CN104362390A - 低自放电镍氢电池的制备方法 - Google Patents

低自放电镍氢电池的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低自放电镍氢电池的制备方法，包括：制备正极半成品、制备负极片半成品、制备正负极底端浸泡胶水、浸泡、电解液配制、组装等步骤。该低自放电镍氢电池的制备方法中正极基体选用发泡镍，正极物质组成包括球形氢氧化镍活性物质、导电剂、粘合剂、添加剂，添加剂中包括氧化亚钴、氢氧化钴，电解液为氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化锂的三元电解液，且制造过程的正极片采用了底部浸胶工艺和隔膜纸进行了底部焊接工艺，防止正极粉脱落掉落至钢壳底部与负极接触，降低电池的自放电。经测试，采用该制备方法制备的电池在常温25℃的条件下储存两年，其荷电保持率仍然可高达88%以上。

Description

低自放电镍氢电池的制备方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种低自放电镍氢电池的制备方法。
背景技术
目前，在电池制造行业中，由于材料、制造过程、配方等相关因素影响，电池的自放电问题始终未得到较好的解决。其中，镍氢电池的自放电甚至可达到30%以上。为了降低镍氢电池的自放电，不少电池制造企业将磺化隔膜以及低自放电正负极活性物质和三元电解液应用于电池中，在一定程度上使自放电情况得到了缓解。然而，由于电池正极底部容易掉粉，一段时间后反倒造成了电池的自放电增大。
发明内容
本发明的目的是提供一种低自放电镍氢电池的制备方法，它具有所制备的电池的自放电较少的特点。
本发明所采用的技术方案是：低自放电镍氢电池的制备方法，该电池包括筒形钢壳，该钢壳的上部开口处通过密封圈设有组合盖帽，同时，该钢壳内设有通过隔膜予以隔开的正极片和负极片，该低自放电镍氢电池的制备方法包括：
1）制备正极半成品，其步骤为：
a、制备正极基体：该正极基体采用面密度为250～500g/m2的发泡镍制备；
b、制备正极表面物质：按重量份计，取80~95份的覆钴球形氢氧化亚镍，1～10份的氧化亚钴或氢氧化钴，1～10份的氧化钇、氧化铒、二氧化锆、二氧化钛、氧化镱中的二种或三种，1～3份的质量百分比为60~70%的PTFE乳液，1～3份的CMC粉末，之后，将前述物质混合均匀；
c、将正极表面物质均匀涂抹于正极基体上，碾压至厚度为0.3~0.7mm，之后，经过常规的裁切、点焊极耳、软化后制成正极半成品；
2）制备负极片半成品，其步骤为：
a、制备负极基体：采用面密度为200～350g/m2的镀镍穿孔钢带制备；
b、制备负极表面物质：按重量份计，取80～95份的AB5或AB3型储氢合金粉，1～10份的镍粉，1～10份的石墨，1～20份的质量百分比浓度为2~4%的CMC溶液，1～5份的质量百分比浓度为50~65%的SBR乳液，之后，将前述物质混合成浆料；
c、将负极表面物质均匀涂布于负极基体上，之后，经烘干后，将负极物质碾压至厚度为0.2~0.4mm，经过常规裁切后制成负极半成品；
3）制备正负极底端浸泡胶水，其步骤为：按重量份计，取5～60份的PTFE乳液，5～60份的SBR乳液，至少30份的去离子水，将前述物质混合搅拌均匀即可；
4）浸泡：将前述步骤1）和步骤2）制成的正极半成品和负极半成品的底端分别放置于配置好后的胶水中浸泡10～20s，浸泡深度为2～10mm，且该正极半成品的底端浸泡后过高温炉道，炉道温度设置为80~150度，烘烤5~20min，制成该正极片和负极片；
5）电解液配制：按重量份计，取LiOH·H2O  1~5份，溶解于60~70份去离子水中，加入20~25份NaOH 溶解，加入1~5份KOH溶解于溶液中，调解比重至1.25~1.32g/cm3；
6）组装，采用常规方式将步骤4）制成的正极片放置入袋状的隔膜中，然后与该负极片卷绕成电池，且经过注液、冲槽封口使该组合盖帽通过该密封圈固定于该钢壳的口部，即制成该低自放电镍氢电池。
本发明所具有的优点是：所制备的电池的自放电较少。本发明的低自放电镍氢电池的制备方法中正极基体选用发泡镍，正极物质组成包括球形氢氧化镍活性物质、导电剂、粘合剂、添加剂，添加剂中包括氧化亚钴、氢氧化钴，电解液为氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化锂的三元电解液，且制造过程的正极片采用了底部浸胶工艺和隔膜纸进行了底部焊接工艺，防止正极粉脱落掉落至钢壳底部与负极接触，降低电池的自放电。经测试，采用该制备方法制备的电池在常温25℃的条件下储存两年，其荷电保持率仍然可高达88%以上。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明的实施例中涉及的低自放电镍氢电池的主视剖视图；
图2是图1的A部放大图。
图中：10、钢壳；20、密封圈；30、组合盖帽；40、正极片；50、隔膜；60、负极片。
具体实施方式
实施例1
    见图1和图2所示：低自放电镍氢电池，包括筒形钢壳10，该钢壳10的上部开口处通过密封圈20设有组合盖帽30。同时，该钢壳10内设有通过隔膜50予以隔开的正极片40和负极片60。
该低自放电镍氢电池的制备方法包括：
1）制备正极半成品，其步骤为：
a、制备正极基体：该正极基体采用面密度为250g/m2的发泡镍制备；
b、制备正极表面物质：取800g的覆钴球形氢氧化亚镍，10g的氧化亚钴或氢氧化钴，2g的氧化钇、8g的氧化铒，10g的质量百分比为60%的PTFE乳液，10g的CMC粉末，之后，将前述物质混合均匀；
c、将正极表面物质均匀涂抹于正极基体上，碾压至厚度为0.3mm，之后，经过常规的裁切、点焊极耳、软化后制成正极半成品；
2）制备负极片半成品，其步骤为：
a、制备负极基体：采用面密度为200g/m2的镀镍穿孔钢带制备；
b、制备负极表面物质：取800g的AB5型储氢合金粉，10g的镍粉，10g的石墨，20g的质量百分比浓度为2%的CMC溶液，10g的质量百分比浓度为50%的SBR乳液，之后，将前述物质混合成浆料；
c、将负极表面物质均匀涂布于负极基体上，之后，经烘干后，将负极物质碾压至厚度为0.2mm，经过常规裁切后制成负极半成品；
3）制备正负极底端浸泡胶水，其步骤为：取50g的PTFE乳液，50g的SBR乳液，300g的去离子水，将前述物质混合搅拌均匀即可；
4）浸泡：将前述步骤1）和步骤2）制成的正极半成品和负极半成品的底端分别放置于配置好后的胶水中浸泡10s，浸泡深度为2mm，且该正极半成品的底端浸泡后过高温炉道，炉道温度设置为80度，烘烤5min，制成该正极片40和负极片60；
5）电解液配制：取LiOH·H2O  10g，溶解于600g去离子水中，加入200gNaOH 溶解，加入10gKOH溶解于溶液中，调解比重至1.25g/cm3；
    6）组装，采用常规方式将步骤4）制成的正极片40放置入袋状的隔膜50中，然后与该负极片60卷绕成电池，且经过注液、冲槽封口使该组合盖帽30通过该密封圈20固定于该钢壳10的口部，即制成该低自放电镍氢电池。
实施例2
    低自放电镍氢电池的结构与实施例1相同，其制备方法包括：
    1）制备正极半成品，其步骤为：
    a、制备正极基体：该正极基体采用面密度为300g/m2的发泡镍制备；
    b、制备正极表面物质：取900g的覆钴球形氢氧化亚镍，50g的氧化亚钴或氢氧化钴，30g的二氧化锆、10g的二氧化钛、10g的氧化镱，20g的质量百分比为65%的PTFE乳液，20g的CMC粉末，之后，将前述物质混合均匀；
    c、将正极表面物质均匀涂抹于正极基体上，碾压至厚度为0.5mm，之后，经过常规的裁切、点焊极耳、软化后制成正极半成品；
    2）制备负极片半成品，其步骤为：
    a、制备负极基体：采用面密度为300g/m2的镀镍穿孔钢带制备；
    b、制备负极表面物质：取900g的AB3型储氢合金粉，50g的镍粉，50g的石墨，100g的质量百分比浓度为3%的CMC溶液，30g的质量百分比浓度为60%的SBR乳液，之后，将前述物质混合成浆料；
    c、将负极表面物质均匀涂布于负极基体上，之后，经烘干后，将负极物质碾压至厚度为0.3mm，经过常规裁切后制成负极半成品；
    3）制备正负极底端浸泡胶水，其步骤为：取300g的PTFE乳液，300g的SBR乳液，400g的去离子水，将前述物质混合搅拌均匀即可；
    4）浸泡：将前述步骤1）和步骤2）制成的正极半成品和负极半成品的底端分别放置于配置好后的胶水中浸泡15s，浸泡深度为5mm，且该正极半成品的底端浸泡后过高温炉道，炉道温度设置为120度，烘烤10min，制成该正极片40和负极片60；
    5）电解液配制：取LiOH·H2O  30g，溶解于650g去离子水中，加入220gNaOH 溶解，加入30gKOH溶解于溶液中，调解比重至1.30g/cm3；
6）组装，采用常规方式将步骤4）制成的正极片40放置入袋状的隔膜50中，然后与该负极片60卷绕成电池，且经过注液、冲槽封口使该组合盖帽30通过该密封圈20固定于该钢壳10的口部，即制成该低自放电镍氢电池。
实施例3
低自放电镍氢电池的结构与实施例1相同，其制备方法包括：
1）制备正极半成品，其步骤为：
a、制备正极基体：该正极基体采用面密度为500g/m2的发泡镍制备；
b、制备正极表面物质：取950g的覆钴球形氢氧化亚镍，100g的氧化亚钴或氢氧化钴，10g的氧化钇、20g的氧化铒、70g的二氧化钛，30g的质量百分比为70%的PTFE乳液，30g的CMC粉末，之后，将前述物质混合均匀；
c、将正极表面物质均匀涂抹于正极基体上，碾压至厚度为0.7mm，之后，经过常规的裁切、点焊极耳、软化后制成正极半成品；
2）制备负极片半成品，其步骤为：
a、制备负极基体：采用面密度为350g/m2的镀镍穿孔钢带制备；
b、制备负极表面物质：取950g的AB5型储氢合金粉，100g的镍粉，100g的石墨，200g的质量百分比浓度为4%的CMC溶液，50g的质量百分比浓度为65%的SBR乳液，之后，将前述物质混合成浆料；
c、将负极表面物质均匀涂布于负极基体上，之后，经烘干后，将负极物质碾压至厚度为0.4mm，经过常规裁切后制成负极半成品；
3）制备正负极底端浸泡胶水，其步骤为：取600g的PTFE乳液，600g的SBR乳液，500g的去离子水，将前述物质混合搅拌均匀即可；
4）浸泡：将前述步骤1）和步骤2）制成的正极半成品和负极半成品的底端分别放置于配置好后的胶水中浸泡20s，浸泡深度为10mm，且该正极半成品的底端浸泡后过高温炉道，炉道温度设置为150度，烘烤20min，制成该正极片40和负极片60；
5）电解液配制：取LiOH·H2O  50g，溶解于700g去离子水中，加入250gNaOH 溶解，加入50gKOH溶解于溶液中，调解比重至1.32g/cm3；
6）组装，采用常规方式将步骤4）制成的正极片40放置入袋状的隔膜50中，然后与该负极片60卷绕成电池，且经过注液、冲槽封口使该组合盖帽30通过该密封圈20固定于该钢壳10的口部，即制成该低自放电镍氢电池。
实施例4
低自放电镍氢电池的结构与实施例1相同，其制备方法包括：
1）制备正极半成品，其步骤为：
a、制备正极基体：该正极基体采用面密度为400g/m2的发泡镍制备；
b、制备正极表面物质：取850g的覆钴球形氢氧化亚镍，60g的氧化亚钴或氢氧化钴，5g的氧化铒、30g的二氧化钛、5g的氧化镱，15g的质量百分比为60%的PTFE乳液，10g的CMC粉末，之后，将前述物质混合均匀；
c、将正极表面物质均匀涂抹于正极基体上，碾压至厚度为0.4mm，之后，经过常规的裁切、点焊极耳、软化后制成正极半成品；
2）制备负极片半成品，其步骤为：
a、制备负极基体：采用面密度为350g/m2的镀镍穿孔钢带制备；
b、制备负极表面物质：取930g的AB3型储氢合金粉，30g的镍粉，60g的石墨，150g的质量百分比浓度为3%的CMC溶液，30g的质量百分比浓度为60%的SBR乳液，之后，将前述物质混合成浆料；
c、将负极表面物质均匀涂布于负极基体上，之后，经烘干后，将负极物质碾压至厚度为0.3mm，经过常规裁切后制成负极半成品；
3）制备正负极底端浸泡胶水，其步骤为：取200g的PTFE乳液，300g的SBR乳液，600g的去离子水，将前述物质混合搅拌均匀即可；
4）浸泡：将前述步骤1）和步骤2）制成的正极半成品和负极半成品的底端分别放置于配置好后的胶水中浸泡15s，浸泡深度为5mm，且该正极半成品的底端浸泡后过高温炉道，炉道温度设置为100度，烘烤15min，制成该正极片40和负极片60；
5）电解液配制：取LiOH·H2O  50g，溶解于650g去离子水中，加入220gNaOH 溶解，加入20gKOH溶解于溶液中，调解比重至1.30g/cm3；
6）组装，采用常规方式将步骤4）制成的正极片40放置入袋状的隔膜50中，然后与该负极片60卷绕成电池，且经过注液、冲槽封口使该组合盖帽30通过该密封圈20固定于该钢壳10的口部，即制成该低自放电镍氢电池。
    取实施例1~4制成的低自放电镍氢电池进行试实验，在常温25℃的条件下储存两年，储存环境同于常规设定，其荷电保持率分别为原来的88%、89%、91%、93%，说明采用本发明的制备方法制备的镍氢电池自放电较少。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.低自放电镍氢电池的制备方法，该电池包括筒形钢壳，该钢壳的上部开口处通过密封圈设有组合盖帽，同时，该钢壳内设有通过隔膜予以隔开的正极片和负极片，该低自放电镍氢电池的制备方法包括：
1）制备正极半成品，其步骤为：
a、制备正极基体：该正极基体采用面密度为250～500g/m2的发泡镍制备；
b、制备正极表面物质：按重量份计，取80~95份的覆钴球形氢氧化亚镍，1～10份的氧化亚钴或氢氧化钴，1～10份的氧化钇、氧化铒、二氧化锆、二氧化钛、氧化镱中的二种或三种，1～3份的质量百分比为60~70%的PTFE乳液，1～3份的CMC粉末，之后，将前述物质混合均匀；
c、将正极表面物质均匀涂抹于正极基体上，碾压至厚度为0.3~0.7mm，之后，经过常规的裁切、点焊极耳、软化后制成正极半成品；
2）制备负极片半成品，其步骤为：
a、制备负极基体：采用面密度为200～350g/m2的镀镍穿孔钢带制备；
b、制备负极表面物质：按重量份计，取80～95份的AB5或AB3型储氢合金粉，1～10份的镍粉，1～10份的石墨，1～20份的质量百分比浓度为2~4%的CMC溶液，1～5份的质量百分比浓度为50~65%的SBR乳液，之后，将前述物质混合成浆料；
c、将负极表面物质均匀涂布于负极基体上，之后，经烘干后，将负极物质碾压至厚度为0.2~0.4mm，经过常规裁切后制成负极半成品；
制备正负极底端浸泡胶水，其步骤为：按重量份计，取5～60份的PTFE乳液，5～60份的SBR乳液，至少30份的去离子水，将前述物质混合搅拌均匀即可；
浸泡：将前述步骤1）和步骤2）制成的正极半成品和负极半成品的底端分别放置于配置好后的胶水中浸泡10～20s，浸泡深度为2～10mm，且该正极半成品的底端浸泡后过高温炉道，炉道温度设置为80~150度，烘烤5~20min，制成该正极片和负极片；
电解液配制：按重量份计，取LiOH·H2O  1~5份，溶解于60~70份去离子水中，加入20~25份NaOH 溶解，加入1~5份KOH溶解于溶液中，调解比重至1.25~1.32g/cm3；
组装，采用常规方式将步骤4）制成的正极片放置入袋状的隔膜中，然后与该负极片卷绕成电池，且经过注液、冲槽封口使该组合盖帽通过该密封圈固定于该钢壳的口部，即制成该低自放电镍氢电池。
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