CN1805183A - 一种氢镍电池负极片材的制作方法 - Google Patents

一种氢镍电池负极片材的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氢镍电池负极片材的制作方法，极片以切拉网状集流体带材为基材，首先将活性物质干粉料填充在切拉网状集流体带材的网孔内，其特征在于：在压实和裁片步骤之间依次有以下步骤：浸润粘结剂、烘干、压实、切除断齿和涂胶。采用再次压实和切除断齿方法改善电池极片形状，增加了极片压实密度，不会脱粉，有效防止了卷绕后电极短路、成品电池出现低压现象，提高了电池的成品率、安全性和一致性。集流体带材两侧边和中间部位的空率基本相同，填粉总量提高1％～5％，毛刺上一些晶枝生长的高度也小于配用隔膜的厚度，负极片的利用率提高2％～6％，而且，正极片相应可以加高0.5mm～1.0mm，提高了电池的装配系数，增加了氢镍电池的容量，一般比氢镍电池提高3％～9％。

Description

一种氢镍电池负极片材的制作方法
技术领域
本发明涉及用于直接转变化学能为电能的电池用电化学方法在载体上沉积活性材料制造碱性蓄电池氢氧化镍电极，尤其是涉及一种氢镍电池负极片材的制作方法。
背景技术
氢镍电池是继镉镍电池之后的新一代高能碱性二次电池，具有高容量、大功率、无污染等特点，是当今二次电池重要的发展方向之一。目前，AA型氢镍电池容量已达到2500mAh，4/3A型氢镍电池容量已达到4500mAh，体积比能量为400Wh/L以上，是镍镉电池体积比能量的2.5倍，接近目前锂离子电池的水平。但是，现有氢镍电池以切拉网状集流体带材为基材的负极片折边的宽度为2mm～5mm，折边处的空率比其它小50％左右，极片两边的合金粉的填充量减小，占整个极片的5％～10％，对于制作高容量电池时，将严重影响到负极合金粉的填充量。而且，极片两侧边存在由网孔双层折边形成的断齿，断齿宽度一般为0.5mm～2.0mm，断齿部位不能填充合金粉，使电池容量低，强度不及其它部位，在后续的操作过程中非常容易被折弯，卷绕时易脱粉，易短路，在卷绕成电池进行活化、循环后，合金粉会部分粉化、脱落，使电池出现低压现象，断齿形成高度一般为0.05mm～0.15mm的毛刺。如果毛刺上一些晶枝生长的高度大于配用隔膜的厚度，卷绕后还会发生正负极短路的现象，使氢镍电池的一致性、安全性变劣，特别是直接制约了氢镍电池的应用和容量的进一步提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提出一种氢镍电池负极片材的制作方法。
本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决。
这种氢镍电池负极片材的制作方法，极片以切拉网状集流体带材为基材，包括首先将活性物质干粉料填充在切拉网状集流体带材的网孔内，然后压实，还包括最后裁片，将经过各个步骤处理的集流体带材裁切成所要求长度的极片成品。
这种氢镍电池负极片材的制作方法的特点是：在压实和裁片步骤之间依次有以下步骤：
(1)嵌渗粘结剂，采用粘结剂将网孔内充实活性物质干粉料的切拉网状集流体带材浸润，即在活性物质干粉料中嵌渗粘结剂，防止活性物质干粉料脱落，以增加极片的稳定性能和电池的安全性能；
(2)烘干，清除残留在集流体带材表面多余的粘结剂，然后在防氧化条件下烘干；
(3)压实，将烘干的集流体带材再次压实，使活性物质干粉料结合在集流体带材网孔内，以增强活性物质干粉料的压实密度；
(4)切除断齿，再次压实的集流体带材两侧边由网孔双层折边形成的断齿切除；
(5)涂胶，在切除两侧边断齿的集流体带材表面进行滚动式涂胶，然后风干，进一步防止活性物质干粉料脱落和集流体带材外露出，提高电池的安全性。
所述切拉网状集流体带材包括切拉铜网状集流体带材、切拉镀镍钢网状集流体带材和切拉银网状集流体带材。所述切拉网是在所述集流体带材横向成行切出多个切口，并纵向牵拉成菱形、方形或扇形的孔，切口周边的片材随牵拉而扭转成孔的框边，一行切口周边部分正对其相邻两行的切口。
所述活性物质干粉料是稀土贮氢合金粉，或按重量比100∶(0.1～5)添加镍粉、钴粉、乙炔黑、炭粉或铜粉的稀土贮氢合金粉混料。
所述粘结剂是聚四氟乙烯PTFE水溶液、羟甲基纤维素CMC水溶液、聚乙烯醇PVA水溶液、丁苯橡胶SBR水溶液的一种或任意两种以上的混合物。
所述清除残留在集流体带材表面多余的粘结剂是，将集流体带以0.5米/分钟～3米/分钟的速度通过吹气设备吹除表面多余的粘结剂。
所述吹气设备的气压为1Mpa～4Mpa。
所述在防氧化条件下烘干是，在充满惰性保护气体且温度为60℃～150℃的烘箱中烘干1分钟～4分钟，以防止活性物质被氧化。
所述再次压实的压力至少为100顿/平方厘米，使活性物质干粉料密度达到6.0克/立方厘米～8.0克/立方厘米，集流体带材将变得更薄，更柔软，并有效地增加了压实密度，使极片不脱粉，卷绕后防止短路、低压等现象，提高了电池容量及成品率。
所述切除断齿是使半成品极片的宽度偏差小于0.2mm，半成品极片两侧边和中间部位的空率基本相同，填粉量基本相同且有所增加，并使毛刺高度低于0.04mm，小于配用隔膜的厚度一半。有效地提高电池的的一致性和安全可靠性。
所述涂胶后风干是在60秒内快速风干。
本发明方法采用再次压实和切除断齿方法改善电池极片形状，增加了极片压实密度，不会脱粉，有效防止了卷绕后电极短路、成品电池出现低压现象，提高了电池的成品率、安全性和一致性。集流体带材两侧边和中间部位的空率基本相同，填粉总量提高1％～5％，毛刺上一些晶枝生长的高度也小于配用隔膜的厚度，负极片的利用率提高2％～6％，而且，正极片相应可以加高0.5mm～1.0mm，提高了电池的装配系数，增加了氢镍电池的容量，一般比氢镍电池提高3％～9％。
附图说明
下面结合具体实施方式并对照附图对本发明作进一步描述。
附图是本发明方法制作的电池与现有方法制作的同容量氢镍电池的内压测试曲线图。
具体实施方式：
一种容量为2400mAh的AA型氢镍电池，采用厚度为0.30mm切拉铜网状集流体带材填充稀土贮氢合金粉再辊压，然后在粘结剂聚四氟乙烯PTFE水溶液中浸泡1秒～60秒，再烘干、二次辊压后切除两侧边断齿再涂胶，最后裁切成所要求长度的极片成品，供卷成负极用。
烘干前采用平行吹气管吹除集流体带材上多余的粘结剂，气枪与集流体带材的间隙为0.5cm～10.0cm，平行吹气管与集流体带材的夹角为1°～45°。
二次辊压的压力至少100吨/平方厘米。
下面以实验数据说明本发明方法制作的电池与现有方法制作的同容量氢镍电池的物理参数和电化学性能的差异。
物理参数测试结果见表1：
表1
  极片厚度   0.315mm   0.325mm
  极片宽度   44.4mm～44.5mm   44.3mm～45.1mm
  毛刺平均高度   0.02mm   0.08mm
电化学性能测试是在电池活化后，采用广州电器研究所的BS9300检测柜按照IEC61951-2、GB/T15100-2003的要求进行，测试结果见表2：
表2
在电池进行活化之后，采用美国OMEGA ENGINEERING INC公司出品的PSS-5B压力传感测试仪，电池以0.5C充电进行内压测试，测试结果见附图。图中A是现有方法制作的电池充电内压与时间的关系曲线，B是本发明方法制作的电池充电的内压与时间的关系曲线。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种氢镍电池负极片材的制作方法，极片以切拉网状集流体带材为基材，包括首先将活性物质干粉料填充在切拉网状集流体带材的网孔内，然后压实，还包括最后裁片，将经过各个步骤处理的集流体带材裁切成所要求长度的极片成品，其特征在于：
在压实和裁片步骤之间依次有以下步骤：
(1)浸润粘结剂，采用粘结剂将网孔内充实活性物质干粉料的切拉网状集流体带材浸润，即在活性物质干粉料中嵌渗粘结剂：
(2)烘干，清除残留在集流体带材表面多余的粘结剂，然后在防氧化条件下烘干；
(3)压实，将烘干的集流体带材再次压实；
(4)切除断齿，将再次压实的集流体带材两侧边由网孔双层折边形成的断齿切除；
(5)涂胶，在切除两侧边断齿的集流体带材表面进行滚动式涂胶，然后风干。
2.如权利要求1所述的氢镍电池负极片材的制作方法，其特征在于：
所述切拉网状集流体带材包括切拉铜网状集流体带材、切拉镀镍钢网状集流体带材和切拉银网状集流体带材。
3.如权利要求1或2所述的氢镍电池负极片材的制作方法，其特征在于：
所述活性物质干粉料是稀土贮氢合金粉，或按重量比100∶(0.1～5)添加镍粉、钴粉、乙炔黑、炭粉或铜粉的稀土贮氢合金粉混料。
4.如权利要求3所述的氢镍电池负极片材的制作方法，其特征在于：
所述粘结剂是聚四氟乙烯PTFE水溶液、羟甲基纤维素CMC水溶液、聚乙烯醇PVA水溶液、丁苯橡胶SBR水溶液的一种或任意两种以上的混合物。
5.如权利要求4所述的氢镍电池负极片材的制作方法，其特征在于：
所述清除残留在集流体带材表面多余的粘结剂是，将集流体带以0.5米/分钟～3米/分钟的速度通过吹气设备吹除表面多余的粘结剂。
6.如权利要求4所述的氢镍电池负极片材的制作方法，其特征在于：
所述吹气设备的气压为1Mpa～4Mpa。
7.如权利要求6所述的氢镍电池负极片材的制作方法，其特征在于：
所述在防氧化条件下烘干是，在充满惰性保护气体且温度为60℃～150℃的烘箱中烘干1分钟～4分钟。
8.如权利要求7所述的氢镍电池负极片材的制作方法，其特征在于：
所述再次压实的压力至少为100顿/平方厘米，使活性物质干粉料密度达到6.0克/立方厘米～8.0克/立方厘米。
9.如权利要求8所述的氢镍电池负极片材的制作方法，其特征在于：
所述切除断齿是，使半成品极片的宽度偏差小于0.2mm，并使毛刺高度低于0.04mm。
10.如权利要求9所述的氢镍电池负极片材的制作方法，其特征在于：
所述涂胶后风干是，在60秒内快速风干。
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