CN2696139Y - 一种高容量高功率镍镉充电电池 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种高容量高功率的镍镉电池，由泡沫镍作骨架，填充有氢氧化镍或羟基氧化镍与氧化亚钴的混合物制作成镍正电极，由多孔金属导电网带上电沉积上活性镉作为镉负极，由以上正负极可以制作成的镍镉充电电池，具有比传统镍镉电池更高的容量和更高的输出功率，并且没有记忆效应。正电极采用高价氧化镍，例如羟基氧化镍制作成充电态正电极与同样是充电态的镉负极相匹配；如果正电极采用二价镍(氢氧化镍)作活性物质，则装配成电池后采用不完全密封的电池结构进行化成，使得正电极可以在装配成电池后得到充分的活化，而确保本实用新型的实现。

Description

一种高容量高功率镍镉充电电池
技术领域
本实用新型涉及一种充电电池，尤指一种高容量高功率的镍镉充电电池。
背景技术
随着电子通信技术的快速发展，便携式电子及通信装置的市场需求量迅速发展扩大。相应地，用户对作为动力源的充电电池亦提出了越来越高的要求，例如比能量(容量)要大、大电流快速充放电性能要好，以便更好地满足高功率电子及通信装置的要求。
而电极作为电池的核心部件，是改善电池性能之关键。目前，针对镍镉电池而言，通常有如下几种结构：
第一，传统的电沉积镉负电极配烧结式的镍正电极。
第二，拉浆镉负电极配烧结式的镍正电极。
第三，拉浆镉负电极配泡沫镍正电极。
由于烧结式镍正电极强度好，所以可先经过单电极化成处理来调整其荷电状态从而既可以与荷电态的电沉积镉负电极相匹配，也可以与放电态的拉浆镉负电极相匹配制成镍镉电池。然而，由于放电态的泡沫镍正电极经过单电极化成处理后电极强度会变得很差、易断裂，因而无法先调整其荷电状态而与荷电态的电沉积镉负电极相匹配，只能与放电态的拉浆镉负电极相匹配制成镍镉电池。
传统的电沉积镉负电极配烧结式镍正电极制成的镍镉电池具有良好的大电流充放电性能，即高功率性能，但其缺点也很明显，例如：烧结镍正极的设备投资大、工艺复杂、生产周期长、电池容量不够高，比泡沫镍正极容量低15-30％。如果可以将电沉积镉负电极与泡沫镍正电极搭配而制成镍镉充电电池，则此种电池具有高容量和高功率的特点。然而，如前所述，由于这两种电极分别为荷电态及放电态而无法匹配，目前未见有关此种镍镉充电电池的报导。
发明内容
基于公知技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种高容量高功率镍镉充电电池。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种镍镉电池，包括有镍正电极和镉负电极，其中，(1)镍正电极包括第一骨架和附着于第一骨架上的第一活性物质，所述第一骨架为泡沫镍或纤维镍，所述第一活性物质包括氢氧化镍或羟基氧化镍；(2)镉负电极包括第二骨架和附着于骨架上的第二活性物质，所述第二骨架为金属导电网带，所述第二活性物质包括电沉积于第二骨架上的活性镉。
在本实用新型中，所述活性镉是在Cd2+为主要阳离子成份的溶液中通过电沉积的方法沉积到导电网带上的。所述电沉积活性镉的表面用含有导电粉末的粘结剂溶液涂覆并烘干，以增强镉负电极的导电性和过充电时复合氧的能力。所述导电粉末包括碳粉、乙炔黑、镍粉中的至少一种。所述第一活性物质包括CoO、Co或CoO.Co中的一种或多种。所述金属导电网带为铜网、镍网或镀镍钢带中的一种。
本实用新型可成功地搭配电沉积镉负电极与泡沫镍正电极而制成高容量和高功率镍镉充电电池，并且该电池没有记忆效应，且生产工艺简单，成本较低。
附图说明
图1为本实用新型高容量高功率镍镉电池的内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步阐述本实用新型。
参考图1，本实用新型一种高容量高功率镍镉电池，包括镍正电极2和镉负电极4。其中，所述镍正电极2包括第一骨架和附着于第一骨架上的第一活性物质，所述第一骨架为泡沫镍或纤维镍，所述第一活性物质包括氢氧化镍或羟基氧化镍。所述镉负电极4包括第二骨架和附着于骨架上的第二活性物质，所述第二骨架为金属导电网带，所述第二活性物质包括电沉积于第二骨架上的活性镉。
所述第一活性物质包括CoO、Co或CoO.Co中的一种或多种。所述金属导电网带为铜网、镍网或镀镍钢带中的一种。在本实用新型的一个实施例中，镍正电极2和镉负电极4配以隔膜纸3经过卷绕形成电芯5，然后将电芯5装入钢壳1中并进行相应处理而成为圆柱型镍镉电池。
其中，所述活性镉是通过如下过程电沉积于第二骨架上的：镉负电极可选用冲孔镀镍钢带作为导电骨架，以阴极进入电解槽，电解液可采用CdSO4、Cd(AC)2或CdCL2为主盐，阳极是在钛篮中放入镉球，辅助阳极用铅，其作用是电解析出氧气，以提高电沉积镉的活性，电解液中也可添加少量NiSO4以提高镉电极的活性物质利用率，提高电极比能量，镉电极表面还可以通过涂布由碳素粉、镍粉与粘结剂(例如CMC、PVA等)组成的导电涂料，提高负极的吸氧能力，实现快速充放电。
当正极采用NiOOH作为活性物质时，因它是荷电态的，故可与电沉积镉电极相匹配而制成镍镉电池。
当正电极采用Ni(OH)2作为活性物质时，电池卷绕之后，注入少量电解液，在不完全密封状态下(即尽可能减少空气进出)开始化成，通常需做两三个循环，化成完毕后，再补加少许电解液，封口后即做成全密封镍镉电池。
以下结合更具体的实施例来说明本实用新型的产品及其制作方法。
                           实施例1
本例中，正极采用泡沫镍作为导电骨架，90克NiOOH、10克CoO、30克1％CMC溶液和3克60％PTFE乳液配制成活性浆料，填充在厚度为1.6mm、110PPI的泡沫镍上，经烘干、辊压制成尺寸为宽：36±0.5mm；长：225±0.5mm，厚0.72±0.22mm的正极片，活性物质混合物干重等10.5克。
负电极的制作：电解液由0.5mol/L的H2SO4，0.15mol/L的CdSO4和0.01mol/L的NiSO4组成，阳极电流比即镉阳极∶铅阳极＝4∶1，电解液温度为23±4℃，用0.55A/cm2的电流密度进行电沉积，阴极为冲孔镀镍钢带，按照0.7m/min的速度连续移动，电沉积出来的镉电极用70-90℃的温度进行烘干，镉电极表面的加有1％IncoT210镍粉的1.5％CMC水溶液进行涂布，烘干之后切成电极，尺寸为宽37±0.5mm，长285±0.5mm，厚0.48±0.02mm，活性物质干重等于14-15克，用尼龙隔膜将正、负极隔开并卷成SC型电池，其容量可达到2300-2400mAh，比传统烧结镍镉电池容量1700-1900mAh要高出30％，该电池10C5～15C5的大电流放电性能良好。
在本发明中，泡沫镍电极采用羟基氧化镍NiOOH作为活性物质，这是一种通过特殊工艺制作的荷电态的活性物质，只要采用这种三价镍化合物NiOOH代替传统的二价镍化合物Ni(OH)2作为活性物质，就可以使泡沫镍正电极与电沉积镉电极一样是荷电态的，这样的电池可以免化成或者大大缩短化成的时间。
                           实施例2
将实施例1中的NiOOH换成Ni(OH)2，其余同实施例1，但需将电池进化成，并可取得与实施例1几乎相同的电性能。
以上所揭露的仅为本实用新型高容量高功率镍镉电池的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (7)

1、一种镍镉电池，包括有镍正电极和镉负电极，其特征是：
(1)镍正电极包括第一骨架和附着于第一骨架上的第一活性物质，所述第一骨架为泡沫镍或纤维镍，所述第一活性物质包括氢氧化镍或羟基氧化镍；
(2)镉负电极包括第二骨架和附着于骨架上的第二活性物质，所述第二骨架为金属导电网带，所述第二活性物质包括电沉积于第二骨架上的活性镉。
2、根据权利要求1所述的镍镉电池，其特征是：所述金属导电网带为冲孔镀镍钢带。
3、根据权利要求1或2的镍镉电池，其特征是：所述电沉积活性镉的表面覆盖有含有导电粉末的粘结剂。
4、根据权利要求3的镍镉电池，其特征是：所述导电粉末包括碳粉、乙炔黑、镍粉中的至少一种。
5、根据权利要求4的镍镉电池，其特征是：所述第一活性物质包括CoO、Co或CoO.Co中的一种或多种。
6、根据权利要求5的镍镉电池，其特征是：所述金属导电网带为铜网、镍网或镀镍钢带中的一种。
7、根据权利要求6的镍镉电池，其特征是：所述的镍正电极和镉负电极配以隔膜纸经过卷绕而成为圆柱型电池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN100495772C (zh) * 2007-05-18 2009-06-03 郭楚义 一种镍氢或镍镉电池正极板的制作工艺
CN102217122A (zh) * 2008-11-19 2011-10-12 独立行政法人产业技术综合研究所 纤维电池用镍正极
WO2018032972A1 (zh) * 2016-08-15 2018-02-22 福建新峰二维材料科技有限公司 一种超长寿命镍氢电池电极材料的制备方法

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