CN103762341B - 电极片及其制作方法和应用 - Google Patents
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Abstract
一种电极片的制作方法，包括如下步骤：按照质量比为100:10～30将球镍与水混合，得到球镍的水溶液；在球镍的水溶液中加入前驱体，得到电极浆料，其中，前驱体与球镍的质量比为0.01～1:100，前驱体为聚丙烯酸、聚丙烯树脂或交联型高分子聚合物，交联型高分子聚合物由丙烯酸酯与甲基丙烯酸酯共聚而成；将电极浆料涂覆于电极载体上，经干燥、滚压，得到电极片。上述电极片的制作方法能够避免传统的直接加入增稠剂的方法而导致制备过程困难的问题，且使用上述电极片的制作方法制作的电极的电池具有较好的性能。此外，还提供一种电极片及上述电极片的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种电极片及其制作方法和应用。
背景技术
在制备镍电源正极材料球形氢氧化镍（简称球镍）过程中，由于氢氧化镍晶体堆积不十分致密，存在孔隙，会使碱（如氢氧化钠）残存在球镍内部，即使经过洗涤之后，仍会有部分碱残留在球镍中，在制备镍系电源正极过程中，当球镍与水、增稠剂混合搅拌时，残存在球镍中的碱会溶出，形成氢氧根离子，对增稠剂的分子链具有破坏作用，影响增稠剂的增稠效果，使制备过程困难。一般的解决办法为增加增稠剂的用量，此方法虽能使正极的制备过程得以顺利进行，但增稠剂的用量太大，会使电池内阻增大，影响电池性能。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种能够避免在电极片制作过程中氢氧根离子对增稠效果影响而导致制备过程困难的问题的电极片的制作方法。
此外，还提供一种由上述电极片的制作方法制作得到的电极片及其应用。
一种电极片的制作方法，包括如下步骤：
按照质量比为100:10～30将球镍与水混合，得到球镍的水溶液；
在所述球镍的水溶液中加入前驱体，得到电极浆料，其中，所述前驱体与所述球镍的质量比为0.01～1:100，所述前驱体为聚丙烯酸、聚丙烯树脂或交联型高分子聚合物，所述交联型高分子聚合物由丙烯酸酯与甲基丙烯酸酯共聚而成；及
将所述电极极浆料涂覆于电极载体上，经干燥、滚压，得到电极片。
在其中一个实施例中，所述前驱体与所述球镍的质量比为0.1～0.5:100。
在其中一个实施例中，所述前驱体与所述球镍的质量比为0.3:100。
在其中一个实施例中，将所述电极浆料涂覆于所述电极载体上后的干燥的方法为：在40℃～270℃下干燥。
在其中一个实施例中，所述电极载体为发泡镍、钢带或钢网。
一种由上述电极片的制作方法制作得到的电极片。
上述电极片的制作方法制作得到的电极片在超级电容器、镍氢电池、镍镉电池、镍锌电池或镍铁电池中的应用。
上述电极片的制作方法通过在球镍的水溶液中加入前驱体，且前驱体为聚丙烯酸、聚丙烯树脂或交联型高分子聚合物，其中，交联型高分子聚合物由丙烯酸酯与甲基丙烯酸酯共聚而成，上述前驱体能够与球镍中溶出的氢氧根离子发生中和反应，从而生成具有增稠效果的物质，避免了传统的直接加入大量增稠剂的方法而导致制备过程困难的问题，且该电极片的制作方法的制作过程中加入的前驱体较少，不会大量生成增稠物质，因此，不会增加电池的内阻，使得使用上述电极片的制作方法制作的电极的电池具有较好的性能。
附图说明
图1为一实施方式的电极片的制作方法的流程图。
具体实施方式
下面主要结合附图及具体实施例对电极片及其制作方法和应用作进一步详细的说明。
如图1所示，一实施方式的电极片的制作方法，包括如下步骤：
步骤S110：按照质量比为100:10～30将球镍与水混合，得到球镍的水溶液。
其中，球镍为球形的氢氧化镍。球镍可以通过市面购买；也可以采用自行制备。
其中，球镍的制备方法为：将镍盐与碱按照镍离子与氢氧根离子比为1:2，反应生成球镍。其中，镍盐为硫酸镍、硝酸镍或氯化镍；碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
步骤S120：在球镍的水溶液中加入前驱体，得到电极浆料，其中，前驱体与球镍的质量比为0.01～1:100，前驱体为聚丙烯酸、聚丙烯树脂或交联型高分子聚合物。交联型高分子聚合物由丙烯酸酯与甲基丙烯酸酯共聚而成。
由于上述前驱体与水混合不能产生增稠效果，且均呈酸性，当上述前驱体与球镍混合后，由于球镍中含有氢氧根离子，当球镍与水混合后，球镍中的氢氧根离子会溶出到水中，而上述前驱体能够与氢氧根离子发生中和反应，生成增稠物质，且该物质具有增稠的效果，从而起到增稠的作用。
其中，前驱体与球镍的质量比为0.01～1:100，是因为前驱体与球镍的质量比低于0.01:100达不到增稠的效果，若高于1.0:100会使电极浆料呈果冻状，不利于制片。
优选的，前驱体与球镍的质量比为0.1～0.5:100。该比例范围既能够达到较好的增稠效果，又不会太稠。更优选的，前驱体与球镍的质量比为0.3:100。该比例的前驱体与球镍能够达到一个最好的增稠效果，且电极片的性能也最佳。
其中，步骤S120中，交联型高分子聚合物呈酸性，能与氢氧根离子发生中和反应而生成具有增稠效果的物质。例如，交联型高分子聚合物可以为常州嘉斯特化工有限公司的AT-70型号的交联型高分子聚合物。
步骤S130：将电极浆料涂覆于电极载体上，经干燥、滚压，得到电极片。
其中，电极载体为发泡镍、钢带或钢网。
其中，步骤S130中，电极浆料涂覆于电极载体上后的干燥的方法为：在40℃～270℃下干燥。
其中，由于涂覆有电极浆料的电极载体烘干后为蓬松状态，颗粒之间的孔隙大，导电性差，通过滚压将其压紧，减小颗粒之间的孔隙，使电极片具有较好的导电性能。
上述电极片的制作方法通过在球镍的水溶液中加入前驱体，且前驱体为聚丙烯酸、聚丙烯树脂或交联型高分子聚合物，交联型高分子聚合物由丙烯酸酯与甲基丙烯酸酯共聚而成，上述前驱体能够与球镍中溶出的氢氧根离子发生中和反应，从而生成具有增稠效果的物质，避免了传统的直接加入大量增稠剂的方法而导致制备过程困难的问题，且该电极片的制作方法的制作过程中加入的前驱体较少，不会大量生成增稠物质，因此，不会增加电池的内阻，使得使用上述电极片的制作方法制作的电极的电池具有较好的性能。
且上述电极片的制作方法得到的电极浆料不易分层、沉降，因为前驱体中和了球镍中溶出的氢氧根离子生成了具有增稠效果的物质，使浆料不易团聚、结块，使得浆料更加稳定，且得到的浆料不易沉降到底部，更有利于制作成正极片柔软，方便卷绕，利于生产稳定；且由于球镍中的氢氧根离子被中和后生成增稠物质，而不需要大量使用增稠剂，且增稠物质在浆料中的比例少，利于电极片清粉；由于增稠物质在浆料中的比例减少，使电池后期的性能得到提高；上述电极片的制作方法由于未直接使用增稠剂，而是使用其前驱体，且上述前驱体来源广泛，价格低廉，使得制作成本降低。
一种由上述电极片的制作方法制作得到的电极片。该电极片可以作为正极片。该电极片由于采用上述电极片的制作方法制备得到，当将其应用于电池的正极时，电池的内阻小，电性能较好。
上述电极片的制作方法制作得到的电极片能够在超级电容器、镍氢电池、镍镉电池、镍锌电池或镍铁电池中的应用，能够使上述超级电容器、镍氢电池、镍镉电池、镍锌电池或镍铁电池均具有较好的电性能。
以下为具体实施例部分：
实施例1
（1）按照质量比为100:20将球镍与水置于烧杯中，混合，搅拌均匀，得到球镍的水溶液。
（2）在步骤（1）中的球镍的水溶液中加入聚丙烯酸，搅拌均匀，其中，球镍与聚丙烯酸的质量比为100:0.01，得到电极浆料。
（3）将电极浆料涂覆于发泡镍上，经40℃干燥，滚压，得到电极片。
将步骤（2）中制得的电极浆料存放观察，记录电极浆料开始沉降的时间，沉降的时间见表1。将步骤（3）得到的电极片作为正极片，经裁剪、点焊镍极耳，与负极片、隔膜一起卷绕，然后依次经注液、封口和化成，制作成AAA700电池，测试该电池的内阻、电流在5C时的放电平台及电流在1C充放电的循环寿命，测试数据见表1。
实施例2
（1）按照质量比为100:20将球镍与水置于烧杯中，混合，搅拌均匀，得到球镍的水溶液。
（2）在步骤（1）中的球镍的水溶液中加入聚丙烯酸，搅拌均匀，其中球镍与聚丙烯酸的质量比为100:0.3，得到电极浆料。
（3）将电极浆料涂覆于发泡镍上，经100℃干燥，滚压，得到电极片。
将步骤（2）中制得的电极浆料存放观察，记录电极浆料开始沉降的时间，沉降的时间见表1。将步骤（3）得到的电极片进行作为正极片，经裁剪、点焊镍极耳，与负极片、隔膜一起卷绕，然后依次经注液、封口和化成，制作成AAA700电池，测试该电池的内阻、电流在5C时的放电平台及电流在1C充放电的循环寿命，测试数据见表1。
实施例3
（1）按照质量比为100:30将球镍与水置于烧杯中，混合，搅拌均匀，得到球镍的水溶液。
（2）在步骤（1）中的球镍的水溶液中加入聚丙烯酸，搅拌均匀，其中，球镍和聚丙烯酸的质量比为100:0.5，得到电极浆料。
（3）将电极浆料涂覆于钢网上，经270℃干燥，滚压，得到电极片。
将步骤（2）中制得的电极浆料存放观察，记录电极浆料开始沉降的时间，沉降的时间见表1。将步骤（3）得到的电极片作为正极片，经裁剪、点焊镍极耳，与负极片、隔膜一起卷绕，然后依次经注液、封口和化成，制作成AAA700电池，测试该电池的内阻、电流在5C时的放电平台及电流在1C充放电的循环寿命，测试数据见表1。
实施例4
（1）按照质量比为100:10将球镍与水置于烧杯中，混合，搅拌均匀，得到球镍的水溶液。
（2）在步骤（1）中的球镍的水溶液中加入聚丙烯酸，搅拌均匀，其中，球镍和聚丙烯酸的质量比为100:1，得到电极浆料。
（3）将电极浆料涂覆于钢带上，经80℃干燥，滚压，得到电极片。
将步骤（2）中制得的电极浆料存放观察，记录电极浆料开始沉降的时间，沉降的时间见表1。将步骤（3）得到的电极片作为正极片，经裁剪、点焊镍极耳，与负极片、隔膜一起卷绕，然后依次经注液、封口和化成，制作成AAA700电池，测试该电池的内阻、电流在5C时的放电平台及电流在1C充放电的循环寿命，测试数据见表1。
实施例5
（1）按照质量比为100:20将球镍与水置于烧杯中，混合，搅拌均匀，得到球镍的水溶液。
（2）在步骤（1）中的球镍的水溶液中加入由丙烯酸酯与甲基丙烯酸酯共聚而成的交联型高分子聚合物，搅拌均匀，其中，球镍与交联型高分子聚合物的质量比为100:0.01，得到电极浆料。
（3）将电极浆料涂覆于发泡镍上，经200℃干燥，滚压，得到电极片。
将步骤（2）中制得的电极浆料存放观察，记录电极浆料开始沉降的时间，沉降的时间见表1。将步骤（3）得到的电极片作为正极片，经裁剪、点焊镍极耳，与负极片、隔膜一起卷绕，然后依次经注液、封口和化成，制作成AAA700电池，测试该电池的内阻、电流在5C时的放电平台及电流在1C充放电的循环寿命，测试数据见表1。
实施例6
（1）按照质量比为100:20将球镍与水置于烧杯中，混合，搅拌均匀，得到球镍的水溶液。
（2）在步骤（1）中的球镍的水溶液中加入由丙烯酸酯与甲基丙烯酸酯共聚而成的交联型高分子聚合物，搅拌均匀，其中，球镍与交联型高分子聚合物的质量比为100:0.1，得到电极浆料。
（3）将电极浆料涂覆于钢带上，经250℃干燥，滚压，得到电极片。
将步骤（2）中制得的电极浆料存放观察，记录电极浆料开始沉降的时间，沉降的时间见表1。将步骤（3）得到的电极片进行裁剪、点焊镍极耳，作为正极片，将该正极片与负极片、隔膜一起卷绕，然后依次经注液、封口和化成，制作成AAA700电池，测试该电池的内阻、电流在5C时的放电平台及电流在1C充放电的循环寿命，测试数据见表1。
实施例7
（1）按照质量比为100:10将球镍与水置于烧杯中，混合，搅拌均匀，得到球镍的水溶液。
（2）在步骤（1）中的球镍的水溶液中加入由丙烯酸酯与甲基丙烯酸酯共聚而成的交联型高分子聚合物，搅拌均匀，其中，球镍与交联型高分子聚合物的质量比为100:0.5，得到电极浆料。
（3）将电极浆料涂覆于钢网上，经200℃干燥，滚压，得到电极片。
将步骤（2）中制得的电极浆料存放观察，记录电极浆料开始沉降的时间，沉降的时间见表1。将步骤（3）得到的电极片作为正极片，经裁剪、点焊镍极耳，与负极片、隔膜一起卷绕，然后依次经注液、封口和化成，制作成AAA700电池，测试该电池的内阻、电流在5C时的放电平台及电流在1C充放电的循环寿命，测试数据见表1。
实施例8
（1）按照质量比为100:20将球镍与水置于烧杯中，混合，搅拌均匀，得到球镍的水溶液。
（2）在步骤（1）中的球镍的水溶液中加入由聚丙烯树脂，搅拌均匀，其中，球镍与交联型高分子聚合物的质量比为100:1，得到电极浆料。
（3）将电极浆料涂覆于发泡镍上，经100℃干燥，滚压，得到电极片。
将步骤（2）中制得的电极浆料存放观察，记录电极浆料开始沉降的时间，沉降的时间见表1。将步骤（3）得到的电极片作为正极片，经裁剪、点焊镍极耳，与负极片、隔膜一起卷绕，然后依次经注液、封口和化成，制作成AAA700电池，测试该电池的内阻、电流在5C时的放电平台及电流在1C充放电的循环寿命，测试数据见表1。
对比例1
（1）按照质量比为100:20将球镍与水置于烧杯中，混合，搅拌均匀，得到球镍的水溶液。
（2）在步骤（1）中的球镍的水溶液中加入质量固含量为1.5%的羧甲基纤维素溶液，搅拌均匀，其中，球镍与羧甲基纤维素的质量比为100:20，得到电极浆料。
（3）将电极浆料涂覆于发泡镍上，经40℃干燥，滚压，得到电极片。
将步骤（2）中制得的电极浆料存放观察，记录电极浆料开始沉降的时间，沉降的时间见表1。将步骤（3）得到的电极片作为正极片，经裁剪、点焊镍极耳，与负极片、隔膜一起卷绕，然后依次经注液、封口和化成，制作成AAA700电池，测试该电池的内阻、电流在5C时的放电平台及电流在1C充放电的循环寿命，测试数据见表1。
表1表示是实施例1～8及对比例1的电极浆料的沉降时间，及电池的内阻、电流在5C时的放电平台及电流在1C充放电的循环寿命。
表1
从表1中可以看出，实施例1～实施例8制备的电极浆料的沉降时间远大于对比例1制备的电极浆料的沉降时间，即对比例1直接加入增稠剂的方法制备的电极浆料容易沉降，而实施例1～8制备的电极浆料的沉降时间至少为7小时，且实施例4制备的电极浆料的沉降时间高达40小时，这是因为，球镍中溶出的氢氧根离子被中和，使得浆料不易分层和沉降，浆料稳定；从表1中还可以看出，与对比例1相比，实施例1～实施例8制备的电极片作为正极片的电池具有较小的内阻，在电流为5C时具有更高的放电平台，且在电流为1C充放电具有更长的循环寿命。且实施例2的电极浆料的沉降时间为16小时，电池内阻为25.1mΩ，在电流为5C时的放电平台为1.15V，在电流为1C充放电的循环寿命达410次，具有较好的性能。且从表1中还可以看出，前驱体的加入量越大，电极浆料的沉降时间越长，但内阻越大、在电流为5C时的放电平台越低，且在电流为1C充放电的循环寿命越短。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种电极片的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
按照质量比为100:20将球镍与水混合，得到球镍的水溶液；
在所述球镍的水溶液中加入前驱体，得到电极浆料，其中，所述前驱体与所述球镍的质量比为0.3:100，所述前驱体为聚丙烯酸；及
将所述电极浆料涂覆于电极载体上，经干燥、滚压，得到电极片。
2.根据权利要求1所述的电极片的制作方法，其特征在于，将所述电极浆料涂覆于所述电极载体上后的干燥的方法为：在40℃～270℃下干燥。
3.根据权利要求1或2所述的电极片的制作方法，其特征在于，所述电极载体为发泡镍、钢带或钢网。
4.一种由权利要求1～3任意一项所述的电极片的制作方法制作得到的电极片。
5.如权利要求1～3中任意一项所述的电极片的制作方法制作得到的电极片在超级电容器、镍氢电池、镍镉电池、镍锌电池或镍铁电池中的应用。
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