CN105633339A - 锌银贮备电池用超薄氧化银正极板的制备方法 - Google Patents

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刘延东
毕显
景义军
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Abstract

本发明涉及一种锌银贮备电池用超薄氧化银正极板的制备方法，制备步骤包括：1、选用含纳米级的氧化银活性材料配制浆料；2、用辊涂机将浆料涂覆在导电骨架面，制成电极毛坯；3、用油压式对辊机将电极毛坯碾压成氧化银正极板；4、用冲床将氧化银正极板剪裁锌银贮备电池用氧化银正极板的制作过程。本发明通过在粒径为纳米级的氧化银活性材料中添加粘合剂制成的浆料，提高了活性材料的粘接力，经辊涂、碾压，制出的氧化银正极板不仅厚度可薄至40μm，有效减小了电池极化电流密度，加快了锌银贮备电池激活速度，缩短了工作电压达到要求下限值的时间，保证了锌银贮备电池工作的高电压和高比功率，延长了电池的放电时间。

Description

锌银贮备电池用超薄氧化银正极板的制备方法
技术领域
本发明属于锌银电池技术领域，特别是涉及一种锌银贮备电池用超薄氧化银正极板的制备方法。
锌银贮备电池由于具有比能量高，比功率大，可大电流放电，放电电压平稳，电压精度高，可靠性、安全性好等独特的特点，广泛作为大功率装置中的供电直流电源。锌银贮备电池结构包括焊线插座、气体发生器、贮液器、组合极板组、电(化学)加热器、电池组外壳等部件，其中组合极板组是锌银贮备电池中的核心部件之一。组合极板组由多个锌/氧化银单体电池串联构成，其中锌/氧化银单体电池包括氧化银正极板。锌银贮备电池使用时，通过焊线插座接通外接激活电源点燃气体发生器，使其产生足够的压力，在规定的时间内将分开存放的电解液注入组合极板组中，使其活化建立电动势，并通过焊线插座向外输出电压，氧化银正极板直接参与电化学反应。
锌银贮备电池的激活过程，是电解液在组合极板组中的浸润过程，要实现电池的快速激活，就要求电解液在组合极板组中的迅速浸润，只有将组合极板组浸润在电解液中，才能形成电化学反应界面，建立电池工作的物理条件。电池的极化电流密度越小，氧化银正极板的活性物质利用率越高，工作电压达到要求下限值的时间越短，电池的激活速度越快，电池的工作电压和比功率越高，电池的放电时间越长，而减小极化电流密度最有效的措施之一是减小氧化银正极板的厚度。
目前公知氧化银正极板的制作方法通常是将氧化银活性材料粉末涂覆压制在导电骨架上，经烧结、化成、清洗、烘干后制备成氧化银正极板。该方法为保证导电骨架上氧化银活性材料的均匀性，则涂覆在导电骨架上的活性物质粉末不能过薄(不能低于0.2mm)，否则难以保证活性物质的均匀性，因此影响了氧化银正极板整体的厚度，难以减小电池的极化电流密度，氧化银正极板的活性物质利用低，电池激活速度慢，最终导致电池的工作电压和比功率低，放电时间短；由于将氧化银活性材料粉末涂覆压制在导电骨架上，缺少柔性，经常弯折容易导致氧化银正极板的正常使用，带来使用环境苛刻的不足；而且经过化成后的氧化银正极放电初期存在电压高波、干贮存后内阻增加出现电压低谷。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种能够有效减小电池的极化电流密度，工序简单，质量一致性好，柔性效果好，无需化成工序，生产效率高，并且活性物质利用率高，电池激活速度快、工作电压和比功率高、放电时间长的锌银贮备电池用超薄氧化银正极板的制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
锌银贮备电池用超薄氧化银正极板的制备方法，其特点是：包括以下制备步骤：
步骤1配制浆料
在粒径为纳米级的氧化银活性材料中添加导电剂、粘合剂和溶剂，混合成浆料；
步骤2制作电极毛坯
⑴将导电骨架一端穿过辊涂机中浆料槽置入两涂覆辊之间，导电骨架将浆料槽分割成两部分；
⑵将步骤1中浆料置入浆料槽内，调整两涂覆辊的间隙，浆料涂覆在导电骨架面上，并在导电骨架一侧留出光面，烘干导电骨架上的浆料，完成电极毛坯的制作过程；
步骤3碾压电极毛坯
根据锌银贮备电池的电压和功率，调整油压式对辊机的压力和两辊的间隙，将步骤2⑵制成的电极毛坯碾压成40μm及以上厚的氧化银正极板；
步骤4冲裁
用冲床剪裁步骤3碾压后的氧化银正极板，完成锌银贮备电池用氧化银正极板的制作过程。
本发明还可以采用如下技术措施：
所述步骤1中纳米级的氧化银活性材料为粒径在几十纳米至几微米之间的多孔颗粒氧化银Ag2O或高价氧化银AgO；所述导电剂为镍粉、银粉或石墨之一种或一种以上混合物；所述粘合剂为羧甲基纤维素钠CMC、丁苯橡胶SBR、聚丙烯基之一种或一种以上混合物，所述溶剂为水。
所述氧化银Ag2O，镍粉，2％wt％羧甲基纤维素钠CMC溶液，48.5％wt％丁苯橡胶SBR溶液和水的重量比为94:3:75:3.1:75。
所述步骤2中电极毛坯制作过程为单面涂覆，即：
⑴先将导电骨架一端穿过辊涂机中浆料槽置入两涂覆辊之间，导电骨架将浆料槽分割成两部分，调整两涂覆辊的间隙，先将步骤1中一半浆料置入浆料槽内并位于导电骨架的一面，启动辊涂机，浆料涂覆在导电骨架一面，并在导电骨架一侧留出光面，烘干导电骨架上的浆料，形成单面电极毛坯；
⑵再将单面电极毛坯一端穿过辊涂机中浆料槽置入两涂覆辊之间，单面电极毛坯将浆料槽分割成两部分，调整两涂覆辊的间隙，将步骤1中另一半浆料置入浆料槽内未涂覆电极的导电骨架一面，启动辊涂机，浆料涂覆在单面电极毛坯中导电骨架未涂覆电极的一面，并在导电骨架一侧留出光面，导电骨架两面留出的光面位于导电骨架的同一侧，烘干单面电极毛坯中导电骨架上的浆料，形成电极毛坯。
所述导电骨架为金属箔。
所述金属箔为银箔。
本发明具有的优点和积极效果是：
1、本发明通过在粒径为纳米级的氧化银活性材料中添加粘合剂制成的浆料，提高了活性材料的粘接力，经辊涂、碾压，制出的氧化银正极板不仅厚度可薄至40μm，而且确保厚度的一致性，并具有良好的柔性和强度；如此薄的氧化银正极板有效减小了电池极化电流密度，提高了活性物质利用率，加快了锌银贮备电池激活速度，缩短了工作电压达到要求下限值的时间，保证了锌银贮备电池工作的高电压和高比功率，延长了电池的放电时间；良好的柔性特性和强度，在弯折状态下能够正常使用，使用环境友好。
2、本发明通过在粒径级氧化银活性材料中添加了镍粉、银粉或石墨导电剂，降低了电极放电初期内阻，无需化成，即避免了氧化银正极放电初期的电压高波和干贮存后内阻增加出现的电压低谷，简化了氧化银正极板的制作工序，提高了生产效率。
附图说明
图1是采用本发明制备的锌银贮备电池用氧化银正极板主视剖面示意图；
图2是图1的左侧视示意图；
图3是图1中锌银贮备电池用氧化银正极板的涂覆过程示意图。
图中，1-氧化银活性材料，2-导电骨架，3-浆料槽，4-涂覆辊，5-电极毛坯。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
锌银贮备电池用超薄氧化银正极板的制备方法，步骤包括：
步骤1配制浆料
在粒径为纳米级的氧化银活性材料中1添加导电剂、粘合剂和溶剂，混合成浆料；
步骤2制作电极毛坯
⑴将导电骨架2一端穿过辊涂机中浆料槽3置入两涂覆辊4之间，导电骨架将浆料槽分割成两部分；
⑵将步骤1中浆料置入浆料槽内，调整两涂覆辊的间隙，浆料涂覆在导电骨架面上，并在导电骨架一侧留出光面，烘干导电骨架上的浆料，完成电极毛坯5的制作过程；
步骤3碾压电极毛坯
根据锌银贮备电池的电压和功率，调整油压式对辊机的压力和两辊的间隙，将步骤2⑵制成的电极毛坯碾压成40μm及以上厚的氧化银正极板；
步骤4冲裁
用冲床剪裁步骤3碾压后的氧化银正极板，完成锌银贮备电池用氧化银正极板的制作过程。
所述步骤1中纳米级的氧化银活性材料为粒径在几十纳米至几微米之间的多孔颗粒氧化银Ag2O或高价氧化银AgO；所述导电剂为镍粉、银粉或石墨之一种或一种以上混合物；所述粘合剂为羧甲基纤维素钠CMC、丁苯橡胶SBR、聚丙烯基之一种或一种以上混合物，所述溶剂为水。
所述氧化银Ag2O，镍粉，2％wt％羧甲基纤维素钠CMC溶液，48.5％wt％丁苯橡胶SBR溶液和水的重量比为94:3:75:3.1:75。
所述步骤2中电极毛坯制作过程为单面涂覆，即：
⑴先将导电骨架一端穿过辊涂机中浆料槽置入两涂覆辊之间，导电骨架将浆料槽分割成两部分，调整两涂覆辊的间隙，先将步骤1中一半浆料置入浆料槽内并位于导电骨架的一面，启动辊涂机，浆料涂覆在导电骨架一面，并在导电骨架一侧留出光面，烘干导电骨架上的浆料，形成单面电极毛坯；
⑵再将单面电极毛坯一端穿过辊涂机中浆料槽置入两涂覆辊之间，单面电极毛坯将浆料槽分割成两部分，调整两涂覆辊的间隙，将步骤1中另一半浆料置入浆料槽内未涂覆电极的导电骨架一面，启动辊涂机，浆料涂覆在单面电极毛坯中导电骨架未涂覆电极的一面，并在导电骨架一侧留出光面，导电骨架两面留出的光面位于导电骨架的同一侧，烘干单面电极毛坯中导电骨架上的浆料，形成电极毛坯。
所述导电骨架为金属箔。
所述金属箔为银箔。
实施例：
步骤1配制浆料
⑴按照重量比为94:3:75:3.1:75的比例，将粒径为纳米级的多孔颗粒Ag2O氧化银，镍粉，2％wt％羧甲基纤维素钠CMC溶液，48.5％wt％丁苯橡胶SBR溶液和水置入球磨罐中；
⑵将球磨罐装在QM-3SP4型行星式球磨机上，以30-40转/分钟的速度混合24h以上，形成浆料；
步骤2制作电极毛坯
⑴选用10-100μm厚的银箔作为导电骨架，将银箔一端穿过辊涂机中浆料槽置入两涂覆辊之间，银箔将浆料槽分割成两部分，调整两涂覆辊的间隙，先将步骤1中一半浆料置入浆料槽内并位于银箔的一面，启动辊涂机，浆料涂覆在银箔一面，并在银箔一侧留出光面，烘干银箔的浆料，形成50-400μm厚的单面电极毛坯；
⑵再将步骤2⑴制成的单面电极毛坯一端穿过辊涂机中浆料槽置入两涂覆辊之间，单面电极毛坯将浆料槽分割成两部分，调整两涂覆辊的间隙，将步骤1中另一半浆料置入浆料槽内未涂覆电极的银箔一面，启动辊涂机，浆料涂覆在单面电极毛坯中银箔未涂覆电极的一面，并在银箔一侧留出光面，银箔两面留出的光面位于银箔的同一侧，烘干单面电极毛坯中银箔上的浆料，完成90-700μm厚电极毛坯的制作过程。
步骤3碾压电极毛坯
根据锌银贮备电池的电压和功率，调整油压式对辊机的压力和两辊的间隙，将步骤2⑵制成的电极毛坯碾压成40-500μm厚的氧化银正极板；
步骤4冲裁
用冲床剪裁步骤3碾压后的氧化银正极板，完成锌银贮备电池用氧化银正极板的制作过程。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式。这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.锌银贮备电池用超薄氧化银正极板的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：
步骤1配制浆料
在粒径为纳米级的氧化银活性材料中添加导电剂、粘合剂和溶剂，混合成浆料；
步骤2制作电极毛坯
⑴将导电骨架一端穿过辊涂机中浆料槽置入两涂覆辊之间，导电骨架将浆料槽分割成两部分；
⑵将步骤1中浆料置入浆料槽内，调整两涂覆辊的间隙，浆料涂覆在导电骨架面上，并在导电骨架一侧留出光面，烘干导电骨架上的浆料，完成电极毛坯的制作过程；
步骤3碾压电极毛坯
根据锌银贮备电池的电压和功率，调整油压式对辊机的压力和两辊的间隙，将步骤2⑵制成的电极毛坯碾压成40μm及以上厚的氧化银正极板；
步骤4冲裁
用冲床剪裁步骤3碾压后的氧化银正极板，完成锌银贮备电池用氧化银正极板的制作过程。
2.根据权利要求1所述锌银贮备电池用超薄氧化银正极板的制备方法，其特征在于：所述步骤1中纳米级的氧化银活性材料为粒径在几十纳米至几微米之间的多孔颗粒氧化银Ag2O或高价氧化银AgO；所述导电剂为镍粉、银粉或石墨之一种或一种以上混合物；所述粘合剂为羧甲基纤维素钠CMC、丁苯橡胶SBR、聚丙烯基之一种或一种以上混合物，所述溶剂为水。
3.根据权利要求2所述锌银贮备电池用超薄氧化银正极板的制备方法，其特征在于：所述氧化银Ag2O，镍粉，2％wt％羧甲基纤维素钠CMC溶液，48.5％wt％丁苯橡胶SBR溶液和水的重量比为94:3:75:3.1:75。
4.根据权利要求1所述锌银贮备电池用超薄氧化银正极板的制备方法，其特征在于：所述步骤2中电极毛坯制作过程为单面涂覆，即：
⑴先将导电骨架一端穿过辊涂机中浆料槽置入两涂覆辊之间，导电骨架将浆料槽分割成两部分，调整两涂覆辊的间隙，先将步骤1中一半浆料置入浆料槽内并位于导电骨架的一面，启动辊涂机，浆料涂覆在导电骨架一面，并在导电骨架一侧留出光面，烘干导电骨架上的浆料，形成单面电极毛坯；
⑵再将单面电极毛坯一端穿过辊涂机中浆料槽置入两涂覆辊之间，单面电极毛坯将浆料槽分割成两部分，调整两涂覆辊的间隙，将步骤1中另一半浆料置入浆料槽内未涂覆电极的导电骨架一面，启动辊涂机，浆料涂覆在单面电极毛坯中导电骨架未涂覆电极的一面，并在导电骨架一侧留出光面，导电骨架两面留出的光面位于导电骨架的同一侧，烘干单面电极毛坯中导电骨架上的浆料，形成电极毛坯。
5.根据权利要求1或4所述锌银贮备电池用超薄氧化银正极板的制备方法，其特征在于：所述导电骨架为金属箔。
6.根据权利要求5所述锌银贮备电池用超薄氧化银正极板的制备方法，其特征在于：所述金属箔为银箔。
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