CN102244267B - 二次电池的极板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种二次电池的极板及其制备方法，该极板包括作为集流载体的金属基体和涂覆在基体上的电极活性物质，所述金属基体是扩展孔金属带，在该基体的正反两面上均匀涂覆电极活性物质混合浆料，烘干后压实，得到表面具有致密电极活性物质的极板。上述金属带的表面相向均布扩展型翻边透孔，透孔的周边余料相对金属带的表面垂直立起，在任何一个透孔四周相邻的孔，其穿透翻边方向与该孔相反，金属带的双面呈致密的纤维状金属刺，这些金属刺对电极活性物质起到包容和固定作用，可提高极板机械强度和电池的大电流放电性能。
Description
所属领域
本发明涉及一种二次电池的极板，它采用“扩展孔金属带”作为二次电池极板的基体，同时作为集流载体，替代了传统的平面孔金属带及发泡镍载体，提高了二次电池的大电流动力性能，降低了电池的材料成本。
背景技术
极板是电池的心脏，所有的极板都是由集流载体和活性物质组成，二次电池极板的集流载体都是采用导电性好的金属体制作，他的作用：一是集流，将极板上的电荷汇集导出；二是包容，将极板活性物质包容、固定，因此，极板的包容强度和集流载体的导电性决定了电池的性能，特别是动力型电池的大电流放电性能。
当前的二次电池极板的集流载体都是采用平面冲孔金属带或发泡镍带制作，平面冲孔金属带表面光洁无立体包容结构，极板表面的活性物质只能靠粘合剂与集流载体固定，这种极板机械强度差，易脱粉，集流内阻大，极大的影响了电池的动力性能；以发泡镍制造的极板，虽然载体自身为纤维状结构，具有较好的活性物质包容性，但发泡镍焊接性差，无法形成焊接实点，集流焊点内阻大，影响了电池大电流放电性能，更重要的是发泡镍集流载体为纯镍制造，价格昂贵，仅发泡镍集流载体就占电池材料总成本的30％之多，因此，改善电池的动力性能，降低电池材料成本，发明一种新型的二次电池极板是至关重要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种二次电池的极板，该极板是采用一种“扩展孔金属带”作为基体和集流载体，将充分混合的活性物质浆料均匀的涂覆于“扩展孔金属带”的正反面，其浆料通过扩展型透孔嵌入集流载体内部，再经烘干、碾压制成。
本发明的二次电池的极板，包括作为集流载体的金属基体和涂覆在基体上的电极活性物质，所述金属基体是扩展孔金属带，所述金属带的表面相向均布扩展型翻边透孔，透孔的周边余料相对金属带的表面垂直立起，在任何一个透孔四周相邻的孔，其穿透翻边方向与该孔相反，金属带的双面呈致密的纤维状金属刺，所述电极活性物质是二次电池正极活性物质或负极活性物质，在该基体的正反两面上均匀涂覆所述电极活性物质的混合浆料，烘干后压实，得到表面具有致密电极活性物质的二次电池的极板。
其中，所述扩展孔金属带的材质为钢、铜、铝或铅。
其中，所述金属带不包括金属刺的厚度为0.008mm～2.0mm。
其中，所述金属刺的单面高度为0.Imm～2.Imm。
其中，所述电极活性物质烘干后的压实密度为2.0g/cm3～6.8g/cm3。
其中，所述扩展孔金属带是适用于镍锌、镍氢、镍铁、或镍镉的镍基电池，以及锂离子、铅酸、或铝电池的二次电池极板的集流载体的金属带。
其中，所述金属带表面透孔的平面形状为矩形或圆形。
其中，所述矩形孔的边长和圆形孔的直径尺寸均为0.12mm～8.0mm。
其中，所述扩展孔金属带的透孔率为10～60％。
本发明的目的还在于，提供一种上述二次电池的极板的制备方法，包括如下步骤：
(1).制浆：将配制好的粉状正极或负极活性物质与导电剂充分混合，加入纯水或溶剂，充分搅拌均匀，制成浆状正极或负极活性物质浆料；
(2).涂覆：在作为集流载体的电极基体的扩展孔金属带的正反两个表面均匀地涂覆一层上述活性物质浆料，使活性物质的浆料充分的填入扩展透孔的内部，经烘干后分别制成电池的正极或负极板；
(3).压片：烘干后的电池正极或负极板经过对辊式碾压机将极片压薄，使极板表面的活性物质与作为集流载体的电极基体紧密、牢固接触，同时极板通过对辊机的碾压使原来直立的金属刺无规则偏倒，对表面的活性物质起到包容和固定作用，碾压后极板活性物质的压实密度为2.0g/cm3～6.8g/cm3；
(4).切片：将碾压后的二次电池极板，按工艺尺寸分切为不同的电池正极或负极板。
有益效果
1.提高极板性能：“扩展孔金属带”集流载体的表面呈致密、立体翻边金属刺结构，能嵌填大量的正负极活性物质浆料，极板碾压后，无规则偏倒的金属刺对活性物质起到包容、固定作用，能有效增加了极板强度，电池大电流放电循环寿命提高了20％。
2.降低电池的内阻：如图3、图4所示，扩展孔金属带表面可任意留取无孔光面基体，在光面处与导电极耳点焊连接，可形成电导性良好的实体焊点，保证了极板焊接的可靠性，有效的降低了电池的内阻。
3.提高大电流放电性能：如图6所示，新型二次电池极板内嵌入了致密纤维状翻边金属刺，每个微观不规则的金属刺都能与极板活性物质可靠接触，并成为一个良好的导电通道，极板电荷借助致密的金属刺集流并通过金属基体导出，能降低电池内阻，有效提高了电池的大电流放电性能。
4.降低电池材料成本：本发明可替代发泡镍集流载体的电池极板，降低电池极板材料成本25％。
附图说明
图1所示为扩展孔金属带立面剖图；
图2所示为涂覆极板示意图；
图3所示为矩形孔平面排列图；
图4所示为圆形孔平面排列图；
图5所示为压轧极板示意图；
图6所示为图5的局部放大图。
结合附图的详细说明
1.二次电池极板的集流载体是“扩展孔金属带”，其结构特征在于：
(1).“扩展孔金属带”的本体为导电性良好的金属带，如钢、铜、铝、铅等金属材料，根据不同电池特定的工艺技术要求，金属带的表面有时需要镀锡、镀镍处理，其厚度为0.008mm～2.0mm。
(2).如图1所示，金属带的表面均布扩展型翻边透孔，透孔向金属带的对面翻边扩展，使透孔的周边余料相对金属带的表面垂直立起，在金属带的正反面形成致密、凸起的立体状金属刺，金属刺的单面高度为0.Imm～2.Imm。
(3).金属带表面透孔的平面形状为矩形或圆形，矩形孔的边长和圆形孔的直径尺寸均为0.12mm～8.0mm；其“扩展孔金属带”的透孔率为10～60％。透孔的平面排列形式如下：
如图3所示：金属箔带上的孔其平面形状为矩形，且分布位置纵横成行，1是向上穿透翻边的扩展孔，2是向下穿透翻边的扩展孔，1孔与2孔纵横间隔排列，在任何一个透孔四周相邻的孔，其穿透翻边方向与该孔相反。
如图4所示：金属箔带上的孔其平面形状为圆形，且分布位置纵横成行，1是向上穿透翻边的扩展孔，2是向下穿透翻边的扩展孔，1孔与2孔纵横间隔排列，在任何一个透孔四周相邻的孔，其穿透翻边方向与该孔相反。
如图2所示：新型二次电池极板是采用1所述的“扩展孔金属带”作为极板的集流载体，将充分混合的活性物质浆料均匀的涂覆于“扩展孔金属带”的正反面，其浆料通过扩展型透孔嵌入集流载体内部，再经烘干、碾压制成，具体实施步骤如下：
(1).制浆：将配制好的粉状正极或负极活性物质与导电剂充分混合，加入纯水或溶剂，充分搅拌均匀，制成浆状正极或负极活性物质浆料；
(2).涂覆：如图2所示，在“扩展孔金属带”的正反两个表面均匀地涂覆一层活性物质浆料，使活性物质的浆料充分的填入扩展透孔的内部，经烘干后分别制成电池的正极或负极板；
(3).压片：如图5所示，烘干后的电池正极或负极板经过对辊式碾压机将极片压薄，使极板表面的活性物质与“三维带”集流载体紧密、牢固接触，同时极板通过对辊机的碾压使原来直立的金属刺无规则偏倒，对表面的活性物质起到包容和固定作用，碾压后极板活性物质的压实密度为2.0g/cm3～6.8g/cm3；
(4).切片：碾压后的二次电池极板，按工艺尺寸分切为不同的电池正极或负极板。
Claims (9)
1.一种二次电池的极板，包括作为集流载体的金属基体和涂覆在金属基体上的电极活性物质，所述金属基体是扩展孔金属带，所述金属带的表面相向均布扩展型翻边透孔，透孔的周边余料相对金属带的表面垂直立起，在任何一个透孔四周相邻的孔，其穿透翻边方向与该孔相反，金属带的双面呈致密的纤维状金属刺；所述电极活性物质是二次电池正极活性物质或负极活性物质，在该基体的正反两面上均匀涂覆所述电极活性物质的混合浆料，经烘干压实后，得到表面具有致密电极活性物质的二次电池的极板；
所述二次电池的极板的制备方法，包括如下步骤：
(1).制浆：将配制好的粉状正极或负极活性物质与导电剂充分混合，加入纯水或溶剂，充分搅拌均匀，制成浆状正极或负极活性物质浆料；
(2).涂覆：在作为集流载体的电极基体的扩展孔金属带的正反两个表面均匀地涂覆一层上述活性物质浆料，使活性物质的浆料充分的填入扩展透孔的内部，经烘干后分别制成电池的正极或负极板；
(3).压片：烘干后的电池正极或负极板经过对辊式碾压机将极片压薄，使极板表面的活性物质与作为集流载体的电极基体紧密、牢固接触，同时极板通过对辊机的碾压使原来直立的金属刺无规则偏倒，对表面的活性物质起到包容和固定作用；
(4).切片：将碾压后的二次电池极板，按工艺尺寸分切为不同的电池正极或负极板。
2.根据权利要求1所述的二次电池的极板，其中所述扩展孔金属带的材质为钢、铜、铝或铅。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池的极板，其中所述金属带不包括 金属刺的厚度为0.008mm～2.0mm。
4.根据权利要求1或2所述的二次电池的极板，其中所述金属刺的单面高度为0.1mm～2.1mm。
5.根据权利要求1或2所述的二次电池的极板，其中所述电极活性物质烘干后的压实密度为2.0g/cm3～6.8g/cm3。
6.根据权利要求1或2所述的二次电池的极板，其中所述扩展孔金属带是适用于镍锌、镍氢、镍铁、或镍镉的镍基电池，以及锂离子、铅酸、或铝电池的二次电池极板的集流载体的金属带。
7.根据权利要求1或2所述的二次电池的极板，其中所述金属带表面透孔的平面形状为矩形或圆形。
8.根据权利要求7所述的二次电池的极板，其中所述矩形孔的边长和圆形孔的直径尺寸均为0.12mm～8.0mm。
9.根据权利要求1、2或8所述的二次电池的极板，其中所述扩展孔金属带的透孔率为10％～60％。
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Date of cancellation: 20171212 Granted publication date: 20140618 |
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