CN1250231A - 电沉积镉电极制造方法 - Google Patents

电沉积镉电极制造方法 Download PDF

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Abstract

一种镉镍碱性蓄电池的电沉积镉电极制造方法,其特征是包括下列步骤:放卷—→电沉积镉－→一次碾压－→一次干燥－→浸硫酸镍溶液－→二次干燥－→二次碾压—→收卷等。采用本发明,生产工艺简短,从投料到成品只需一台自动连续的设备完成,生产的电极产品综合性能好,集现有几种方法制造镉电极的优点于一身。

Description

电沉积镉电极制造方法
本发明涉及一种在载体上电沉积活性材料的镉镍碱性蓄电池电极的制造方法，特别涉及一种电沉积镉电极制造方法，制造的镉电极可用于镉镍圆柱密封碱性蓄电池和镉镍方形开口碱性蓄电池中，也可用作其它镉镍碱性蓄电池的负电极。
镉镍碱性蓄电池是碱性蓄电池中最重要的一大系列，产量大，应用广泛。现有技术中，碱性镉镍蓄电池镉电极的制造方法较多，一般有袋式镉电极、烧结式镉电极、拉干镉电极和发泡式镉电极等，这些镉电极各有千秋；(1)袋式镉电极具有最低的物耗成本，但大电流放电和低温性能较差；(2)烧结式镉电极具有大电流放电和低温放电性能好的特点，但其物耗成本是最高的；(3)拉干镉电极的大电流放电性能高于袋式镉电极但又低于烧结式镉电极，其物耗成本大大低于烧结式镉电极，略高于袋式镉电极；(4)发泡式镉电极具有最高的比容量，但大电流放电和低温性能稍差，其物耗成本高于袋式镉电极。
本发明之目的旨在克服上述现有技术中的不足，提供一种具有高的综合性能水平：即其物耗成本接近于成本最低的袋式镉电极、大电流放电和低温放电性能接近放电性能最好的烧结式镉电极、单位体积比容量接近于比容量最高的发泡式镉电极，具有最简单的工艺路线且只需要一台专用设备自动连续完成的镉镍碱性蓄电池的电沉积镉电极制造方法。
本发明的内容是：一种电沉积镉电极制造方法，其特征之处是包括下列步骤：
(1)放卷：将镀镍冲孔钢带在放卷装置控制下以5-7m/h的走带速度放卷，连续进入沉积槽；
(2)电沉积镉：沉积槽中，以硫酸镉、硫酸镍、硫酸和净化水的混合物为沉积液，以镉球为主阳极、铅板为辅阳极、所述镀镍冲孔钢带为阴极；控制沉积液中镉含量为12～22g/l、镍含量为0.5～1.5g/l、硫酸含量为35～45g/l，沉积液温度为17℃～26℃，主阳极电流500A～700A、电压10.5V～13.5V，辅阳极电流250～420A、电压10.5V～13.5v，使所述镀镍冲孔钢带以5～7m/h的走带速度连续通过沉积槽后，即制得电沉积镉电极带初品；
(3)一次碾压：把所述电沉积镉电极带初品经碾压并控制经碾压后的电沉积镉电极带初品厚度为0.60～0.70mm；
(4)一次干燥：把碾压后的电沉积镉电极带初品以5-7m/h的速度连续通过温度为110～130℃的烘箱，干燥时间8～6min；
(5)浸硫酸镍：经一次干燥后的电沉积镉电极带初品以5-7m/h的速度连续通过硫酸镍溶液，并控制该溶液中镍含量为13～25g/l、温度15℃～30℃、镉含量不大于50g/l；
(6)二次干燥：将浸硫酸镍后的电沉积镉电极带初品以5-7m/h的速度连续通过温度为100℃～120℃的烘箱，干燥时间为16～12min；
(7)二次碾压：把二次干燥后的电沉积镉电极带初品经碾压即制得电沉积镉电极带，并控制经碾压后的电沉积镉电极带厚度为0.43～0.49mm；
(8)收卷：在收卷装置控制下，将二次碾压后的电沉积镉电极带收卷。
将收卷后的电沉积镉电极带按现有技术方式经放卷→剪切→精压→滚剪→选品，即得到电沉积镉电极产品。
本发明内容中：所述主阳极较好的是装在钛篮中的镉球。
本发明内容中：所述辅阳极为铅板栅。
与现有技术相比，本发明具有下列特点：
(1)生产工艺过程简短，从投料到成品只需一台自动连续的设备完成，生产的电极产品质量容易控制，较好地实现产品质量的稳定性和均匀性，且能节省人力和物力，设备投资少；
(2)产品综合性能好，本发明集现有技术中几种方法制造镉电极的优点于一身。如具有烧结式镉电极的大电流放电的优异性能、袋式镉电极的最低成本、拉干式镉电极的简短工序和发泡式镉电极最高的比容量；
(3)采用本发明制造的电沉积镉电极，单位体积比容量高：约为拉干式和烧结式体积比容量的1.32～1.55倍，与其它镉电极比较，数据见附表1；
附表1
镉电极类型 本发明电沉积镉电极   烧结式镉电极   拉干式镉电极
单位体积比容量 930左右mAh/cm3   600左右mAh/cm3   700左右mAh/cm3
(4)采用本发明制造的电沉积镉负极内阻较小，有利于大电流放电和改善低温性能；
以5/4SC电池和SC1500两个产量最大的产品为例，采用同样的烧结镍正极配不同的镉负极所测内阻比较数据见附表2：
附表2
镉电极类型   本发明电沉积镉电极   烧结式镉电极   拉干式镉电极
5/4SC电池内阻   4.5～5.5mΩ   3.8～7.7mΩ   12.7～20.6mΩ
SC1500电池内阻   5.0～5.47mΩ   5.96～7.99mΩ   6.5～10.9mΩ
(5)采用本发明制造的电沉积镉电极吸氧能力较强—使电池内压较低；
以5/4SC1800mAh为例：试验以1C5A充电1.5h内压情况见附表3：
附表3
  镉电极类型 本发明电沉积镉电极   烧结式镉电极 拉干式镉电极
电池内压 0.96MPa 0.28MPa 正常性能测试底就鼓了没有大电流过充
(6)采用本发明制造的电沉积镉电极所装电池自放电小；
以SC1500电池为例，充电态电池搁置28天的自放电率只有9％，而一般IEC标准和国家标准均允许在35％以内，而全烧结式电池有时还超过35％。可见采用电沉积镉电极可以使电池的自放电大大减小；
(7)采用本发明制造的电沉积镉电极所装电池开路搁置电压较高；
以全烧结SC1300和采用电沉积镉电极SC1500比较，同在室温下充电态搁置SC1300搁置7个月的电池的电压情况和SC1500搁置8个月的电压情况对比见附表4；
附表4
  搁置电压型号 最高电压 最  低电  压 平  均电  压
  SC1300(全烧式)搁置7个月 0.967V 0.702V 0.816V
  SC1500(电沉积)搁置8个月 1.218V 1.176V 1.203V
从上表可见采用电沉积镉电极有利电池的搁置，没有低电压的现象；
(8)本发明有关技术指标与国外VARTA公司和国内某公司引进以色列的电沉积镉电极生产线进行比较见附表5：
附表5
公司名称项目 本发明制造的产品 德  国VARTA公司 国内某公司
电极容量(mAh/cm3) 934(平均值) 787(实测值) 833(标称值)
单位体积物 质  量(g/cm3) 2.63 2.31 2.48
电极厚度(mm) 0.46±0.02 0.48±0.02 0.48±0.02
活性物质利用率(％) 74.7 71.3 70.4
外    观 无掉粉 无掉粉 有掉粉
维修工作量 目前已达二个月不换刮浆板不清理镉渣 每两周清理一次沉积槽内镉渣 每周换一次刮浆板，清理镉渣
产品合格率 目前已达96％左右 96％左右 85～90％左右
从以上对比情况可知，采用本发明制造的电沉积镉电极不仅电极性能水平已达到世界先进水平，其设备的实用性、经济性和维修周期也达到世界先进水平。
下面是本发明的实施例：
实施例1：
一种电沉积镉电极制造方法，包括下列步骤：
(1)放卷：将镀镍冲孔钢带在放卷装置控制下以5m/h的走带速度放卷，连续进入沉积槽；
(2)电沉积镉：沉积槽中，以硫酸镉、硫酸镍、硫酸和净化水的混合物为沉积液，以钛篮装入镉球为主阳极、铅板栅为辅阳极、所述镀镍冲孔钢带为阴极；控制沉积液中镉含量为12～15g/l、镍含量为0.5～0.8g/l、硫酸含量为35～38g/l，沉积液温度为17℃～26℃，主阳极电流500A、电压10.5V，辅阳极电流250、电压10.5V，使所述镀镍冲孔钢带5m/h的走带速度连续通过沉积槽后，即制得电沉积镉电极带初品；
(3)一次碾压：把所述电沉积镉电极带初品经碾压并控制经碾压后的电沉积镉电极带初品厚度为0.60～0.70mm；
(4)一次干燥：把碾压后的电沉积镉电极带初品以5m/h的速度连续通过温度为110～130℃的烘箱，干燥时间8min；
(5)浸硫酸镍：经一次干燥后的电沉积镉电极带初品以5m/h的速度连续通过硫酸镍溶液，并控制该溶液中镍含量为13g/l、温度15℃～30℃、镉含量不大于50g/l；
(6)二次干燥：将浸硫酸镍后的电沉积镉电极带初品以5m/h的速度连续通过温度为100℃～120℃的烘箱，干燥时间为16min；
(7)二次碾压：把二次干燥后的电沉积镉电极带初品经碾压即制得电沉积镉电极带，并控制经碾压后的电沉积镉电极带厚度为0.43～0.49mm；
(8)收卷：在收卷装置控制下，将二次碾压后的电沉积镉电极带收卷。
将收卷后的电沉积镉电极带按现有技术方式经放卷→剪切→精压→滚剪→选品，即得到电沉积镉电极产品。
实施例2：
一种电沉积镉电极制造方法，包括下列步骤：
(1)放卷：将镀镍冲孔钢带在放卷装置控制下以7m/n的走带速度放卷，连续进入沉积槽；
(2)电沉积镉：沉积槽中，以硫酸镉、硫酸镍、硫酸和净化水的混合物为沉积液，以钛篮装入镉球为主阳极、铅板栅为辅阳极、所述镀镍冲孔钢带为阴极；控制沉积液中镉含量为19～22g/l、镍含量为1.2～1.5g/l、硫酸含量为42～45g/l，沉积液温度为17℃～26℃，主阳极电流700A、电压13.5V，辅阳极电流420A、电压13.5v，使所述镀镍冲孔钢带以7m/h的走带速度连续通过沉积槽后，即制得电沉积镉电极带初品；
(3)一次碾压：把所述电沉积镉电极带初品经碾压并控制经碾压后的电沉积镉电极带初品厚度为0.60～0.70mm；
(4)一次干燥：把碾压后的电沉积镉电极带初品以7m/h的速度连续通过温度为110～130℃的烘箱，干燥时间6min；
(5)浸硫酸镍：经一次干燥后的电沉积镉电极带初品以7m/h的速度连续通过硫酸镍溶液，并控制该溶液中镍含量为13～25g/l、温度15℃～30℃、镉含量不大于50g/l；
(6)二次干燥：将浸硫酸镍后的电沉积镉电极带初品以7m/h的速度连续通过温度为100℃～120℃的烘箱，干燥时间为12min；
(7)二次碾压：把二次干燥后的电沉积镉电极带初品经碾压即制得电沉积镉电极带，并控制经碾压后的电沉积镉电极带厚度为0.43～0.49mm；
(8)收卷：在收卷装置控制下，将二次碾压后的电沉积镉电极带收卷。
将收卷后的电沉积镉电极带按现有技术方式经放卷→剪切→精压→滚剪→选品，即得到电沉积镉电极产品。
实施例3：
一种电沉积镉电极制造方法，包括下列步骤：
(1)放卷：将镀镍冲孔钢带或冲孔镍带在放卷装置控制下以6m/n的走带速度放卷，连续进入沉积槽；
(2)电沉积镉：沉积槽中，以硫酸镉、硫酸镍、硫酸和净化水的混合物为沉积液，以钛篮装入镉球为主阳极、铅板栅为辅阳极、所述镀镍冲孔钢带为阴极；控制沉积液中镉含量为15～19g/l、镍含量为0.8～1.2g/l、硫酸含量为38～42g/l，沉积液温度为17℃～26℃，主阳极电流500A～700A、电压10.5V～13.5V，辅阳极电流250～420A、电压10.5V～13.5v，使所述镀镍冲孔钢带或冲孔镍带以6m/h的走带速度连续通过沉积槽后，即制得电沉积镉电极带初品；
(3)一次碾压：把所述电沉积镉电极带初品经碾压机并控制经碾压后的电沉积镉电极带初品厚度为0.60～0.70mm；
(4)一次干燥：把碾压后的电沉积镉电极带初品以6m/h的速度连续通过温度为110～130℃的烘箱，干燥时间7min；
(5)浸硫酸镍：经一次干燥后的电沉积镉电极带初品以6m/h的速度连续通过硫酸镍溶液，并控制该溶液中镍含量为13～25g/l、温度15℃～30℃、镉含量不大于50g/l；
(6)二次干燥：将浸硫酸镍后的电沉积镉电极带初品以6m/h的速度连续通过温度为100℃～120℃的烘箱，干燥时间为14min；
(7)二次碾压：把二次干燥后的电沉积镉电极带初品经碾压即制得电沉积镉电极带，并控制经碾压后的电沉积镉电极带厚度为0.43～0.49mm；
(8)收卷：在收卷装置控制下，将二次碾压后的电沉积镉电极带收卷。
将收卷后的电沉积镉电极带按现有技术方式经放卷→剪切→精压→滚剪→选品，即得到电沉积镉电极产品。
本发明不限于上述实施例，本发明内容所述均可实施，并具有良好效果。

Claims (3)

1、一种电沉积镉电极制造方法，其特征是包括下列步骤：
(1)放卷：将镀镍冲孔钢带或冲孔镍带在放卷装置控制下以5-7m/n的走带速度放卷，连续进入沉积槽；
(2)电沉积镉：沉积槽中，以硫酸镉、硫酸镍、硫酸和净化水的混合物为沉积液，以镉球为主阳极、铅板为辅阳极、所述镀镍冲孔钢带为阴极；控制沉积液中镉含量为12～22g/l、镍含量为0.5～1.5g/l、硫酸含量为35～45g/l，沉积液温度为17℃～26℃，主阳极电流500A～700A、电压10.5V～13.5V，辅阳极电流250～420A、电压10.5V～13.5v，使所述镀镍冲孔钢带以5～7m/h的走带速度连续通过沉积槽后，即制得电沉积镉电极带初品；
(3)一次碾压：把所述电沉积镉电极带初品经碾压并控制经碾压后的电沉积镉电极带初品厚度为0.60～0.70mm；
(4)一次干燥：把碾压后的电沉积镉电极带初品以5-7m/h的速度连续通过温度为110～130℃的烘箱，干燥时间8～6min；
(5)浸硫酸镍：经一次干燥后的电沉积镉电极带初品以5-7m/h的速度连续通过硫酸镍溶液，并控制该溶液中镍含量为13～25g/l、温度15℃～30℃、镉含量不大于50g/l；
(6)二次干燥：将浸硫酸镍后的电沉积镉电极带初品以5-7m/h的速度连续通过温度为100℃～120℃的烘箱，干燥时间为16～12min；
(7)二次碾压：把二次干燥后的电沉积镉电极带初品经碾压机进行碾压，即制得电沉积镉电极带，并控制经碾压后的电沉积镉电极带厚度为0.43～0.49mm；
(8)收卷：在收卷装置控制下，将二次碾压后的电沉积镉电极带收卷。
2、按权利要求1所述的电沉积镉电极制造方法，其特征是：所述主阳极是装在钛篮中的镉球。
3、按权利要求1或2所述的电沉积镉电极制造方法，其特征是：所述辅阳极为铅板栅。
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