CN107452918A - 稀土新电源及其制备方法 - Google Patents

稀土新电源及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107452918A
CN107452918A CN201710702339.XA CN201710702339A CN107452918A CN 107452918 A CN107452918 A CN 107452918A CN 201710702339 A CN201710702339 A CN 201710702339A CN 107452918 A CN107452918 A CN 107452918A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pole piece
positive
rare earth
battery
new power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710702339.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN107452918B (zh
Inventor
蒋志军
韩树民
池建义
陈跃辉
张羊换
肖成伟
陈云贵
林振
徐津
魏丽英
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Baotou Hao Ming Rare Earth New Power Technology Co Ltd
Original Assignee
Baotou Hao Ming Rare Earth New Power Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baotou Hao Ming Rare Earth New Power Technology Co Ltd filed Critical Baotou Hao Ming Rare Earth New Power Technology Co Ltd
Priority to CN201710702339.XA priority Critical patent/CN107452918B/zh
Publication of CN107452918A publication Critical patent/CN107452918A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107452918B publication Critical patent/CN107452918B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/24—Alkaline accumulators
    • H01M10/30—Nickel accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/24—Alkaline accumulators
    • H01M10/28—Construction or manufacture
    • H01M10/281—Large cells or batteries with stacks of plate-like electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/52—Removing gases inside the secondary cell, e.g. by absorption
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/364—Composites as mixtures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/383—Hydrogen absorbing alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/626—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/75—Wires, rods or strips
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/308—Detachable arrangements, e.g. detachable vent plugs or plug systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463—Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明涉及一种新电源，具体涉及一种稀土新电源及其制备方法。包括电池外壳，电池外壳内部含有电芯，相邻电芯之间设有弹板，电芯包括正负极组件，在正负极组件两侧各设置一个负极极片组成电芯，正负极组件由隔膜制袋打包后的正极极片和负极极片交替叠片组成，且正负极组件的两侧均为负极极片；在电池外壳上设置气室，气室与电池外壳之间设有聚氨酯塞芯。本发明正负极极片配比组合、弹板维持极片动态松紧度、气室提高充放电效率、多条导电条提高电子转移速度，实现了电池大电流充放电能力，能够满足500A以上非常规电流长时间、高频率充放电；还解决了热量散发速度慢的历史性技术难题。本发明还提供其制备方法，工艺简单，绿色环保。

Description

稀土新电源及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种新电源，具体涉及一种稀土新电源及其制备方法。
背景技术
进入21世纪以来，纯电动大型车辆领域如轻轨、大巴车等发展快速，各大城市推广应用也是日新月异，他们都需要可长时间、大电流输入输出特征的动力源，而动力电池作为一种直流能源供应体，具有电压稳定、安全可靠的特征，具有很大的现实意义。
长期以来，动力电池评价的一个主要依据是高功率，即越高功率充放电，意味着动力越强，但在特定领域，仅仅用高功率来评价动力性，存在一个很大的误区，比如单体1A和单体100Ah二次电池，都是动力电池，假定前者能以100C充放电，后者只能10C充放电，前者的电流值最大为100A，后者电流值最大为1000A，此外，前者充放电时间小于1s，后者充放电时间大于120s，在实际使用过程中，显然10C的数据更有实际意义，而前者的100C只是一个空壳数据，没有实际效果。这是因为高功率评价参数忽略了电流数值对电池电化学性能和物理性能的考量，而这两者恰恰是特定领域用动力电池的核心的、真正的实际指标。因此，针对特定领域用动力电池，研发出能超高电流的二次电池显得必要。
当前的二次电池主要有铅酸电池、锂离子电池、镍镉电池、镍氢电池、电容型镍氢动力电池。其中，锂离子电池为有机体系电池，自身有机溶剂扩散阻力大，且反应机理为锂离子迁移原理，在超高电流输入输出过程中，自身电化学原理无法承受，安全上会失控，因此不在考虑之列；铅酸电池和镍镉电池存在重金属铅、镉污染问题，存在应用限制，且前者密度低，析气多，在大电流输入过程中还容易发热，产生大量红外线，在军事特定领域和新型民用领域受限，后者也是能量密度小，因此也不太理想；镍氢电池和电容型镍氢动力电池均为稀土新电源，能量密度适中，电化学反应机理为电催化，非常适合大电流输入与输出，通过创新，是有希望研制出超过500A电流输入与输出的稀土新电源。
镍氢电池和电容型镍氢动力电池的大电流充放电性能受正极、负极、隔膜和电解液等的影响，对其阻抗的分析研究表明：电池阻抗40％来源于负极，30％来源于正极，20％来源于电解液，另外10％来源于隔膜。所以提高电池的大电流特性从根本上说是要降低电池阻抗，因此用来降低每一部分阻抗的技术都能够提高电池的大电流特性。采用网孔制作圆柱1500mAh电池(专利号CN 102903972A)和采用新型正极材料制造圆柱电池(专利号CN106784650A)，均存在单体容量偏低，无法达到超高电流要求，采用分层涂浆制作非对称稀土电容电池(专利号CN 103138030A)和采用涂碳泡沫镍作为集流体制作非对称大动力电容电池(专利号CN 102290244A)，在超高电流输入与输出时，存在电芯产气多，极柱容易发热的不足。
此外，电池的大电流性能还与其制作工艺直接相关。现有制作工艺改进中，如采用基片表面电镀一层致密的硫化物层制备镍基碱性二次电池负极极片(专利号CN102800847A)、镍氢电池浆料采用辅助胶水预先配置(专利号CN 103794798A)和对基带进行表面单个方向喷涂处理制备负极极片(专利号CN 103794759A)、分别存在制作过程污染大、工艺复杂、导电不均匀的不足；而采用全自动化涂胶、上粉末、对辊制备正极片(专利号CN101867045B)，上粉效率、上粉量控制度均有提高，但该专利的不足表现在制片粉尘严重，且极片柔韧性差；镍氢电池浆料采用辅助胶水预先配置(专利号CN 103794798A)，基带后续采用粘结剂如PTFE、SBR与导电剂如镍粉等制成混合乳液，对基带进行表面单个方向喷涂处理制备负极极片(专利号CN 103794759A)，极片柔韧度和光泽性有所提高，延长寿命，但其专利的不足分别表现在机械强度低、柔韧性差、水系混合乳液分散不均且渗透性差而存在覆盖不均等方面。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种稀土新电源，实现电池大电流充放电能力，满足500A以上非常规电流长时间、高频率充放电；解决热量散发速度慢的问题，本发明还提供其制备方法，工艺简单、生产直线率高，绿色环保，适合批量规模化生产。
本发明所述的稀土新电源，包括电池外壳，电池外壳内部含有电芯，相邻电芯之间设有弹板，电芯包括正负极组件，在正负极组件两侧各设置一个负极极片组成电芯，正负极组件由隔膜制袋打包后的正极极片和负极极片交替叠片组成，且正负极组件的两侧均为负极极片。
在正负极组件两侧各设置一个负极极片，经隔膜包覆，制成电芯。
电池外壳内部含有两个电芯，每个电芯内负极极片与正极片的数量比为(n+3)：n。每个新电源内负极极片与正极片的数量比为(2n+6)：2n。本发明相当于在现有的普通电芯外侧多设置两个负极极片，负极极片具有很强的催化作用，能快速复合气体，对大电流的输入与输出具有本质的电化学作用。在大电流输入输出过程中，大量的气体在正极极片快速产生，在负极表面来不及复合的气体，就快速的向极片四个侧面流动，进而绕道电芯的两个主要的侧面，本发明多出来的两个负极极片有助于提高气体复合速度，在复合的同时，也会产生大量的电荷转化为电流，增加的两个负极极片，有助于提高电流横截面，降低物理内阻。
两个电芯中间放置弹板，弹板为波浪形板。弹板放置在中间，可以使电芯极片始终处于一个动态松紧度范围内，避免太紧或太松。同时，电池电池内部是热量集聚度最高的部位，放置弹板，可以消除这个区域，还能加快热量散发。
本发明所述的稀土新电源，还包括电池外壳，在电池外壳上设置气室，气室与电池外壳之间设有聚氨酯塞芯。稀土新电源在使用过程中，通常会产生气体，造成电池具有较大的内压，电池输入与输出的越高，短时间内产生的气体越多，内压也更高，当内压大于安全阀开启设定值时，安全阀往往开启，气体跑出，并顺带出电解液，循环次数多了后，电池内部的电解液偏少，进一步恶化电池性能。由于本发明稀土新电源内部具有催化性能的负极极片，尽管大电流输入输出过程中会产生气体，但在一定时间内，通过负极是可以复合成水，气室具有一定的空间，容积与容量的关系为：V＝2*loga；式中：V代表气室体积，单位mL，a为电池容量，单位Ah。本发明所述的气室相当于带有气室的安全阀。
本发明气室与电池外壳之间设有聚氨酯塞芯，选择耐酸碱的可以通过气体但无法通过电解液的聚氨酯塞芯(市购)，阻止气体带出电解液。大电流输入输出过程中，产生的气体，当短时间内来不及复合时，气体往气室跑，经过聚氨酯塞芯进入气室，在大电池停止输入与输出的间歇过程中，电池内部气压因为负极复合气体，逐渐降低，气室内的气体往回进入电池内部，在负极极片上重新复合成水，从而稳定电池内部的电解液含量。进而稳定电池电化学性能。
正极极片为在基材上涂浆正极浆料制得，正极浆料由以下重量份数的原料经湿法混合制成：球形掺锌氢氧化亚镍75～80份、含碳超细镍粉复合导电剂5～10份、羟基氧化钴7～12份、聚四氟乙烯乳液2～4份和羟丙基甲基纤维素1～3份；
负极极片为在基材上涂浆负极浆料制得，负极浆料由以下重量份数的原料经湿法混合制成：贮氢合金80.5～85.5份、含碳超细镍粉复合导电剂10～15份、聚四氟乙烯乳液3～5份和羟丙基甲基纤维素1.5～2.5份。
球形掺锌氢氧化亚镍中掺锌质量分数优选为1.5～4.5％。
湿法混合为：将聚四氟乙烯乳液和羟丙基甲基纤维素与部分去离子水混合均匀制备得到正极胶水或负极胶水，因为胶水需要静止一段时间后粘度才能稳定，为了下一步浆料配置合格，正极胶水或负极胶水预先12～48h准备；然后将正极胶水或负极胶水与其它组分混合均匀和浆，制得正极浆料或负极浆料。优选地，正极浆料中去离子水重量含量为24％，负极浆料中去离子水重量含量为30％。
其中：
贮氢合金为AB5系列合金，克容量≥290mAh/g，0.2C循环寿命大于500次，衰减小于20％。贮氢合金作为主要的负极活性材料，还具有催化功能，性能影响大电流输入与输出的本质，较低的催化性能，在大电流输入输出时，正极产生的气体在负极不能快速复合，会急剧积累大量气体，造成内压升高，致使电池电势增加，进而影响充放电效率，大量电能转化为热能，加剧电池副反应。而较高的催化性能，可以快速复合正极产生的气体，保持电池内部一个较低的气压，电池电势在合理范围内，从而提高充放电效率。而催化性能的指标又与克容量和循环寿命存在直接关系，因此，选择克容量≥290mAh/g，0.2C循环寿命大于500次，衰减小于20％的贮氢合金作为本发明的负极活性材料。
含碳超细镍粉复合导电剂中的碳含量的质量分数为10～15％，含碳超细镍粉的D50小于0.8微米。碳含量如果过高，会造成整体复合导电剂比重轻，增加浆料混合难度，甚至难以混匀，如果太低，碳材料具有吸液保湿功能，维持极片活性颗粒材料处于一个良性电化学环境，还能保持一个良好的三维导电网络，太低会影响其性能。此外超细镍粉具有良好的导电剂性能，在负极使用还具有提高贮氢合金催化效果。
基材为泡沫镍，泡沫镍为三维结构，与电池材料具有很好的结合力，极片的可靠性相应要比采用镀镍钢带的极片高。优选泡沫镍网孔的PPI为80-120，如果太小，生产成本增加的同时，电池浆料还难以渗透；如果太高，网孔太大，电池材料附着力下降的同时，导电性下降。而网孔和面密度又直接相关，因此，本发明用泡沫镍的指标优选为：网孔的PPI为80-1120，面密度为280～500g/m2。
基材均预先焊接2～3根导电条；导电条可以提高极片的导电能力和极板的机械强度，进而能增加电芯可靠性和大电流导入导出能力。导电条为镀镍钢带或镍带中的一种；导电条优选为长条带，宽度优选为2～3.5mm，厚度优选为0.04～0.1mm。如果宽度大于3.5mm，导电条与泡沫镍焊接面积太大，焊接困难的同时，极片单位面积的活性材料减少，影响容量；如果宽度小于2mm，长条带不容易行程卷盘，放料机不好放料的同时，长条带自身张力不够，容易卷曲，焊接位置偏差增大。如果厚度大于0.1mm，导电条与泡沫镍焊接后的厚度增大太多，后续滚压波动大的同时，对辊压机滚轴的损伤也会加大，增加维修成本；如果厚度小于0.04mm，长条带的加工费用会成几何级数增加，且长条带的机械强度也会急剧下降的同时，长条带自身导电能力也下降。
本发明所述的稀土新电源的制备方法，包括以下步骤：
(1)基材均预先焊接导电条，然后在基材上涂浆正极浆料制得正极极片，在基材上涂浆负极浆料制得负极极片，采用隔膜制袋打包正极极片；
(2)将隔膜制袋打包后的正极极片和负极极片交替叠片且两侧均为负极极片组成正负极组件，在正负极组件两侧各设置一个负极极片，经隔膜包覆，组成电芯；
(3)在两个电芯中间设置弹板，极耳群与极柱一体化焊接后，进行注液、封口、化成制成产品。
极耳群与极柱一体化焊接为电磁脉冲或电子束焊接。传统的螺母连接、激光焊接或氩弧焊接，都只是点对点连接或者很小的横截面焊接，不能达到很宽的横截面连接，也就是一体化连接，在超高电流输入输出下，不能一体化连接之处，物理内阻本身比较高，也会产生大量的热，甚至会把塑料材质的密封圈融化，进而密封失效。而电磁脉冲能够实现端面焊接，横截面足以使得极耳群与极柱一体化，或电子束进行深度熔化焊接，使得极耳与极柱熔化为一体。每个电源有两个极柱，正极极片的极耳与其中一个极柱焊接，负极极片的极耳与另一个极柱焊接，位于电池外壳外的极柱为电池端子。
作为一种优选的技术方案：
正极极片的制备方法为：将聚四氟乙烯乳液和羟丙基甲基纤维素与部分去离子水混合均匀制备得到正极胶水，正极胶水预先12～48h准备；然后将正极胶水与其它组分混合均匀和浆，制得正极浆料，基材均预先焊接导电条，在基材上涂浆正极浆料制得正极极片。
负极极片的制备方法为：将聚四氟乙烯乳液和羟丙基甲基纤维素与部分去离子水混合均匀制备得到负极胶水，负极胶水预先12～48h准备；然后将负极胶水与其它组分混合均匀和浆，制得负极浆料，基材均预先焊接导电条，在基材上涂浆负极浆料制得负极极片。
本发明所述的稀土新电源，尤其适用于500A以上非常规电流长时间、高频率充放电。
综上所述，本发明具有以下优点：
(1)本发明稀土新电源，正负极极片配比组合、弹板维持极片动态松紧度、气室提高充放电效率、多条导电条提高电子转移速度的集成，实现了电池大电流充放电能力，能够满足500A以上非常规电流长时间、高频率充放电，且制备简单、生产直线率高，适合批量规模化生产，并且是一种超高电流输入与输出的稀土新电源。
(2)本发明提高了电芯内部气体复合速度，消除了电芯内部气体热量集中，热量散发速度慢的历史性技术难题。
(3)本发明制备设备均能实现国产化，可以和ERP系统等链接，实现自动化设备联动，有助于打造智能工厂，且制造成本低，具有很强的规模化生产能力和创新价值。
(4)本发明还提供其制备方法，所用材料均为绿色材料，且原材料来源丰富，其制造过程无废水、废气、废渣产生，真正的绿色环保。
附图说明
图1是本发明所述的稀土新电源的结构示意图；
图2是电芯的结构示意图；
图3是常规200Ah稀土新电源的放电曲线图；
图4是本发明实施例1的超高电流200Ah稀土新电源的放电曲线图；
图5是本发明实施例2的超高电流200Ah稀土新电源的放电曲线图；
图6是本发明实施例3的超高电流200Ah稀土新电源的放电曲线图；
图7是本发明实施例4的超高电流200Ah稀土新电源的放电曲线图；
图中：1-气室，2-聚氨酯塞芯，3-电池端子，4-极柱，5-极耳，6-电池外壳，7-弹板，8-电芯，9-正极极片，10-负极极片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种稀土新电源，包括电池外壳6，电池外壳6内部含有电芯8，相邻电芯8之间设有弹板7，电芯8包括正负极组件，在正负极组件两侧各设置一个负极极片10组成电芯8，正负极组件由隔膜制袋打包后的正极极片9和负极极片10交替叠片组成，且正负极组件的两侧均为负极极片10。在电池外壳6上设置气室1，气室1与电池外壳6之间设有聚氨酯塞芯2。
该稀土新电源的制备方法如下：
(1)基材均预先焊接导电条，然后在基材上涂浆正极浆料制得正极极片，在基材上涂浆负极浆料制得负极极片，采用隔膜制袋打包正极极片；
(2)将隔膜制袋打包后的正极极片和负极极片交替叠片且两侧均为负极极片组成正负极组件，在正负极组件两侧各设置一个负极极片，经隔膜包覆，组成电芯；
(3)在两个电芯中间设置弹板，极耳群与极柱一体化焊接后，进行注液、封口、化成制成产品。
正极极片9为在基材上涂浆正极浆料制得，正极浆料原料见表1，负极极片10为在基材上涂浆负极浆料制得，负极浆料原料见表2。
表1 正极配方表
表2 负极配方表
实施例2
稀土新电源的结构和制备方法与实施例1相同。唯一的不同在于配方不同，实施例2正极浆料原料见表3，负极浆料原料见表4。
表3 正极配方表
表4 负极配方表
实施例3
稀土新电源的结构和制备方法与实施例1相同。唯一的不同在于配方不同，实施例3正极浆料原料见表5，负极浆料原料见表6。
表5 正极配方表
表6 负极配方表
实施例4
稀土新电源的结构和制备方法与实施例1相同。唯一的不同在于配方不同，实施例4正极浆料原料见表7，负极浆料原料见表8。
表7 正极配方表
表8 负极配方表
常规200Ah稀土新电源，交流内阻2.6mΩ，按国家标准GB-T31486-2015要求进行放电。其放电容量为118Ah，放电电压平台为1.05V，充放电10次，温度最高为95℃，温升70℃。
本发明实例1～实例4按国家标准GB-T31486-2015要求进行放电，所测试的放电容量和放电平台如表9所示。
表9
名称 交流内阻/mΩ 放电容量/Ah 放电电压平台/V 温度最高/℃ 温升/℃
实施例1 0.25 178 1.18 55 30
实施例2 0.27 175 1.17 57 22
实施例3 0.22 176 1.21 50 25
实施例4 0.24 177 1.20 52 27
通过改进，本发明实施例1～实施例4的放电容量比200Ah稀土新电源分别提高了60Ah、57Ah、58Ah、59Ah，放电电压平台分别提高了0.13V、0.12V、0.16V、0.15V。

Claims (10)

1.一种稀土新电源，其特征在于：包括电池外壳(6)，电池外壳(6)内部含有电芯(8)，相邻电芯(8)之间设有弹板(7)，电芯(8)包括正负极组件，在正负极组件两侧各设置一个负极极片(10)组成电芯(8)，正负极组件由隔膜制袋打包后的正极极片(9)和负极极片(10)交替叠片组成，且正负极组件的两侧均为负极极片(10)。
2.根据权利要求1所述的稀土新电源，其特征在于：在电池外壳(6)上设置气室(1)，气室(1)与电池外壳(6)之间设有聚氨酯塞芯(2)。
3.根据权利要求2所述的稀土新电源，其特征在于：气室(1)的容积与容量的关系为：V＝2*loga；式中：V代表气室体积，单位mL，a为电池容量，单位Ah。
4.根据权利要求1所述的稀土新电源，其特征在于：弹板(7)为波浪形板。
5.根据权利要求1所述的稀土新电源，其特征在于：正极极片(9)为在基材上涂浆正极浆料制得，正极浆料由以下重量份数的原料经湿法混合制成：球形掺锌氢氧化亚镍75～80份、含碳超细镍粉复合导电剂5～10份、羟基氧化钴7～12份、聚四氟乙烯乳液2～4份和羟丙基甲基纤维素1～3份；
负极极片(10)为在基材上涂浆负极浆料制得，负极浆料由以下重量份数的原料经湿法混合制成：贮氢合金80.5～85.5份、含碳超细镍粉复合导电剂10～15份、聚四氟乙烯乳液3～5份和羟丙基甲基纤维素1.5～2.5份。
6.根据权利要求5所述的稀土新电源，其特征在于：贮氢合金为AB5系列合金，克容量≥290mAh/g，0.2C循环寿命大于500次，衰减小于20％；含碳超细镍粉复合导电剂中的碳含量的质量分数为10～15％，含碳超细镍粉复合导电剂的D50小于0.8微米。
7.根据权利要求5所述的稀土新电源，其特征在于：基材为泡沫镍，网孔的PPI为80-120，面密度为280～500g/m2。
8.根据权利要求5所述的稀土新电源，其特征在于：基材均预先焊接2～3根导电条；导电条宽度为2～3.5mm，厚度为0.04～0.1mm。
9.一种权利要求1-8任一所述的稀土新电源的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)基材均预先焊接导电条，然后在基材上涂浆正极浆料制得正极极片，在基材上涂浆负极浆料制得负极极片，采用隔膜制袋打包正极极片；
(2)将隔膜制袋打包后的正极极片和负极极片交替叠片且两侧均为负极极片组成正负极组件，在正负极组件两侧各设置一个负极极片，经隔膜包覆，组成电芯；
(3)在两个电芯中间设置弹板，极耳群与极柱一体化焊接后，进行注液、封口、化成制成产品。
10.根据权利要求9所述的稀土新电源的制备方法，其特征在于：极耳群与极柱一体化焊接为电磁脉冲或电子束焊接。
CN201710702339.XA 2017-08-16 2017-08-16 稀土新电源及其制备方法 Active CN107452918B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710702339.XA CN107452918B (zh) 2017-08-16 2017-08-16 稀土新电源及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710702339.XA CN107452918B (zh) 2017-08-16 2017-08-16 稀土新电源及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107452918A true CN107452918A (zh) 2017-12-08
CN107452918B CN107452918B (zh) 2020-09-18

Family

ID=60491285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710702339.XA Active CN107452918B (zh) 2017-08-16 2017-08-16 稀土新电源及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107452918B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110993914A (zh) * 2019-12-11 2020-04-10 内蒙古科技大学 一种镍氢电池负极浆料及其制备方法
CN112072188A (zh) * 2020-09-25 2020-12-11 包头昊明稀土新电源科技有限公司 轨道车辆用镍氢电池组及其运行方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004119133A (ja) * 2002-09-25 2004-04-15 Sanyo Electric Co Ltd 角形電池
CN2622874Y (zh) * 2003-02-18 2004-06-30 汤浅台达股份有限公司 方型电池
CN201117702Y (zh) * 2007-11-20 2008-09-17 浙江天能电子电器有限公司 一种模块电芯的功率型方体镍氢电池组
CN103647105A (zh) * 2013-12-12 2014-03-19 奇瑞汽车股份有限公司 一种动力电池
CN203660011U (zh) * 2013-12-24 2014-06-18 淄博洁力特种电池材料科技有限公司 侧面极柱多电压镍氢电池模组
CN203826457U (zh) * 2014-06-30 2014-09-10 深圳市瑞鼎电子有限公司 一种具有高散热功能和安全装置的高电压镍氢电池
CN205508968U (zh) * 2015-11-11 2016-08-24 朴力美电动车辆活力株式会社 镍氢二次电池
CN106654075A (zh) * 2017-01-17 2017-05-10 辽宁九夷能源科技有限公司 一种改善动力型镍氢电池抗震性能的方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004119133A (ja) * 2002-09-25 2004-04-15 Sanyo Electric Co Ltd 角形電池
CN2622874Y (zh) * 2003-02-18 2004-06-30 汤浅台达股份有限公司 方型电池
CN201117702Y (zh) * 2007-11-20 2008-09-17 浙江天能电子电器有限公司 一种模块电芯的功率型方体镍氢电池组
CN103647105A (zh) * 2013-12-12 2014-03-19 奇瑞汽车股份有限公司 一种动力电池
CN203660011U (zh) * 2013-12-24 2014-06-18 淄博洁力特种电池材料科技有限公司 侧面极柱多电压镍氢电池模组
CN203826457U (zh) * 2014-06-30 2014-09-10 深圳市瑞鼎电子有限公司 一种具有高散热功能和安全装置的高电压镍氢电池
CN205508968U (zh) * 2015-11-11 2016-08-24 朴力美电动车辆活力株式会社 镍氢二次电池
CN106654075A (zh) * 2017-01-17 2017-05-10 辽宁九夷能源科技有限公司 一种改善动力型镍氢电池抗震性能的方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110993914A (zh) * 2019-12-11 2020-04-10 内蒙古科技大学 一种镍氢电池负极浆料及其制备方法
CN110993914B (zh) * 2019-12-11 2020-11-06 内蒙古科技大学 一种镍氢电池负极浆料及其制备方法
CN112072188A (zh) * 2020-09-25 2020-12-11 包头昊明稀土新电源科技有限公司 轨道车辆用镍氢电池组及其运行方法
CN112072188B (zh) * 2020-09-25 2022-09-20 包头昊明稀土新电源科技有限公司 轨道车辆用镍氢电池组及其运行方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107452918B (zh) 2020-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105932229B (zh) 一种高容量锂离子电池负极片的制备方法
CN107180955A (zh) 一种镍钴锰酸锂ncm‑富锂金属氧化物复合正极电极的制备方法
CN102723211A (zh) 一种高性能超级电容器及其制造工艺
Pan et al. Preliminary study of alkaline single flowing Zn–O2 battery
CN105463497B (zh) 一种可以电解水制取氢气的电池装置
CN110112439B (zh) 一种金属空气电池电解液动态循环过滤装置
CN113161602A (zh) 一种锂离子电池电芯、锂离子电池及制备方法
CN108134066A (zh) 锂离子电池正极浆料及制备方法、锂离子电池及制备方法
CN105552325B (zh) 铁电极复合材料及其制备方法
CN110148704A (zh) 一种网络状轻量型金属锌电极的结构及制备方法
CN105186011A (zh) 一种钙钛矿型/石墨烯复合材料及其制备方法与应用
CN103872370A (zh) 液流电池
CN108598598A (zh) 一种高比能高功率的锂电池及其制造方法
CN107452918A (zh) 稀土新电源及其制备方法
Yuan et al. Perspective of alkaline zinc-based flow batteries
CN108461831B (zh) 一种新型蓄电池制造方法
CN110071264B (zh) 一种膜层结构预锂化硅碳负极的制造方法
CN103199249A (zh) 一种正极、正级制造方法及采用该正极的锂离子电池
CN109980158A (zh) 一种长循环锂二次电池
CN113161511B (zh) 可塑性电极及制备方法以及水系钠离子电池及制备方法
CN106920929A (zh) 一种水系锂离子电池混合负极材料
CN105720267A (zh) 一种磷酸亚铁锂动力电池正极片的制备方法
CN205429091U (zh) 一种电容型混合负极极片锂离子动力电池
CN107749459A (zh) 一种锰酸锂电池负极的制备方法
CN101465440B (zh) 物理可再充电碱性锌锰蓄电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Han Shixing

Inventor after: Xu Jin

Inventor after: Wei Liying

Inventor after: Jiang Zhijun

Inventor after: Han Shumin

Inventor after: Chi Jianyi

Inventor after: Chen Yuehui

Inventor after: Zhang Yanghuan

Inventor after: Xiao Chengwei

Inventor after: Chen Yungui

Inventor after: Lin Zhen

Inventor before: Jiang Zhijun

Inventor before: Wei Liying

Inventor before: Han Shumin

Inventor before: Chi Jianyi

Inventor before: Chen Yuehui

Inventor before: Zhang Yanghuan

Inventor before: Xiao Chengwei

Inventor before: Chen Yungui

Inventor before: Lin Zhen

Inventor before: Xu Jin

CB03 Change of inventor or designer information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant