CN115986131A - 一种集流体基带及基于该集流体基带制备电极的方法 - Google Patents
一种集流体基带及基于该集流体基带制备电极的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115986131A CN115986131A CN202211725789.8A CN202211725789A CN115986131A CN 115986131 A CN115986131 A CN 115986131A CN 202211725789 A CN202211725789 A CN 202211725789A CN 115986131 A CN115986131 A CN 115986131A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- base band
- current collector
- holes
- burr
- burr holes
- 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.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
本发明公开了一种集流体基带及基于该集流体基带制备电极的方法，属于二次电池技术领域。本发明的技术方案要点为：一种集流体基带，包括金属基带，其特征在于：所述金属基带上同时分布有毛刺孔和穿孔，该毛刺孔和穿孔交替错位排布。本发明还公开了基于上述集流体基带制备电极的方法。本发明的集流体基带将毛刺孔基带和穿孔基带的优点设计集合到一种集流体基带上，进而使得该集流体基带能够同时满足上浆量多，负载的活性物质多，同时制成的电极其活性物质又不易脱落而且相对价格较低，大大延长了电池的循环使用寿命，此外这种电极制备成本相对交底，具有很强的市场竞争力。
Description
技术领域
本发明属于二次电池技术领域，具体涉及一种集流体基带及基于该集流体基带制备电极的方法。
背景技术
目前，商用的化学电源主要有锂离子电池、铅酸电池和碱性镍系电池（氢镍电池、镉镍电池、铁镍电池、锌镍电池）三大电池体系。除此之外，还有正处于研发阶段的钠离子电池、锂硫电池、锌离子电池等其它金属离子电池。所有这些电池的制备都离不开正负极活性物质所依附的集流体基带。集流体基带不仅起到承载活性物质的作用，而且用来接收活性物质上转移过来的电子并向外电路传递，充电时将外电路传递过来的电子传递给活性物质，从而实现化学能和电能的相互转换。可见，集流体基带是电池中不可或缺的重要组成部件之一。目前，使用有机电解液的锂离子电池和钠离子电池用铝箔和铜箔分别作为正极活性物质和负极活性物质的集流体基带，钛酸锂电池正负极都可以用铝箔集流体基带。活性物质与导电剂和粘合剂混合成浆料涂敷在铝箔和铜箔上，经烘干辊压和裁剪制备成正电极、负电极。使用水系电解液的氢镍、锌镍和锌离子等电池多使用不锈钢网、镀镍网、铜网、穿孔镀镍钢带、毛刺钢带，毛刺铜带、泡沫镍、泡沫铜等金属材质作为活性物质的集流体基带。由于水系电解液导电性能优于有机电解液，涂敷到集流体基带的浆料厚度可以稍厚，因此多采用拉浆工艺把活性物质浆料刮涂到集流体基带上，经烘干、辊压、裁剪制成电极。目前，现有的金属集流体中，泡沫镍和泡沫铜为多孔三维结构，刮涂到上面的活性物质可以充分与集流体金属接触，导电性能优良，但是成本较高，另外辊压后电极片强度低，容易在卷绕过程中断裂，活性物质容易脱落。平面金属网带和穿孔钢带价格低，活性物质可以通过穿孔相粘合不易脱落，但是上浆量少，负载的活性物质少，经烘干辊压制备成电极片组装成的电池能量密度低，电池成本相对较高。毛刺钢带有利于提高上浆量，增加活性物质的负载量，进而提高电池的能量密度，但是活性物质与基体的贴合程度低，容易形成“三明治”结构，在充放电过程中由于活性物质的膨胀而容易脱落，导致电池循环寿命降低。因此，如何能使得集流体基带同时满足上浆量多，负载的活性物质多，同时制成的电极其活性物质又不易脱落而且价格低，仍然是需要解决的技术问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种集流体基带及基于该集流体基带制备电极的方法，该集流体基带将毛刺孔基带和穿孔基带的优点设计集合到一种集流体基带上，进而使得该集流体基带能够同时满足上浆量多，负载的活性物质多，同时制成的电极其活性物质又不易脱落而且相对价格较低。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案：一种集流体基带，包括金属基带，其特征在于：所述金属基带上同时分布有毛刺孔和穿孔，该毛刺孔和穿孔交替错位排布。
进一步限定，所述金属基带为镍、不锈钢带、镀镍钢、铜，镀铜钢、镀锡铜、镀锌铜、铝、钛、铅或钛铅合金中的一种或多种。
进一步限定，所述金属基带的厚度为0.015-0.3mm。
进一步限定，所述金属基带上分布有双面毛刺孔，双面毛刺孔中正面毛刺孔和反面毛刺孔按照金属基带横向和纵向依次交替排布，纵向相邻的正面毛刺孔和反面毛刺孔之间设有穿孔，该穿孔与纵向相邻的正面毛刺孔和反面毛刺孔等间距交替错位排布。
进一步限定，所述毛刺孔开口形状为多边形，该毛刺孔开口面积为0.36-9mm2，正面毛刺孔和反面毛刺孔开口后的总高度为0.5-3mm，穿孔的孔径为0.6-3mm，横向相邻毛刺孔之间的距离及纵向相邻毛刺孔与穿孔之间的距离均≤5mm。
进一步限定，所述毛刺孔开口形状为长方形、正方形或三角形。
本发明所述的基于集流体基带制备电极的方法，其特征在于具体步骤为：
步骤S1：通过设计和计算分别用针刺机和冲孔机模具在金属基带上冲出规定大小和特定排列方式的毛刺孔和穿孔形成集流体基带；
步骤S2：将电池活性物质、导电剂、碳纤维、粘合剂和溶剂混合制备成均匀的活性物质浆料；
步骤S3：采用拉浆方式将活性物质浆料刮涂到集流体基带两面，经烘干、辊压、裁片制备成正极电极和负极电极。
进一步限定，步骤S3中所述正极电极和负极电极的厚度均为0.15-2mm。
本发明与现有技术相比具有以下优点和有益效果：
1. 本发明设计的集流体基带可以同时满足上浆量更多，负载的活性物质更多，制成的电极其活性物质与集流体基带粘附结合力强，在充放电过程中活性物质不脱落，循环寿命长，而且价格相对较低，具有很强的市场竞争力。
2. 本发明电极组成的电池能量密度高，并具有大电流充放电性能。
3. 本发明电极不仅适合贫液态电池，也适合富液态电池。
附图说明
图1是本发明实施例1的集流体基带的平面结构示意图；
图2是本发明实施例1的电极片平面结构示意图及剖面结构示意图；
图3是本发明对比例1的集流体基带平面结构示意图；
图4是本发明实施例2的集流体基带平面结构示意图图；
图5是本发明比较例2的集流体基带平面结构示意图。
图中：1-毛刺孔，2-穿孔，3-活性物质浆料。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
1.2V 100AH氢镍方形电池的制备
用针刺机和冲孔机模具分别在0.025mm厚的镀镍钢带上冲出孔径为1mm的穿孔2和交替设置的正反向毛刺孔1，正反向毛刺孔的开口形状均为方形，正反向毛刺孔的开口面积均为1mm2，正反向毛刺孔的总高度为0.9mm，穿孔和毛刺孔依次交替错位排列，见图1。将其分别作为正极集流体基带和负极集流体基带。正极配料质量比为氢氧化镍粉：导电石墨：CMC和PTFE粘合剂为85:10:2:3，加适量去离子水，在真空搅拌机中混合成均匀的正极活性物质浆料。负极配料质量比为AB5型储氢合金粉：导电石墨：SBR粘合剂为90:5:5，加适量的去离子水，在真空搅拌机中混合成均匀的负极活性物质浆料。分别将正极活性物质浆料3、负极活性物质浆料涂敷到集流体基带表面，经烘干和辊压，然后裁切成规定大小的正极片、负极片（图2）。按负极片-隔膜-正极片-负极片依次叠加形成电池极片组，电池极片组中间设置1个两侧开扇形弹簧钢片，将电极极片组分割成2个电极组。将电池极片组装入规定大小的ABS塑料壳体内，在电池极片组两侧与壳间加装单侧开扇形弹簧钢片。然后引出正极极柱、负极极柱，封盖、注液、化成，封口，制得1.2V 100AH氢镍电池。经测试电池额定容量110AH（0.2C），工作电压1.2V，1C放电容量为100AH，循环寿命（放电深度100%）1200次。
对比例1
1.2V 100AH氢镍方形电池的制备
选用毛刺镀镍钢带作为正极集流体基带和负极集流体基带，用冲孔机模具分别在0.025mm厚的镀镍钢带上冲出交替设置的正反向毛刺孔，正反向毛刺孔的开口形状为均方形，正反向毛刺孔的开口面积均为1mm2，正反向毛刺孔的总高度为0.9mm，见图3。其配料和工艺以及操作步骤同实施例1，制得1.2V 100AH氢镍电池。经测试电池额定容量102AH，电压1.2V，1C放电容量为88AH，循环寿命（放电深度100%）850次。
实施例2
1.6V 100AH锌镍方形电池的制备
用针刺机和冲孔机模具分别在0.025mm厚的镀镍钢带上和铜带上冲出孔径为2mm的穿孔和交替设置的正反向毛刺孔，正反向毛刺孔的开口形状均为三角形，正反向毛刺孔的开口面积均为4mm2，正反向毛刺孔的总高度为1.5mm，穿孔和毛刺孔依次交替错位排列，见图4。将其分别作为正极集流体基带和负极集流体基带。正极配料质量比为氢氧化镍粉：导电石墨：CMC和PTFE粘合剂为85:10:2:3，加适量去离子水，在真空搅拌机中混合成均匀的正极活性物质浆料。负极配料质量比为氧化锌：锌粉：导电石墨：SBR粘合剂为60:30:5:5，加适量的去离子水，在真空搅拌机中混合成均匀的负极活性物质浆料。分别将正极活性物质浆料、负极活性物质浆料涂敷到集流体基带表面，经烘干和辊压，然后裁切成规定大小的正极片、负极片。按负极片-隔膜-正极片-负极片依次叠加形成电池极片组，电池极片组中间设置1个两侧开扇形弹簧钢片，将电池极片组分割成2个电极组。将电池极片组装入规定大小的ABS塑料壳体内，在电池极片组两侧与壳间加装单侧开扇形弹簧钢板。然后引出正极极柱、负极极柱，封盖、注液、化成，封口，制得1.2V 100AH锌镍电池。经测试电池额定容量110AH（0.2C），工作电压1.65V，1C放电容量为100AH，循环寿命（放电深度100%）520次。
对比例2
1.6V 100AH方形电池的制备
选用镀镍穿孔钢带作为正极集流体基带和负极集流体基带，用冲孔机模具分别在0.025mm厚的镀镍钢带上和铜带上冲出交替设置的正反向毛刺孔，正反向毛刺孔的开口形状均为三角形，正反向毛刺孔的开口面积均为4mm2，正反向毛刺孔的总高度为1.5mm，见图5。其配料和工艺以及操作步骤同实施例2，制得1.6V 100AH锌镍电池。经测试电池额定容量89AH，电压1.6V，1C放电容量为84AH，循环寿命（放电深度100%）360次。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。
Claims (8)
1.一种集流体基带，包括金属基带，其特征在于：所述金属基带上同时分布有毛刺孔和穿孔，该毛刺孔和穿孔交替错位排布。
2.根据权利要求1所述的集流体基带，其特征在于：所述金属基带为镍、不锈钢带、镀镍钢、铜，镀铜钢、镀锡铜、镀锌铜、铝、钛、铅或钛铅合金中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的集流体基带，其特征在于：所述金属基带的厚度0.015-0.3mm。
4.根据权利要求1所述的集流体基带，其特征在于：所述金属基带上分布有双面毛刺孔，双面毛刺孔中正面毛刺孔和反面毛刺孔按照金属基带横向和纵向依次交替排布，纵向相邻的正面毛刺孔和反面毛刺孔之间设有穿孔，该穿孔与纵向相邻的正面毛刺孔和反面毛刺孔等间距交替错位排布。
5.根据权利要求1所述的集流体基带，其特征在于：所述毛刺孔开口形状为多边形，该毛刺孔开口面积为0.36-9mm2，正面毛刺孔和反面毛刺孔开口后的总高度为0.5-3mm；穿孔的孔径为0.6-3mm，横向相邻毛刺孔之间的距离及纵向相邻毛刺孔与穿孔之间的距离均≤5mm。
6.根据权利要求1所述的集流体基带，其特征在于：所述毛刺孔开口形状为长方形、正方形或三角形。
7.一种基于权利要求1-6中任意一项所述的集流体基带制备电极的方法，其特征在于具体步骤为：
步骤S1：通过设计和计算分别用针刺机和冲孔机模具在金属基带上冲出规定大小和特定排列方式的毛刺孔和穿孔形成集流体基带；
步骤S2：将电池活性物质、导电剂、碳纤维、粘合剂和溶剂混合制备成均匀的活性物质浆料；
步骤S3：采用拉浆方式将活性物质浆料刮涂到集流体基带两面，经烘干、辊压、裁片制备成正极电极和负极电极。
8.根据权利要求7所述的防范，其特征在于：步骤S3中所述正极电极和负极电极的厚度均为0.15-2mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211725789.8A CN115986131A (zh) | 2022-12-31 | 2022-12-31 | 一种集流体基带及基于该集流体基带制备电极的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211725789.8A CN115986131A (zh) | 2022-12-31 | 2022-12-31 | 一种集流体基带及基于该集流体基带制备电极的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115986131A true CN115986131A (zh) | 2023-04-18 |
Family
ID=85975709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211725789.8A Pending CN115986131A (zh) | 2022-12-31 | 2022-12-31 | 一种集流体基带及基于该集流体基带制备电极的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115986131A (zh) |
-
2022
- 2022-12-31 CN CN202211725789.8A patent/CN115986131A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW508860B (en) | Paste-like thin electrode for battery, its manufacturing method, and battery | |
| US5698342A (en) | Electrode containing coated particles | |
| US5434019A (en) | Nickel-hydride battery used for battery-operated vehicles | |
| JP2002134161A (ja) | 電池用渦巻状電極群及び電池 | |
| CN105428626A (zh) | 碱性电容电池铁电极及其制备方法 | |
| US20140170471A1 (en) | Electrode plate, layered electrode group, battery, and cylindrical battery | |
| JP3527586B2 (ja) | アルカリ蓄電池用ニッケル電極の製造法 | |
| JP4342160B2 (ja) | 蓄電池およびその製造方法 | |
| CN201773894U (zh) | Sc型镍氢电池专用氢氧化镍正极极片 | |
| JP2006059807A (ja) | ニッケル電極及びそれを用いたアルカリ蓄電池 | |
| JP2002198055A (ja) | 電池用ペースト式薄型電極、その製造方法及び二次電池 | |
| CN101593834A (zh) | 一种锌镍电池用的镍正极 | |
| JP2000048823A (ja) | 非焼結式電極およびその製造方法 | |
| CN115986131A (zh) | 一种集流体基带及基于该集流体基带制备电极的方法 | |
| JP2002343366A (ja) | アルカリ蓄電池用極板およびそれを用いたアルカリ蓄電池 | |
| CN207834425U (zh) | 一种高温快充镍氢动力电池 | |
| JP2006196207A (ja) | アルカリ蓄電池およびその電極群の製造方法 | |
| JP4967229B2 (ja) | アルカリ二次電池用負極板およびその負極板を適用したアルカリ二次電池。 | |
| JP3893856B2 (ja) | 角型アルカリ蓄電池 | |
| JP3094033B2 (ja) | ニッケル水素二次電池 | |
| CN203910912U (zh) | 一种包覆式镍电极 | |
| JP7431072B2 (ja) | 角形電池、及び角形電池用電極群 | |
| JP2000030699A (ja) | ニッケル・水素二次電池 | |
| JP2001143712A5 (zh) | ||
| WO2023195233A1 (ja) | 亜鉛電池用負極及び亜鉛電池 |
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 |