CN201616474U - 一种负极集电体具有镀层的钮扣电池 - Google Patents

Abstract

一种负极集电体具有镀层的钮扣电池，在其负极集电体(1)的内外面化学镀或浸镀有镍镀层(8)作为底层，在负极集电体的内凹面上，在镍镀层(8)上还电镀、化学镀或浸镀有一层铜层或电镀上一层含铜合金层(9)，铜层或含铜合金层(9)上还电镀、化学镀或浸镀有一层铟层或锡层或电镀上铟合金层、锡合金层、铟-锡合金层或含锌合金层(10)。通过本实用新型的化学镀层或浸镀层，能够获得更均匀、更致密的镀层，特别是在负极集电体折弯部分(A)。此外，无需脱镀层，工序更简单，使用材料更少；无需使用电源，设备更简单；能产生比现有技术更薄的镀层0.1μm至6μm之间，使用材料更少，故更环保及更有效降低成本。

Description

一种负极集电体具有镀层的钮扣电池

技术领域

本实用新型涉及碱性电池、特别是涉及一种负极集电体具有化学镀层或浸镀层的碱性无汞钮扣电池。

背景技术

传统的碱性电池(包括锌-二氧化锰电池及锌-氧化银电池等)，均加入汞，汞与电池负极金属产生汞齐，以防止电池内负极锌膏与电池负极负极集电体的铁或不锈钢基层之间反应而产生氢，造成电池气胀及漏液。近年人类致力保护环境，世界各国先后推出了不少环保标准及法律，其中各国对汞的使用特别关注。汞，亦称水银，毒性非常高，口服、吸入或接触后可导致脑和肝的损伤。

为了减少使用汞，碱性柱型及钮扣电池已发现在其电池负极金属表面镀上氢过电位较高的材料(如铟、锡等金属)以取代汞，成功防止电池内锌膏与负极集电体的钢铁或不锈钢基层之间反应而产生氢气。但这些做法还是未能完全解决电池气胀及漏液等问题，其防气胀、防漏液的稳定性、恶劣环境存放测试及较严格的破坏性试验，相对传统含汞的碱性电池，均不理想。因此，很多研究针对现时铟、锡镀层的弱点而展开，包括如何改善镀铟、镀锡层的针孔不均匀等缺点。

从电镀层解剖分析，现在的电池负极集电体内无论电镀上镍层、铜层，再镀上铟层、锡层、铟合金层、锡合金层或铟-锡合金层等，均发现在负极集电体内的折弯部位(参考本实用新型图1显示出的钮扣电池的负极集电体的剖视图，A位置)，由于其形状的关系，很难均匀地镀上金属层，这个问题成为镀层的弱点，使电池内锌膏与负极集电体的钢铁或不锈钢基层之间反应而产生氢气，出现了未能完全解决电池气胀及漏液的现象。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种价格便宜、更有效、更均匀、更薄的镀层、并能更有效防止气胀和漏液的无汞钮扣电池。

一种负极集电体具有镀层的钮扣电池，包括：负极集电体、负极锌膏、隔膜、绝缘密封圈、正极粉饼及正极壳体；正极粉饼填充在正极壳体的底部，隔膜设置于正极粉饼上，隔开正极粉饼与负极锌膏，负极锌膏填充于负极集电体的凹部内，上述绝缘密封圈设置在上负极集电体与正极壳体之间，其特征在于：负极集电体的内外面具有化学镀镍镀层或浸镀镍镀层作为底层，在负极集电体的内凹面上，在镍镀层上还电镀、化学镀或浸镀有一层铟层或锡层或电镀上铟合金层、锡合金层、铟-锡合金层或含锌合金层。

在负极集电体的内凹面上，在镍镀层和铟层、锡层、铟合金层、锡合金层、铟-锡合金层或含锌合金层之间还电镀、化学镀或浸镀有一层铜层或电镀上一层含铜合金层。

上述含铜合金层为锌铜合金层或铜铋合金层。

上述含锌合金层为锌-锡合金或锌-锡-铅合金层层。

上述铜层或含铜合金层及铟层、锡层、铟合金层、锡合金层、铟-锡合金层或含锌合金层由负极集电体内凹面覆盖至负极集电体外表面不超出负极集电体顶面。

上述镍镀层，铜层或含铜合金层及铟层、锡层、铟合金层、锡合金层、铟-锡合金层或含锌合金层的厚度在0.1μm至6μm之间。

所述正极粉饼为二氧化锰或二氧化锰及氧化银的混合物。

所述负极锌膏含有氧化铟或氢氧化铟，并填充于负极集电体凹部内。

负极集电体由一层铁片或者不锈钢片制成，周边有U形回折部。

本实用新型与现有技术比较的优点及效果为：

与“电镀”相比，“化学镀”与“浸镀”能在复杂的镀件上产生较均匀的镀层，在突出或边缘部位没有过多或过少的增厚。特别在最底层的镀层或预镀层上，镀层越均匀、缺点越少，越能为以后的镀层提供更平滑的平台，使其后的镀层更致密，因此最底层的作用尤其重要，

此外，“化学镀”与“浸镀”更具有镀层针孔少、不需直流电源设备、较“电镀”工艺简单等优点。也因为如此，“化学镀”与“浸镀”能更有效防止因为负极集电体凹凸表面、滚镀时迭盖或电流不稳等现象，故能更有效保证电镀表面质量，解决现有技术的问题。

除此以外，“化学镀”与“浸镀”能选择性地在指定的任何位置上进行金属表面处理。相反传统“电镀”需要整件配件进行电镀或滚镀，然后在指定位置上进行脱层工序，因此，“化学镀”与“浸镀”由于无需进行脱层工序，故更有效降低生产工序使用之材料、设备、人工成本等。

使用“化学镀”与“浸镀”亦发现所需镀层或合金镀层的范围可至0.1μm至5μm以内，有些镀层更可至0.1μm至1μm范围以内，较现有技术的镀层更薄，现时在负极集电体上的各镀层一般为1μm至10μm之间，新技术更加节约资源，降低成本。

附图说明

图1为本实用新型负极集电体的结构示意图；

图2为本实用新型无汞钮扣电池的结构示意图；

图3为本实用新型负极集电体的镀层结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图详述本实用新型造价更低、其负极集电体拥有更薄及均匀的镀层，并能更有效防止气胀和漏液的无汞钮扣电池。

为了解决现有技术就(1)镀层不均匀、不致密、针孔率多；(2)特别在负极集电体内凹面的A部分等问题，发现了两种不同的金属表面处理方法：“化学镀”及“浸渡”，均较传统“电镀”工艺能更有效、更平滑地在形状凹凸或复杂的镀件上镀上更均匀，针孔率少的电镀层，如镍层、铜层、铟层、锡层、铟合金层、锡合金层、铟-锡合金层等。

“化学镀”与传统“电镀”方式不同，它完全不需通过外部电流，在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应产生金属沉积的过程。故又称为“自催化镀”或“无电镀(electroless plating)”。另一种不用直流电源的金属表面处理方法则是以金属化学置换反应获得镀层的工艺，称为“浸镀”或“置换镀”。

经过发明人的研究发现，将现有使用不同金属镀层或金属合金镀层来取代汞的技术改用了“化学镀”或“浸镀”方法产生更均匀、致密及更薄的镀层，能更有效克服现有技术仍存在的气胀及漏液问题。

实施方案一

如图2所示，负极集电体1的内外面使用化学镀镍先镀有一层厚度少于5μm的镍镀层8，负极集电体1的内凹面上，在镍镀层8之上，化学镀上一层厚度少于1μm锡层10。

实施方案二

与方案一方法相同，负极集电体1的内外面使用化学镀镍先镀有一层更薄少于5μm的镍镀层8，负极集电体1的内凹面上，在镍镀层8上化学镀上一层更薄少于1μm铟层10。

实施方案三

如图2所示，将负极集电体1的内外面使用化学镀镍先镀有一层少于5μm镍镀层8，负极集电体1的内凹面上，在镍镀层8之上，化学镀上一层更薄少于1μm铜层9，铜层9上再化学镀上一层少于1μm锡层10。

实施方案四

与方案三方法相同，将负极集电体1的内外面使用化学镀镍先镀有一层少于5μm镍镀层8，负极集电体1的内凹面上，在镍镀层8上化学镀上一层少于1μm铜层9，铜层9上再化学镀上一层少于1μm铟层10。

实施方案五

如图2所示，将负极集电体1的内外面使用化学镀镍先镀有一层少于5μm镍镀层8，负极集电体1的内凹面上，在镍镀层8之上化学镀上一层少于1μm铜层9，铜层9上再电镀上一层铟锡合金层10。

实施方案六

如图2所示，将负极集电体1的内外面使用化学镀镍先镀有一层少于5μm镍镀层8，负极集电体1的内凹面上，在镍镀层8之上电镀上一层锌铜合金层9，锌铜合金层9上再电镀上一层锌锡合金层10。

实施方案七

为对比方案，将负极集电体1的内外面使用现有电镀技术方案电镀有一镍镀层8，负极集电体1的内凹面上，在镍镀层8之上电镀上一层锡层10。

实施方案八

为对比方案，将负极集电体1的内外面使用现有电镀技术方案电镀有一镍镀层8，负极集电体1的内凹面上，在镍镀层8之上电镀上一层铜层9，铜层9上再电镀上一层铟层10。

上述八个实施方案制造出如图1所示本实用新型所述的负极集电体1，可由一层铁片或者不锈钢片制成，其周边有U形回折部7。

上述八个实施方案制造出如图2所示本实用新型所述的负极集电体1，所述两层镀层9及镀层10由负极集电体1内凹面覆盖至负极集电体外表面不超出负极集电体顶面11。所述负极集电体1各镀层8～10其厚度可在0.1μm至6μm之间。

上述八个实施方案制造出来的负极集电体1可制造成L1154无汞钮扣电池，如图3所示包括：负极集电体1、负极锌膏2、隔膜3、绝缘密封圈4、正极粉饼5及正极壳体6。所述正极粉饼5为二氧化锰或二氧化锰及氧化银的混合物，正极粉饼5填充在正极壳体6的底部，隔膜3设置于正极粉饼上，隔开正极粉饼与负极锌膏。所述负极锌膏2含有氧化铟或氢氧化铟，负极锌膏2填充于负极集电体1的凹部内，负极集电体1倒扣于隔膜3上。负极集电体1周边有U形回折部7，上述回折部与正极壳体6之间安装有绝缘密封圈4，上述绝缘密封圈4内外均涂浸有厚胶水，作密封用。

将上述八个实施方案制造出来的L1154无汞钮扣电池作(1)IEC漏液测试；(2)60℃高温贮存20天、40天、60天漏液测试；(3)71℃高温贮存20天、40天、60天漏液测试；(4)脱镀层作比较，发现八个实施方案均通过IEC基本的漏液测试。在更恶劣的贮存环境下，只有实施方案一、二、三、四、五、六及七能通过600C 60天贮存漏液测试及710C 20天贮存漏液测试。而710C 40天及60天贮存漏液测试只有方案三、四、五及六通过。

以上实施方案清楚说明了在负极集电体1先后化学镀上镍、铜、锡或铟，除了镀层更薄，节省原料外，亦证明了化学镀层能更有效改善现有技术气胀及漏液等问题。

实施方案七及八为现有技术方案但需进行复杂的脱铜及铟工序。同时，由于实施方案七及八使用电镀方法始终存在有镀层不均匀、不致密等根本问题，特别是在负极集电体内凹面A位置上镀层针孔及不致密缺点尢其明显，造成电池气胀及漏液的现象。

此外，发明人还试验了将负极集电体1上的各镀层配合以不同表面处理方法(电镀及化学镀)混合使用。

实施方案九

如图2所示，将负极集电体1的内外面使用化学镀镍先镀有一层少于5μm镍镀层8，负极集电体1的内凹面上，在镍镀层8之上电镀上一层铜层9，铜层9上再电镀上一层铟或锡层10。

实施方案十

如图2所示，将负极集电体1的内外面使用化学镀镍先镀有一层少于5μm镍镀层8，负极集电体1的内凹面上，在镍镀层8之上化学镀上一层铜层9，铜层9上再电镀上一层铟或锡层10。

实施方案十一

如图2所示，将负极集电体1的内外面使用化学镀镍先镀有一层少于5μm镍镀层8，负极集电体1的内凹面上，在镍镀层8之上电镀上一层铜层9，铜层9上再化学镀上一层铟或锡层10。

将以上三个补充实施方案制造出来的负极集电体1制成L1154无汞钮扣电池，并进行了(1)IEC漏液测试；(2)60℃高温贮存20天、40天、60天漏液测试；及(3)71℃高温贮存20天、40天、60天漏液测试。三个补充的实施方案均能通过IEC基本漏液测试。在更恶劣的贮存环境下，三个补充的实施方案均能通过60℃60天贮存漏液测试及71℃20天贮存漏液测试。但71℃40及60天贮存漏液测试，则只有实施方案十能通过。

以上三个实施方案，证明了负极集电体1上的各镀层能混合使用化学镀及电镀方法进行表面处理，对比现有技术(方案七及八)能更有效改善现有技术气胀及漏液等问题。在较严格的漏液测试中有更佳的表现。

本领域普通技术人员在本实用新型的提示下，可以在不超出本实用新型精神的范围内做出各种改进，本实用新型的保护范围以权利要求为准。

Claims (7)

1.一种负极集电体具有镀层的钮扣电池，包括：负极集电体(1)、负极锌膏(2)、隔膜(3)、绝缘密封圈(4)、正极粉饼(5)及正极壳体(6)；正极粉饼(5)填充在正极壳体(6)的底部，隔膜(3)设置于正极粉饼上，隔开正极粉饼与负极锌膏，负极锌膏(2)填充于负极集电体(1)的凹部内，上述绝缘密封圈(4)设置在上负极集电体(1)与正极壳体(6)之间，其特征在于：

负极集电体(1)的内外面具有化学镀镍镀层或浸镀镍镀层(8)作为底层，在负极集电体的内凹面上，在镍镀层(8)上还电镀、化学镀或浸镀有一层铟层或锡层或电镀上铟合金层、锡合金层、铟-锡合金层或含锌合金层(10)。

2.根据权利要求1所述的钮扣电池，其特征在于：

在负极集电体的内凹面上，在镍镀层(8)和铟层、锡层、铟合金层、锡合金层、铟-锡合金层或含锌合金层(10)之间还电镀、化学镀或浸镀有一层铜层或电镀上一层含铜合金层(9)。

3.根据权利要求2所述的钮扣电池，其特征在于：

上述含铜合金层(9)为锌铜合金层或铜铋合金层。

4.根据权利要求1或2所述的钮扣电池，其特征在于：

上述含锌合金层(10)为锌-锡合金或锌-锡-铅合金层层。

5.根据权利要求2所述的钮扣电池，其特征在于：

上述铜层或含铜合金层(9)及铟层、锡层、铟合金层、锡合金层、铟-锡合金层或含锌合金层(10)由负极集电体(1)内凹面覆盖至负极集电体外表面不超出负极集电体顶面(11)。

6.根据权利要求1或2所述的钮扣电池，其特征在于：

上述镍镀层(8)，铜层或含铜合金层(9)及铟层、锡层、铟合金层、锡合金层、铟-锡合金层或含锌合金层(10)的厚度在0.1μm至6μm之间。

7.根据权利要求1所述的钮扣电池，其特征在于：

负极集电体(1)由一层铁片或者不锈钢片制成，周边有U形回折部(7)。

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