CN1417875A - 电池电极活性物质及极片表面改性新技术 - Google Patents

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Abstract

本发明是为了提高电池电极活性物质及极片的导电性，降低电池的内阻，提高电池大电流放电的能力，以满足动力电池的需要，提供了一种电池电极活性物质及极片表面改性新技术，即采用物理和化学的方法对电池电极活性物质及极片进行镀覆导电膜层的表面改性。使用该方法改性过的电池，可降低内阻，提高放电容量、电极活性物质利用率、大电流放电等各方面性能。

Description

电池电极活性物质及极片表面改性新技术
技术领域
本发明属于电池生产技术领域。
背景技术
镍氢电池、锂离子电池、燃料电池等作为一种新型高性能的绿色电池，具有能量密度高、无镉污染、可大电流快速充放电等特点，在小型便携式电子器件中获得了广泛的应用。随着研究工作的深入和技术的不断发展，这类电池在电动工具、电动车辆和混合动力车上也正在逐步得到应用，形成新的发展动力。为了满足动力电池的要求，提高电池的综合性能，尤其是大电流放电能力是当务之急。由于电池电极活性物质及极片导电性会严重影响其大电流放电能力，所以改进电极活性物质及极片的导电性是提高电池大电流放电能力的关键问题之一。
目前用化学镀的方法对电极活性物质颗粒进行表面改性的报道很多，  但用化学镀的方法在极片表面镀覆导电膜的研究却未见报道。1997年张允什等申请了可充电碱性电池表面改性的正极材料的专利，提出了用化学镀的方法在Ni(OH)2表面包覆一层Co镀层(CN1200582A)。1995年鹤田慎司等申请了储氢合金、储氢合金的表面改性方法、电池用负极及碱性充电电池的专利，提出了两种合金表面的处理方法包括用R-X化合物处理储氢合金；以及以等摩尔比混合合金的元素，在真空，惰性气体或氢气氛中对该混合物进行机械处理(CN1323071A)。这些方法都在一定程度上增大了电极的氧化还原可逆性，提高了活性物质的利用率，增大了放电容量。但这些方法基本上是用化学方法对电极活性物质颗粒进行表面改性，一方面这些方法较为复杂，步骤较多，成本较高、不易控制；另一方面在处理过程中容易引入杂质，且处理液容易造成环境污染。
本发明的目的是针对上述电池电极活性物质及极片导电性较差的问题，提供了一种电池电极活性物质及极片表面改性新技术，从而使电池的性能更适合动力电池的要求。
发明内容
本发明的内容是这样实现的：
电池电极活性物质及极片表面改性新技术，其特征在于用物理和化学的方法对电极活性物质及极片进行镀覆导电膜层的表面改性，需要说明的是本技术采用的化学方法包括：化学镀、电镀；采用的物理方法包括：真空蒸镀法、等离子体溅射法、等离子体真空多弧镀法，金属化合物气相沉积法。所镀的导电膜层种类众多，包括：金属、金属氧化物、导电高分子材料、碳材料、无机材料。
经过上述方法改性的电极活性物质及极片经测试性能优异，测试方法是：将改性过的正负电极活性物质制成极片，将改性过的极片与隔膜一起卷绕，装壳，注入2.2～2.3g 7.2mol/L的KOH溶液，点焊极耳，封口，即可制得电池。电池经活化后，0.2C充电7h，0.2C放电至1V；0.5C充电140min，0.5C放电至1V；1C充电60min，1C放电至1V；0.5C充电140min，3C放电至0.9V。该电池性能测试结果如图1、图2所示，同时用内阻测试仪测定该电池的内阻。
图1为用本发明提供的方法改性过的电池和未经改性的电池在不同放电电流下的放电容量比较图。在图1中，A线表示用本发明提供的方法改性过的电池容量测试曲线，B表示未经改性的电池容量测试曲线，由图可以看出，用本发明提供的方法改性过的电池的放电容量高于未经改性的电池的放电容量。
图2为用本发明提供的方法改性过的电池和未经改性的电池在3C(4.5A)放电时放电电压比较图。在图2中，A线表示用本发明提供的方法改性过的电池电压测试曲线，B表示未经改性的电池电压测试曲线，由图可以看出，用本发明提供的方法改性过的电池的放电电压高于未经改性的电池的放电电压。
内阻测试结果表明：用本发明提供的方法改性过的电池的内阻为18.3mΩ，而未改性的电池的内阻为26.5mΩ，可见经过改性的电池的内阻有了一定的降低。
综上所述，本发明提供的电池电极活性物质及极片表面改性新技术，由于在电极活性物质及极片表面镀覆一层导电膜，降低了电池的内阻，内阻降低了31％，提高了电极活性物质的利用率，利用率提高了12％。采用本发明技术提供的方法改性过的电池高倍率放电能力得到了提高，如AA电池3C倍率容量由988mAh提高到1220mAh，这些性能的提高使电池更适合动力电池的要求。本发明提供的表面改性技术与现有技术相比，方法简便，易于操作。
虽然用化学方法和物理方法都可以在极片表面镀膜，且都可以改善电池的性能，但化学方法与物理方法相比，容易造成环境污染。目前，工业发展已经对环境造成了很大的污染，环境污染带来的严重后果已经引起了全社会的关注，随着人类社会的发展，人们对电池的需求量将迅速增加，因此，电池生产的环保化势在必行。从环保以及各方面综合考虑，物理方法优于化学方法，更适合在工业生产中应用。
附图说明
图1-电池放电容量与放电电流的关系  图2-3C放电电压与时间的关系
具体实施方式
实施例1：
将AA电池正电极活性物质及极片(40mm×80mm×0.68mm，8.1g)负电极活性物质及极片(40mm×110mm×0.38mm，9.8g)在用等离子体溅射法在其表面镀覆一层金属Ag膜，使电池内阻降低了31％，电极活性物质的利用率提高了12％。
实施例2：
将AA电池正电极活性物质及极片(40mm×80mm×0.68mm，8.1g)，负电极活性物质及极片(40mm×110mm×0.38mm，9.8g)用等离子体真空多弧镀法在其表面镀覆一层金属Ni膜，使电池内阻降低了25％，电极活性物质的利用率提高了10％。
实施例3：
将AA电池正电极活性物质及极片(40mm×80mm×0.68mm，8.1g)负电极活性物质及极片(40mm×110mm×0.38mm，9.8g)用化学镀的方法在其表面镀覆一层金属Ni膜，使电池内阻降低了24％，电极活性物质的利用率提高了10％。
实施例4：
将AA电池正电极活性物质及极片(40mm×80mm×0.68mm，8.1g)负电极活性物质及极片(40mm×110mm×0.38mm，9.8g)用电镀的方法在其表面镀覆一层金属Ni膜，使电池内阻降低了20％，电极活性物质的利用率提高了8％。

Claims (4)

1.电池电极活性物质及极片表面改性新技术，其特征在于：用物理和化学的方法对电极活性物质及极片进行镀覆导电膜层的表面改性。
2.按照权利要求1中所述的电池电极活性物质及极片表面改性新技术，其特征在于：采用的化学方法包括：化学镀、电镀。
3.按照权利要求1中所述的电池电极活性物质及极片表面改性新技术，其特征在于：采用的物理方法包括：真空蒸镀法、等离子体溅射法、等离子体真空多弧镀法、金属化合物气相沉积法。
4.按照权利要求1中所述的电池电极活性物质及极片表面改性新技术，其特征在于：其导电膜层种类众多，包括：金属、金属氧化物、导电高分子材料、碳材料、无机材料。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102255073A (zh) * 2010-11-04 2011-11-23 耿世达 一种增强锂离子电池正负极极片结构的新工艺
CN103219492A (zh) * 2013-04-09 2013-07-24 中南大学 一种改性锂离子电池锰系正极及制备方法
CN104795562A (zh) * 2015-05-06 2015-07-22 田东 一种改性三元正极材料的制备方法
CN106953074A (zh) * 2015-12-31 2017-07-14 黄炳照 电极结构

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