CN1115123A - 圆电池型的气密的镍/氢化物蓄电池 - Google Patents

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Abstract

在结构尺寸AA的圆电池型和具有Kmax＝2Ah的气密的Ni/氢化物蓄电池中，两电极的极性是以粉末压坯的坯料电极为基础的，其中正Ni(OH)2电极由环形压件(2)的组件构成，负电极由储存氢合金的圆筒形压件(3)的组件构成，并且两个组件与中间隔板(5)一起形成同轴设置，它们完全填满罩杯(1)的截面。圆筒形压件有镗孔(4)，与盖(6)连接的导体钉(7)在封闭电池时压入该镗孔。可用生产碱-锰原电池(小型)的标准构件和普通方法来生产该电池，因此成本很低。

Description

圆电池型的气密的镍/氢化物蓄电池
本发明涉及一种带有一个氢氧化镍正电极、一个负电极的圆电池型的气密的镍/氢化物蓄电池，其活性材料包括储存氢的合全，并且带有一个分隔电极的隔板。
按照前面的类别概念，现今市售的镍/氢化物蓄电池一般是以盘绕电池(Wickelzelle)的结构原理为基础的。在该情况下，薄的大面积和柔软的电极与中间隔板一起形成一个线圈，它被装入由镀镍薄钢板制成的圆筒形罩杯中。牢固密封罩杯并对它隔绝的电池盖与一个线圈电极成电接触并形成一个电池极，杯底形成另一个电池极。
在这方面，常用的镍/氢化物蓄电池譬如在EP-PS 419221中所述的类型与已知圆电池型号的Ni/Cd蓄电池基本上没有什么区别。对其中所用的所有电极是共同的是，它们具有金属载体构架，其上借用不同的、部分耗费很大的技术装载活性材料。圆电池型的Ni/Cd蓄电池的电极一般是烧结电极，它的载体是由一种薄的打孔的镍膜和烧结在其上的镍粉末构成。
但是，不仅对于Ni/Cd蓄电池而且对于Ni/氢化物蓄电池来说，也可选择其它载体材料诸如网眼细密的金属网，板网或金属泡沫结构。因此，由于发展了的电极技术，通过轧制由各自的活性材料(例如一种能储存H2的合金粉末和一种传导物质和粘合剂的添加物)组成的干燥混合物可制成很薄的复合层，并接着压入镍网中。以类似的方法用由氢氧化镍与诸如由镍粉末和作为粘合剂的PTFE粉末组成的添加物组成的干燥混合物制成轧制电极形式的氢氧化镍电极。
在所谓的泡沫电极中存在一般由镍制成的金属泡沫载体。通过极高的孔隙率(其孔体积达至少95％)和通过高电传导性使金属泡沫显得很突出。通过灌浆或注浆(Einpastieren)将活性材料装入该结构体的开孔体系中并接着干燥电极。
对于电流输出，在带状电极或线圈电极装配时的机械强度和可操作性而言，刚才所述金属装备是必需的。然而其缺点在于明显的净重和生产成本，这使电极总计非常昂贵。
由DE-OS 2256077已知的蓄电池也有该缺点，其电极配置是由两个烧结陶器的多孔的金属管组成的，由于在其中间位置插入分隔件而以轻锥度套筒式地交错隔开，并由它们用正活性材料浸渍一个管，而另一个管用负活性材料浸渍。在设置电极时通过保留圆筒形空腔使已知的圆电池不仅具有很大的无效体积，而且还由于电极的大规模的金属结构材料而不具备高能密度。
最后，由VARTA专业书籍“气密的镍镉蓄电池’’(VDI出版社GmbH，Düsseldorf，1978)，155/156页已知在圆筒形电池中坯料电极的完全类似的设置，仅有的区别是，正电极和负电极不是管形的，而是以成形成半个轴瓦的粉末压坯相互接合的。
由于已证明其充电性(Strombelastbarkeit)不足，所以在Ni/Cd体系中这类碱性圆电池还不能实施。此外，与盘绕电池不同，在两坯料电极之间隔板体积不够用，不能对在充电时形成和放电时消失的反应水产生必要的缓冲。隔板要么具有很低(在放电情况下)要么有很高(在充电情况下)的电解质填充度，并且在最后的情况中将阻碍气密的蓄电池槽的气体消耗。
因此，本发明的任务是制做一种适用的镍/氢化物蓄电池，以低成本电极装配该电池，而且其充电性及其容量数据不低于以前的圆电池型的蓄电池。
本发明用如权利要求1中所定义的镍/氢化物蓄电池完成了该任务。
此后将证明，对于蓄电池的两个电极极性来说，以粉末压坯形式的坯料电极预计是更有益的，在圆筒形罩杯中以同轴相互交错插入地设置两电极，并且它们与中间隔板一起完全填满罩杯的载面。
粉末压片形的坯料电极本身是Ni/Cd钮扣电池的普通电极。在不用和存放时该电池有很低的自行放电，但仅适合于小量和中等的充电。因此，由于机械稳定性和更好的电流输出原因，在钮扣电池中所用的由Ni(OH)2和Cd(OH)2粉末构成的电极片自身需要一个金属网装甲，通过将电极片压入到由镍金属网制成的小篮中。
然而，根据本发明，在新电极情况下可以取消金属的导体基质。
特别有利的是，用氢氧化镍和镍金属粉末以及钴和/或氢氧化钴的添加物的一种干燥混合物与一种粘合剂如PTFE通过制成环形压件来制造本发明镍/氢化物蓄电池的正电极，它作为组件装入到罩杯中并再次加压，由此它形成一个管形阴极。
在阴极的孔隙，配合精确地放入一个完全圆筒形压件作为阳极，用由粉末式储存氢合金与PTFE和炭黑的添加物组成的干燥混合物构成所述压件并用一个隔板来包围。通过设置两个坯料电极充分用尽罩杯的截面。
适宜的是将阳极压件分成与阴极环相同数目的小圆筒。为了容纳导体钉，阳极圆筒有中心镗孔，其直径略小于导体钉的直径。镀镍的铜或黄铜构成的导体钉是罩盖的一部分。
注入计量量的电解液之后，用盖牢固地封闭罩杯，该盖对杯是电绝缘的，其中导体钉压入到所有阳极圆筒中并由此对氢化物电极产生固定接触。
下面借助附图来说明本发明的主题。图1：表示本发明Ni/氢化物电池的原理性生产过程的流程图。图2：概观表示本发明的Ni/氢化物电池的构件。图3：剖面表示本发明Ni/氢化物电池的结构。
按照图1，位置1至12表示在电极生产及其后电池组装阶段时的不同操作过程。
因此，正电极的生产包括步骤：1.混合Ni(OH)2、CoO和PTFE(或PE)2.造粒并将同时形成的精细成分送回混合容器中3.环的压制4.在杯中环的安装。
与此平行地以下述步骤制造负电极：5.合金材料与PTFE和炭黑的混合6.造粒并将同时形成的精细成分送回混合容器中7.圆筒的压制8.在隔板中圆筒的包装
电池装配用下述步骤：9.在杯中安装圆筒10.注入计量量的电解液11.用盖封闭杯12.电池活化(充电)。
图2说明本发明镍/氢化物电池的基本构件，即罩杯1，四个阴极环2，四个带镗孔4的阳极圆筒3，隔板5和带导体钉7的罩盖6。
图3又以剖面描述给出包括隔板壳5在内的所述构件的电池结构，其中未描述包围电池构件的罩1。
本发明使用电极压坯的特殊优点在于，它仅由正或负活性材料制成，并且没有例如由附加的镍编织网构成的装甲。这有助于生产成本的大幅度降低。
新的Ni/氢化物圆电池生产技术的优点还在于，可将大规模标准化的电池杯体、电池盖子、导体钉和隔板用于它的生产，象在碱-锰原电池生产中常见的那样，并已大批量使用，尤其对于制做所谓的小型电池更是如此。其MnO2环与本发明Ni/氢化物电池中正Ni(OH)2电极的环在几何形状上是相同的。负氢化物电极的完全圆筒形的粉末压坯可用简单工具制作并设置有镗孔。
总体来说，不仅由于原电池生产已存在的电池构件的可用性，而且也由于该生产领域中标准工具的可使用性，所以可以用很低的费用进行本发明电池的生产。其它工艺技术的新开发是不必要的，而最多是改进存在的步骤。
在配置比例正电极/负电极为1/1.2时，本发明的规格AA(小型)的Ni/氢化物圆电池可达最大为2Ah的容量。
充电性虽然比可比较的Ni/氢化物盘绕电池低些，然而后者的容量最大值仅为1.5Ah。
由于不同于Ni/Cd蓄电池，在Ni/氢化物蓄电池中电流提供的反应方程式中不产生水，所以隔板即不需要完全充满又不需要完全排空在其微孔中于充电/放电循环中生成的反应水。由此不中断气体消耗，以致于虽然相对容积小和水缓冲容量低，但隔板足以满足气密的电池功能的要求。

Claims (5)

1.带有一个氢氧化镍正电极、一个负电极的圆电池型的气密的镍/氢化物蓄电池，其活性材料包括储存氢合金，并且带有一个分隔电极的隔板，其特征在于，两个电极是以粉末压坯形式存在的坯料电极，它们以同轴交错配合安置并且与中间隔板一起完全填满罩杯的截面。
2.按照权利要求1的镍/氢化物蓄电池，其特征在于，正极由环状圆筒形粉末压坯(2)组成，它作为组件被压入圆筒形罩(1)中并形成圆筒形阴极，在中间位置放入隔板后用压制的负电极活性材料充满圆筒形阴极的内部空间。
3.按照权利要求2的镍/氢化物蓄电池，其特征在于，由储存氢的合金材料的圆筒形粉末压坯形成负电极，它同样形成一个组件并且具有接纳电流导体的中心镗孔(4)。
4.按照权利要求3的镍/氢化物蓄电池，其特征在于，由一个焊接在罩盖(6)上的钉(7)组成负电极的电流导体，它被压入到负电极的中心镗孔中。
5.按照权利要求1至4之一的镍/氢化物蓄电池，其特征在于，由氢氧化镍，镍金属粉末以及钴金属粉末和/或氢氧化钴的添加物组成的干燥混合物形成正电极的粉末压件。
CN95105490A 1994-05-20 1995-05-19 圆电池型的气密的镍/氢化物蓄电池 Pending CN1115123A (zh)

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