CN1079844A - 镍-氢化物碱性蓄电池及其制造方法 - Google Patents

镍-氢化物碱性蓄电池及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种镍-氢化物碱性蓄电池，其正、负极基板都 是由发泡镍制成，正、负极活性物质用真空注入法分 别注入正、负极基板的孔隙中，提高了电池的比容 量。这种电池的制造方法中采用真空注膏工艺代替 传统的烧结和粘结工艺，简化了工艺，提高了生产效 率。

Description

本申请涉及一种碱性蓄电池及其制造方法，特别是一种镍-氢化物蓄电池及其制造方法。
已有的镍-氢化物碱性蓄电池的正极基板是用烧结式极板，是和镍-镉电池的正极板制造方法相同。负极基板是在钢带上冲制许多小孔，用粘结法把负极活性物质压制在负极基板上构成负极板。例如美国OBC公司制造的镍-氢化物碱性蓄电池就是这样制成的。这种电池由于正负极基板的孔隙度低、烧结或粘结的活性物质有限，从而限制了电池比容量的提高。另外正负极板工艺采用烧结和粘结工艺，制造工艺复杂。
本发明的目的旨在克服上述已有的镍-氢化物碱性蓄电池及其制造方法的缺点，提供一种比容量大的镍-氢化物碱性蓄电池及其工艺简单易行的制造方法。
按照本发明的镍-氢化物蓄电池的基本结构与已有的镍-氢化物碱性蓄电池类似，包括带有正极活性物质氢氧化镍（Ni（OH）2）的正极板、带有负极活性物质吸氢合金的负极板以及隔膜层，电解液采用氢氧化钾电解液。本发明的镍-氢化物蓄电池构成正、负极板的正、负极基板均采用孔隙度大于95%的发泡镍制成，正极活性物质由氢氧化镍粉、镍粉和粘合剂配制成膏液，用真空注入工艺把膏液充分注入正极基板的孔隙中，制成正极板。负极活性物质由吸氢合金粉、乙炔黑和聚四氟乙烯粉配以粘合剂混合而成负极活性物质膏液，同样用真空注入法把膏液充分注入负极基板制成负极板。
这种碱性蓄电池制造方法是把正、负极板和隔膜层叠层卷绕成电池芯，并装入电池外壳;最后按照常规的滚槽、开口化成和封口工艺完成蓄电池的制作程序。
附图图面简要说明：
图1是按照本发明的镍-氢化物碱性蓄电池的解剖透视图。
图2是按照本发明的镍-氢化物碱性蓄电池的制造方法的工艺流程图。
图3是图2所示的注膏工艺，23，33的真空注膏系统示意图。
结合附图说明本发明的最佳实施例。参照图1，镍-氢化物蓄电池1包括作为负极的外壳2、电极芯3、密封圈4、底垫片5、内封盖6和作为电池正极的顶盖12。电极芯3由正极板7，负极板9和隔膜层11卷绕而成，正极引线8的一端焊接在正极板7上，另一端焊在封盖16的内壁上，负极引线10的一端焊在负极板9上，另一端焊接在电池外壳2的内壁上，负极也可不焊引线直接贴在电池壳内壁上。电极芯3的正、负极板由隔膜层11隔离。由塑料绝缘片制成的底垫片5设置在外壳2内的底部，顶盖12包括向外凸出的顶帽15、与顶帽15同心地点焊在一起的封盖16以及压在两者之间中心处的橡胶球密封阀17，顶帽15作为电池的正极端可与电路连接。装有电极芯3的外壳2中注有碱性电解液（6MKOH+1MLiOH），由内封盖6把电极芯和电解液封在外壳2之中，外壳2靠近上端部滚有凹槽14，以使内封盖6和电极芯3在外壳2中定位。正极板由正极基板和正极活性物质组成，负极板由负极基板和负极活性物质组成，正、负极基板均采用孔率大于95%的发泡镍基板材料，正极活性物质是氢氧化镍、镍粉和粘合剂混合成的氢氧化镍膏液，负极活性物质是吸氢合金、乙炔黑、聚四氟乙烯粉和粘合剂混合成的吸氢合金膏液，吸氢合金可以是钛镍系吸氢合金或稀土系吸氢合金。氢氧化镍膏液和吸氢合金膏液用真空注入法分别被注入到正、负极基板的孔隙中。隔膜层采用聚丙酯纤维纸，也可以采用其他可以充分浸渍电解液的绝缘纤维无纺布。
参照图2和3按照工艺流程详细说明本发明的镍-氢化物蓄电池的制造方法。图3中41是真空室，42是注膏杯，43、46是真空阀门，44是真空计、45是安全瓶，47是真空泵。
如图2所示，正极板工艺20包括正极基板工艺21、正极活性物质配膏工艺22、正极基板注膏工艺23和正极板减薄工艺24。首先进行正极基板工艺21，把孔率大于95%的发泡镍板裁制成需要的尺寸，然后用镍带作为正极引线，将其一端焊接在裁好的正极基板上，制成的正极基板;正极活性物质配膏工艺22是先按照氢氧化镍粉∶镍粉＝3∶1的重量配比制成氢氧化镍混合料，所用氢氧化镍粉中含有0.5～1%的氢氧化钴，其颗粒度为200目，镍粉的颗粒度为200～300目，再按照CMC（1%水溶液）∶107胶（2.5%水溶液）＝5∶1的容积配比制成粘合剂，然后按照氢氧镍混合料800克配600ml粘合剂的比例混合成正极活性物质膏液。正极基板注膏工艺23在图3所示的真空系统中进行，把工艺21制成的正极基板埋入盛有正极活性物质膏液（氢氧化镍膏液）的注膏杯42中，由真空泵47将系统抽真空达10-2～10-3KPa的真空度，将正极基板中的气体全部排出，然后放开真空阀门43，把真空室充大气，正极活性物质膏液将充分注入正极基板的孔隙中，最后取出正极基板，刮去浮膏，烘干成为正极注膏基板。接着进行减薄工艺24，将正极注膏基板用轧辊轧至0.56～0.6毫米厚，然后用整形机切成需要的尺寸，从而形成正极板。负极板工艺30与正极板工艺类似，包括负极基板工艺31、负极活性物质配膏工艺32、负极基板注膏工艺33和负极板减薄工艺34。负极基板工艺31与正极基板工艺21相同，负极配膏工艺32的活性物质吸氢合金混合料的重量配比为：
吸氢合金∶乙炔黑∶聚四氟乙烯粉＝7∶0.1∶0.1粘合剂的配比与正极板工艺中的粘合剂配比相同，负极活性物质膏液的配比为：800克吸氢合金混合料配加500ml粘合剂再加20ml60%聚四氟乙烯浮浊液均匀搅拌成负极活性物质膏液（即吸氢合金膏液）;负极基板注膏工艺33和正极基板注膏工艺23相同，减薄工艺34与正极板减薄工艺24相同，只是轧制厚度为0.4毫米，同样用整形机切成需要尺寸的负极板。隔膜层处理工艺51是把0.2mm厚的聚酯纤维纸用对辊机压至0.1mm，裁成需要的形状和尺寸，制成隔膜层。由正、负极板工艺20、30制成的正、负极板和由隔膜层工艺51制成的隔膜层经卷绕工艺52卷成电极芯，卷绕工艺52首先是把正极板进行蒸汽浴10分钟，再把隔膜层夹在正、负极板之间，正极板上再叠一层隔膜层，然后在卷绕机上卷成电极芯。接下来进行滚槽工艺53，首先把底垫片5放置在外壳2的底部，然后把电极芯3装入外壳2，使电极引线8、10朝上开口处，装入内封盖6，在电池外壳接近开口处用滚槽机滚上内凹槽14。然后进行开口化成工艺54，先将氢氧化钾电解液（6MKOH加1MLiOH）注入电池外壳2。2小时后以200ma的充电电流对电池充电7-8小时，停充半小时后，以200ma的放电电流对电池放电，直至电池电压降到1.0伏为止。充放电重复三次完成开口化成工艺。最后一道工序是封口工艺55，首先配制封口胶，用独山子沥青（30＃～40＃）和白油混合而成，容积配比为：沥青∶白油＝1∶2，然后把封口胶均匀涂在密封圈4上，把电池芯3的正极引线8点焊在电池顶盖12的封盖16的内壁上，负极引线10点焊在外壳2的内壁上，然后用封口机封口，制成镍-氢化物蓄电池。
按照本发明的镍-氢化物碱性蓄电池，由于正、负极基板采用孔率大于95%的发泡镍，比表面积大幅度增加，可以容纳更多的活性物质，从而提高了电池的比容量，而且由于比表面积大，可以降低充电电流密度，有利于快速充电，有强的耐过充过放能力。另外由于正、负极板工艺中省去了烧结和粘结活性物质的工艺，代之以真空注膏工艺直接把活性物质注入正、负极基板，工艺简单、生产效率高。

Claims (10)

1、一种镍-氢化物碱性蓄电池，包括由顶盖构成的正极、由外壳构成的负极、由带有活性物质的正、负极板和隔膜层卷绕成的电极芯，电池芯装在注入电解液的外壳内，其特征在于：构成正、负极板的正、负极基板是由发泡镍制成，正、负极活性物质分别注入在正、负极基板的孔隙内。
2、根据权利要求1的镍-氢化物碱性蓄电池，其特征在于：正、负极基板是由孔率大于95%的发泡镍制成。
3、根据权利要求1的镍-氢化物碱性蓄电池，其特征在于：正、负极活性物质是膏液状混合物，由真空注入法注入正、负极基板的孔隙内。
4、根据权利要求1至3的镍-氢化物碱性蓄电池，其特征在于：正极活性物质膏液是氢氧化镍（含0.5～1%氢氧化钴）粉、镍粉和粘合剂混合物膏液;负极活性物质膏液是吸氢合金、乙炔黑、聚四氟乙烯粉和粘合剂混合物膏液。
5、一种制造镍-氢化物碱性蓄电池的方法，包括正、负极板工艺、隔膜层工艺、卷绕工艺、滚槽工艺、开口化成工艺和封口工艺，其特征在于：正、负极板工艺包括正、负极基板工艺，正、负极活性物质配膏工艺，正、负极活性物质注膏工艺和正、负极板减薄工艺。
6、根据权利要求5的镍-氢化物碱性蓄电池的制造方法，其特征在于：正极活性物质配膏工艺的膏液的混合活性物质的重量配比为：
氢氧化镍粉∶镍粉＝3∶1，其中氢氧化镍粉含0.5～1%的氢氧化钴;
粘合剂的配比为：
1%的CMC水溶液∶2.5%的107胶水溶液＝5∶1（容积比）
膏液配比为：
800克混合活性物质加工600ml粘合剂。
7、根据权利要求6的镍-氢化物碱性蓄电池的制造方法，其特征在于：氢氧化镍粉的颗粒度为200目，镍粉的颗粒度为200-300目。
8、根据权利要求5的镍-氢化物碱性蓄电池的制造方法，其特征在于：负极活性物质配膏工艺的膏液的混合活性物质的配比为：
吸氢合金∶乙炔黑∶聚四氟乙烯粉＝7∶0.1∶0.1（重量比），
粘合剂的配比为：
1%的CMC水溶液∶2.5%的107胶水溶液＝5∶1（容积比）
膏液配比为：800克混合活性物质加500ml粘合剂再加20ml60%的聚四氟乙烯浮浊液。
9、根据权利要求5的镍-氢化物碱性蓄电池的制造方法，其特征在于：正、负极注膏工艺是真空注膏工艺。
10、根据权利要求9的镍-氢化物碱性蓄电池的制造方法，其特征在于：真空注膏工艺的排气真空度为10-2～10-3kPa。
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CN102623757A (zh) * 2012-04-17 2012-08-01 河南创力新能源科技有限公司 负极为钢带式铁电极的铁镍蓄电池及其制备方法
CN102623758A (zh) * 2012-04-17 2012-08-01 河南创力新能源科技有限公司 负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池及其制备方法

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