm，远远小于现有技术制备的极片厚度形变量0.1-0.5mm。
进一步，所述压机平板和模芯的材质选用GB/T1299牌号为9Mn2V、Gr4W2MoV或6Gr4W3Mo2VNb的模具钢。这三种材料都具有较好的淬透性，较好的韧性和抗疲劳强度，压机平板和模芯的使用频次高，因此具有较好的耐磨性能够减少磨损。
进一步，所述脱模时的脱模速度低于100mm/s。脱模是利用模芯上升将极片和模框脱离开，若脱模速度较快，可造成极片受力过大成为拱形。相比于常规技术而言，本方案的脱模速度降低，可减缓脱模冲击力对极片的作用，进一步的降低极片的形变程度。
进一步，可以通过开槽、打孔任意一种或两种结合来改变压机平板和模芯的接触面的完整性。
开的槽可以为“#”字槽或“*”字槽中的一种或两种结合。
槽的宽度为2～3mm，深度为3～4mm。
打孔的直径为2mm，深度为5mm。
附图说明
图1为本发明实施例1中一种提升热电池制片平整性的方法中压机平板打孔示意图；
图2为本发明实施例2中一种提升热电池制片平整性的方法中压机平板开“#”字槽示意图；
图3为本发明实施例3中一种提升热电池制片平整性的方法中压机平板开“*”字槽示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例1，一种提升热电池制片平整性的方法，包括以下步骤：
步骤一、选材：本方法中压机平板材质选用GB/T1299牌号为9Mn2V模具钢，模芯材质选用GB/T1299牌号为Gr4W2MoV模具钢；
步骤二、改变接触面完整性：如图1所示，在压机平板和模芯的接触平面上均匀开设直径为2mm深度为5mm的小孔，然后淬火；
步骤三、清洁处理：压片之前需要将压机平板和模芯表面防锈油脂清洗干净，使用砂纸或毛刷清理粉尘；
步骤四、模具定位：粉料滩涂均匀后，将模具放入压机压板居中区域内进行压制；
步骤五、脱模：将压机脱模速度设置为100mm/s进行脱模。
经上述方法制备的极片使用游标卡尺检测，厚度形变量为0.00-0.04mm，极片质量较好。
实施例2，一种提升热电池制片平整性的方法，包括以下步骤：
步骤一、选材：本方法中压机平板材质选用GB/T1299牌号为6Gr4W3Mo2VNb模具钢，模芯材质选用GB/T1299牌号为Gr4W2MoV模具钢；
步骤二、改变接触面完整性：如图2所示，在压机平板和模芯的接触平面上均匀开设“#”字槽，槽宽度为2～3mm，深度为3～4mm，然后淬火；
步骤三、清洁处理：压片之前需要将压机平板和模芯表面防锈油脂清洗干净，使用砂纸或毛刷清理粉尘；
步骤四、模具定位：粉料滩涂均匀后，将模具放入压机压板居中区域内进行压制；
步骤五、脱模：将压机脱模速度设置为80mm/s进行脱模。
经上述方法制备的极片使用游标卡尺检测，厚度形变量为0.00-0.03mm，极片质量较好。
实施例3，一种提升热电池制片平整性的方法，包括以下步骤：
步骤一、选材：本方法中压机平板材质选用GB/T1299牌号为9Mn2V模具钢，模芯材质选用GB/T1299牌号为6Gr4W3Mo2VNb模具钢；
步骤二、改变接触面完整性：如图3所示，在压机平板和模芯的接触平面上均匀开设“#”字槽，槽宽度为2～3mm，深度为3～4mm，然后淬火；
步骤三、清洁处理：压片之前需要将压机平板和模芯表面防锈油脂清洗干净，使用砂纸或毛刷清理粉尘；
步骤四、模具定位：粉料滩涂均匀后，将模具放入压机压板居中区域内进行压制；
步骤五、脱模：将压机脱模速度设置为50mm/s进行脱模。
经上述方法制备的极片使用游标卡尺检测，厚度形变量为0.00-0.02mm，极片质量非常好。
上述方法中，淬火工艺是常规且本领域公知的技术，本申请不再赘述。且改变压机平板和模芯的接触面的完整性的处理可以将开槽和打孔结合，还可以将接触面粗糙化处理，目的是避免压机平板和模芯之间的空气在强压力作用下被排空，导致压机平板和模芯粘附在一起。

Claims (7)

1.一种提升热电池制片平整性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、压机平板和模芯选材：选用非磁性的压机平板和模芯；
步骤二、压机平板和模芯处理：改变压机平板和模芯的接触面的完整性或对接触面进行粗糙化处理；
步骤三、压机平板和模芯使用前清洁处理；
步骤四、模具定位：将粉料均匀滩涂于模具中，然后使用经过步骤一至步骤三处理后的压机平板和模芯进行压制；
步骤五、脱模。
2.根据权利要求1所述的一种提升热电池制片平整性的方法，其特征在于：所述压机平板和模芯的材质选用GB/T1299牌号为9Mn2V、Gr4W2MoV或6Gr4W3Mo2VNb的模具钢。
3.根据权利要求1所述的一种提升热电池制片平整性的方法，其特征在于：所述脱模时的脱模速度低于100mm/s。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种提升热电池制片平整性的方法，其特征在于：改变压机平板和模芯的接触面的完整性的方法是开槽、打孔的任意一种或两种结合。
5.根据权利要求4所述的一种提升热电池制片平整性的方法，其特征在于：所述的槽为“#”字槽或“*”字槽中的一种或两种结合。
6.根据权利要求4所述的一种提升热电池制片平整性的方法，其特征在于：所述槽的宽度为2～3mm，深度为3～4mm。
7.根据权利要求4所述的一种提升热电池制片平整性的方法，其特征在于：所述孔的直径为2mm，深度为5mm。
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