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

установлены закономерности влияния параметров процесса формования и технологического оборудования на электрические и физико-механические характеристики электродных лент;

определены условия устойчивости процесса формования ленточных электродов;

разработано математическое описание процесса непрерывного формования ленточных электродов из активных масс, пропитанных органической жидкостью, водных и водно-спиртовых паст, предложен и математически описан новый способ управления процессом формования электродных лент, предусматривающий компенсацию опережения и отставания лент с учетом усадки лент;

предложен алгоритм оптимизации параметров процесса формования ленточных электродов и соответствующего технологического оборудования, математический аппарат для технологических и конструкторских расчетов;

определены границы применимости процесса экструдирования в технологии положительных электродов ЛИТ, доказано, что принудительная подача массы в формующие валки позволяет повысить плотность электродов на основе твердых деполяризаторов и, соответственно, их удельную емкость, а также снять ограничение по скорости формования лент (критерий co/D), тем самым повысить производительность оборудования.

3. Сформулированы принципы разработки специального технологического оборудования для сушки и гранулирования активных масс и формования ленточных электродов, которые легли в основу оригинальных технологических установок, установлены интервалы параметров оборудования, обеспечивающих устойчивое получение гранул заданных размеров и формование электродов с высокими эксплуатационными характеристиками; даны рекомендации по выбору рациональных схем и оптимальных параметров этих установок.

Практическая ценность заключается в том, что разработаны непрерывные механизированные технологии сушки-гранулирования активных масс и формования угольных, диоксидно - марганцевых и оксидно - медных электродов с высокими эксплуатационными характеристиками, характеризующиеся высокой производительностью, стабильностью и низкими потерями электродных материалов;

существенно снижены дисперсии удельной емкости, толщины и плотности электродов;

разработаны рекомендации по выбору вариантов технологии сушки- гранулирования активных масс и формования электродных лент, состава и параметров соответствующего оборудования, получены уравнения для расчета параметров этих процессов по заданным характеристикам электродов;

разработаны новые способы сушки-гранулирования угольных активных масс и активных масс на основе твердых деполяризаторов, даны рекомендации по выбору параметров этого процесса и размеров гранул;

повышена эффективность процесса обезвоживания гранул активных масс;

разработаны новые способы формования электродных лент, предложены новый способ управления процессом формования и его математическое описание, позволяющее учитывать опережение, отставание и усадку лент активной массы в межвалковом пространстве;

разработан алгоритм расчета оптимальных параметров процесса формования ленточных положительных электродов и параметров прокатного оборудования, определены оптимальные значения этих параметров;

разработаны оборудования, составы композиций и технология их электроосаждения;

разработаны новые устройства подачи гранул в формующие валки и устройств формования электродов, реализующих предложенные технологии;

получен новый фактический материал о физических и технологических характеристиках активных масс и угольных, диоксидномарганцевых и оксидно-медных электродов литиевых источников тока, о процессах сушки и гранулирования активных масс, а также о процессе формования ленточных электродов;

созданы и переданы в опытное производство макетные образцы оборудования для гранулирования активных масс и формования ленточных электродов.

Техническая новизна работы состоит в совершенствовании и повышении эффективности технологии изготовления положительных электродов ЛИТ и устройств для реализации этой технологии. Новизна разработанных решений и авторский приоритет подтверждены 38 авторскими свидетельствами и патентами на изобретения.

На защиту выносятся:

полученные закономерности, разработанные теоретические положения и математическое описание процесса непрерывного формования ленточных электродов, позволяющие рассчитывать и оптимизировать параметры процесса формования электродов и параметры технологического оборудования, управлять процессом формования ленточных электродов; алгоритмы расчета оптимальных параметров процесса формования ленточных электродов и параметров технологического оборудования;

разработанные теоретические положения совмещенного процесса сушки-гранулирования активных масс, принципы построения процесса сушки-гранулирования активных масс и выбора комбинаций гранулирующих и сушильных устройств, выбора технологических схем и режимов сушки с переменной температурой, предложенные технологические схемы сушки-гранулирования активных масс;

принципы разработки специального оборудования, конструкции установок; для сушки и гранулирования электродов, рекомендации по выбору оптимальных параметров, апробированные на созданном и эксплуатированном на производстве ЛИТ оборудовании;

новые способы активных масс и формования электродов;

рекомендации по выбору размеров гранул и рекомендованные параметры процессов сушки-гранулирования, оптимальные параметры процесса формования ленточных положительных электродов ЛИТ и параметры технологического оборудования;

конструкции и макетные образцы оборудования для гранулирования активных масс и формования ленточных положительных электродов ЛИТ, рекомендованные параметры оборудования для сушки-гранулирования и формования.

Личный вклад автора.

В диссертации обобщены результаты исследований за 1979-2001 годы, в которых автор принимал непосредственное участие. Автору принадлежит ведущая роль в выборе и формировании направлений исследований, разработке экспериментальных подходов и теоретическом обобщении полученных результатов. Автор является организатором лаборатории «Механизация и автоматизация производства химических источников тока», инициатором, участником и руководителем технологических и конструкторских разработок, проводившихся по наряд - заказам головных научно-исследовательских и проектно-конструкторских институтов по химическим источникам тока, выполнявшихся в рамках программ НИОКР АН СССР, Минвуза СССР и РФ, в которых являлся ответственным исполнителем, руководителем и непосредственным исполнителем, инициатором и участником апробации и внедрения.

Апробация и внедрение работы. Материалы диссертации доложены на 10 международных, всесоюзных и российских научных и научно-практических конференциях, на заседаниях технических советов ВНИИТ и Hi 111 «Квант» г. Москва, НИИХИТ и ОАО «Литий-элемент» г. Саратов, ОКТБ «Орион» г. Новочеркасск. Макетные образцы и технологические рекомендации были внедрены во ВНИИТ и НЛП «Квант», НИИХИТ и ОАО «Литий-элемент» и опытное производство ОКТБ «Орион» г. Новочеркасск. По результатам эксплуатации макетных образцов составлено техническое задание на разработку и изготовление серийного оборудования для формования

ОАО «Источники тока» г. Смоленск. «Электроды,» изготовленные по предложенным технологиям, прошли испытания НЛП «Квант», ОАО «Литий-элемент» и НКТБХИТ (г. Новочеркасск).