CN102832373A - 一种碱性蓄电池铁电极的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碱性蓄电池铁电极的制造方法。解决的技术问题是克服现有技术含铁电极的碱性蓄电池存在的充电效率低，不能高倍率放电，自放电率高，不能密封及生产工艺复杂的缺点。其步骤如下：选取厚度0.03～2.0mm，孔率50～100%的基材作为基板；涂覆超导电胶体石墨乳；配制铁电极浆料；再将铁电极浆料转入拉浆机料斗中，通过放带轮在超导电胶体石墨乳的基板上涂覆该浆料，拉浆，烘干，再辊压，切片；切片经压片、分片、点焊正极极耳，制成成品铁电极。该制造方法生产的铁电极制造成本低，电极强度好，电性能优越，制造工艺简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种电极的制造方法，具体涉及一种碱性蓄电池铁电极的制造方法。
背景技术
由铁电极构成的电池—铁电池被认为是未来有竞争力的电化学电源，而铁电池的性能决定于含铁基化合物材料的铁电极。目前，国内、外关于铁电池的研究主要集中在铁电极的研究上。
铁电极原料易得、价格便宜，经化学反应后的最终产物为铁化合物，不存在废旧电池的二次污染问题。目前，在电池工业中普遍采用的铁电极制备方法为铁粉袋式电极制备工艺。该铁粉袋式电极制备工艺流程是：采用宽度21mm和23mm，厚度0.1mm，孔率10-15%的穿孔镀镍钢带作为基板，经包粉—拼条—压纹—切片—装筋—定筋—点焊筋—倒角—焊极流板，制成袋式铁电极。上述技术方案的缺点是，生产过程中采用干粉包粉，干粉会污染环境，对人体造成伤害；生产设备众多，设备投资大；基板经过工艺生产过程后，电极孔率下降到8-10%，导致不宜大电流充放电。因此可以导致生产的袋式开口铁镍电池存在充电效率低，不能高倍率放电，自放电率高，不能密封，生产工艺复杂等缺点，限制了袋式开口铁镍电池的使用和发展。
含铁电极的碱性蓄电池都存在上述袋式开口铁镍电池的缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术含铁电极的碱性蓄电池存在的充电效率低，不能高倍率放电，自放电率高，不能密封及生产工艺复杂的缺点，而提供了一种碱性蓄电池铁电极的制造方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
本发明的一种碱性蓄电池铁电极的制造方法，该制造方法包括以下步骤：
步骤（1）：选基板，采用厚度0.03～2.0mm，孔率50～100%的基材作为基板；
步骤（2）：在基板上涂覆超导电胶体石墨乳；
步骤（3）：铁电极浆料的配制
按重量百分比为70~80%：4~10%：3~10%：8~18%：5~15%称取碳包覆四氧化三铁、导电材料、氢氧化镍、含铜材料、硫化铁干粉，充分混合均匀，得到铁电极干粉；将铁电极干粉加入到混料中，搅拌1~2小时，制得铁电极浆料；
步骤（4）：涂覆浆料及制片
将步骤（3）中制得的铁电极浆料转入拉浆机料斗中，通过放带轮在超导电胶体石墨乳的基板上涂覆该浆料，拉浆，烘干，再辊压，切片；
步骤（5）：铁电极的制备
将步骤（4）中制成的切片经压片、分片、点焊正极极耳，制成成品铁电极。
在上述技术方案中，步骤（1）所述基材为镀镍铜带、镀锡镍带、穿孔镀镍钢带、镀镍钢网、双面毛刺钢带、切拉网、斜拉网或发泡铜导电基材。
在上述技术方案中，步骤（3）中所述的碳包覆四氧化三铁的粒径为0.1~100μm。
在上述技术方案中，步骤（3）中所述的导电材料为超微细导电石墨或乙炔黑。
在上述技术方案中，步骤（3）中所述的含铜材料为氧化铜或铜粉。
在上述技术方案中，步骤（3）中所述的混料为摩尔百分浓度1~5%的羧甲基纤维素钠（CMC），摩尔百分浓度1~5%的羟丙基纤维素钠（HPMC），摩尔百分浓度的60%的聚四氟乙烯（PTFE）乳液和摩尔百分浓度1~5%的聚乙烯（PE）溶液中的一种或多种的混合溶液。
在上述技术方案中，步骤（3）中所述的重量百分比为70%：4%：3%：15%：8%。
在上述技术方案中，步骤（4）中所述的烘干是通过四段式烘道进行的，各个烘道温度分别为80～100℃，110～150℃，110～130℃，80～115℃；优选四段式烘道温度分别为90℃，130℃，120℃，98℃。
在上述技术方案中，步骤（3）中所述的拉浆速度为0.5~0.8米∕分。
本发明的有益效果是：
本发明的碱性蓄电池铁电极的制造方法采用预涂覆超导电胶体石墨乳在通孔的镀镍铜带、镀锡镍带、发泡铜导电基材、穿孔镀镍钢带、镀镍钢网、双面毛刺钢带、切拉网、斜拉网上作基板可流水线生产，工艺简单、生产效率高，提高了生产效率和铁的利用率，降低了成本；而且在预涂覆超导电胶体石墨乳在通孔的镀镍铜带、镀锡镍带、发泡铜导电基材、穿孔镀镍钢带、镀镍钢网、双面毛刺钢带、切拉网、斜拉网上和加入超微细导电石墨或乙炔黑、氢氧化镍、氧化铜或铜粉、硫化铁到摩尔百分浓度1～5%的CMC溶液，摩尔百分浓度1～5%的HPMC溶液，摩尔百分浓度60%的PTFE乳液和摩尔百分浓度1～5%的PE溶液的一种或多种混合溶液中可以大大提高铁电极的导电性能，电性能优越。
具体实施方式
本发明的一种碱性蓄电池铁电极的制造方法，包括以下步骤：
（1）选基板，采用厚度0.03～2.0mm，孔率50～100%的具有通孔的镀镍铜带、镀锡镍带、发泡铜导电基材、穿孔镀镍钢带、镀镍钢网、双面毛刺钢带、切拉网或斜拉网；
（2）预涂覆超导电胶体石墨乳在具有通孔的镀镍铜带、镀锡镍带、发泡铜导电基材、穿孔镀镍钢带、镀镍钢网、双面毛刺钢带、切拉网、斜拉网上，基板的孔率保持在50～90%；
（3）混料：
①羧甲基纤维素钠（CMC）按摩尔百分浓度1～5%溶入纯水中，在室温下搅拌，配制成摩尔百分浓度1～5%的溶液；
②羟丙基纤维素钠（HPMC）按摩尔百分浓度1～5%溶入纯水中，在室温下搅拌，配制成摩尔百分浓度1～5%的溶液；
③聚四氟乙烯（PTFE）按摩尔百分浓度60%溶入纯水中，在室温下搅拌，配制成摩尔百分浓度60%的溶液；
④聚乙烯（PE）按摩尔百分浓度1～5%溶入纯水中，在室温下搅拌，配制成摩尔百分浓度1～5%的溶液；
⑤按重量百分比为70~80%：4~10%：3~10%：8~18%：5~15%称取粒径为0.1~100μm的碳包覆四氧化三铁、导电材料、氢氧化镍、含铜材料、硫化铁干粉，在球磨机中充分混合均匀，得到铁电极干粉；
再将铁电极干粉匀速加入到①，②，③和④配制的一种或多种的混合溶液中，加完干粉后，加速搅拌1～2小时，制成铁电极浆料；
（4）将步骤（3）中制成的铁电极浆料转入拉浆机的料斗，通过放带轮在超导电胶体石墨乳的基板上涂覆该浆料，拉浆速度为0.5～0.8米/分，通过四段式烘道进行烘干，各个烘道温度分别为80～100℃，110～150℃，110～130℃，80～115℃，再辊压，切片；
（5）成品铁电极：将上述（4）制成的切片经压片、分片、点焊正极极耳，制成成品铁电极。
本发明的碱性蓄电池铁电极的制造方法采用预涂覆超导电胶体石墨乳在通孔的镀镍铜带、镀锡镍带、发泡铜导电基材、穿孔镀镍钢带、镀镍钢网、双面毛刺钢带、切拉网、斜拉网上作基板可流水线生产，工艺简单、生产效率高，提高了生产效率和铁的利用率，降低了成本；而且在预涂覆超导电胶体石墨乳在通孔的镀镍铜带、镀锡镍带、发泡铜导电基材、穿孔镀镍钢带、镀镍钢网、双面毛刺钢带、切拉网、斜拉网上和加入超微细导电石墨或乙炔黑、氢氧化镍、氧化铜或铜粉、硫化铁到摩尔百分浓度1～5%的CMC溶液，摩尔百分浓度1～5%的HPMC溶液，摩尔百分浓度60%的PTFE乳液和摩尔百分浓度1～5%的PE溶液的一种或多种混合溶液中可以大大提高铁电极的导电性能，电性能优越。
下面结合实例对本发明作进一步说明。
实施例1
以一只AA700mAh电池为例：
采用厚度1.8mm，孔率90%的发泡铜预涂覆厚度0.8μm超导电胶体石墨乳；
称取粒径为0.1μm的碳包覆四氧化三铁3克，超微细导电石墨0.172克，氢氧化镍0.129克，氧化铜0.644克，硫化铁0.343克的混合干粉匀速搅拌加入到摩尔百分浓度60%的PTFE乳液0.06克和摩尔百分浓度1.5%的CMC溶液1.43克的混合溶液制成的浆料中；将浆料转入拉浆机料斗，发泡铜经拉浆机涂料，拉浆速度0.7米/分，通过四段式烘道进行烘干，四段烘道温度为90℃、135℃、120℃、95℃，对辊机、切片、分片、点焊极耳制成铁电极。
实施例2
同样以一只AA700mAh电池为例：
采用厚度0.03mm，孔率50%的镀镍钢网预涂覆厚度0.6μm超导电胶体石墨乳；
称取粒径为100μm的碳包覆四氧化三铁3.432克，乙炔黑0.172克，氢氧化镍0.129克，铜0.343克，硫化铁0.215克的混合干粉匀速搅拌加入到60%PTFE乳液0.06克和摩尔百分浓度1.5%的 CMC溶液1.25克及摩尔百分浓度1～5%的PE溶液0.24克的混合溶液制成的浆料中；将浆料转入拉浆机料斗，镀镍钢网经拉浆机涂料，拉浆速度0.5米/分，通过四段式烘道进行烘干，四段烘道温度为80℃、150℃、130℃、80℃，对辊机、切片、分片、点焊极耳制成铁电极。
实施例3
依然以一只AA700mAh电池为例：
采用厚度1.0mm，孔率70%的发泡铜预涂覆厚度0.8μm超导电胶体石墨乳；
称取粒径为50μm的碳包覆四氧化三铁3.218克，超微细导电石墨0.429克，氢氧化镍0.429克，氧化铜0.772克，硫化铁0.644克的混合干粉匀速搅拌加入到摩尔百分浓度60% 的PTFE乳液0.06克和摩尔百分浓度1.5%的CMC溶液1.13克和摩尔百分浓度1～5%的PE溶液0.24克及摩尔百分浓度1～5%的HPMC溶液0.12克的混合溶液制成的浆料中；将浆料转入拉浆机料斗，发泡铜经拉浆机涂料，拉浆速度0.8米/分，通过四段式烘道进行烘干，四段烘道温度为100℃、110℃、130℃、115℃，对辊机、切片、分片、点焊极耳制成铁电极。
实施例4
依然以一只AA700mAh电池为例：
采用厚度0.25mm，孔率80%的镀镍钢网预涂覆厚度0.8μm超导电胶体石墨乳；
称取粒径为0.1μm的碳包覆四氧化三铁3克，超微细导电石墨或乙炔黑0.300克，氢氧化镍0.343克，氧化铜0.558克，硫化铁0.429克的混合干粉匀速搅拌加入到摩尔百分浓度60%的PTFE乳液0.06克和摩尔百分浓度1.5%的CMC溶液1.43克的混合溶液制成浆料；将浆料转入拉浆机料斗，镀镍钢网经拉浆机涂料，拉浆速度0.6米/分，通过四段式烘道进行烘干，四段烘道温度为80℃、150℃、110℃、95℃，对辊机、切片、分片、点焊极耳制成铁电极。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种碱性蓄电池铁电极的制造方法，其特征在于，该制造方法包括以下步骤：
步骤（1）：选基板，采用厚度0.03～2.0mm，孔率50～100%的基材作为基板；
步骤（2）：在基板上涂覆超导电胶体石墨乳；
步骤（3）：铁电极浆料的配制
按重量百分比为70~80%：4~10%：3~10%：8~18%：5~15%称取碳包覆四氧化三铁、导电材料、氢氧化镍、含铜材料、硫化铁干粉，充分混合均匀，得到铁电极干粉；将铁电极干粉加入到混料中，搅拌1~2小时，制得铁电极浆料；
步骤（4）：涂覆浆料及制片
将步骤（3）中制得的铁电极浆料转入拉浆机料斗中，通过放带轮在超导电胶体石墨乳的基板上涂覆该浆料，拉浆，烘干，再辊压，切片；
步骤（5）：铁电极的制备
将步骤（4）中制成的切片经压片、分片、点焊正极极耳，制成成品铁电极。
2.根据权利要求1所述的碱性蓄电池铁电极的制造方法，其特征在于，步骤（1）所述基材为镀镍铜带、镀锡镍带、穿孔镀镍钢带、镀镍钢网、双面毛刺钢带、切拉网、斜拉网或发泡铜导电基材。
3.根据权利要求1所述的碱性蓄电池铁电极的制造方法，其特征在于，步骤（3）中所述的碳包覆四氧化三铁的粒径为0.1~100μm。
4.根据权利要求1所述的碱性蓄电池铁电极的制造方法，其特征在于，步骤（3）中所述的导电材料为超微细导电石墨或乙炔黑。
5.根据权利要求1所述的碱性蓄电池铁电极的制造方法，其特征在于，步骤（3）中所述的含铜材料为氧化铜或铜粉。
6.根据权利要求1所述的碱性蓄电池铁电极的制造方法，其特征在于，步骤（3）中所述的混料为摩尔百分浓度1~5﹪的羧甲基纤维素钠（CMC），摩尔百分浓度1~5﹪的羟丙基纤维素钠（HPMC），摩尔百分浓度60%的聚四氟乙烯（PTFE）乳液和摩尔百分浓度1~5﹪的聚乙烯（PE）溶液中的一种或多种的混合溶液。
7.根据权利要求1所述的碱性蓄电池铁电极的制造方法，其特征在于，步骤（3）中所述的重量百分比为70%：4%：3%：15%：8%。
8.根据权利要求1所述的碱性蓄电池铁电极的制造方法，其特征在于，步骤（4）中所述的烘干是通过四段式烘道进行的，各个烘道温度分别为80～100℃，110～150℃，110～130℃，80～115℃。
9.根据权利要求8所述的碱性蓄电池铁电极的制造方法，其特征在于，四段式烘道温度分别为90℃，130℃，120℃，98℃。
10.根据权利要求1所述的碱性蓄电池铁电极的制造方法，其特征在于，步骤（3）中所述的拉浆速度为0.5~0.8米∕分。
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