CN103117393A - 镀镍外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种镀镍外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池，包括镀镍外壳、密封圈、镀镍盖帽，在镀镍外壳内设置的极组由带负极极耳负极片，隔膜与铜箔或镀锡铜箔粘贴物和带正极极耳正极片组成，带负极极耳负极片与带正极极耳正极片之间为隔膜，其特点：一是采用镀锡铜带切拉网，或镀锡黄铜带切拉网，或锌带切拉网作负极集流体，与冲孔负极集流体比较，材料利用率提高一倍；二是隔膜与铜箔或镀锡铜箔粘贴物中的铜箔或镀锡铜箔一面与极组外圈带负极极耳负极片接触并包裹，其另一面与镀镍外壳内壁紧密接触，极组负极端的负极极耳与点焊到镀镍外壳壳底的负极垫片点焊连接。还提供了这种电池的制造方法。具有结构更加合理，电性能更加优良，使用寿命更长，生产效率大大提高等优点。

Description

镀镍外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池及其制造方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体地说，是一种镀镍外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池及其制造方法。

背景技术

镀镍外壳为负极的锌镍二次密封圆柱系列碱性电池，原设计电池极组外包塑料胶带与外壳绝缘隔离，负极端是通过负极极耳焊接到与壳底点焊连接的负集流盘上，即紫铜垫片上实现电连接的，这种结构的缺陷是，电池极组外包塑料胶带限制了电池容量的提高，负极极耳焊接到与壳底点焊连接的紫铜垫片上，电连接面积较小，影响倍率放电性能。为此，有必要进一步改进电池结构设计，提高电池容量，降低成本和增加生产效率，以利产品的市场开拓。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，对现有技术进行进一步的实质性改进和创新，提供一种结构更加合理，电性能更加优良，使用寿命更长，成本更低，生产效率更高的镀镍外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池，并提供镀镍外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池的制造方法。

解决其技术问题所采用的技术方案之一是，一种镀镍外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池，它包括镀镍外壳，镀镍外壳的上端通过密封圈与镀镍盖帽绝缘密封固连，在所述镀镍外壳内设置的极组由带负极极耳负极片，隔膜与铜箔或镀锡铜箔粘贴物和带正极极耳正极片组成，所述带正极耳正极片的结构是，正极片与1-3个正极极耳焊接，在正极片的正极片沟槽或压筋所在位置的正极极耳外表面和另一面粘贴耐碱胶带，正极极耳穿过绝缘垫片与镀镍盖帽焊接,所述带负极极耳负极片与带正极极耳正极片之间为隔膜，其特征是：所述隔膜与铜箔或镀锡铜箔粘贴物中的铜箔或镀锡铜箔一面与极组外圈带负极极耳负极片接触并包裹，其另一面与镀镍外壳内壁紧密接触，极组负极端的负极极耳与点焊到镀镍外壳壳底的负极垫片点焊连接。

所述的负极片由负极集流体和负极物质构成，所述的负极集流体用厚度为0.06-0.14mm的紫铜带，或者黄铜带，或者锌带按规定尺寸切拉加工而成，负极集流体采用紫铜带，或者黄铜带作原料时，制成的切拉网表面镀锡，镀锡层厚度为1.5μm。

所述的隔膜为复合膜，它是由1层亲水处理的，厚度0.04～0.06mm的PP微孔膜和1层厚度0.08-0.12mm的吸液膜，用浓度0.01-0.05%的HEC，或聚氧乙烯溶液作粘合剂复合，加热干燥而成。所述隔膜的尾部用耐碱胶带粘贴宽度等于隔膜的宽度，长度等于镀镍外壳内圆周长加5-10mm的铜箔或镀锡铜箔，制成隔膜与铜箔或镀锡铜箔粘贴物。

所述负极片的负极集流体涂敷负极物质中的负极活性物质主要组分的重量百分含量为：10-20%的锌酸钙粉，57-47%氧化锌粉和25%锌粉。

解决其技术问题所采用的技术方案之二是，一种镀镍外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池的制造方法，其特征是，它包括以下步骤：

1）带正极极耳正极片的制造

带正极极耳正极片的正极片采用泡沫镍作集流体，在正极片的泡沫镍上清除其正极物质而形成正极片沟槽，在1-3个正极片沟槽内置的正极极耳点焊焊接5-8个焊点，正极极耳为厚度0.1-0.2mm，宽度为2.5-6mm的软态镍带或者是软态镀镍钢带，在正极片沟槽所在位置的正极极耳外表面和另一面粘贴耐碱胶带；

2 ）带负极极耳负极片的制造

(a)将负极物质中的负极活性物质重量百分含量为10-20%锌酸钙粉，57-47%氧化锌粉和25%锌粉以及适量的添加剂和粘合剂搅拌混合制成负极物质浆料；

（b）将厚度0.06-0.14mm的紫铜带，或者黄铜带，或者锌带按规定尺寸切拉制成切拉网，当用紫铜带，或者黄铜带作原料时，切拉网表面镀锡，镀锡层厚度为1.5μm。采用上述负极集流体，用负极物质浆料进行拉浆，在温度150℃-160℃烘干，拉浆带速为0.5-1.5 m/min，之后，用碾压机碾压制成规定厚度的负极带，之后按工艺规定的负极片长度切成负极片，在负极片沿长度方向的一边，刮去负极物质，制成宽度为2-4mm的光边，在光边规定的位置上点焊上负极极耳，负极极耳是用厚度为0.1-0.2mm镀锡铜带冲切加工而成，宽度为2.5-6mm，镀锡层厚度为1.5μm；

3）极组卷绕

将带正极极耳正极片、隔膜与铜箔或镀锡铜箔粘贴物和带负极极耳负极片卷绕成极组，带负极极耳负极片与带正极极耳正极片之间为隔膜，隔膜高出极组带正极极耳正极片上部1.5-2.0mm，极组外圈为铜箔或镀锡铜箔，隔膜为复合膜，它是由1层亲水处理，厚度为0.04-0.06mm的PP微孔膜和1层厚度为0.08-0.12mm吸液膜用0.01-0.05%的HEC，或聚氧乙烯溶液作粘合剂复合并经加热烘干而成的，隔膜尾部与铜箔或者镀锡铜箔用耐碱胶带粘贴在一起，制成隔膜和铜箔或镀锡铜箔粘贴物，铜箔的厚度为0.03-0.05mm，其宽度同隔膜宽度，长度等于镀镍外壳内圆周长加5-10mm，镀锡层厚度为1.5μm；

4）电池装配

 将厚度0.10-0.15mm镀锡铜带加工成直径比镀镍外壳内径小0.1-0.2mm的负极垫片，镀锡层后为1.5μm，负极垫片点焊到镀镍层厚度为3-5μm镀镍外壳的底部，将焊接好负极垫片的镀镍外壳对着极组负极端，将极组旋入镀镍外壳的底部，将负极极耳点焊到负极垫片上，将正极极耳穿过绝缘垫片并折向绝缘垫片，绝缘垫片置于极组上，压极组至规定深度并滚槽，拨正正极极耳后，每个正极极耳与镀镍盖帽点焊焊接2-4个焊点，注入电解液，搁置，压盖和封口，使镀镍外壳的上端通过密封圈与镀镍盖帽绝缘密封固定连接，制成镀镍外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池。

本发明的镀镍外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池，第一个显著特征是，这种紫铜带，或者黄铜带，或者锌带切拉网负极集流体，与冲孔紫铜带，或冲孔黄铜带，或冲孔锌带负极集流体相比，使材料利用率约提高一倍，材料成本降低约50%，同时，它与负极物质的接触面积约增大9%，有利于负极物质利用率的提高，因而有利于电池寿命的延长；若采用黄铜带，或者锌带作负极集流体的原料时，这种黄铜带中的锌和锌带中的锌能作为负极活性物质的储备物，因而也有利于电池寿命的延长；第二个显著特征是，隔膜为复合膜，该复合膜一端粘贴一段一定长度并与其宽度相等的铜箔，在卷绕极组时，该铜箔与极组负极片外圈紧密接触并包裹，同时，它又与镀镍外壳内壁紧密接触，与极组负极和负极垫片，即壳底接触面积相比，使极组负极与镀镍外壳的接触面积增大约十倍，有利于改善倍率放电性能，提高极组卷绕的生产效率，降低成本并延长电池寿命；第三个显著特征是，极组的卷绕是由负极片，正极片，及其中间的尾部粘贴铜箔，或者镀锡铜箔的复合膜完成的，使极组卷绕和入壳操作效率大大提高，且卷绕极组质量也明显改善。该极组负极极耳与焊接到镀镍外壳底部的负极垫片点焊连接。

其进一步的优点体现在：

1.与隔膜为一层亲水微孔膜和一层吸液膜以及极组外缠胶带相比较，卷绕工序由于采用尾部粘贴铜箔的复合膜，卷绕操作更为简便，卷绕极组质量更能得到保证，同时，复合膜的长度相应减少一个外壳内圆的长度，有利于电池容量的增大，还有，卷绕极组可以直接旋入外壳底部，电池装配的生产效率提高5-10倍，大大减少了加工工时费用；

2.用极组外部缠绕胶带代之以铜箔包裹极组，铜箔一面和极组外圈负极片接触，另一面与外壳内壁接触，这使电池负极电流输出面积增加十倍以上，有利于倍率放电性能的提高，同时，由于镀镍外壳内的空间得到更充分的利用，因而可以设计和生产容量更大的电池，即提高了电池的容量；

3.总之，采用本电池结构设计，一是，材料成本和加工工时费用都大大降低，极组卷绕和入壳生产效率成大大提高；二是，倍率放电性能得到改善；三是，电池寿得到延长。这都将大大有利于这种新型环保锌镍电池市场的开拓。

本发明的镀镍外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池技术可用于各尺寸系列，即M型，F型，D型，C型，SC型，A型，AA型，AAA型和AAAA等型号的电池上，以及这些尺寸系列不同容量的镀镍外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池上，并将同样使这些电池的外观质量达到标准要求，电性能得到提高和寿命得到延长，同时，降低了电池成本和大大提高了生产效率，有利于产品的市场开拓。

附图说明

图1 为外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池半剖示意图；

图2 为隔膜和铜箔粘贴物12结构示意图；

图3 为负极片17结构示意图；

图4 为图1中带负极极耳负极片9结构示意图；

图5 为图4中A-A剖面示意图；

图6 为正极片20结构示意图；

图7 为带正极极耳正极片6结构示意图；

图8 为图7中B-B剖面示意图。

图中：1镀镍盖帽，2正极极耳，3密封圈，4绝缘垫片，5镀镍外壳，6带正极极耳正极片，7隔膜，8铜箔，9带负极极耳负极片，10负极垫片，11负极极耳，12隔膜和铜箔粘贴物， 13耐碱胶带a， 14负极物质，15负极集流体，16负极光边，17负极片，18泡沫镍，19正极物质，20，正极片，21正极片沟槽或压筋，22耐碱胶带b。

具体实施方式

下面利用附图和实施例对本发明作进一步说明。

参照图1，图2，本发明的镀镍外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池包括镀镍外壳5，镀镍外壳5的上端通过密封圈3与镀镍盖帽1绝缘密封固定连接。在镀镍外壳5内设置由带负极极耳负极片9，隔膜和铜箔粘贴物12和带正极极耳正极片6卷绕成的极组，带负极极耳负极片9与带正极极耳正极片6之间为隔膜7，隔膜7为复合膜，其尾部粘贴铜箔8或镀锡铜箔，极组外圈为铜箔8，铜箔8一面与极组外圈带负极极耳负极片紧密接触并包裹，铜箔8的另一面与镀镍外壳5内壁紧密接触，极组上端放置绝缘垫片4并且每个正极极耳2穿过绝缘垫片4与镀镍盖帽1焊接，极组下端带负极极耳负极片9的负极极耳与焊接在镀镍外壳5底部的负极垫片点焊连接。

参照图1，图-图5，所述带负极极耳负极片9是由负极片17和负极极耳11组成，所述负极片17是由负极物质14，负极集流体15和负极光边16组成，负极集流体15,是由紫铜带，或者黄铜带，或者锌带按规定尺寸切拉制造而成，采用紫铜带或者黄铜带作原料时，切拉网集流体要镀锡，镀锡层厚度为1.5μm，在集流体上涂敷负极物质14的浆料，在温度150℃-160℃烘干，拉浆带速为0.5-1.5 m/min，之后，用碾压机碾压制成规定厚度的负极带，并按工艺规定的负极片17的长度分切成负极片17，之后，刮去负极片17长向一边，宽度为2-4mm的负极物质14，形成负极片17的负极光边16，然后在负极光边16规定位置点焊上负极极耳11，由此制成带负极极耳负极片9，负极极耳11由厚度0.1-0.2mm，宽度3-6mm的镀锡紫铜带按规定长度冲切而成，镀锡层厚度为1.5μm。

负极片17上涂敷的负极物质14中的负极活性物质主要组分是由重量百分含量为10～20%锌酸钙粉，57～47%氧化锌粉和25%锌粉组成。

参照图1、图6—图8，所述带正极极耳正极片6包括正极片20，正极极耳2和耐碱胶带b 22组成，正极片20由泡沫镍18填充的正极物质19构成，所述带正极极耳正极片6的结构是，在正极片20上，清除泡沫镍18中填充的正极物质19形成的正极片沟槽或压筋21，在正极片沟槽或压筋21内置的正极极耳2与泡沫镍18焊接，在正极片沟槽21所在位置的正极极耳2外表面和另一面粘贴耐碱胶带b 22，每个正极极耳2穿过绝缘垫片4与镀镍盖帽1焊接。

本发明的镀镍外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池的制造方法包括以下步骤：

1）带正极极耳正极片6的制造

带正极极耳正极片6的正极片20采用泡沫镍18作集流体，在正极片20的泡沫镍18上清除其涂敷的正极物质19而形成1-3个正极片沟槽21，在1-3个正极片沟槽21内置的1-3个正极极耳2与泡沫镍18分别点焊焊接5-8个焊点，正极极耳2厚度0.1-0.2mm，宽度2.5-6mm，其材料为软态纯镍带，或者软态镀镍钢带，在正极片沟槽21所在位置的正极极耳2外表面和另一面粘贴耐碱胶带b 22，耐碱胶带b 22的厚度为0.06-0.08mm；

2 ）带负极极耳负极片9的制造

(a)将负极物质14中的负极活性物质重量百分含量为10-20%锌酸钙粉，57-47%氧化锌粉和25%锌粉以及适量的添加剂和粘合剂搅拌混合制成负极物质14的浆料；

（b）带负极极耳负极片9是由负极片17和负极极耳11组成，所述负极片17是由负极物质14，负极集流体15和负极光边16构成，负极集流体15是由厚度0.06-0.14mm的紫铜带，或者黄铜带，或者锌带按规定尺寸切拉制造而成，紫铜带，或者黄铜带切拉网负极集流体15表面镀锡，镀锡层厚度为1.5μm，在负极集流体15上涂敷负极物质14的浆料，，在温度150℃-160℃烘干，拉浆带速为0.5-1.5 m/min，之后，用碾压机碾压制成规定厚度的负极带，并按工艺规定的负极片17的长度分切成负极片17，之后，刮去负极片17长向一边，宽度为2-4mm的负极物质14，形成负极光边16，然后在负极光边16规定的位置上点焊上负极极耳11，负极极耳11由厚度为0.1-0.2mm，宽度2.5-6mm的镀锡紫铜带按规定长度冲切而成，镀锡层厚度为1.5μm； 

3）极组卷绕                                                                                                                                   

将带正极极耳正极片6、隔膜和铜箔粘贴物12和带负极极耳负极片9卷绕成极组，带负极极耳负极片9与带正极极耳正极片6之间为隔膜7，隔膜7为复合膜，它的尾部用耐碱胶带a 13粘贴同样宽度的铜箔8制成隔膜和铜箔粘贴物12，铜箔的厚度为0.02-0.05mm，或采用镀锡铜箔，镀锡层厚度为1.5μm，铜箔的长度为镀镍外壳内圆周长再加5-10mm，卷绕极组时，复合膜中的微孔膜一面靠近带负极极耳负极片9，带正极极耳正极片6的带正极极耳的一边和带负极极耳负极片9不带负极极耳的一边对齐，隔膜7高出极组带正极极耳正极片6带正极极耳一边1.5-2.0mm，极组外圈为铜箔8，极组负极端的负极极耳11折向极组卷针孔。隔膜7为复合膜，它是由1层亲水处理的，厚度为0.04-0.06mm的PP微孔膜和1层厚度0.08-0.12mm的吸液膜，用浓度0.01-0.05%的HEC，或聚氧乙烯溶液作粘合剂复合，加热干燥而成；

4）电池装配

将厚度0.10-0.15mm，直径比镀镍外壳5内径小0.1-0.2mm的负极垫片10放入镀镍层厚度为3-5μm的镀镍外壳5的底部，负极垫片系镀锡紫铜带冲切而成，镀锡层后为1.5μm，在负极垫片10的四周位置，与镀镍外壳5的底部点焊焊接，点焊点不少于4点，将卷绕好的极组之负极极耳11折向极组卷针孔，镀镍外壳5对着极组负极端，并将极组旋入镀镍外壳5的底部，将负极极耳11点焊到负极垫片10上，点焊点不少于2点，将正极极耳2穿过绝缘垫片4并折向绝缘垫片4，绝缘垫片4置于极组上，压极组至规定深度并滚槽，拨正正极极耳2后，每个正极极耳2与镀镍盖帽1点焊焊接2-4个焊点，注入电解液，搁置，压镀镍盖帽1和电池封口，使镀镍外壳5的上端通过密封圈3与镀镍盖帽1绝缘密封固定连接，制成镀镍外壳5为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池。

用本发明制造方法制造的镀镍外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性系列电池，经过检测满足GB/T 22084.1-2008含碱性或其它非酸性电解质的蓄电池和蓄电池组国家标准规定，经过8个月的试用效果良好，实现了本发明目的和达到了所述的技术效果。

本发明的具体实施例并非穷举，本领域技术人员不经过创造性劳动所进行的复制和改进应属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种镀镍外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池，它包括镀镍外壳，镀镍外壳的上端通过密封圈与镀镍盖帽绝缘密封固连，在所述镀镍外壳内设置的极组由带负极极耳负极片，隔膜与铜箔或镀锡铜箔粘贴物和带正极极耳正极片组成，所述带正极耳正极片的结构是，正极片与1-3个正极极耳焊接，在正极片的正极片沟槽或压筋所在位置的正极极耳外表面和另一面粘贴耐碱胶带，正极极耳穿过绝缘垫片与镀镍盖帽焊接,所述带负极极耳负极片与带正极极耳正极片之间为隔膜，其特征是：所述隔膜与铜箔或镀锡铜箔粘贴物中的铜箔或镀锡铜箔的一面与极组外圈带负极极耳负极片接触并包裹，其另一面与镀镍外壳内壁紧密接触，极组负极端的负极极耳与点焊到镀镍外壳壳底的负极垫片点焊连接。

2.根据权利要求1所述的镀镍外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池，其特征是：所述的负极片由负极集流体和负极物质构成，所述的负极集流体用厚度为0.06-0.14mm的紫铜带，或者黄铜带，或者锌带按规定尺寸切拉加工而成，负极集流体采用紫铜带，或者黄铜带作原料时，制成的切拉网表面镀锡，镀锡层厚度为1.5μm。

3.根据权利要求1所述的隔膜为复合膜，它是由1层亲水处理的，厚度0.04～0.06mm的PP微孔膜和1层厚度0.08-0.12mm的吸液膜，用浓度0.01-0.05%的HEC，或聚氧乙烯溶液作粘合剂复合，加热干燥而成。

4.根据权利要求1所述的镀镍外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池，其特征是：所述的隔膜与铜箔或镀锡铜箔粘贴物是在隔膜的尾部用耐碱胶带与同样宽度，长度等于镀镍外壳内园周长加5-10mm的铜箔或镀锡铜箔粘贴而成。

5.根据权利要求2所述负极片的负极集流体涂敷负极物质中的负极活性物质主要组分的重量百分含量为：10-20%的锌酸钙粉，57-47%氧化锌粉和25%锌粉。

6.一种镀镍外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池的制造方法，其特征是，它包括以下步骤：

1）带正极极耳正极片的制造

带正极极耳正极片的正极片采用泡沫镍作集流体，在正极片的泡沫镍上清除其正极物质而形成正极片沟槽，在1-3个正极片沟槽内置的正极极耳点焊焊接5-8个焊点，正极极耳为厚度0.1-0.2mm，宽度为2.5-6mm的软态镍带或者是软态镀镍钢带，在正极片沟槽所在位置的正极极耳外表面和另一面粘贴耐碱胶带；

2 ）带负极极耳负极片的制造

(a)将负极物质中的负极活性物质重量百分含量为10-20%锌酸钙粉，57-47%氧化锌粉和25%锌粉以及适量的添加剂和粘合剂搅拌混合制成负极物质浆料；

（b）将厚度0.06-0.14mm的紫铜带，或者黄铜带，或者锌带按规定尺寸切拉制成切拉网，当用紫铜带，或者黄铜带作原料时，切拉网表面镀锡，镀锡层厚度为1.5μm；

采用上述负极集流体，用负极物质浆料进行拉浆，在温度150℃-160℃烘干，拉浆带速为0.5-1.5 m/min，之后，用碾压机碾压制成规定厚度的负极带，之后按工艺规定的负极片长度切成负极片，在负极片沿长度方向的一边，刮去负极物质，制成宽度为2-4mm的光边，在光边规定的位置上点焊上负极极耳，负极极耳是用厚度为0.1-0.2mm铜带冲切加工而成，宽度为2.5-6mm，负极极耳镀锡，镀锡层厚度为1.5μm；

3）极组卷绕

将带正极极耳正极片、隔膜和铜箔或镀锡铜箔粘贴物和带负极极耳负极片卷绕成极组，带负极极耳负极片与带正极极耳正极片之间为隔膜，隔膜高出极组带正极极耳正极片上部1.5-2.0mm，极组外圈为铜箔或镀锡铜箔，隔膜为复合膜，它是由1层亲水处理，厚度为0.04-0.06mm的PP微孔膜和1层厚度为0.08-0.12mm吸液膜用浓度0.05%的HEC溶液作粘合剂符合复合，经加热烘干而成的，隔膜尾部和铜箔或者镀锡铜箔用耐碱胶带粘贴在一起，制成隔膜和铜箔或镀锡铜箔粘贴物，铜箔的厚度为0.03-0.05mm，其宽度同隔膜宽度，长度等于镀镍外壳内圆周长加5-10mm；

4）电池装配

 将厚度0.10-0.15mm镀锡紫铜带加工成直径比镀镍外壳内径小0.1-0.2mm的负极垫片，镀锡层后为1.5μm，负极垫片点焊到镀镍层厚度为3-5μm镀镍外壳的底部，将焊接好负极垫片的镀镍外壳对着极组负极端，将极组旋入镀镍外壳的底部，将负极极耳点焊到负极垫片上，将正极极耳穿过绝缘垫片并折向绝缘垫片，绝缘垫片置于极组上，压极组至规定深度并滚槽，拨正正极极耳后，每个正极极耳与镀镍盖帽点焊焊接2-4个焊点，注入电解液，搁置，压盖和封口，使镀镍外壳的上端通过密封圈与镀镍盖帽绝缘密封固定连接，制成镀镍外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池。

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