CN103022575A - 一种双发泡式铁镍蓄电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双发泡式铁镍蓄电池及其制备方法。本发明的技术方案要点为：一种双发泡式铁镍蓄电池，包括装有电解液的容器和设置在容器内的正极和负极，正极为发泡镍式镍电极，该发泡镍式镍电极包括发泡镍基体、涂覆于发泡镍基体中的活性物质浆料以及贴附于镍电极两侧的镀镍不锈钢编织丝网或微孔镀镍钢片；负极为发泡式铁电极，该发泡式铁电极包括发泡基体、涂覆于发泡基体中的活性物质浆料，其中发泡基体为发泡镍、发泡铜或发泡铁；正极和负极采用叠片式结构组合，且在正极和负极之间设置有聚烯烃隔膜。本发明还公开了该铁镍蓄电池的制备方法。本发明的双发泡式铁镍蓄电池容量高、大电流放电能力强，使用寿命长且制作简单。
Description
技术领域
本发明涉及二次电池的技术领域，具体涉及一种容量高、大电流放电能力强、使用寿命长且制作简单的双发泡式铁镍蓄电池及其制备方法。
背景技术
19世纪末20世纪初，欧洲的JUNJER 和美国的EDISON发明了铁镍电池，这是一种以铁电极作为负极，羟基氧化镍作为正极的蓄电池。相比于目前广泛使用的镉镍电池，铅酸电池，氢镍电池，这种电池能承受过充过放，长期放电态搁置等电性能的滥用，且这种铁镍蓄电池的寿命长，循环寿命可达2000次以上，使用年限为20年以上，这是镉镍电池，铅酸电池和氢镍电池无法比拟的。但是现有的铁镍蓄电池的正负极都是采用袋式结构，这种袋式结构电极制作工艺复杂，设备投入大，造成制作电池的成本过大，经济效益较低，并且由于这种袋式电极的特殊结构使活性物质与集流体间距太大，造成活性物质利用率低，大电流放电能力较弱；同时以塑料隔离物隔离正负极板，使得正负极的间距较大，充放电时电化学极化大，同样造成了这种铁镍蓄电池的大电流放电能力很弱，一般仅能提供中低倍率的放电（1C倍率以下电流放电）。因此开发一种容量高、大电流放电能力强，使用寿命长且制作简单的铁镍蓄电池具有很高的社会意义和价值。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种容量高、大电流放电能力强，使用寿命长且制作简单的正极基体为发泡镍、负极基体为发泡镍、发泡铜或发泡铁的双发泡式铁镍蓄电池。
本发明解决的另一个技术问题是提供了一种正极基体为发泡镍、负极基体为发泡镍、发泡铜或发泡铁的双发泡式铁镍蓄电池的制备方法，该制备方法工艺简单、易于控制，制得的铁镍蓄电池具有优异的性能。
本发明的技术方案为：一种双发泡式铁镍蓄电池，包括装有电解液的容器和设置在容器内的正极和负极，其特征在于：所述的正极为发泡镍式镍电极，该发泡镍式镍电极包括发泡镍基体、涂覆于发泡镍基体中的活性物质浆料以及贴附于镍电极两侧的镀镍不锈钢编织丝网或微孔镀镍钢片，其中活性物质浆料是由以下重量百分含量的组分制备而成的：包覆三价钴的氢氧化镍90%~94%、导电剂3%~5%和粘结剂3%~5%；所述的负极为发泡式铁电极，该发泡式铁电极包括发泡基体、涂覆于发泡基体中的活性物质浆料，其中活性物质浆料是由以下重量百分含量的组分制备而成的：四氧化三铁85%~95%、添加剂1%~5%、导电剂3%~7%和粘结剂1%~3%；其中发泡基体为发泡镍、发泡铜或发泡铁，所述的正极和负极采用叠片式结构组合，且在正极和负极之间设置有聚烯烃隔膜。
本发明所述的发泡基体是由发泡海绵电镀镍、铜或铁后烧除海绵而成的；
本发明所述的镀镍不锈钢编织丝网的孔径为200目，所述的微孔镀镍钢片是用厚度为0.045毫米的钢片冲孔后再电镀镍而成的。
本发明所述正极活性物质浆料中的导电剂为石墨或者乙炔黑中的至少一种，粘结剂可以为CMC、PTFE乳液中的至少一种。
本发明所述负极活性物质浆料中的添加剂可以为硫酸镍、氢氧化镍、稀土氧化物中的至少一种，导电剂可以为石墨或者乙炔黑中的至少一种，粘结剂可以为HPMC、CMC、PTFE乳液中的至少一种。
本发明所述的电解液为氢氧化钾与氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾的浓度为5~6mol/L、氢氧化锂的浓度为0.3~0.5mol/L，所述聚烯烃隔膜为一层聚丙烯无纺布衬一层辐射接枝聚乙烯膜，所述容器为尼龙或聚烯烃材质的壳体。
本发明所述的正极基体为发泡镍、负极基体为发泡镍、发泡铜或发泡铁的双发泡式铁镍蓄电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、正极的制备：1）发泡镍基体的制备：取发泡海绵，在发泡海绵上电镀镍后烧除海绵，即制得发泡镍基体；2）活性物质浆料的制备：首先将重量百分比为包覆三价钴的氢氧化镍90%～94%，导电剂3%～5%混合均匀，然后向混合物内加入由重量百分比为3%～5%的粘结剂，搅拌均匀，即制得活性物质浆料；3）发泡镍正电极的成型：将2）中制得的活性物质浆料涂覆于1）中制得的发泡镍基体中，然后经高温烘干，压片，冲切，点焊极耳，再将两片镀镍不锈钢编织丝网或微孔镀镍钢片分别贴附于镍正极两侧并将丝网或钢片上部点焊于极耳上，即制得发泡镍式镍电极，即正极；
步骤2、负极的制备：1）基体的制备：取发泡海绵，在发泡海绵上电镀镍、铜或铁后烧除海绵，即制得发泡镍、铜或铁基体；2）活性物质浆料的制备：首先将重量百分比为85%～95%的四氧化三铁、重量百分比为1%～5%的添加剂、重量百分比为3%～7%的导电剂混合均匀，然后向混合物内加入由重量百分比为1%～3%的粘结剂，搅拌均匀，即制得活性物质浆料；3）发泡式铁电极的成型：将2）中制得的活性物质浆料涂覆于1）中制得的发泡基体中，然后经高温烘干，压片，冲切，点焊极耳，即制得发泡式铁电极，即负极；
步骤3、极板组的制备：取步骤1制得的发泡式镍电极作为正极、步骤2制得的发泡式铁电极作为负极，用聚烯烃隔膜折叠包绕，然后用螺丝和螺母将正极的极耳和负极的极耳装配在集流柱上，组成极板组；将两片PVC板分别贴附于极板组两侧，然后以捆扎带将极板组束紧。
步骤4、组装：将步骤3制得的极板组装入容器内，盖上塑料盖，用耐碱胶黏剂或超声波焊接使容器与盖子密封在一起，然后在正、负集流柱上套上密封圈和垫片，并用螺丝将集流柱紧固在塑料盖上；
步骤5、加电解液：向步骤4中的容器内注入氢氧化钾与氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾的浓度为5~6mol/L、氢氧化锂的浓度为0.3~0.5mol/L，注入的电解液液面高度以淹没安装在步骤4的容器中的极板组15毫米为宜，放置12小时；
步骤6、活化：将步骤5制得的电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以0.2C放电至1.0V，重复3次的充放电进行活化处理，即得到本发明所述的双发泡式铁镍蓄电池。
本发明与现有技术相比有以下的优点：本发明采用发泡式镍电极作为正极、发泡镍式、发泡铜式或发泡铁式铁电极作为负极，在正极两侧附以镀镍不锈钢编织丝网或微孔镀镍钢片以及在极板组两侧贴附PVC板并加以捆扎，可起到防止正极活性物质在富液状态下易脱粉的作用，可延长电池的使用寿命。由于发泡式镍电极和发泡式铁电极的基体均有独特的三维网状结构和高度的微孔化，这样使活性物质与集流体间的距离大大缩短，活性物质的利用率得到很大的提高，进而大电流放电能力得到明显加强；另外，本发明在装配时采用的叠片式结构以厚度较薄的聚烯烃隔膜隔离正负极板，这样在充放电时的电化学极化很弱，大电流放电能力得到很大的提升，电池的容量更大，使用寿命更长，可满足高倍率放电的要求，例如5C放电。
实验证明：本发明的电池比传统的袋式电池：5C放电比率提高了17.3%~21%，同体积电池容量提高了32.2%~34.6%。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
一种正极为发泡式镍电极，负极为发泡式铁电极的铁镍蓄电池，包括装有电解液的容器和设置在容器内的正极和负极，所述的正极为发泡式镍电极，包括发泡镍基体、设置在发泡镍基体里面的活性物质浆料以及贴附于镍电极两侧的镀镍不锈钢编织丝网或微孔镀镍钢片，其中活性物质浆料是由各组分按照以下质量制成：包覆三价钴的氢氧化镍90克、导电剂5克和粘结剂5克；所述的负极为发泡镍式铁电极，所述的发泡式铁电极，包括发泡镍、发泡铜或发泡铁基体和设置在发泡基体里面的活性物质浆料，其中活性物质浆料是由各组分按照以下质量制成：四氧化三铁85克、添加剂5克、导电剂7克和粘结剂3克，所述的正极和负极采用叠片式结构组合，且在正极和负极之间设置有聚烯烃隔膜。
本发明所述的发泡基体是由发泡海绵电镀镍、铜或铁后烧除海绵而成的。
本发明所述的镀镍不锈钢编织丝网的孔径为200目，所述的微孔镀镍钢片是用厚度为0.045毫米的钢片冲孔后再电镀镍而成的。
本发明所述正极活性浆料中的导电剂为石墨或者乙炔黑中的至少一种，粘结剂可以为CMC、PTFE乳液中的至少一种。
本发明所述负极活性浆料中的添加剂可以为硫酸镍、氢氧化镍、稀土氧化物中的至少一种，导电剂可以为石墨或者乙炔黑中的至少一种，粘结剂可以为HPMC、CMC、PTFE乳液中的至少一种。
本发明所述的电解液为氢氧化钾与氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾的浓度为5~6mol/L、氢氧化锂的浓度为0.3~0.5mol/L，所述聚烯烃隔膜为一层聚丙烯无纺布衬一层辐射接枝聚乙烯膜，所述容器为尼龙或聚烯烃材质的壳体。
本发明所述的正极基体为发泡镍、负极基体为发泡镍、发泡铜或发泡铁的双发泡式铁镍蓄电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、正极的制备：1）发泡镍基体的制备：取发泡海绵，在发泡海绵上电镀镍后烧除海绵，即制得发泡镍基体；2）活性物质浆料的制备：首先将90克的包覆三价钴的氢氧化镍，5克导电剂混合均匀，然后向混合物内加入62.5克质量浓度为8%的粘结剂的水溶液，搅拌均匀，即制得活性物质浆料；3）发泡镍正电极的成型：将2）中制得的活性物质浆料涂覆于1）中制得的发泡镍基体中，然后经高温烘干，压片，冲切，点焊极耳，再将两片镀镍不锈钢编织丝网或微孔镀镍钢片分别贴附于镍电极两侧并将丝网或钢片上部点焊于极耳上，即制得发泡镍式镍电极，即正极；
步骤2、负极的制备：1）基体的制备：取发泡海绵，在发泡海绵上电镀镍、铜或铁后烧除海绵，即制得发泡镍、铜或铁基体；2）活性物质浆料的制备：首先将85克的四氧化三铁、5克的添加剂、7克的导电剂混合均匀，然后向混合物内加入37.5克质量浓度为8%的粘结剂的水溶液，搅拌均匀，即制得活性物质浆料；3）发泡式铁电极的成型：将2）中制得的活性物质浆料涂覆于1）中制得的发泡基体中，然后经高温烘干，压片，冲切，点焊极耳，即制得发泡式铁电极，即负极；
步骤3、极板组的制备：取步骤1制得的发泡式镍电极作为正极、步骤2制得的发泡式铁电极作为负极，用聚烯烃隔膜折叠包绕，然后用螺丝和螺母将正极的极耳和步骤2制得的负极的极耳装配在集流柱上，组成极板组；将两片PVC板分别贴服于极板组两侧，然后以捆扎带将极板组束紧。
步骤4、组装：将步骤3制得的极板组装入容器内，盖上塑料盖，用耐碱胶黏剂或超声波焊接使容器与盖子密封在一起，然后在正、负集流柱上套上密封圈和垫片，并用螺丝将集流柱紧固在塑料盖上；
步骤5、加电解液：向步骤4中的容器内注入氢氧化钾与氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾的浓度为5~6mol/L、氢氧化锂的浓度为0.3~0.5mol/L，注入的电解液液面高度以淹没安装在步骤4的容器中的极板组15毫米为宜，放置12小时；
步骤6、活化：将步骤5制得的电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以0.2C放电至1.0V，重复3次的充放电进行活化处理，即得到本发明所述的双发泡式铁镍蓄电池。
取传统的由袋式电极作为正负极的铁镍电池作为参照，做实验（电池壳体相同）。
分别计算本发明的铁镍电池和传统的铁镍电池的放电容量：
电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以0.2C放电至1.0V，计算出两种电池放电容量。
电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以5C放电至0.8V，计算出两种电池放电容量。
实施例1制得的本发明的电池与传统的电池的容量和放电能力的比较，如下表：
| 类别 | 0.2C放电容量 | 5C放电容量 | 5C放电比率 |
| 本发明的电池 | 15704毫安时 | 11245毫安时 | 71.6% |
| 传统的电池 | 11880毫安时 | 6017毫安时 | 50.6% |
注： 5C放电比率以5C与0.2C放出的容量比表示
由上表可以看出由于本发明采用发泡式镍电极作为正极、发泡式铁电极作为负极，并且本发明在装配时采用的叠片式结构以厚度较薄的聚烯烃隔膜隔离正负极板，这样在充放电时的电化学极化很弱，大电流放电能力得到很大的提升，电池的容量更大，其中5C放电容量比率提高了21%，电池容量提高了32.2%。
实施例2
一种正极为发泡式镍电极，负极为发泡式铁电极的铁镍蓄电池，包括装有电解液的容器和设置在容器内的正极和负极，所述的正极为发泡式镍电极，包括发泡镍基体、设置在发泡镍基体里面的活性物质浆料以及贴附于镍电极两侧的镀镍不锈钢编织丝网或微孔镀镍钢片，其中活性物质浆料是由各组分按照以下质量制成：包覆三价钴的氢氧化镍90克、导电剂5克和粘结剂5克；所述的负极为发泡式铁电极，所述的发泡式铁电极，包括发泡镍、发泡铜或发泡铁基体和设置在发泡基体里面的活性物质浆料，其中活性物质浆料是由各组分按照以下质量制成：四氧化三铁90克、添加剂3克、导电剂4克和粘结剂3克，所述的正极和负极采用叠片式结构组合，且在正极和负极之间设置有聚烯烃隔膜。
本发明所述的发泡基体是由发泡海绵电镀镍、铜或铁后烧除海绵而成的。
本发明所述的镀镍不锈钢编织丝网的孔径为200目，所述的微孔镀镍钢片是用厚度为0.045毫米的钢片冲孔后再电镀镍而成的。
本发明所述正极活性浆料中的导电剂可以为石墨或者乙炔黑中的至少一种，粘结剂可以为CMC、PTFE乳液中的至少一种。
本发明所述负极活性浆料中的添加剂可以为硫酸镍、氢氧化镍、稀土氧化物中的至少一种，导电剂可以为石墨或者乙炔黑中的至少一种，粘结剂可以为HPMC、CMC、PTFE乳液中的至少一种。
本发明所述的电解液为氢氧化钾与氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾的浓度为5~6mol/L、氢氧化锂的浓度为0.3~0.5mol/L，所述聚烯烃隔膜为一层聚丙烯无纺布衬一层辐射接枝聚乙烯膜，所述容器为尼龙或聚烯烃材质的壳体。
本发明所述的正极基体为发泡镍、负极基体为发泡镍、发泡铜或发泡铁的双发泡式铁镍蓄电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、正极的制备：1）发泡镍基体的制备：取发泡海绵，在发泡海绵上电镀镍后烧除海绵，即制得发泡镍基体；2）活性物质浆料的制备：首先将90克的包覆三价钴的氢氧化镍，5克导电剂混合均匀，然后向混合物内加入62.5克质量浓度为8%的粘结剂的水溶液，搅拌均匀，即制得活性物质浆料；3）发泡镍正电极的成型：将2）中制得的活性物质浆料涂覆于1）中制得的发泡镍基体中，然后经高温烘干，压片，冲切，点焊极耳，再将两片镀镍不锈钢编织丝网或微孔镀镍钢片分别贴附于镍电极两侧并将丝网或钢片上部点焊于极耳上，即制得发泡镍式镍电极，即正极；
步骤2、负极的制备：1）基体的制备：取发泡海绵，在发泡海绵上电镀镍、铜或铁后烧除海绵，即制得发泡镍、铜或铁基体；2）活性物质浆料的制备：首先将90克的四氧化三铁、3克的添加剂、4克的导电剂混合均匀，然后向混合物内加入37.5克质量浓度为8%的粘结剂的水溶液，搅拌均匀，即制得活性物质浆料；3）发泡式铁电极的成型：将2）中制得的活性物质浆料涂覆于1）中制得的发泡基体中，然后经高温烘干，压片，冲切，点焊极耳，即制得发泡式铁电极，即负极；
步骤3、极板组的制备：取步骤1制得的发泡式镍电极作为正极、步骤2制得的发泡式铁电极作为负极，用聚烯烃隔膜折叠包绕，然后用螺丝和螺母将正极的极耳和步骤2制得的负极的极耳装配在集流柱上，组成极板组；将两片PVC板分别贴服于极板组两侧，然后以捆扎带将极板组束紧。
步骤4、组装：将步骤3制得的极板组装入容器内，盖上塑料盖，用耐碱胶黏剂或超声波焊接使容器与盖子密封在一起，然后在正、负集流柱上套上密封圈和垫片，并用螺丝将集流柱紧固在塑料盖上；
步骤5、加电解液：向步骤4中的容器内注入氢氧化钾与氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾的浓度为5~6mol/L、氢氧化锂的浓度为0.3~0.5mol/L，注入的电解液液面高度以淹没安装在步骤4的容器中的极板组15毫米为宜，放置12小时；
步骤6、活化：将步骤5制得的电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以0.2C放电至1.0V，重复3次的充放电进行活化处理，即得到本发明所述的双发泡式铁镍蓄电池。
取传统的由袋式电极作为正负极的铁镍电池作为参照，做实验（电池壳体相同）。
分别计算本发明的铁镍电池和传统的铁镍电池的放电容量：
电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以0.2C放电至1.0V，计算出两种电池放电容量。
电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以5C放电至0.8V，计算出两种电池放电容量。
实施例1制得的本发明的电池与传统的电池的容量和放电能力的比较，如下表：
| 类别 | 0.2C放电容量 | 5C放电容量 | 5C放电比率 |
| 本发明的电池 | 15757毫安时 | 11022毫安时 | 70% |
| 传统的电池 | 11880毫安时 | 6017毫安时 | 50.6% |
注： 5C放电比率以5C与0.2C放出的容量比表示
由上表可以看出由于本发明采用发泡式镍电极作为正极、发泡式铁电极作为负极，并且本发明在装配时采用的叠片式结构以厚度较薄的聚烯烃隔膜隔离正负极板，这样在充放电时的电化学极化很弱，大电流放电能力得到很大的提升，电池的容量更大，其中5C放电容量比率提高了19.4%，电池容量提高了32.6%。
实施例3
一种正极为发泡式镍电极，负极为发泡式铁电极的铁镍蓄电池，包括装有电解液的容器和设置在容器内的正极和负极，所述的正极为发泡式镍电极，包括发泡镍基体、设置在发泡镍基体里面的活性物质浆料以及贴附于镍电极两侧的镀镍不锈钢编织丝网或微孔镀镍钢片，其中活性物质浆料是由各组分按照以下质量制成：包覆三价钴的氢氧化镍92克、导电剂4克和粘结剂4克；所述的负极为发泡式铁电极，所述的发泡式铁电极，包括发泡镍、发泡铜或发泡铁基体和设置在发泡基体里面的活性物质浆料，其中活性物质浆料是由各组分按照以下质量制成：四氧化三铁90克、添加剂3克、导电剂5克和粘结剂2克，所述的正极和负极采用叠片式结构组合，且在正极和负极之间设置有聚烯烃隔膜。
本发明所述的发泡基体是由发泡海绵电镀镍、铜或铁后烧除海绵而成的。
本发明所述的镀镍不锈钢编织丝网的孔径为200目，所述的微孔镀镍钢片是用厚度为0.045毫米的钢片冲孔后再电镀镍而成的。
本发明所述正极活性浆料中的导电剂可以为石墨或者乙炔黑中至少一种，粘结剂可以为CMC、PTFE乳液中的至少一种。
本发明所述负极活性浆料中的添加剂可以为硫酸镍、氢氧化镍、稀土氧化物中的至少一种，导电剂可以为石墨或者乙炔黑中的至少一种，粘结剂可以为HPMC、CMC、PTFE乳液中的至少一种。
本发明所述的电解液为氢氧化钾与氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾的浓度为5~6mol/L、氢氧化锂的浓度为0.3~0.5mol/L，所述聚烯烃隔膜为一层聚丙烯无纺布衬一层辐射接枝聚乙烯膜，所述容器为尼龙或聚烯烃材质的壳体。
本发明所述的正极基体为发泡镍、负极基体为发泡镍、发泡铜或发泡铁的双发泡式铁镍蓄电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、正极的制备：1）发泡镍基体的制备：取发泡海绵，在发泡海绵上电镀镍后烧除海绵，即制得发泡镍基体；2）活性物质浆料的制备：首先将92克的包覆三价钴的氢氧化镍，4克导电剂混合均匀，然后向混合物内加入50克质量浓度为8%的粘结剂的水溶液，搅拌均匀，即制得活性物质浆料；3）发泡镍正电极的成型：将2）中制得的活性物质浆料涂覆于1）中制得的发泡镍基体中，然后经高温烘干，压片，冲切，点焊极耳，再将两片镀镍不锈钢编织丝网或微孔镀镍钢片分别贴附于镍电极两侧并将丝网或钢片上部点焊于极耳上，即制得发泡镍式镍电极，即正极；
步骤2、负极的制备：1）基体的制备：取发泡海绵，在发泡海绵上电镀镍、铜或铁后烧除海绵，即制得发泡镍、铜或铁基体；2）活性物质浆料的制备：首先将90克的四氧化三铁、3克的添加剂、5克的导电剂混合均匀，然后向混合物内加入25克质量浓度为8%的粘结剂的水溶液，搅拌均匀，即制得活性物质浆料；3）发泡式铁电极的成型：将2）中制得的活性物质浆料涂覆于1）中制得的发泡基体中，然后经高温烘干，压片，冲切，点焊极耳，即制得发泡式铁电极，即负极；
步骤3、极板组的制备：取步骤1制得的发泡式镍电极作为正极、步骤2制得的发泡式铁电极作为负极，用聚烯烃隔膜折叠包绕，然后用螺丝和螺母将正极的极耳和步骤2制得的负极的极耳装配在集流柱上，组成极板组；将两片PVC板分别贴服于极板组两侧，然后以捆扎带将极板组束紧。
步骤4、组装：将步骤3制得的极板组装入容器内，盖上塑料盖，用耐碱胶黏剂或超声波焊接使容器与盖子密封在一起，然后在正、负集流柱上套上密封圈和垫片，并用螺丝将集流柱紧固在塑料盖上；
步骤5、加电解液：向步骤4中的容器内注入氢氧化钾与氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾的浓度为5~6mol/L、氢氧化锂的浓度为0.3~0.5mol/L，注入的电解液液面高度以淹没安装在步骤4的容器中的极板组15毫米为宜，放置12小时；
步骤6、活化：将步骤5制得的电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以0.2C放电至1.0V，重复3次的充放电进行活化处理，即得到本发明所述的双发泡式铁镍蓄电池。
取传统的由袋式电极作为正负极的铁镍电池作为参照，做实验。（电池壳体相同）。
分别计算本发明的铁镍电池和传统的铁镍电池的放电容量：
电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以0.2C放电至1.0V，计算出两种电池放电容量。
电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以5C放电至0.8V，计算出两种电池放电容量。
实施例1制得的本发明的电池与传统的电池的容量和放电能力的比较，如下表：
| 类别 | 0.2C放电容量 | 5C放电容量 | 5C放电比率 |
| 本发明的电池 | 16038毫安时 | 11025毫安时 | 68.7% |
| 传统的电池 | 11980毫安时 | 6112毫安时 | 51% |
注： 5C放电比率以5C与0.2C放出的容量比表示
由上表可以看出由于本发明采用发泡式镍电极作为正极、发泡式铁电极作为负极，并且本发明在装配时采用的叠片式结构以厚度较薄的聚烯烃隔膜隔离正负极板，这样在充放电时的电化学极化很弱，大电流放电能力得到很大的提升，电池的容量更大，其中5C放电容量比率提高了17.7%，电池容量提高了33.9%。
实施例4
一种正极为发泡式镍电极，负极为发泡式铁电极的铁镍蓄电池，包括装有电解液的容器和设置在容器内的正极和负极，所述的正极为发泡式镍电极，包括发泡镍基体、设置在发泡镍基体里面的活性物质浆料以及贴附于镍电极两侧的镀镍不锈钢编织丝网或微孔镀镍钢片，其中活性物质浆料是由各组分按照以下质量制成：包覆三价钴的氢氧化镍92克、导电剂4克和粘结剂4克；所述的负极为发泡式铁电极，所述的发泡式铁电极，包括发泡镍、铜或铁基体和设置在发泡基体里面的活性物质浆料，其中活性物质浆料是由各组分按照以下质量制成：四氧化三铁90克、添加剂3克、导电剂3克和粘结剂2克，所述的正极和负极采用叠片式结构组合，且在正极和负极之间设置有聚烯烃隔膜。
本发明所述的发泡基体是由发泡海绵电镀镍、铜铁后烧除海绵而成的。
本发明所述的镀镍不锈钢编织丝网的孔径为200目，所述的微孔镀镍钢片是用厚度为0.045毫米的钢片冲孔后再电镀镍而成的。
本发明所述正极活性浆料中的导电剂可以为石墨或者乙炔黑中的至少一种，粘结剂可以为CMC、PTFE乳液中的至少一种。
本发明所述负极活性浆料中的添加剂可以为硫酸镍、氢氧化镍、稀土氧化物中的至少一种，导电剂可以为石墨或者乙炔黑中至少一种，粘结剂可以为HPMC、CMC、PTFE乳液中的至少一种。
本发明所述的电解液为氢氧化钾与氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾的浓度为5~6mol/L、氢氧化锂的浓度为0.3~0.5mol/L，所述聚烯烃隔膜为一层聚丙烯无纺布衬一层辐射接枝聚乙烯膜，所述容器为尼龙或聚烯烃材质的壳体。
本发明所述的正极基体为发泡镍、负极基体为发泡镍、发泡铜或发泡铁的双发泡式铁镍蓄电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、正极的制备：1）发泡镍基体的制备：取发泡海绵，在发泡海绵上电镀镍后烧除海绵，即制得发泡镍基体；2）活性物质浆料的制备：首先将90克的包覆三价钴的氢氧化镍，5克导电剂混合均匀，然后向混合物内加入20克质量浓度为20%的粘结剂的水溶液，搅拌均匀，即制得活性物质浆料；3）发泡镍正电极的成型：将2）中制得的活性物质浆料涂覆于1）中制得的发泡镍基体中，然后经高温烘干，压片，冲切，点焊极耳，再将两片镀镍不锈钢编织丝网或微孔镀镍钢片分别贴附于镍电极两侧并将丝网或钢片上部点焊于极耳上，即制得发泡镍式镍电极，即正极；
步骤2、负极的制备：1）基体的制备：取发泡海绵，在发泡海绵上电镀镍、铜或铁后烧除海绵，即制得发泡镍、铜或铁基体；2）活性物质浆料的制备：首先将90克的四氧化三铁、重量百分比为3克的添加剂、5克的导电剂混合均匀，然后向混合物内加入25克质量浓度为8%的粘结剂的水溶液，搅拌均匀，即制得活性物质浆料；3）发泡式铁电极的成型：将2）中制得的活性物质浆料涂覆于1）中制得的发泡基体中，然后经高温烘干，压片，冲切，点焊极耳，即制得发泡式铁电极，即负极；
步骤3、极板组的制备：取步骤1制得的发泡式镍电极作为正极、步骤2制得的发泡式铁电极作为负极，用聚烯烃隔膜折叠包绕，然后用螺丝和螺母将正极的极耳和步骤2制得的负极的极耳装配在集流柱上，组成极板组；将两片PVC板分别贴服于极板组两侧，然后以捆扎带将极板组束紧。
步骤4、组装：将步骤3制得的极板组装入容器内，盖上塑料盖，用耐碱胶黏剂或超声波焊接使容器与盖子密封在一起，然后在正、负集流柱上套上密封圈和垫片，并用螺丝将集流柱紧固在塑料盖上；
步骤5、加电解液：向步骤4中的容器内注入氢氧化钾与氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾的浓度为5~6mol/L、氢氧化锂的浓度为0.3~0.5mol/L，注入的电解液液面高度以淹没安装在步骤4的容器中的极板组15毫米为宜，放置12小时；
步骤6、活化：将步骤5制得的电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以0.2C放电至1.0V，重复3次的充放电进行活化处理，即得到本发明所述的双发泡式铁镍蓄电池。
取传统的由袋式电极作为正负极的铁镍电池作为参照，做实验。（电池壳体相同）。
分别计算本发明的铁镍电池和传统的铁镍电池的放电容量：
电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以0.2C放电至1.0V，计算出两种电池放电容量。
电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以5C放电至0.8V，计算出两种电池放电容量。
实施例1制得的本发明的电池与传统的电池的容量和放电能力的比较，如下表：
| 类别 | 0.2C放电容量 | 5C放电容量 | 5C放电比率 |
| 本发明的电池 | 15920毫安时 | 11104毫安时 | 69.7% |
| 传统的电池 | 11980毫安时 | 6112毫安时 | 51% |
注： 5C放电比率以5C与0.2C放出的容量比表示
由上表可以看出由于本发明采用发泡式镍电极作为正极、发泡式铁电极作为负极，并且本发明在装配时采用的叠片式结构以厚度较薄的聚烯烃隔膜隔离正负极板，这样在充放电时的电化学极化很弱，大电流放电能力得到很大的提升，电池的容量更大，其中5C放电容量比率提高了18.7%，电池容量提高了32.9%。
实施例5
一种正极为发泡式镍电极，负极为发泡式铁电极的铁镍蓄电池，包括装有电解液的容器和设置在容器内的正极和负极，所述的正极为发泡式镍电极，包括发泡镍基体、设置在发泡镍基体里面的活性物质浆料以及贴附于镍电极两侧的镀镍不锈钢编织丝网或微孔镀镍钢片，其中活性物质浆料是由各组分按照以下质量制成：包覆三价钴的氢氧化镍94克、导电剂3克和粘结剂3克；所述的负极为发泡镍式铁电极，所述的发泡式铁电极，包括发泡基体和设置在发泡镍、发泡铜或发泡铁基体和设置在发泡基体里面的活性物质浆料，其中活性物质浆料是由各组分按照以下质量制成：四氧化三铁95克、添加剂1克、导电剂3克和粘结剂1克，所述的正极和负极采用叠片式结构组合，且在正极和负极之间设置有聚烯烃隔膜。
本发明所述的发泡基体是由发泡海绵电镀镍、铜或铁后烧除海绵而成的。
本发明所述的镀镍不锈钢编织丝网的孔径为200目，所述的微孔镀镍钢片是用厚度为0.045毫米的钢片冲孔后再电镀镍而成的。
本发明所述正极活性浆料中的导电剂可以为石墨或者乙炔黑中的至少一种，粘结剂可以为CMC、PTFE乳液中的至少一种。
本发明所述负极活性浆料中的添加剂可以为硫酸镍、氢氧化镍、稀土氧化物中的至少一种，导电剂可以为石墨或者乙炔黑中个至少一种，粘结剂可以为HPMC、CMC、PTFE乳液中的至少一种。
本发明所述的电解液为氢氧化钾与氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾的浓度为5~6mol/L、氢氧化锂的浓度为0.3~0.5mol/L，所述聚烯烃隔膜为一层聚丙烯无纺布衬一层辐射接枝聚乙烯膜，所述容器为尼龙或聚烯烃材质的壳体。
本发明所述的正极基体为发泡镍、负极基体为发泡镍的双发泡式铁镍蓄电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、正极的制备：1）发泡镍基体的制备：取发泡海绵，在发泡海绵上电镀镍后烧除海绵，即制得发泡镍基体；2）活性物质浆料的制备：首先将94克的包覆三价钴的氢氧化镍，3克导电剂混合均匀，然后向混合物内加入15克质量浓度为20%的粘结剂的水溶液，搅拌均匀，即制得活性物质浆料；3）发泡镍正电极的成型：将2）中制得的活性物质浆料涂覆于1）中制得的发泡镍基体中，然后经高温烘干，压片，冲切，点焊极耳，再将两片镀镍不锈钢编织丝网或微孔镀镍钢片分别贴附于镍电极两侧并将丝网或钢片上部点焊于极耳上，即制得发泡镍式镍电极，即正极；
步骤2、负极的制备：1）基体的制备：取发泡海绵，在发泡海绵上电镀镍、铜或铁后烧除海绵，即制得发泡镍、铜或铁基体；2）活性物质浆料的制备：首先将95克的四氧化三铁、1克的添加剂、3克的导电剂混合均匀，然后向混合物内加入12.5克质量浓度为8%的粘结剂的水溶液，搅拌均匀，即制得活性物质浆料；3）发泡式铁电极的成型：将2）中制得的活性物质浆料涂覆于1）中制得的发泡基体中，然后经高温烘干，压片，冲切，点焊极耳，即制得发泡式铁电极，即负极；
步骤3、极板组的制备：取步骤1制得的发泡式镍电极作为正极、步骤2制得的发泡式铁电极作为负极，用聚烯烃隔膜折叠包绕，然后用螺丝和螺母将正极的极耳和步骤2制得的负极的极耳装配在集流柱上，组成极板组；将两片PVC板分别贴服于极板组两侧，然后以捆扎带将极板组束紧。
步骤4、组装：将步骤3制得的极板组装入容器内，盖上塑料盖，用耐碱胶黏剂或超声波焊接使容器与盖子密封在一起，然后在正、负集流柱上套上密封圈和垫片，并用螺丝将集流柱紧固在塑料盖上；
步骤5、加电解液：向步骤4中的容器内注入氢氧化钾与氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾的浓度为5~6mol/L、氢氧化锂的浓度为0.3~0.5mol/L，注入的电解液液面高度以淹没安装在步骤4的容器中的极板组15毫米为宜，放置12小时；
步骤6、活化：将步骤5制得的电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以0.2C放电至1.0V，重复3次的充放电进行活化处理，即得到本发明所述的双发泡式铁镍蓄电池。
取传统的由袋式电极作为正负极的铁镍电池作为参照，做实验。（电池壳体相同）。
分别计算本发明的铁镍电池和传统的铁镍电池的放电容量：
电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以0.2C放电至1.0V，计算出两种电池放电容量。
电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以5C放电至0.8V，计算出两种电池放电容量。
实施例1制得的本发明的电池与传统的电池的容量和放电能力的比较，如下表：
| 类别 | 0.2C放电容量 | 5C放电容量 | 5C放电比率 |
| 本发明的电池 | 16125毫安时 | 11076毫安时 | 68.7% |
| 传统的电池 | 11980毫安时 | 6112毫安时 | 51% |
注： 5C放电比率以5C与0.2C放出的容量比表示
由上表可以看出由于本发明采用发泡式镍电极作为正极、发泡式铁电极作为负极，并且本发明在装配时采用的叠片式结构以厚度较薄的聚烯烃隔膜隔离正负极板，这样在充放电时的电化学极化很弱，大电流放电能力得到很大的提升，电池的容量更大，其中5C放电容量比率提高了17.7%，电池容量提高了34.6%。
实施例6
一种正极为发泡式镍电极，负极为发泡式铁电极的铁镍蓄电池，包括装有电解液的容器和设置在容器内的正极和负极，所述的正极为发泡式镍电极，包括发泡镍基体、设置在发泡镍基体里面的活性物质浆料以及贴附于镍电极两侧的镀镍不锈钢编织丝网或微孔镀镍钢片，其中活性物质浆料是由各组分按照以下质量制成：包覆三价钴的氢氧化镍94克、导电剂3克和粘结剂3克；所述的负极为发泡式铁电极，所述的发泡式铁电极，包括发泡镍、铜或铁基体和设置在发泡基体里面的活性物质浆料，其中活性物质浆料是由各组分按照以下质量制成：四氧化三铁92克、添加剂4克、导电剂3克和粘结剂1克，所述的正极和负极采用叠片式结构组合，且在正极和负极之间设置有聚烯烃隔膜。
本发明所述的发泡基体是由发泡海绵电镀镍、铜或铁后烧除海绵而成的。
本发明所述的镀镍不锈钢编织丝网的孔径为200目，所述的微孔镀镍钢片是用厚度为0.045毫米的钢片冲孔后再电镀镍而成的。
本发明所述正极活性浆料中的导电剂可以为石墨或者乙炔黑中的至少一种，粘结剂可以为CMC、PTFE乳液中的至少一种。
本发明所述负极活性浆料中的添加剂可以为硫酸镍、氢氧化镍、稀土氧化物中的至少一种，导电剂可以为石墨或者乙炔黑中的至少一种，粘结剂可以为HPMC、CMC、PTFE乳液中的至少一种。
本发明所述的电解液为氢氧化钾与氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾的浓度为5~6mol/L、氢氧化锂的浓度为0.3~0.5mol/L，所述聚烯烃隔膜为一层聚丙烯无纺布衬一层辐射接枝聚乙烯膜，所述容器为尼龙或聚烯烃材质的壳体。
本发明所述的正极基体为发泡镍、负极基体为发泡镍、铜或铁的双发泡式铁镍蓄电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、正极的制备：1）发泡镍基体的制备：取发泡海绵，在发泡海绵上电镀镍后烧除海绵，即制得发泡镍基体；2）活性物质浆料的制备：首先将94克的包覆三价钴的氢氧化镍，3克导电剂混合均匀，然后向混合物内加入15克质量浓度为20%的粘结剂的水溶液，搅拌均匀，即制得活性物质浆料；3）发泡镍正电极的成型：将2）中制得的活性物质浆料涂覆于1）中制得的发泡镍基体中，然后经高温烘干，压片，冲切，点焊极耳，再将两片镀镍不锈钢编织丝网或微孔镀镍钢片分别贴附于镍电极两侧并将丝网或钢片上部点焊于极耳上，即制得发泡镍式镍电极，即正极；
步骤2、负极的制备：1）基体的制备：取发泡海绵，在发泡海绵上电镀镍、铜或铁后烧除海绵，即制得发泡镍、铜或铁基体；2）活性物质浆料的制备：首先将95克的四氧化三铁、1克的添加剂、3克的导电剂混合均匀，然后向混合物内加入12.5克质量浓度为8%的粘结剂的水溶液，搅拌均匀，即制得活性物质浆料；3）发泡式铁电极的成型：将2）中制得的活性物质浆料涂覆于1）中制得的发泡基体中，然后经高温烘干，压片，冲切，点焊极耳，即制得发泡式铁电极，即负极；
步骤3、极板组的制备：取步骤1制得的发泡式镍电极作为正极、步骤2制得的发泡式铁电极作为负极，用聚烯烃隔膜折叠包绕，然后用螺丝和螺母将正极的极耳和步骤2制得的负极的极耳装配在集流柱上，组成极板组；将两片PVC板分别贴服于极板组两侧，然后以捆扎带将极板组束紧。
步骤4、组装：将步骤3制得的极板组装入容器内，盖上塑料盖，用耐碱胶黏剂或超声波焊接使容器与盖子密封在一起，然后在正、负集流柱上套上密封圈和垫片，并用螺丝将集流柱紧固在塑料盖上；
步骤5、加电解液：向步骤4中的容器内注入氢氧化钾与氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾的浓度为5~6mol/L、氢氧化锂的浓度为0.3~0.5mol/L，注入的电解液液面高度以淹没安装在步骤4的容器中的极板组15毫米为宜，放置12小时；
步骤6、活化：将步骤5制得的电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以0.2C放电至1.0V，重复3次的充放电进行活化处理，即得到本发明所述的双发泡式铁镍蓄电池。
取传统的由袋式电极作为正负极的铁镍电池作为参照，做实验。（电池壳体相同）。
分别计算本发明的铁镍电池和传统的铁镍电池的放电容量：
电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以0.2C放电至1.0V，计算出两种电池放电容量。
电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以5C放电至0.8V，计算出两种电池放电容量。
实施例1制得的本发明的电池与传统的电池的容量和放电能力的比较，如下表：
| 类别 | 0.2C放电容量 | 5C放电容量 | 5C放电比率 |
| 本发明的电池 | 16038毫安时 | 10963毫安时 | 68.3% |
| 传统的电池 | 11980毫安时 | 6112毫安时 | 51% |
注： 5C放电比率以5C与0.2C放出的容量比表示
由上表可以看出由于本发明采用发泡式镍电极作为正极、发泡式铁电极作为负极，并且本发明在装配时采用的叠片式结构以厚度较薄的聚烯烃隔膜隔离正负极板，这样在充放电时的电化学极化很弱，大电流放电能力得到很大的提升，电池的容量更大，其中5C放电容量比率提高了17.3%，电池容量提高了33.9%。
Claims (9)
1.一种双发泡式铁镍蓄电池，包括装有电解液的容器和设置在容器内的正极和负极，其特征在于：所述的正极为发泡镍式镍电极，该发泡镍式镍电极包括发泡镍基体、涂覆于发泡镍基体中的活性物质浆料以及贴附于镍电极两侧的镀镍不锈钢编织丝网或微孔镀镍钢片，其中活性物质浆料是由以下重量百分含量的组分制备而成的：包覆三价钴的氢氧化镍90%~94%、导电剂3%~5%和粘结剂3%~5%；所述的负极为发泡式铁电极，该发泡式铁电极包括发泡基体、涂覆于发泡基体中的活性物质浆料，其中活性物质浆料是由以下重量百分含量的组分制备而成的：四氧化三铁85%~95%、添加剂1%~5%、导电剂3%~7%和粘结剂1%~3%，其中发泡基体为发泡镍、发泡铜或发泡铁；所述的正极和负极采用叠片式结构组合，且在正极和负极之间设置有聚烯烃隔膜。
2.根据权利要求1所述的双发泡式铁镍蓄电池，其特征在于：所述的发泡镍基体是由发泡海绵电镀镍后烧除海绵而成的。
3.根据权利要求1所述的双发泡式铁镍蓄电池，其特征在于：所述的发泡铁基体是由发泡海绵电镀铁后烧除海绵而成的。
4.根据权利要求1所述的双发泡式铁镍蓄电池，其特征在于：所述的发泡铜基体是由发泡海绵电镀铜后烧除海绵而成的。
5.根据权利要求1所述的双发泡式铁镍蓄电池，其特征在于：所述的镀镍不锈钢编织丝网的孔径为200目，所述的微孔镀镍钢片是用厚度为0.045毫米的钢片冲孔后再电镀镍而成的。
6.根据权利要求1所述的双发泡式铁镍蓄电池，其特征在于：所述正极活性物质浆料中的导电剂为石墨或者乙炔黑中的至少一种，粘结剂为CMC、PTFE乳液中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的双发泡式铁镍蓄电池，其特征在于：所述负极活性物质浆料中的添加剂为硫酸镍、氢氧化镍、稀土氧化物中的至少一种，导电剂为石墨或者乙炔黑中的至少一种，粘结剂为HPMC、CMC、PTFE乳液中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的双发泡式铁镍蓄电池，其特征在于：所述的电解液为氢氧化钾与氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾的浓度为5~6mol/L、氢氧化锂的浓度为0.3~0.5mol/L，所述聚烯烃隔膜为一层聚丙烯无纺布衬一层辐射接枝聚乙烯膜，所述容器为尼龙或聚烯烃材质的壳体。
9.一种制备权利要求1所述的双发泡式铁镍蓄电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、正极的制备：1）发泡镍基体的制备：取发泡海绵，在发泡海绵上电镀镍后烧除海绵，即制得发泡镍基体；2）活性物质浆料的制备：首先将重量百分比为包覆三价钴的氢氧化镍90%～94%，导电剂3%～5%混合均匀，然后向混合物内加入由重量百分比为3%～5%的粘结剂，搅拌均匀，即制得活性物质浆料；3）发泡镍正电极的成型：将2）中制得的活性物质浆料涂覆于1）中制得的发泡镍基体中，然后经高温烘干，压片，冲切，点焊极耳，再将两片镀镍不锈钢编织丝网或微孔镀镍钢片分别贴附于镍正极两侧并将丝网或钢片上部点焊于极耳上，即制得发泡镍式镍电极，即正极；
步骤2、负极的制备：1）基体的制备：取发泡海绵，在发泡海绵上电镀镍、铜或铁后烧除海绵，即制得发泡镍、铜或铁基体；2）活性物质浆料的制备：首先将重量百分比为85%～95%的四氧化三铁、重量百分比为1%～5%的添加剂、重量百分比为3%～7%的导电剂混合均匀，然后向混合物内加入由重量百分比为1%～3%的粘结剂，搅拌均匀，即制得活性物质浆料；3）发泡式铁电极的成型：将2）中制得的活性物质浆料涂覆于1）中制得的发泡基体中，然后经高温烘干，压片，冲切，点焊极耳，即制得发泡式铁电极，即负极；
步骤3、极板组的制备：取步骤1制得的发泡式镍电极作为正极、步骤2制得的发泡式铁电极作为负极，用聚烯烃隔膜折叠包绕，然后用螺丝和螺母将正极的极耳和负极的极耳装配在集流柱上，组成极板组；将两片PVC板分别贴附于极板组两侧后以捆扎带将极板组束紧；步骤4、组装：将步骤3制得的极板组装入容器内，盖上塑料盖，用耐碱胶黏剂或超声波焊接使容器与盖子密封在一起，然后在正、负集流柱上套上密封圈和垫片，并用螺丝将集流柱紧固在塑料盖上；
步骤5、加电解液：向步骤4中的容器内注入氢氧化钾与氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾的浓度为5~6mol/L、氢氧化锂的浓度为0.3~0.5mol/L，注入的电解液液面高度以淹没安装在步骤4的容器中的极板组15毫米为宜，放置12小时； 步骤6、活化：将步骤5制得的电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以0.2C放电至1.0V，重复3次的充放电进行活化处理，即得到本发明所述的双发泡式铁镍蓄电池。
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