CN117766694A - 一种镍氢电池双极性极板的生产方法、装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镍氢电池双极性极板的生产方法、装置，通过对双极性极板进行压力烧结，提高了正负极活性物质层与导电基板结合力，有利于提高镍氢电池的能量密度，制成的镍氢电池大电流充放电特性好、循环性能优异。该装置包括旋转台，以及设置于旋转平台上的真空炉，真空炉的数量至少为一个；所述旋转台所在的区域依次划分为中转区、加热区、冷却区，通过所述旋转平台的转动，将所述真空炉依次移动至中转区、加热区、冷却区；本发明采用的设备均为常用设备，成本较低，便于连续生产，大大提高生产效率。
Description
技术领域
本发明属于镍氢电池领域，具体涉及一种镍氢电池双极性极板的生产方法、装置。
背景技术
镍氢电池的双极性极板包括：导电基板；正极活性物质层，其涂敷在该导电基板的一面；以及负极活性物质层，其涂敷在该导电基板的另一面。在正极活性物质层中包含作为正极活性物质的Ni(OH)2；另外，在负极活性物质层中包含作为负极活性物质的储氢合金。
目前普遍采用的涂敷工艺为湿法加工和干法加工工艺，采用这些工艺所处理的双极性电极，制成的镍氢电池放电电流不易提高，大电流放电特性不够好，表面层活性材料较易于脱落，影响镍氢电池的寿命。
例如，专利CN 200710194192.4公开了一种镍氢电池负极板的制造方法，该专利设计的专用真空炉具有双炉腔、双保温结构，固升温、降温快(A、B炉腔交替加温冷却)，经真空烧结后的负极板电容量高，装配后的电池寿命长，耐过充、过放能力强；负极板强度，柔韧性好，合格率高的特点。但是，该专利只针对负极板进行处理，只是采用普通的烧结过程，制成的镍氢电池大电流放电性能较差，正极表面层活性材料易于脱落。
专利CN 02114557.1公开了一种大容量动力镍氢电池正负电极板的表面处理方法，采用嵌漏法制备大容量动力镍氢电池的正负电极，烘干、压片；之后将电极板置于离子注入机真空室中；然后将N+离子束引出进行轰击注入，将经过离子注入的电极板取出，并置于加热炉中进行退火，即完成了电极的表面处理。经该方法所处理的大容量动力镍氢电池电极，表面纳米化水平高，提高了电池电极表面电子离子交换率，较大程度提高了电池的放电特性，获得了大电流放电的能力，提高了电池的寿命。但是该专利采用的设备成本昂贵，需要特定的装置进行N+离子束引出轰击注入，而且生产过程需要多次转运，生产效率低，采用低温退火处理，正极表面层活性材料易于脱落，影响镍氢电池的寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镍氢电池双极性极板的生产方法、装置，正负极活性物质层与导电基板结合力强，有利于提高镍氢电池的能量密度，制成的镍氢电池大电流充放电特性好、循环性能优异。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种镍氢电池双极性极板的生产方法，包括以下步骤：
(1)将正负极活性物质涂敷在导电基板上，依次经烘干、碾压处理，裁片后得到双极性极板；
(2)将双极性极板置于真空炉中，然后将该真空炉进行抽真空处理，对双极性极板进行压力烧结；
(3)压力烧结完成后，充入惰性气氛进行冷却保护，冷却后将双极性极板取出，得到所述镍氢电池双极性极板。
优选的方案，步骤(1)中，所述导电基板包括镀镍钢板、镀镍铜板、镍板、不锈钢板中的任意一种。
优选的方案，步骤(2)中，烧结温度为300～1100℃，烧结时间为0.1～10小时，双极性极板的压力为1～600kg。
进一步的，步骤(2)中，烧结温度为700～900℃，烧结时间为2～5小时，双极性极板的压力为100～300kg。
优选的方案，步骤(3)中，冷却至温度为15～50℃。
进一步的，步骤(3)中，冷却至温度为25～35℃；所述惰性气氛采用氩气或者氮气。
本发明还提供所述镍氢电池双极性极板的生产装置，该装置包括旋转台，以及设置于旋转平台上的真空炉，真空炉的数量至少为一个；
所述旋转台所在的区域依次划分为中转区、加热区、冷却区，通过所述旋转平台的转动，将所述真空炉依次移动至中转区、加热区、冷却区；
所述加热区的周围设置有加热装置，用于对加热区的真空炉进行加热；
所述真空炉内设置有加压机构，用于对双极性极板进行加压；
所述冷却区的下方设置有风扇，用于对冷却区的真空炉进行冷却。
优选的方案，所述真空炉的数量为三个；三个真空炉分别位于中转区、加热区、冷却区，便于连续生产双极性极板，有利于提高生产效率。
优选的方案，所述真空炉的外壳内设有水冷夹套；需要对真空炉进行冷却时，开启风扇并向水冷夹套通入冷却水，冷却效率高。
优选的方案，所述真空炉设有抽真空机构、惰性气氛机构，所述抽真空机构用于对真空炉进行抽真空处理，所述惰性气氛机构用于向真空炉充入/抽出惰性气体。
优选的方案，所述加压机构包括上压块、下压块；用于对双极性极板施加压力。
优选的方案，所述加热装置呈U形，开口朝向所述旋转台的中心。
更优选的，所述加热装置设置于加热区真空炉的周围，所述加热装置内设有红外加热板，红外加热板的外表面包裹有耐高温材料。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明一种镍氢电池双极性极板的生产方法，通过对双极性极板进行压力烧结，提高了正负极活性物质层与导电基板结合力，有利于提高镍氢电池的能量密度，制成的镍氢电池大电流充放电特性好、循环性能优异。
本发明提供生产所述镍氢电池双极性极板的装置，该装置包括旋转台，以及设置于旋转平台上的真空炉；所述旋转台所在的区域依次划分为中转区、加热区、冷却区，通过所述旋转平台的转动，将所述真空炉依次移动至中转区、加热区、冷却区；本发明采用的设备均为常用设备，成本较低，避免生产过程多次转运，压力烧结和冷却保护可同时进行，便于连续生产，大大提高生产效率。
附图说明
为更清楚说明本发明实施的技术方案，下面附图进行简单介绍。以下附图介绍仅为本发明的一些实施实例，对本领域技术人员可在不付出创造性劳动的前提下，根据附图和实际生产情况进行运用。
图1为本发明一种镍氢电池双极性极板的生产方法的流程图；
图2为旋转台所在的区域划分图；
图3为真空炉的工作原理图；
标号说明：1-旋转台，2-真空炉，3-加热装置，301-红外加热板，302-耐高温层，4-加压机构，401-上压块，402-下压块，5-风扇，6-水冷夹套，7-导电基板，8-正极活性物质，9-负极活性物质。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
需要说明的是本文中所提到的描述方位的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”除特殊说明均不特指该方位，只是为了描述方便，所述产品的放置方向不同其描述也不尽相同。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下可理解的方位，都属于本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示，一种镍氢电池双极性极板的生产方法，包括以下步骤：
(1)将正负极活性物质涂敷在导电基板上，依次经烘干、碾压处理，烘干温度为85～130℃，碾压压力600t，裁片后得到双极性极板；
(2)将双极性极板置于真空环境中，对双极性极板进行压力烧结；烧结温度为700℃，烧结时间为2小时，双极性极板的压力为200kg；
(3)加压烧结完成后，充入氩气进行冷却保护，冷却至温度为25～35℃，得到所述镍氢电池双极性极板。
在本实施例中，导电基板为镀镍钢板，导电基板的厚度为300μm；采用湿法加工加工工艺，将正、负极活性物质分别涂敷在导电基板的正反面。
在本实施例中，采用湿法工艺，正极配方：氢氢化镍：钴粉：粘结剂(CMC+黄原胶)＝95～98：2～5：0.05～1，负极配方：储氢合金粉：镍粉：粘结剂(CMC+聚丙烯酸钠)＝96～99：1～4：0.05～1。
实施例2
本实施例为实施例1的进一步改进，区别在于：烧结温度为800℃，烧结时间为2小时，双极性极板的压力为150kg。
实施例3
本实施例为实施例1的进一步改进，区别在于：烧结温度为900℃，烧结时间为2小时，双极性极板的压力为100kg。
将实施例1～3制备的镍氢电池双极性极板组装成方形7.2V-6.5Ah型号的镍氢电池，镍氢电池的组装过程为现有技术，其电性能测试结果如表1下：
表1将实施例1～3制备的镍氢电池双极性极板组装成方形7.2V-6.5Ah型号的镍氢电池性能测试
实施例4
实施例1～3中镍氢电池双极性极板的生产装置，如图2～3所示，该装置包括旋转台1，以及设置于旋转平台上的真空炉2；
旋转台1所在的区域依次划分为中转区、加热区、冷却区，通过所述旋转平台的转动，将真空炉2依次移动至中转区、加热区、冷却区；
加热区的周围设置有加热装置3，用于对加热区的真空炉进行加热；
真空炉内设置有加压机构4，用于对双极性极板进行加压；
冷却区的下方设置有风扇5，用于对冷却区的真空炉进行冷却。
具体的，真空炉2的数量为三个，三个真空炉分别位于中转区、加热区、冷却区。
具体的，真空炉的外壳内设有水冷夹套6，风扇5、水冷夹套6与温度控制模块连接。
具体的，真空炉设有抽真空机构、惰性气氛机构，抽真空机构、惰性气氛机构与气氛控制模块连接，抽真空机构用于对真空炉进行抽真空处理，惰性气氛机构用于向真空炉充入/抽出惰性气体。
具体的，加压机构包括上压块401、下压块402，加压机构与压力控制模块连接，用于对双极性极板施加一定压力。
具体的，加热装置3呈U形，开口朝向所述旋转台1的中心；加热装置3设置于加热区真空炉的周围，加热装置3内设有红外加热板，红外加热板的外表面包裹有耐高温材料。
具体的，加热装置3还可以采用电阻丝加热或者电磁感应加热的方式。
上述装置的工作过程：
(a)将裁片后得到双极性极板置于中转区的真空炉2中，通过抽真空机构进行抽真空，中转区的真空炉2随旋转台1转动至加热区，通过加压机构4对极板施加压力，加热装置3进行加热，对双极性极板进行压力烧结；
(b)压力烧结结束后，加热区的真空炉2转动至冷却区，加压机构4停止加压，通过惰性气氛机构充入惰性气体，进行冷却保护，冷却后将极板取出，得到镍氢电池双极性极板；
(c)循环步骤(a)-(b)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种镍氢电池双极性极板的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将正负极活性物质涂敷在导电基板上，依次经烘干、碾压处理，裁片后得到双极性极板；
(2)将双极性极板置于真空炉中，然后将该真空炉进行抽真空处理，对双极性极板进行压力烧结；
(3)压力烧结完成后，充入惰性气氛进行冷却保护，冷却后将双极性极板取出，得到所述镍氢电池双极性极板。
2.根据权利要求1所述一种镍氢电池双极性极板的生产方法，其特征在于，步骤(1)中，所述导电基板包括镀镍钢板、镀镍铜板、镀钛钢板、镀钛铜板、镀碳钢板、镀钛铜板、镍板、不锈钢板中的任意一种。
3.根据权利要求1所述一种镍氢电池双极性极板的生产方法，其特征在于，步骤(2)中，烧结温度为300～1100℃，烧结时间为0.1～10小时，双极性极板的压力为1～600kg。
4.根据权利要求1所述一种镍氢电池双极性极板的生产方法，其特征在于，步骤(3)中，冷却至温度为15～50℃。
5.根据权利要求1～4中任一项所述镍氢电池双极性极板的生产装置，其特征在于，该装置包括旋转台(1)，以及设置于旋转平台上的真空炉(2)，真空炉(2)的数量至少为一个；
所述旋转台(1)所在的区域依次划分为中转区、加热区、冷却区，通过所述旋转平台的转动，将所述真空炉(2)依次移动至中转区、加热区、冷却区；
所述加热区的周围设置有加热装置(3)，用于对加热区的真空炉进行加热；
所述真空炉内设置有加压机构(4)，用于对双极性极板进行加压；
所述冷却区的下方设置有风扇(5)，用于对冷却区的真空炉进行冷却。
6.根据权利要求5所述镍氢电池双极性极板的生产装置，其特征在于，所述真空炉(2)的数量为三个，三个真空炉分别位于中转区、加热区、冷却区。
7.根据权利要求5所述镍氢电池双极性极板的生产装置，其特征在于，所述真空炉的外壳内设有水冷夹套(6)。
8.根据权利要求5所述镍氢电池双极性极板的生产装置，其特征在于，所述真空炉设有抽真空机构、惰性气氛机构。
9.根据权利要求5所述镍氢电池双极性极板的生产装置，其特征在于，所述加热装置(3)呈U形，开口朝向所述旋转台(1)的中心。
10.根据权利要求9所述镍氢电池双极性极板的生产装置，其特征在于，所述加热装置(3)设置于加热区真空炉的周围，所述加热装置(3)内设有红外加热板，红外加热板的外表面包裹有耐高温材料。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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