CN202797175U - 无极片非卷绕式高容量镍氢电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无极片非卷绕式高容量镍氢电池，包括池钢壳和设置在电池钢壳上端的盖帽，在盖帽和电池钢壳之间设置密封圈；在所述电池钢壳内部放置正极柱和负极环，负极环套设在正极柱外表面，在正极柱的外表面包覆隔膜袋，隔膜袋将正极柱和负极环分隔开；在所述盖帽和正极柱、负极环之间的空腔中注入碱性电解液；特征是：在所述正极柱的中间埋设集流导电骨架和极耳，集流导电骨架和极耳连为一体，极耳沿正极柱的纵向贯穿设置，极耳的上端露出正极柱的上表面与盖帽连接。本实用新型所述的无极片非卷绕式高容量镍氢电池可以降低生产工艺的复杂性，可以采用干填法工艺替代原来繁杂的制片卷绕的工艺路线，大大简化了生产流程。

Description

无极片非卷绕式高容量镍氢电池

技术领域

本实用新型涉及一种二次化学电源，尤其是一种无极片非卷绕式高容量镍氢电池。

背景技术

氢镍电池是继镉镍电池之后的新一代高能二次电池，由于它具有高容量、无污染等特点而倍受人们的青睐，是当今二次电池重要的发展方向之一。

氢镍电池从投入批量生产以来，大多采用湿法制片和极片卷绕式工艺。

由于现有的氢镍电池的结构，采用现有工艺制作正、负极片都要和隔膜经过卷绕、装壳、滚槽、点帽、注液、封口，化成、检测和包装等工序才能加工成电池，工艺路线长，加工工艺复杂，成本高，均匀性差。现有的氢镍电池的容量也比较低，AA型电池容量仅达到1000mAh。采用双泡沫镍工艺制成的正负极片装配成电池，虽然工艺有所缩短，电池容量有所增加，AA型电池容量可达到1300mAh左右。但使用连续泡沫镍的成本比较高，电池一致性较差。采用干法生产的正负极片装成的电池，电池容量得到了进一步的提高，AA型电池容量滑雪以达到1800mAh左右了。但其负极采用铜网做骨架，电池的循环寿命受到了很大限制。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种无极片非卷绕式高容量镍氢电池，该镍氢电池结构可以降低生产工艺的复杂性，降低成本，提高效率，同时可以提高电池容量。

按照本实用新型提供的技术方案，所述无极片非卷绕式高容量镍氢电池，包括池钢壳和设置在电池钢壳上端的盖帽，在盖帽和电池钢壳之间设置密封圈；在所述电池钢壳内部放置正极柱和负极环，负极环套设在正极柱外表面，在正极柱的外表面包覆隔膜袋，隔膜袋将正极柱和负极环分隔开；在所述盖帽和正极柱、负极环之间的空腔中注入碱性电解液；特征是：在所述正极柱的中间埋设集流导电骨架和极耳，集流导电骨架和极耳连为一体，极耳沿正极柱的纵向贯穿设置，极耳的上端露出正极柱的上表面与盖帽连接。

在所述正极柱的外表面套设1~20片负极环。

所述负极环和隔膜袋之间滑动配合，所述电池钢壳和负极环之间滑动配合。

在所述盖帽上设有泄气孔。

本实用新型所述的无极片非卷绕式高容量镍氢电池可以降低生产工艺的复杂性，可以采用干填法工艺替代原来繁杂的制片卷绕的工艺路线，大大简化了生产流程；并且，本实用新型所述的镍氢电池的电池容量提高了， AA型容量高达4000mAh左右，材料利用率高，适用于大能量小电流用电器的长时间用电需要。

附图说明

图1为本实用新型所述的镍氢电池的结构示意图。

图2为本实用新型所述的正极柱的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图对本实用新型作进一步说明。

如图1、图2所示：所述无极片非卷绕式高容量镍氢电池包括泄气孔1、盖帽2、密封圈3、电池钢壳4、负极环5、正极柱6、隔膜袋7、集流导电骨架8、极耳9、碱性电解液10等。

如图1、图2所示，本实用新型包括电池钢壳4和设置在电池钢壳4上端的盖帽2，在盖帽2和电池钢壳4之间设置密封圈3，电池钢壳4作为电池的外壳，同时又是电池负极的集流体，盖帽2作为电池输出的正极触头，密封圈3阻隔盖帽2和电池钢壳4之间的导电，防止短路，同时也是防止电池泄露，对电池起密封作用；在所述电池钢壳4内部放置正极柱7和负极环5，负极环5套设在正极柱7外表面；在所述正极柱6的外表面包覆隔膜袋7，隔膜袋7采用PP或PE无纺布制成，将正极柱6和负极环5分隔开，起到电子绝缘、离子导电作用；在所述正极柱7的中间埋设集流导电骨架8和极耳9，极耳9沿正极柱7的纵向贯穿设置，极耳9的上端露出正极柱7的上表面与盖帽2焊接，极耳9起集流导电作用，并将电池正极的电能导向用电器；为了增加电池的导电性，所述集流导电骨架8和极耳9连为一体，提高电流的集流导电效果；在所述盖帽2和正极柱6、负极环5之间的空腔中注入碱性电解液10；

如图1所示，根据正极柱7尺寸的不同，在正极柱7的外表面套设1~20片负极环；

所述负极环5和隔膜袋7之间滑动配合，所述电池钢壳4和负极环5之间滑动配合，这样便于装配，可以保证装配的效率和合格率；待电池钢壳4内注入碱性电解液10、搁置、化成后，正极柱6和负极环5都会发生一些膨胀，使正极柱6、负极环5和电池钢壳4内壁紧配；

如图1所示，在所述盖帽2上设有泄气孔1，当电池内部气压达到一定压力时安全阀开启泄气孔1进行泄气，以保证电池的安全性。

本实用新型所述的无极片非卷绕式高容量镍氢电池的加工工艺采用干填法工艺替代原来繁杂的制片卷绕的工艺路线，大大简化了生产流程，避免了打浆烘干中活性物质在水和高温环境下的氧化，提高了电池容量，用此方法生产出的无极片非卷绕式高容量镍氢电池，AA型容量高达4000mAh左右，而且工艺流程短，成本低，材料利用率高，适用于大能量小电流用电器的长时间用电需要。

本实用新型中所述的0.1C是指倍率，是以0.1倍容量的电流充放电，譬如电池容量是1500mAh，2C放电就是以3000mA电流进行放电，在本实用新型中0.1C、0.2C就是指以电池容量0.1倍、0.2倍的电流进行充放电。

所述无极片非卷绕式高容量镍氢电池的加工工艺，包括以下步骤：

（1）打负极环：在负极打环模中填入负极活性物质，在压力机上压制成环形，压力为31.25~187.5吨/m²，并保压5~45秒后脱膜，得到负极环；所述负极活性物质为储氢合金粉末；

（2）打正极柱：在正极打柱膜中填入正极活性物质，并在正极活性物质的中间预埋集流导电骨架和极耳，在压力机的上压制柱形棒，压力为31.25~187.5吨/m²，保压5~15秒后脱模，得到正极柱；所述正极活性物质的组份为：85~98.5%氢氧化亚镍、1~10%添加剂和0.5~5%聚四氟乙烯粉，；

（3）焊隔膜袋：将PP（聚丙烯）或PE（聚乙烯）无纺布裁切并焊成隔膜袋，隔膜袋的尺寸与正极柱的体积相匹配；

（4）装袋、封袋：将正极柱装入隔膜袋中，将极耳露出隔膜袋的上端，并将隔膜袋的上端封口；

（5）根据正极柱的尺寸，在装袋后的正极柱上套入一个或多个负极环，再将正极柱和负极环一起装入电池钢壳中，然后将电池钢壳的上部在滚槽机上加工出槽体；将极耳点焊在盖帽上，注入氢氧化钠电解液，所述碱性电解液为氢氧化钠电解液、氢氧化钾电解液或氢氧化锂电解液中的一种或多种；在盖帽和电池钢壳的上端开口之间设置密封圈封口，再盖上盖帽封口，搁置至少12小时，得到所述的镍氢电池；

（6）最后上架进行化成、分容：所述化成是指在20~30℃的环境温度下，以0.1C电流对镍氢电池充电3小时，搁置30分钟；再以0.1C电流放电至镍氢电池的终止电压为1.0V；再以0.1C电流充电7小时，搁置30分钟；再以0.1C电流放电至镍氢电池的终止电压为1.0V；最后以0.2C电流充电5小时，搁置30分钟；再以0.1C电流放电至镍氢电池的终止电压为1.0V；

所述分容是指在20~30℃的环境温度下，以0.2C电流对镍氢电池充电6小时，搁置30分钟；再以0.2C电流放电至镍氢电池终止电压为1.0V。

本实用新型所述的镍氢电池的容量可达3800~4000mAh，适合于0.2C电流放电，放电电流为800mA，相当于普通工艺生产电池的0.5C放电电流，完全能够满足除动力以外的所有用途，循环寿命超过650次。

Claims (4)

1.一种无极片非卷绕式高容量镍氢电池，包括池钢壳（4）和设置在电池钢壳（4）上端的盖帽（2），在盖帽（2）和电池钢壳（4）之间设置密封圈（3）；在所述电池钢壳（4）内部放置正极柱（7）和负极环（5），负极环（5）套设在正极柱（7）外表面，在正极柱（6）的外表面包覆隔膜袋（7），隔膜袋（7）将正极柱（6）和负极环（5）分隔开；在所述盖帽（2）和正极柱（6）、负极环（5）之间的空腔中注入碱性电解液（10）；其特征是：在所述正极柱（7）的中间埋设集流导电骨架（8）和极耳（9），集流导电骨架（8）和极耳（9）连为一体，极耳（9）沿正极柱（7）的纵向贯穿设置，极耳（9）的上端露出正极柱（7）的上表面与盖帽（2）连接。

2.如权利要求1所述的无极片非卷绕式高容量镍氢电池，其特征是：在所述正极柱（7）的外表面套设1~20片负极环（5）。

3.如权利要求1所述的无极片非卷绕式高容量镍氢电池，其特征是：所述负极环（5）和隔膜袋（7）之间滑动配合，所述电池钢壳（4）和负极环（5）之间滑动配合。

4.如权利要求1所述的无极片非卷绕式高容量镍氢电池，其特征是：在所述盖帽（2）上设有泄气孔（1）。

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