CN1064781C - 一种镍纤维毡电极及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种镍纤维毡电极及其制备方法，涉及一种用于碱性二次电池用的电极材料，特别是用于镍氢电极及镍镉电池的电极材料及其制备方法。其特征在于：电极材料由无序搭接在一起的超细镍纤维毡组成，且每根纤维与若干根纤维呈点接触状焊接在一起。制备方法是采用气流法铺制出镍纤维纤网，经高温真空烧结制成镍纤维基板；本发明的镍纤维电极具有高孔隙率、大比表面积、内阻低、寿命长、可快速充电、比功率高等优点。
Description
一种镍纤维毡电极及其制备方法，涉及一种用于碱性二次电池用的电极材料，特别是用于镍氢电池及镍镉电池的电极材料及其制备方法。
目前，国内外对Ni-MH和Ni-Cd电池已经进行过许多研究。Ni-MH和Ni-Cd电池得到了广泛的应用，并形成规模化生产，是一种非常有应用前景的机电产品。但目前的研究和应用实践表明，镍本身作为电极材料仍存在许多不足，特别是泡沫镍电极材料还不能满足高性能电池的发展需要，人们为此正在进行研究和改进。研究表明镍纤维毡电极材料性能大大优于泡沫镍电极材料，除应用于民用小电池外，还可满足航空航天及电动汽车用高性能电池的需要。而目前常用的生产镍电极基板的方法是粉浆法。采用粉浆法生产镍电极基板，存在着生产过程不连续、生产效率低、成本高等不足，且生产的镍电极性能在比表面积、寿命、充电速度、比功率等方面，不能完全满足高性能电池的要求，难以形成规模化生产。
本发明的目的就是针对目前镍电极材料生产中存在的过程不连续、效率低、成本高等缺点，提供一种比表面积大、寿命长、具有快速充电、比功率高等优点的新型镍纤维毡电极及其制备方法。
一种镍纤维毡电极，其特征在于：其电极材料是由无序搭接在一起的超细镍纤维形成的镍纤维毡组成，且每根纤维与若干根纤维呈点接触状焊接在一些，其主要参数为：
纤维直径：6-60μm；
孔隙率：≥96％；
比表面积：12～24m2／g；
孔径：150～300μm；
不均匀性：≤10％；
抗拉强度：＞30N／cm2。
本发明的一种镍纤维毡电极的制备方法，其特征在于镍纤维毡电极的加工过程为：将切成15～105mm长的镍纤维束，用气流开松，在125～624Pa真空度下，用转速1945～2700rpm的刺辊，在199～574Pa的压力下压制成网，其喂料时真空度为498～947Pa，经转速为1．15rpm的输出帘输出后；将纤维网配重后放入真空炉内，在10-1-10-4Pa的真空度下，以10℃／分的速度升温到200℃-500℃后，保温30-120分钟，再以10℃／分钟的速度升温到1100-1300℃，保温30-120分钟，完成烧结制成镍纤维毡基板后，随炉冷却到室温。
本发明的镍纤维毡电极，由于采用超细镍纤维制成，选择适当的工艺条件，加工时将质量合格的镍纤维采用金属纤维切断机切成长度为15-150mm短纤维束，随后送入铺毡机组，经预喂工序将纤维束预分散，开松工序将纤维分散成棉絮状，铺制出镍纤维网；然后按不同重量要求配制出不同单重镍纤维毡坯，在真空条件下，经高温烧结，制备出本发明的镍纤维毡电极。制备出的镍纤维电极具有高孔隙率、大比表面积、内阻低、寿命长、可快速充电、比功率高等优点。
下面结合实例对本发明作进一步说明。
一种镍纤维毡电极，其电极材料是由无序搭接在一起的超细镍纤维毡组成，且每根纤维与若干根纤维呈点接触状焊接在一些，其主要参数为：纤维直径6μm-60μm，孔隙率≥96％，比表面积12～24m2／g，孔径为150μm～300μm，不均匀度≤10％，抗拉强度＞30N／cm2。
本发明的一种镍纤维毡电极的制备方法，是将切成15～105mm长的镍纤维束，用气流开松，在125～624Pa真空度下，用转速1945～2700rpm的刺辊，在199～574Pa的压力下压制成网，其喂料时真空度为498～947Pa，经转速为1．15rpm的输出帘输出后；将纤维网配生后放入真空炉内，在10-1-10-4Pa的真空度下，以10℃／分的速度升温到200℃-500℃后，保温30-120分钟，再以10℃／分钟的速度升温到1100-1300℃，保温30-120分钟，完成烧结制成镍纤维毡基板后，随炉冷却到室温。
实施例1
将质量合格的镍纤维束φ10μm30公斤，在专用的金属纤维切断机上剪成长度34mm的短纤维束，送入铺毡机组中的预喂机，经预喂一次后的纤维束，送入开松机，将纤维开松成为均匀无序，呈棉絮状，最后经成网机成网后，可铺制出单重为150g／m2的镍纤维网22．5公斤，可根据需要配制出不同规格的镍纤维毡坯。
铺毡过程的工艺条件为刺辊转速为1945rpm；成网压力为574Pa；成网真空度为125Pa；喂料真空为498Pa；输出帘转速为1．15rpm；
将制得的镍纤维毡坯放入真空烧结炉内烧结，烧结过程的工艺参数为：在真空度为10-1Pa下，以10℃／分的升温速度升到220℃后保温120分钟；再以10℃／分钟的升温速度升到1300℃，保温30分钟，随炉冷却到室温后出炉。
实施例2
将质量合格的φ12μm镍纤维40公斤，在专用的金属纤维切断机上剪成长度34mm的纤维束，送入铺毡机组中的喂料机，经预喂一次后的纤维，送入铺毡机组中的开松机，将纤维开松成为均匀无序，呈棉絮状，最后经成网机成网后，可铺制出单重为150g／m2的镍纤维网30公斤，可根据需要配制不同规格的镍纤维毡坯。铺毡过程的工艺条件：刺辊转速：2700rpm；成网压力：199Pa；成网真空度：624Pa；喂料真空：947Pa；输出帘转速：1．15rpn。
将制得的镍纤维毡放入真空烧结炉内烧结，烧结过程的工艺参数为：在真空度为10-3Pa下，以10℃／分的升温速度升到500℃，保温120分钟；再以10℃／分钟的升温速度升到1100℃，保温30-120分钟，随炉冷却到室温后出炉。
实施例3
将质量合格的镍纤维束φ6～8μm30公斤，在专用的金属纤维切断机上剪成长度34mm的短纤维束，送入铺毡机组中的预喂机，经预喂一次后的维纤束，送入开松机，将纤维开松成为均匀无序，呈棉絮状，最后经成网机成网后，可铺制出单重为150g／m2的镍纤维网22．5公斤，可根据需要配制出不同规格的镍纤维毡坯。
铺毡过程过程的工艺条件：刺辊转速：1945rpm；成网压力：574Pa；成网真空度：224Pa；喂料真空：747Pa；输出帘转速：1．15rpm。
将制得的镍纤维毡坯放入真空烧结炉内烧结，烧结过程的工艺参数为：在真空度为10-4Pa下，以10℃／分的升温速度升到350℃后保温120分钟，再以10℃／分钟的升温速度升到1200℃，保温90分钟，随炉冷却到室温后出炉。
采用上述实施例所述的工艺条件镍纤维毡电极，成功地使无序搭接在一起的超细镍纤维的每根纤维与若干根纤维成点接触状焊接在一起。选择合适的纤维直径和抗拉强度(抗拉强度＞30N／cm2)，即可得到本发明的镍纤维毡电极，经检测达到以下标准。纤维毡的孔隙率≥96％，比表面积：12-24m2／g，孔径：150-300μm，不均匀性：≤10％。本发明的镍纤维毡电极具有高孔隙率、大比表面积、内阻低、寿命长、可快速充电、比功率高等优点。
实施例4
将质量合格的φ55～60μm镍纤维40公斤，在专用的金属切割机上剪切成长度34mm的纤维束，送入铺毡机组的预喂机，经预喂一次后的纤维，送入铺毡机组中的开松机，将纤维开松成均匀无序，呈棉絮状，最后经成网机成网后，可铺制出单重为150g／m2的镍纤维网30公斤，可根据需要配制出不同规格的镍纤维毡坯。铺毡过程的工艺条件为：刺辊转速为2700rpm；成网压力为199Pa；成网真空度为624Pa；喂料真空度947Pa；输出帘转速为1．15rpm。
将制得的镍纤维毡坯放入真空烧结炉内烧结，烧结过程的工艺参数为：在真空度为10-3Pa下，以10℃／分的升温速度升到500℃后，保温120分钟；再以10℃／分钟的升温速度升到1100℃，保温30-120分钟，随炉冷却到室温后出炉。
Claims (2)
1．一种镍纤维毡电极，其特征在于：其电极材料是由无序搭接在一起的超细镍纤维形成的镍纤维毡组成，且每根纤维与若干根纤维呈点接触状焊接在一些，其主要参数为：
纤维直径：6-60μm；
孔隙率：≥96％；
比表面积：12～24m2／g；
孔径：150～300μm；
不均匀性：≤10％；
抗拉强度：＞30N／cm2。
2．根据权利要求1所述的一种镍纤维毡电极的制备方法，其特征在于镍纤维毡电极的加工过程为：将切成15～105mm长的镍纤维束，用气流开松，在125～624Pa真空度下，用转速1945～2700rpm的刺辊，在199～574Pa的压力下压制成网，其喂料时真空度为498～947Pa，经转速为1．15rpm的输出帘输出后，将纤维网配重后放入真空炉内，在10-1-10-4pa的真空度下，以10℃／分的速度升温到200℃-500℃后，保温30-120分钟，再以10℃／分钟的速度升温到1100-1300℃，保温30-120分钟，完成烧结制成镍纤维毡基板后，随炉冷却到室温。
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