CN101826638B - 一种圆柱镍锌电池及其制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种圆柱镍锌电池及其制作工艺。本发明从负极配方、负极基体材料、隔膜、结构设计上进行开发改良，抑制了锌极板的形变、锌枝晶的生长、锌的溶解与钝化，及腐蚀电池的形成，并使制作成本得到有效降低，使圆柱镍锌电池具备了产业化的基础。

Description

一种圆柱镍锌电池及其制作工艺
技术领域
本发明涉及一种圆柱镍锌电池及其制作工艺。
背景技术
传统圆柱镍锌电池其负极配方、负极基体材料、隔膜及结构设计上存有一定的缺陷。负极配方由于锌负极的溶解与锌枝晶的生成以及活性物质中的杂质含量过高，均对负极的稳定性影响较大；负极基体材料设计容易生成腐蚀电极或设计成本高；隔膜设计使电池的循环寿命短；结构设计因放电电流密度不均匀造成锌负极易钝化，锌负极与钢壳接触形成腐蚀电池。。
发明内容
本发明的目的在于提供一种圆柱镍锌电池及其制作工艺，本发明从负极配方、负极基体材料、隔膜、结构设计上进行开发改良，抑制了锌极板的形变、锌枝晶的生长、锌的溶解与钝化，并使制作成本得到有效降低，使圆柱镍锌电池具备了产业化的基础。
为了达到上述目的，本发明由以下的技术方案来实现。
一种圆柱镍锌电池，其特征在于：
该镍锌电池负极配方采用高纯度氧化锌，添加铟铋的无汞锌粉，使用氧化铟、氧化铋、氧化钇、十六烷基三甲基溴化铵作为添加剂制作；
该镍锌电池负极基材用铜网或铜皮并设有电镀层；
该镍锌电池隔膜采用双层复合隔膜，一层隔膜为保液层隔膜，另外一层隔膜为防枝晶隔膜，两层隔膜使用胶水黏结在一起；
该镍锌电池钢壳设有电镀层，负极一端面与电池钢壳接触或焊接集流盘后与电池钢壳接触；
该镍锌电池卷绕后极组外圈采用锡箔、电镀铜箔或憎水膜设隔离防护。
一种制作上述圆柱镍锌电池的制作工艺，其特征在于：
制作工艺包括以下步骤：
正极制作，按上述负极配方制作负极，隔膜复合，隔膜复合后进行隔膜裁切；
将正极、负极及裁切后的隔膜进行卷绕；
在电芯最外圈加防护层，可选择将负极断面直接接触电池钢壳或负极断面焊接集流装置后与电池钢壳接触；
进行注液、封口，再进行活化，最后进行容量分选。
本发明有益效果在于，本发明从负极配方、负极基体材料、隔膜、结构设计上进行开发改良，抑制了锌极板的形变、锌枝晶的生长、锌的溶解与钝化，及腐蚀电池的形成，并使制作成本得到有效降低，使圆柱镍锌电池具备了产业化的基础。
附图说明
图1为本发明制作工艺流程图
图2为本发明循环寿命曲线图
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地描述。
本发明提供的一种圆柱镍锌电池主要对传统圆柱镍锌电池从负极配方、负极基体材料、隔膜、结构设计上进行开发改良。
本发明圆柱镍锌电池负极配方采用高纯度氧化锌，添加铟铋的无汞锌粉，使用氧化铟、氧化铋、氧化钇、十六烷基三甲基溴化铵作为添加剂制作。高纯度氧化锌纯度在99.0％以上，添加铟铋的无汞锌粉粒径在18～150μm之间。采用本发明负极配方，可降低杂质对负极的影响、缓解锌负极的溶解与锌枝晶的生成。
本发明镍锌电池负极基材用铜网或铜皮并设有电镀层。电镀层选择锡、锌、镍或铬，电镀层可设一层或一层以上，电镀层厚度在0.3～2.0μm之间。采用本发明负极基材，避免了腐蚀电极的生成，使负极基体材料成本得到有效降低。
本发明镍锌电池隔膜采用双层复合隔膜，一层隔膜为保液层隔膜，保液层隔膜材料采用尼纶、维尼纶、无纺布、聚丙烯膜的一种或多种，保液层隔膜可设一层或一层以上，厚度为0.10～0.30mm之间；另外一层隔膜为防枝晶隔膜，防枝晶隔膜材料采用亲水处理后的微孔聚丙烯、微孔聚乙烯或微孔聚乙烯与微孔聚乙烯的一种或两种的多层复合膜，厚度为16～80μm之间；两层隔膜使用胶水黏结在一起，胶水为聚乙烯醇、SBR、聚四氟乙烯、羟乙基纤维素钠的一种或几种，胶水浓度调节范围为0.005％～5.0％之间。采用本发明双层复合隔膜，提高了防止锌枝晶的能力，同时高储存电液性能又使隔膜中的电液得到保持，提高了电池的循环寿命。
本发明镍锌电池钢壳设有电镀层，电镀层选择锡、锌、镍或铬，电镀层可设一层或一层以上，电镀层厚度在0.3～2.0μm之间，本发明电池钢壳设有电镀层可防止了锌负极与钢壳接触形成腐蚀电池；本发明镍锌电池负极一端面与电池钢壳接触或焊接集流盘后与电池钢壳接触，可提高放电电流密度的均匀性，抑制了锌负极的钝化。
本发明镍锌电池卷绕后极组最外圈采用锡箔、电镀铜箔或憎水微孔膜设隔膜防护，可防止锌负极与钢壳接触形成腐蚀电池。
如图1所示一种制作上述圆柱镍锌电池的制作工艺，其制作工艺包括以下步骤：
正极制作，按上述负极配方制作负极，隔膜复合，隔膜复合后进行隔膜裁切；
将正极、负极及裁切后的隔膜进行卷绕；
在电芯最外圈加防护层，可选择将负极断面直接接触电池钢壳或负极断面焊接集流装置后与电池钢壳接触；
进行注液、封口，再进行活化，最后进行容量分选。
实施例1：
下面以制作AAA500的镍锌圆柱电池为例对本发明再做进一步说明。
(1)负极制作：
负极配方组分百分比含量：氧化锌85％、添加铟铋的无汞锌粉10％、氧化铋3.0％、氧化铟0.1％、氟化钾1.4％和0.5％的十六烷基三甲基溴化铵，一定量的0.75％羧甲基纤维素钠粘结剂水溶液。将活性物质与粘结剂水溶液进行混合配制成浆料，用传统的拉浆电极制作工艺将其制成极板，极板尺寸：38.2mm×66mm×0.33～0.36mm。
(2)正极制作：
正极配方组成：95.0％球形氢氧化镍、30.0％镍粉和2.0％的亚钴粉，0.80％的羟乙基纤维素粘结剂水溶液，将活性物质与一定量的粘结剂水溶液配制成浆料，用传统的拉浆工艺制作成极板，极板尺寸：36.2mm×43mm×0.51～0.54mm。
(3)隔膜制作
用维尼纶膜0.16mm厚度同亲水处理后的30μm双层聚丙烯膜复合裁切制成隔膜，隔膜尺寸：41.2mm×110mm×0.18～0.20mm。
(4)将(1)得到的负极、(2)得到的正极、(3)得到的隔膜使用卷绕机卷绕成型，在极组最外圈加绝缘防护层后入壳、注液、滚槽、封口。
(5)将(4)封口后的电池进行活化、分容后进行性能测试。
测试项目1：荷电保持率(45℃×7d)。测试结果如下表所示，
Figure G2009101188835D00051
从测试数据来看，镍锌AAA500电池的荷电保持率均在80.0％以上。
测试项目：循环寿命。如图2所示，从测试数据来看，镍锌AAA5001C循环寿命可达到200次以上。

Claims (5)

1.一种圆柱镍锌电池，其特征在于：该镍锌电池负极配方采用氧化锌，添加铟铋的无汞锌粉，所述添加铟铋的无汞锌粉粒径在18～150μm之间，使用氧化铟、氧化铋、氧化钇、十六烷基三甲基溴化铵作为添加剂制作；该镍锌电池负极基材用铜网或铜皮并设有电镀层，所述电镀层厚度在0.3～2.0μm之间；该镍锌电池隔膜采用双层复合隔膜，一层隔膜为保液层隔膜，厚度为0.10～0.30mm之间，另外一层隔膜为防枝晶隔膜，厚度为16～80μm之间，两层隔膜使用胶水黏结在一起；该镍锌电池钢壳设有电镀层，所述电镀层厚度在0.3～2.0μm之间，负极一端面与电池钢壳接触或焊接集流盘后与电池钢壳接触；该镍锌电池卷绕后极组外圈采用锡箔、电镀铜箔或憎水微孔膜设隔离防护；其中，所述氧化锌的纯度在99.0%以上。
2.一种制作权利要求1圆柱镍锌电池的制作工艺，其特征在于：制作工艺包括以下步骤：正极制作，按上述负极配方制作负极，隔膜复合，隔膜复合后进行隔膜裁切；将正极、负极及裁切后的隔膜进行卷绕；在电芯最外圈加防护层，选择将负极断面直接接触电池钢壳或负极断面焊接集流装置后与电池钢壳接触；进行注液、封口，再进行活化，最后进行容量分选。
3.根据权利要求1所述的一种圆柱镍锌电池，其特征在于：所述负极基材铜网或铜皮电镀层选择锡、锌、镍或铬，电镀层设一层以上。
4.根据权利要求1所述的一种圆柱镍锌电池，其特征在于：所述双层复合隔膜保液层隔膜材料采用尼纶、维尼纶、无纺布、聚丙烯膜的一种或多种，保液层隔膜设一层以上。
5.根据权利要求1所述的一种圆柱镍锌电池，其特征在于：电池钢壳设有电镀层，电镀层选择锡、锌、镍或铬，电镀层设一层以上。
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