CN113161654A - 一种碱性电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碱性电池，碱性电池具有钢壳，钢壳包括壳体、镀镍层和镀金层。其中，镀镍层附着于壳体的内表面。镀金层附着于镀镍层的远离所述壳体的表面。根据本发明的碱性电池，在镀镍层的内侧设置镀金层，能够有效降低电池内阻，大幅度提高电池的长期储存性能和放电性能。

Description

一种碱性电池

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体而言涉及一种碱性电池。

背景技术

目前的碱性电池外壳主要采用镀镍钢壳。这类电池在经过长时间存储后，镀镍钢壳内的表面会被正极(如二氧化锰)和电解液(如KOH)共同作用氧化，生成导电性较差的氧化镍，由此导致内阻会大幅度升高，从而降低碱性电池在大电流或高功率脉冲放电时的性能。

也就是说，在钢壳内表面只镀一层镍，无法满足电池的长寿命和高性能的要求。

因此，需要一种碱性电池，以至少部分地解决以上问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种碱性电池，所述碱性电池具有壳体，所述壳体包括：

镀镍层，所述镀镍层附着于所述壳体的内表面；

镀金层，所述镀金层附着于所述镀镍层的远离所述壳体的表面。

进一步地，所述镀金层的厚度与所述镀镍层的厚度的比为0.01:1–0.06:1。

进一步地，所述镀金层的厚度与所述镀镍层的厚度的比为0.04:1–0.06:1。

进一步地，所述镀金层的厚度为0.008-0.045μm。

进一步地，其特征在于，所述壳体包括：

口部，所述口部开放；

顶部，所述顶部构造为朝向所述壳体的外部凸出的槽状，所述顶部封闭；以及

中部，所述中部连接在所述口部和所述顶部之间。

进一步地，所述镀金层位于所述壳体的所述顶部内侧处的厚度为0.008-0.024μm。

进一步地，所述镀金层位于所述壳体的所述顶部内侧处的厚度为0.014-0.019μm。

进一步地，所述镀金层位于所述壳体的所述中部内侧处的厚度为0.01-0.042μm。

进一步地，所述镀金层位于所述壳体的所述口部内侧处的厚度为0.025-0.039μm。

进一步地，所述壳体还包括：

导电石墨层，所述导电石墨层附着于所述镀金层的远离所述壳体的表面。

根据本发明的碱性电池，在镀镍层的内侧设置镀金层，能够有效降低电池内阻，大幅度提高电池的长期储存性能和放电性能。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1为根据本发明的优选实施方式的钢壳的壳体的示意图；以及

图2为根据本发明的优选实施方式的钢壳的局部剖切示意图。

附图标记说明：

100：壳体 110：口部 120：顶部

130：中部 140：镀镍层 150：附加镀镍层

160：镀金层 170：附加镀金层 180：导电石墨层

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本文中所使用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明目的，并非限制。

现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。

本发明的碱性电池可以是碱性锌锰电池。即，以二氧化锰作为正极活性物质，以锌粉为负极活性物质的电池。示例性地，将正极活性物质(电解二氧化锰，electrolyticmanganese dioxide，EMD)、导电剂(石墨)、粘合剂(低密度聚乙烯)以及润滑剂/电解液(40％KOH溶液)混合均匀，而后压制成环状形成正极。其中，电解二氧化锰、导电石墨、低密度聚乙烯和40％KOH溶液的质量比优选为90:7:3.5:0.5。

示例性地，将负极活性物质(锌粉颗粒)，电解液(38％KOH溶液)以及粘合剂(聚丙烯酸)均匀混合，形成胶状的负极(或者说负极锌膏)。其中，锌粉、38％KOH溶液以及聚丙烯酸的质量比优选为67:30:3。

除正极和负极外，本发明的碱性电池还包括钢壳、隔膜和电解液。其中，钢壳由钢材料支撑，它不仅起到容器的作用(容纳正极、负极、隔膜和电解液)，也可以充当碱性电池的正极集流体。优选地，为了增大钢壳和正极之间摩擦以及降低接触内阻，通常会在组装前将一层导电石墨乳喷涂在钢壳的内表面。

电解液一般选用36％KOH溶液。可选地，其可以含有少量的氧化锌。隔膜用于隔离正极和负极，其是电子绝缘但离子导通的选择透过性膜。

下面请参考图1和图2。本发明的碱性电池的钢壳包括壳体100，该壳体100即采用钢材(不锈钢等)制成。壳体100大致可以分为口部110、中部130和顶部120。其中，口部110开放，其作为向钢壳内填充物质的门户。可选地，其还可以作为负极和/或负极集流体的安装位置。顶部120封闭，顶部120构造为朝向壳体100的外部凸出的槽状，顶部120优选作为正极的安装位置。中部130则连接在口部110和顶部120之间，其大致构造成筒状。

其中，钢壳还包括镀镍层140和镀金层160。镀镍层140附着于壳体100的内表面，且镀金层160附着于镀镍层140的表面。即，镀金层160附着于镀镍层140的远离壳体100的表面。优选地，镀镍层140和镀金层160均通过盲孔电镀的方式进行附着。换言之，先在壳体100的内表面镀一层镍，再在镀镍层140的内表面镀一层金。

根据本发明的碱性电池，在镀镍层140的内侧设置镀金层160，能够有效降低电池内阻，大幅度提高电池的长期储存性能和放电性能。

优选地，壳体100还包括导电石墨层180，其附着于镀金层160的表面。即，如上所述的，在镀金层160的内表面喷涂导电石墨乳，以形成导电石墨层180，使其位于镀金层160的远离壳体100的表面。由此，增大了壳体100和正极之间摩擦，同时降低了二者的接触内阻。

更优选的，壳体100还包括附加镀镍层150和附加镀金层170。其中，附加镀镍层150附着于壳体100的外表面，附加镀金层170附着于附加镀镍层150的表面。即，附加镀金层170附着于附加镀镍层150的远离壳体100的表面。换言之，在壳体100的外表面也先镀一层镍，再镀一层金。由此，使电池能够获得对外界的强效抗腐蚀能力。其中，附加镀镍层150和镀镍层140可以在同一工序下进行电镀。容易理解附加镀金层170和镀金层160也可以在同一道工序进行电镀。

具体地，镀金层160的厚度与镀镍层140的厚度的比为0.01:1–0.06:1。优选为0.04:1–0.06:1。更优选为0.05:1。镀金层160的厚度优选为0.008-0.045μm。

由于盲孔电镀过程中，越靠近壳体100的口部110的镀液浓度相对于越靠近壳体100的中部130和顶部120的浓度更高。因此，越靠近口部110处，镀层的厚度越厚。因此优选地，镀金层160位于壳体100的顶部120内侧处的厚度为0.008-0.024μm。如果镀金层160的厚度超过这一范围，虽然保护效果不会降低，但是成本上会增加许多，并且镀金层160太厚还可能导致封口时壳体100的口部110处的镀层脱落。如果镀金层160的厚度小于该范围，则不能抑制因镍被氧化而导致的接触内阻增加，起不到降低接触内阻的技术效果。

更优选的，镀金层160位于壳体100的顶部120内侧处的厚度为0.013-0.019μm。

可选地，镀金层160位于壳体100的中部130内侧处的厚度为0.01-0.042μm。镀金层160位于壳体100的口部110内侧处的厚度为0.025-0.039μm。

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1	对比例2
						顶部内侧镀金层厚度	0.009mm	0.015mm	0.023mm	0.006mm	-
顶部内侧镀镍层厚度	0.283mm	0.286mm	0.293mm	0.293mm	0.293mm

表1示出了本发明的实施例1到3以及对比例1到2。其中，实施例1-3以及对比例1均在镀镍层140的基础上附着了镀金层160。对比例2则仅设置了镀镍层140，没有镀金层160。

对上述实施例1-3以及对比例1-2进行不同储存时间的内阻测试和放电测试。即，将制成的电池在室温陈放7天后进行内阻测试和放电测试。将电池放入71℃烘箱中，放置1周后取出，再进行内阻测试和放电测试。以及，将电池放入71℃烘箱中，放置3周后取出，再进行内阻测试和放电测试。

其中，内阻测试是指：在温度为20±1℃、相对湿度为15-75％的环境中，用VR-200/400智能电池内阻测试仪(广州鑫辉隆电子科技有限公司)测试电池的内阻。

放电测试是指：在温度为20±1℃、相对湿度为15-75％的环境中，根据国标GB/T8897.2-2013，采用LR6型号的测试方法，以数码相机模式和照相闪光灯放电模式测试电池的放电性能，实验结果统计放电过程的次数。

内阻的具体测试结果如表2所示。

表2

放电性能的具体测试结果如表3所示。

表3

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种碱性电池，所述碱性电池具有钢壳，其特征在于，所述钢壳包括：

壳体；

镀镍层，所述镀镍层附着于所述壳体的内表面；

镀金层，所述镀金层附着于所述镀镍层的远离所述壳体的表面。

2.根据权利要求1所述的碱性电池，其特征在于，所述镀金层的厚度与所述镀镍层的厚度的比为0.01:1–0.06:1。

3.根据权利要求2所述的碱性电池，其特征在于，所述镀金层的厚度与所述镀镍层的厚度的比为0.04:1–0.06:1。

4.根据权利要求1所述的碱性电池，其特征在于，所述镀金层的厚度为0.008-0.045μm。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的碱性电池，其特征在于，所述壳体包括：

口部，所述口部开放；

顶部，所述顶部构造为朝向所述壳体的外部凸出的槽状，所述顶部封闭；以及

中部，所述中部连接在所述口部和所述顶部之间。

6.根据权利要求5所述的碱性电池，其特征在于，所述镀金层位于所述壳体的所述顶部内侧处的厚度为0.008-0.024μm。

7.根据权利要求6所述的碱性电池，其特征在于，所述镀金层位于所述壳体的所述顶部内侧处的厚度为0.014-0.019μm。

8.根据权利要求5所述的碱性电池，其特征在于，所述镀金层位于所述壳体的所述中部内侧处的厚度为0.01-0.042μm。

9.根据权利要求5所述的碱性电池，其特征在于，所述镀金层位于所述壳体的所述口部内侧处的厚度为0.025-0.039μm。

10.根据权利要求1-4中任意一项所述的碱性电池，其特征在于，所述壳体还包括：

导电石墨层，所述导电石墨层附着于所述镀金层的远离所述壳体的表面。

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