CN1819320A - 一种柱形镍氢二次电池及其制造方法 - Google Patents

一种柱形镍氢二次电池及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柱形镍氢二次电池及其制造方法，电池壳体(1)中设有正、负极片，正极浆料以球形氢氧化镍为主要成份，辅料中含有CoO，TiO2，Y2O3作为添加剂，负极浆料以储氢合金粉为主料，浆料涂布在集流体上形成正负极片，正极片(2)、隔膜(3)、负极片(4)卷绕成电池芯，壳体(1)充填有电解液，所述负极片(4)在卷绕方向上比正极片(2)长，且负极片(4)比正极片(2)宽1－4mm，则电池芯中最外层的负极片(4)与电池壳体(1)内壁相接触，负极片(4)底部与壳体(1)底部焊接定位。采用本发明制造镍氢电池工艺简单、成本低廉，镍氢电池的功率大，适合电动工具、电动助力车等使用。

Description

一种柱形镍氢二次电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种柱形镍氢二次电池及其制造方法。
背景技术
近年来，人们对城市空气质量及地球石油资源危机等问题日趋重视，保护环境，节约能源的呼声日益高涨，促使人们高度重视电动车及其相关技术的发展，美国、法国、中国的上海、北京市等均相继通过立法限制燃油车，大力发展电动车。其次中国移动式电动工具生产量占世界总产量的30％，而且每年对欧美均有大量的出口，从2006年7月起欧洲将禁止进口装有镍镉或铅酸电池的机电产品，这给镍氢动力电池提供了一个良好机会。但是高功率镍氢电池复杂的生产工艺，高的生产成本，困扰这一产品的迅速发展。
发明内容
本发明提供一种制造工艺简单、成本低廉，适合电动工具、电动助力车等使用的柱形镍氢二次电池及其制造方法，采用本发明制造的电池功率大。
本发明的技术方案如下：一种柱形镍氢二次电池，电池壳体中设有正、负极片，正极浆料以球形氢氧化镍为主要成份，辅料中含有CoO，TiO2，Y2O3作为添加剂，负极浆料以储氢合金粉为主料，浆料涂布在集流体上形成正负极片，正极片、隔膜、负极片卷绕成电池芯，壳体充填有电解液，所述负极片在卷绕方向上比正极片长，且负极片比正极片宽1-4mm，则电池芯中最外层的负极片与电池壳体内壁相接触，负极片底部与壳体底部相接触。
在柱形镍氢二次电池中，所述电解液采用LiOH，NaOH，KOH三元碱性电解液，LiOH，NaOH，KOH和水的重量百分比为：1-3％∶5-8％∶15-25％∶64-79％。所述正极浆料的辅料中还含有超细镍粉和粘结剂，球形氢氧化镍、添加剂、镍粉、粘结剂的质量百分比为：80-95％∶3-10％∶1-5％∶1-5％。
一种柱形镍氢二次电池的制造方法，它是通过如下步骤来实现的：
步骤一：正、负极浆料配制，正极浆料的主要成份为球形氢氧化镍，辅料中含有CoO，TiO2，Y2O3作为添加剂；负极浆料的主要成份为储氢合金粉；
步骤二：正极集流体均匀涂布正极浆料，冲压成正极片；负极集流体均匀涂布负极浆料，冲压成负极片，负极片在卷绕方向上比正极片长π*D±10mm，D为电池壳体内径，负极片比正极片宽1-4mm；
步骤三：正极片、隔膜、负极片卷绕形成电池芯，电池芯装入壳体后，负极片与壳体底面焊接，电池芯最外层的负极片与壳体内壁接触；
步骤四：在壳体内灌注电解液后封口、化成。
在制造柱形镍氢二次电池时，正极浆料的辅料中还含有超细镍粉和粘结剂，超细镍粉作为导电剂，球形氢氧化镍、添加剂、镍粉、粘结剂的质量百分比为：80-95％∶3-10％∶1-5％∶1-5％。负极浆料以储氢合金粉为原料，经热碱预处理后使用，它是这样进行的：将浓度4-7M的氢氧化钾或氢氧化钠或两种碱的混合水溶液加热至沸腾后，再将储氢合金粉在沸腾的碱溶液中浸泡或冲洗20-120分钟，然后在去离子水中清洗、沥干，经真空干燥后使用。灌注的电解液采用LiOH，NaOH，KOH三元碱性电解液，LiOH，NaOH，KOH和水的重量百分比为：1-3％∶5-8％∶15-25％∶64-79％。正极片以发泡镍为集流体，采用滚焊、端面焊或多极耳的方法引出电极，负极片以铜网为集流体，焊接镍带引出负极耳后与壳体底部焊接。
本发明的有益效果是：由于正极浆料采用了合理的添加剂，电池放电过程中促进H+与OH-的复合速度，提高Ni2+的相变速度，提高镍电极的充放电效率。负极热碱处理后的储氢合金粉表面形成多孔的富镍层，催化氧在合金表面的复合。三元电解液提高电池析氧电势，降低电池内压。负极片在卷绕方向上比正极片长，且负极片比正极片宽1-4mm，则电池芯中最外层的负极片与电池壳体内壁相接触，负极片底部与壳体底部焊接，保证了最大限度的电流通路。采用本发明制造的电池可以实现10C以上的放电，如Sc、C、D等型号电池的连续放电电流达到20A，功率大，适合在电动工具、电动助力车等领域的使用要求。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图
图2为本发明柱形镍氢二次电池的结构示意图
具体实施方式
本发明一种柱形镍氢二次电池，它是这样制造的：
步骤一：正、负极浆料的配制：正极浆料的主要成份为球形氢氧化镍，辅料中含有CoO，TiO2，Y2O3作为添加剂，超细镍粉作为导电剂，另外还有少量粘结剂，球形氢氧化镍、添加剂、镍粉、粘结剂的质量百分比为80-95％∶3-10％∶1-5％∶1-5％；超细镍粉的平均粒度小于1微米。负极浆料的主要成份为AB5型储氢合金粉，储氢合金粉经热碱预处理后才能使用。具体方法为：将浓度4-7M的氢氧化钾或氢氧化钠或两种碱的混合水溶液加热至沸腾后，将储氢合金粉在沸腾的碱溶液中浸泡(或冲洗)20-120分钟，然后在去离子水中清洗、沥干，经常温真空干燥后使用。
步骤二：正极以发泡镍为集流体，均匀涂布正极浆料，冲压成正极片2，采用滚焊、端面焊或多极耳的方法引出电极；负极以铜网为集流体，均匀涂布负极浆料，冲压成负极片4，负极焊接镍带引出负极耳；极片设计时负极片4在卷绕方向上比正极片2长π*D±10mm(D为电池内径)，负极片4比正极片2宽1-4mm。
步骤三：正极片2、隔膜3、负极片4卷绕形成电池芯，电池芯装入壳体1后，负极片4与壳体1底面焊接，电池芯最外层的负极片4与壳体1内壁直接接触；
步骤四：在壳体1内灌注电解液后封口、化成制得如图2所示的柱形镍氢二次电池。灌注的电解液采用LiOH，NaOH，KOH三元碱性电解液，LiOH，NaOH，KOH和水的重量百分比为：1-3％∶5-8％∶15-25％∶64-79％。
实施例：
正极浆料配制：各主要原料的质量百分比为：球形氢氧化镍∶CoO∶TiO2∶Y2O3∶镍粉∶PTFE∶CMC的质量百分比为：85％∶6％∶2％∶1.5％∶3％∶1.2％∶1.3％。
负极浆料配制：采用LaNi5型储氢合金粉(内蒙古稀奥科B5A-180)，在沸腾的5.5MKOH水溶液中浸泡40分钟，取出在去离子水中反复冲洗3次，沥干后，在真空干燥箱中干燥8小时后使用。负极配料各主要材料的质量百分比为：储氢合金粉96％，镍粉3％，PTFE2％。
正负极浆料配好后，按照图1所示工艺流程，生产AA-1500P型高功率电池，正极片2的尺寸：95mm×43mm×0.65mm(长×宽×厚)。负极片4的尺寸：130mm×44mm×0.25mm(长×宽×厚)。隔膜采用德国2226隔膜(材质polyolefine/F2氟化聚烯烃)，尺寸：250mm×46mm×0.18mm。
卷绕后，负极片4事先焊接的镍带电极与壳体1底部点焊，然后往电池注入2.4克三元碱性电解液(LiOH，NaOH，KOH和水的重量百分比为：2％∶6％∶25％∶67％)，经封口、化成、分容后，制成产品。
按照实施例制成的电池内阻小，循环寿命长，大功率放电性能良好，主要性能指标见下表：
型号   标称容量mAh   5C放电容量mAh   10C放电容量mAh   内阻(毫欧)   循环寿命0.5C充放
  AA-1500P   1500   1450   1250   ＜20   ＞500

Claims (8)

1、一种柱形镍氢二次电池，电池壳体(1)中设有正、负极片，正极浆料以球形氢氧化镍为主要成份，辅料中含有CoO，TiO2，Y2O3作为添加剂，负极浆料以储氢合金粉为主料，浆料涂布在集流体上形成正负极片，正极片(2)、隔膜(3)、负极片(4)卷绕成电池芯，壳体(1)充填有电解液，其特征在于所述负极片(4)在卷绕方向上比正极片(2)长，且负极片(4)比正极片(2)宽1-4mm，则电池芯中最外层的负极片(4)与电池壳体(1)内壁相接触，负极片(4)底部与壳体(1)底部焊接定位。
2、根据权利要求1所述的柱形镍氢二次电池，其特征在于所述电解液采用LiOH，NaOH，KOH三元碱性电解液，LiOH，NaOH，KOH和水的重量百分比为：1-3％∶5-8％∶15-25％∶64-79％。
3、根据权利要求1或者2所述的柱形镍氢二次电池，其特征在于所述正极浆料的辅料中还含有超细镍粉和粘结剂，球形氢氧化镍、添加剂、镍粉、粘结剂的质量百分比为：80-95％∶3-10％∶1-5％∶1-5％。
4、一种柱形镍氢二次电池的制造方法，它是通过如下步骤来实现的：
步骤一：正、负极浆料配制，正极浆料的主要成份为球形氢氧化镍，辅料中含有CoO，TiO2，Y2O3作为添加剂；负极浆料的主要成份为储氢合金粉；
步骤二：正极集流体均匀涂布正极浆料，冲压成正极片(2)；负极集流体均匀涂布负极浆料，冲压成负极片(4)，负极片(4)在卷绕方向上比正极片(2)长π*D±10mm，D为电池壳体(1)内径，负极片(4)比正极片(2)宽1-4mm；
步骤三：正极片(2)、隔膜(3)、负极片(4)卷绕形成电池芯，电池芯装入壳体(1)后，负极片(4)与壳体(1)底面焊接，电池芯最外层的负极片(4)与壳体(1)内壁接触；
步骤四：在壳体内灌注电解液后封口、化成。
5、根据权利要求4所述的柱形镍氢二次电池的制造方法，其特征在于正极浆料的辅料中还含有超细镍粉和粘结剂，超细镍粉作为导电剂，球形氢氧化镍、添加剂、镍粉、粘结剂的质量百分比为：80-95％∶3-10％∶1-5％∶1-5％。
6、根据权利要求4所述的柱形镍氢二次电池的制造方法，其特征在于负极浆料以储氢合金粉为原料，经热碱预处理后使用，它是这样进行的：将浓度4-7M的氢氧化钾或氢氧化钠或两种碱的混合水溶液加热至沸腾后，再将储氢合金粉在沸腾的碱溶液中浸泡或冲洗20-120分钟，然后在去离子水中清洗、沥干，经真空干燥后使用。
7、根据权利要求4、5或者6所述的柱形镍氢二次电池的制造方法，其特征在于灌注的电解液采用LiOH，NaOH，KOH三元碱性电解液，LiOH，NaOH，KOH和水的重量百分比为：1-3％∶5-8％∶15-25％∶64-79％。
8、根据权利要求4、5或者6所述的柱形镍氢二次电池的制造方法，其特征在于正极片(2)以发泡镍为集流体，采用滚焊、端面焊或多极耳的方法引出电极，负极片(4)以铜网为集流体，焊接镍带引出负极耳后与壳体(1)底部焊接。
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