导电金属多孔板产品制造技术

一种生产具有许多重排形状的微孔的开孔三维网状泡沫板带的方法，所述微孔保持所述重排形状，所述泡沫带具有沿纵向的长度和沿横向的宽度，并且长度大于宽度，所述方法包括： （ａ）在生产中沿纵向形成所述泡沫带使其具有直径沿纵向伸长的微孔； （ｂ）用镀覆成分镀覆所述泡沫带； （ｃ）沿横向拉伸镀覆的泡沫带，从而沿横向伸长微孔的直径，并对所述镀覆的泡沫带提供横向拉伸；以及 （ｄ）在保持横向拉伸状态的同时，加热镀覆的泡沫带，从而在横向拉伸的状态下使所述镀层干燥，并把泡沫带固定在横向拉伸状态。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制造多孔产品，其中包括可作为具有大电流密度高容量特性的电池电极的基体材料的金属泡沫。该多孔产品一般呈金属泡沫板的形式。网状的金属材料，一般是网状的金属泡沫，通常以连续的方式制成带的形式。当网状泡沫被在生产电池电极中使用时，泡沫将成为一种充满活性材料的开孔(open-cell)金属泡沫。在连续制备作为开孔金属泡沫的多孔泡沫带的过程中，通常使非导电的聚合泡沫最初具有局部导电性。然后通过电镀由这一中间产品生产金属泡沫。例如，在美国专利4251603中披露了用碳黑镀覆泡沫树脂，然后在瓦茨槽(Watt′s bath)中电镀镀覆的树脂。初期的泡沫树脂可通过热解被除去，并且所得结构通常被退火。通过在电镀的同时拉伸树脂海绵生产出最终的电镀材料的长带。最终的海绵状的多孔金属基体具有锭子形开孔。利用这种伸长的开孔基体的电极能够填充高密度的活性材料，但是并不是在所有的电池中总能提供最佳条件。在提供这种网状泡沫，尤其是作为多孔金属泡沫中的问题可以包括效率，连续生产和对泡沫电镀厚度的均匀性。这些问题在美国专利4,326,931中提到过。这一专利披露了连续处理不导电多孔泡沫，从而达到基本上均匀的电流密度并提高金属淀积的效率。为此，该专利教导，泡沫带可通过一系列的电镀槽运动。但是在该专利的教导中还提到，这会在初始电镀槽内的鼓形电极上产生一些不良的金属电镀淀积。然后，在美国专利5,098,544中教导可以利用一系列电镀区的连续处理，其中第一区具有浸在电镀槽内的第一阳极。第一阴极，例如一个鼓，位于电镀槽的外面，并和浸入的阳极限定一个第一电镀区。通过使用这种布置，该专利教导，滚筒阴极不被金属电镀。这可以消除在电镀的带中的表面粗糙，并且，由于减少了对阴极滚筒所需的清洁，所以提高了处理效率。因而，为了制备部件，例如使用网状金属泡沫基体的高密度大容量电池的电极，已经在如何连续地高效率地生产支撑电极基体的电镀的金属多孔板方面作了努力。然而，这种用于电池电极的板需要具有可接受的张力强度。这是为了在金属多孔板内连续地施加活性物质例如作为填充剂的氢氧化镍。这种对板的张力强度的要求已在美国专利5,300,165中提出了。根据在这一专利中的教导，对于所需的张力强度，当需要厚的镀层时，在电镀金属多孔板使其具有均匀的镀层厚度时碰到了困难。这一参考文献只教导了泡沫树脂板的电镀，没有提供被用作电池电极时所需的参数。为满足所需的张力强度和提高电极基体制造效率，以及在用作电池电极时避免基体破碎，该专利教导利用层叠板方法。利用多层结合泡沫板层和可与无纺纤维板联结的网孔板层，通过层叠不同种类的所需的多孔板可以得到最终产品。这仍然需要连续地和高效率地生产例如可用于制备高密度大容量电池电极的带形的海绵状的多孔产品。需要制备这样的产品，它不仅具有所需的电性能，而且还适合于实现增强的机械强度。最希望制造这种产品，同时在制造期间又能避免层叠一系列不同种类的板而制造最终产品的复杂性。本专利技术涉及制造多孔产品，其中包括可作为具有大电流密度高容量特性的电池电极的基体材料的金属泡沫。该多孔产品一般呈金属泡沫板的形式，可以进一步具有增强的张力强度和抗碎性，并且由于这些特性使得能够更容易地进行机加工。它们还呈现所需的可展性和传导性，即热传导性和电传导性。当被注入并作为电池电极时，这种制品可以呈现较高的循环寿命和高速率的放电能力。在一方面，本专利技术涉及生产一种开孔、具有许多重排形状的微孔的三维网状泡沫板带的方法，其中的微孔保持这样的重排的形状，使泡沫带沿纵向具有一定长度，沿横向具有一定宽度，其中的长度大于宽度，所述方法包括(a)在沿纵向生产中使所述泡沫带具有其直径沿纵向伸长的微孔；(b)用镀覆成分镀覆所述泡沫带；(c)沿横向拉伸镀覆的泡沫带，从而沿横向伸长微孔的直径，并提供横向伸展；以及(d)在保持横向伸展的同时，加热镀覆的泡沫带，从而在横向伸展的状态使镀层和泡沫带干燥。此外，本专利技术的方法还涉及对泡沫带先进行伸展，然后加热，接着进行镀覆，每个操作如上所述。本专利技术还涉及伸展和镀覆处理，在对泡沫带进行加热之后进行伸展，如上所述。在另一方面，本专利技术涉及一种生产具有在生产期间其形状被重排的许多微孔的网状泡沫带的方法，所述泡沫带保持生成之后的形状，泡沫带具有沿纵向的长度和沿横向的宽度，其长度大于宽度，所述方法包括(a)沿纵向生产具有许多微孔的泡沫带，其中的微孔沿纵向具有由其直径确定的各向不均的尺寸；(b)把泡沫带沿和其生产方向不同的方向伸展为伸展状态，并把微孔沿所述伸展的方向拉长，其尺寸由其直径确定；(c)使泡沫带保持在伸展状态；以及(d)把泡沫带固定在其伸展状态。作为另一个方面，本专利技术涉及一种制造电池电极的方法，包括通过上述步骤制造导电的泡沫带，并在泡沫中注入活性材料。在另一个方面中，本专利技术涉及一种用于制造一种网状泡沫带的装置，所述装置包括用于沿纵向带的方向生产泡沫带的泡沫带生产装置，和用于沿着垂直于生产的纵向方向拉伸所述带的装置。本专利技术还涉及一种网状泡沫带，其具有沿其纵向的长度和沿其横向的宽度，其长度大于宽度，所述泡沫带沿其纵向被生产，并以上述的方式，沿其横向被拉伸。在另一个方面中，本专利技术涉及一种网状的多孔的电池电极，其中填充有活性材料，并用上述的方法制备。通过阅读下面结合附图进行的说明，对于本领域的技术人员，本专利技术的其它特征将是明显的，其中附图说明图1是一个正面的，局部的，包括对网状多孔带提供横向拉伸的设备的装置的示意图。图2是一个多孔带的透视图，在其边缘贯穿有长钉，对带进行横向拉伸。生产的多孔制品总体上是一种导电的网状泡沫带，可以包括任何的各种可拉伸的基体材料，其中包含有有机或无机开孔材料的聚合泡沫。也可以使用合成的或天然的纤维泡沫，包括柔性的纸或木制品，和皮革制品。基体材料最好是具有互联的开孔的一种材料。本专利技术中，术语“网状泡沫”应当包括所有这些基体材料。按照本专利技术生产的制品可被称为多孔制品，有时被称为“多孔产品”，或者为方便起见，简称为“泡沫”。多孔产品最好是具有连续连接的纤维的开孔的三维产品。这在本文中可被称为“敞开互联孔”。不过，其它多孔产品例如不是开孔的以及没有连续连接的纤维的也包括在本专利技术的范围之内。多孔产品通常呈板状，即具有小于其长度或宽度的厚度。更具体地说，生产的产品通常呈带状，具有小于产品宽度的厚度，并且其宽度小于其长度。不过，应当理解，本专利技术也涉及生产其它形式的多孔制品，例如呈块状的多孔产品，这种产品其截面甚至可以呈方形。对于这种产品，其宽度和厚度可以相同，或者和带状产品相比至少接近相同，但是这种产品仍然可以具有大于其宽度或厚度的长度。本专利技术尤其涉及生产带状，块状或类似形状的产品，其中产品具有沿纵向的长度。这个方向为方便起见本文称为“机器生产的”方向。一般带状泡沫被首先制成块或泡沫胶块。然后被切削成层，在这过程中一般使泡沫胶块或泡沫块旋转。通过旋转和切削，从被加工的泡沫材料形成呈带状的泡沫材料。所得的带状材料将具有沿纵向的长度和沿横向的宽度，并且通过这种生产工艺可以使在泡沫材料中具有某些纵向拉伸。例如，机器生产的聚氨酯泡沫材料，它可以只具有几个毫米的厚度，可被机加工使其具有沿横向20到80英寸量级的宽度，其连续长度可以为1000英尺的数量级。可用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：安瑟尼·J·瓦卡劳，克尼斯·J·格热戈，达尼尔·W·盖伯恩斯，加尼特·S·格热戈，约翰·R·格里塞，
申请(专利权)人：埃尔塔克系统公司，
类型：发明
国别省市：