CN2469560Y - 碱性蓄电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及的碱性蓄电池,包括外壳、封口盖帽、正极、隔膜、负极及碱性电解液,所述的正极、负极的基板至少其中之一选自多孔状金属,电极与封口盖帽之间采用至少包括有两级集流体结构的导电连接方式,其中第一级集流体为一带状金属片,其焊接在所述多孔状金属基板的沿长度方向的边缘;本实用新型的碱性蓄电池具有内阻小、大电流放电中点电压高、放电时间长、使用寿命长等优点,尤其适合工具电池用途。
Description
本实用新型涉及一种碱性蓄电池，尤其涉及其电极的集流体结构。
通常的镉-镍、金属氢化物-镍及锌-镍蓄电池等碱性蓄电池是由正极、隔膜、负极叠置卷成卷绕状电芯，将其装入一端开口的电池外壳，由正极导出的集流极耳与封口盖帽焊接，注入碱性电解液，密封封口盖帽而制得，负极与电池外壳裸露接触并以电池外壳充当一集流端。本着提高电池容量及简化生产工艺的需要，以发泡镍作为氧化镍电极基板的镍基蓄电池应运而生。在常规的AAA、AA、SC及D型电池中，采用的是一级集流体的导电连接方式，即以一片或多片镍带的一端与发泡镍焊接，另一端与封口盖帽焊接。但本设计人的研究发现，这种一级集流体结构存在几方面缺陷：第一，电池卷绕工序出现镍带与发泡镍焊接部位折断而导致不良品；第二，成品电池内阻过大，降低了电池的多方面电性能；第三，工艺较为复杂，特别是多片镍带的焊接大大减低生产效率。为此，
本实用新型的目的是提供一种新型碱性蓄电池，以解决常规碱性蓄电池内阻过大，及由此降低了电池的多方面电性能；
本实用新型的进一步目的是提供一种碱性蓄电池，以优化电池集流体结构及提高产品合格率等问题。
本实用新型的碱性蓄电池，包括至少一端开口的电池外壳(1)、密封所述开口并兼作电极端头的封口盖帽(2)、以及所述电池外壳(1)与封口盖帽(2)组成的电池容器中装有的由正极(3)、隔膜(4)、负极(5)叠置组成的卷绕状电芯及碱性电解液，其特征是：所述的正极(3)、负极(5)的基板至少其中之一选自多孔状金属，所述多孔状金属电极与所述的封口盖帽(2)之间采用至少包括有两级集流体结构的导电连接方式；其中第一级集流体(6)为一带状金属片，其焊接在所述多孔状金属基板的沿长度方向的边缘，电极板沿长度方向卷绕后，所述的金属片位于卷绕状电芯端部，高于其对电极与隔膜(4)；第二级集流体(7)一端与第一级集流体(6)连接，一端与盖帽(2)连接或通过第二以上级集流体与盖帽(2)连接。
优选所述第二级集流体(7)为一金属片，其底面与卷绕状电芯端部的所述第一级集流体(6)连接，其顶面与盖帽(2)以一导电金属片作为第三级集流体(8)而连接。
优选所述第二级集流体(7)为一组平行的金属片，其以与所述第一级集流体(6)垂直方向布置，并将其一端焊接在第一级集流体(6)上，一端与盖帽(2)焊接或通过第二以上级集流体与盖帽(2)焊接。
优选所述多孔状金属基板选自发泡镍、镍纤维毡、镀镍的发泡金属、镀镍的金属纤维毡中的一种。
优选所述金属片选自镍片、镀镍的金属片中的一种。
优选所述导电连接方式选自焊接、热熔接、镶嵌等方式。
更优选所述的正极(3)为氧化镍电极、基板为发泡镍，所述氧化镍电极与所述的封口盖帽(2)之间采用三级集流体结构导电连接方式；其中第一级集流体(6)为一带状镍片，其焊接在所述发泡镍基板的沿长度方向边缘，电极板沿长度方向卷绕后所述的金属片位于卷绕状电芯端部，高于其对电极与隔膜(4)；第二级集流体(7)为一镍片，其底面与所述卷绕状电芯端部的第一级集流体(6)连接，其顶面与盖帽(2)以一镍片作为第三级集流体(8)连接。
更优选所述的第一级集流体(6)的厚度为0.1-0.2毫米，第二级集流体(7)的厚度为0.15-0.3毫米。
优选所述的第二级集流体(7)的截面积大于或等于第一级集流体(6)的截面积之和。
更优选所述的正极(3)为氧化镍电极、基板为发泡镍，所述第一级集流体(6)为一带状镍片，其焊接在所述发泡镍基板的沿长度方向边缘，电极板沿长度方向卷绕后所述的金属片位于卷绕状电芯端部，高于其对电极与隔膜(4)；所述第二级集流体(7)为一组平行的镍片，其以与所述第一级集流体(6)垂直方向布置，并将其一端焊接在第一级集流体(6)上，一端与盖帽(2)焊接或通过第二以上级集流体与盖帽(2)连接。
优选所述的负极(5)选自镉电极、金属氢化物电极、锌电极中的一种，与所述的氧化镍正极(3)配合分别组成镉-镍、金属氢化物-镍、锌-镍碱性蓄电池。
为了使本领域普通技术人员更充分、清楚理解本发明创造，本设计人对此给予原理上的一些补充说明如下：一，对于采用发泡镍类的多孔状金属基板的电极，由于其质软性脆的特点，在基板的纵向焊接镍片作极耳，当电极横向卷绕成电芯时，镍片与基板焊接部位折断而导致不良品，尤其对于一组平行的镍片作极耳时更严重；二，多孔状金属基板电极上的电流密度分布是不均匀的，在远离电极集流体处电流密度很小，靠近电极集流体处电流密度很大，对于如SC型的工具电池而言，单镍片作集流体的电阻大，三镍片甚至五镍片集流体能部分降低电阻，然而点焊接次数增多，效率降低；基于此，上述多孔状金属电极与所述的封口盖帽(2)之间采用至少包括有两级集流体结构的导电连接方式；其中第一级集流体(6)为一带状金属片，其焊接在所述多孔状金属基板的沿长度方向边缘，一方面由于有效截面积增大，降低了靠近电极集流体处电流密度，进而降低电池内阻，另一方面利用滚动焊接或其它连续性焊接方式代替点焊接提高了效率。
本实用新型采用采用多孔状金属电极及至少包括有两级集流体结构的导电连接方式，其中第一级集流体(6)为一带状金属片，其焊接在所述多孔状金属基板的横向边缘；与同型号常规碱性蓄电池比较，电池内阻由7mΩ降到5mΩ，其它电性能均有提高；电池集流体结构更简单合理，从而提高了生产效率。
附图说明：
图1是本实用新型的实施例电池构造图；
图2是实施例电池与对比例电池的10C循环寿命曲线；
图3是实施例电池与对比例电池的充电曲线；
图4是实施例电池与对比例电池的放电曲线。
下面结合附图对本实用新型具体说明如下：
如图1所示，截取长202×宽60(单位：毫米)、多孔度95％以上、面密度为350-650克/米2的泡沫镍，按长度方向在泡沫镍的边缘部位焊接长202×宽4×厚0.12(单位：毫米)的镍片充当第一级集流体6，然后以常规方法制得氧化镍正极板3；
截取长202×宽4(单位：毫米)的镀镍钢带以常规的拉浆生产工艺制得镉负极板5；
将正极板3、隔膜4、负极板5叠置以常规方法组成卷绕状电芯，其中正极板3的第一级集流体6呈回形外露端高于负电极5与隔膜4的高度为0.2毫米；
将经过上述步骤的电芯装入一端开口的圆柱型电池外壳1中，使正极板3的第一级集流体6回形外露端朝外，以一0.2毫米厚的镍片充当第二级集流体7放置于回形外露端面并焊接固定，由镍片7的上顶表面焊接出以一镍片作为第三级集流体8；
以常规方法在开口端0.5毫米处冲槽，放入绝缘垫圈，第三级集流体8与所述的封口盖帽2焊接，注入电解液，密封封口盖帽2，即制得设计容量为1700 mAh SC型镉-镍碱性蓄电池，称为实施例电池；
以三镍片取代镍带充当第一级集流体，并直接与封口盖帽焊接制得设计容量为1700 mAh SC型镉-镍碱性蓄电池，称为对比例电池；
测试电池如下性能：
1.电池内部压力
(1)测试条件：1.5C充电120分钟
(2)平均测试结果：实施例电池0.5PMa，对比例电池1.0PMa
2.电池充电态内阻
(1)测试条件：1.0C充电80分钟，市温搁置30分钟
(2)平均测试结果：实施例电池5mΩ，对比例电池7mΩ
3.电池10C循环寿命
(1)测试条件及程序：程序I为恒流放电，条件为1.0C(即1700mA)放电，限制放电电压为0.8伏；程序II为恒流充电，条件为1.0C(即1700mA)充电，限制充电电压-ΔV为0.015伏，充电75分钟；程序III搁置15分钟；程序IV为恒流放电，条件为10C(即17000mA)放电，限制放电电压为0.8伏；程序V搁置20分钟；程序VI为循环设置至300次；程序VII结束。
(2)测试结果：以图2表示，其中以1代表实施例电池，以2代表对比例电池，实施例电池容量及循环次数均大于对比例电池。
4.电池充电曲线
(1)测试条件：1.0C(即1700mA)充电，限制充电电压-ΔV为0.015伏，充电75分钟；
(2)测试结果：以图3表示，其中以1代表实施例电池，以2
代表对比例电池，实施例电池最高充电电压为1.58伏，
充电时间63分钟，对比例电池最高充电电压为1.65伏，
充电时间68分钟。
5.电池放电曲线
(1)测试条件：10C(即17000mA)放电，限制放电电压为0.8伏；
(2)测试结果：以图4表示，其中以1代表实施例电池，以2代表对比例电池；实施例电池10C(即17000mA)放电中点电压为1.14伏，放电时间5.8分钟；对比例电池放电中点电压为1.08伏，放电时间5.2分钟。
如上测试结果表明，本实用新型的碱性蓄电池在电池充电态内阻、电池内部压力、10C循环寿命、最高充电电压及充电时间、电池10C放电中点电压及放电时间等电池性能方面均优于同类的常规碱性蓄电池。应当理解，本实用新型的保护范围并不极限于这些实施例，权利要求及其等同物亦反映了其范围。
Claims (11)
1.碱性蓄电池，包括至少一端开口的电池外壳(1)、密封所述开口并兼作电极端头的封口盖帽(2)、以及所述电池外壳(1)与封口盖帽(2)组成的电池容器中装有的由正极(3)、隔膜(4)、负极(5)叠置组成的卷绕状电芯及碱性电解液，其特征是：所述的正极(3)、负极(5)的基板至少其中之一选自多孔状金属，所述多孔状金属电极与所述的封口盖帽(2)之间采用至少包括有两级集流体结构的导电连接方式；其中第一级集流体(6)为一带状金属片，其焊接在所述多孔状金属基板的沿长度方向的边缘，电极板沿长度方向卷绕后，所述的金属片位于卷绕状电芯端部，高于其对电极与隔膜(4)；第二级集流体(7)一端与第一级集流体(6)连接，一端与盖帽(2)连接或通过第二以上级集流体与盖帽(2)连接。
2.根据权利要求1所述的碱性蓄电池，其特征是：所述第二级集流体(7)为一金属片，其底面与卷绕状电芯端部的所述第一级集流体(6)连接，其顶面与盖帽(2)以一导电金属片作为第三级集流体(8)而连接。
3.根据权利要求1所述的碱性蓄电池，其特征是：所述第二级集流体(7)为一组平行的金属片，其以与所述第一级集流体(6)垂直方向布置，并将其一端焊接在第一级集流体(6)上，一端与盖帽(2)焊接或通过第二以上级集流体与盖帽(2)焊接。
4.根据权利要求1、2或3所述的碱性蓄电池，其特征是：所述多孔状金属基板选自发泡镍、镍纤维毡、镀镍的发泡金属、镀镍的金属纤维毡中的一种。
5.根据权利要求1、2或3所述的碱性蓄电池，其特征是：所述金属片选自镍片、镀镍的金属片中的一种。
6.根据权利要求1、2或3所述的碱性蓄电池，其特征是：所述导电连接方式选自焊接、热熔接、镶嵌等方式。
7.根据权利要求2所述的碱性蓄电池，其特征是：所述的正极(3)为氧化镍电极、基板为发泡镍，所述氧化镍电极与所述的封口盖帽(2)之间采用三级集流体结构导电连接方式；其中第一级集流体(6)为一带状镍片，其焊接在所述发泡镍基板的沿长度方向的边缘，电极板沿长度方向卷绕后所述的金属片位于卷绕状电芯端部，高于其对电极与隔膜(4)；第二级集流体(7)为一镍片，其底面与所述卷绕状电芯端部的第一级集流体(6)连接，其顶面与盖帽(2)以一镍片作为第三级集流体(8)连接。
8.根据权利要求7所述的碱性蓄电池，其特征是：所述的第一级集流体(6)的厚度为0.1-0.2毫米，第二级集流体(7)的厚度为0.15-0.3毫米。
9.根据权利要求8所述的碱性蓄电池，其特征是：所述的第二级集流体(7)的截面积大于或等于第一级集流体(6)的截面积之和。
10.根据权利要求3所述的碱性蓄电池，其特征是：所述的正极(3)为氧化镍电极、基板为发泡镍，所述第一级集流体(6)为一带状镍片，其焊接在所述发泡镍基板的沿长度方向的边缘，电极板沿长度方向卷绕后所述的金属片位于卷绕状电芯端部，高于其对电极与隔膜(4)；所述第二级集流体(7)为一组平行的镍片，其以与所述第一级集流体(6)垂直方向布置，并将其一端焊接在第一级集流体(6)上，一端与盖帽(2)焊接或通过第二以上级集流体与盖帽(2)连接。
11.根据权利要求7或10所述的碱性蓄电池，其特征是：所述的负极(5)选自镉电极、金属氢化物电极、锌电极中的一种，与所述的氧化镍正极(3)配合分别组成镉-镍、金属氢化物-镍、锌-镍碱性蓄电池。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102170026A (zh) * | 2011-04-07 | 2011-08-31 | 先进储能材料国家工程研究中心有限责任公司 | 碱性二次电池 |
| CN101908651B (zh) * | 2010-02-09 | 2013-11-06 | 湖南科力远新能源股份有限公司 | 一种镍氢电池的制备方法 |
| CN114520336A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-05-20 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 集流体及其制造方法和设备、及集流体预制件 |
| WO2023241159A1 (zh) * | 2022-06-17 | 2023-12-21 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 负极极片、其制法及包含其的二次电池和用电装置 |
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2001
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