專利名稱：用于堿性蓄電池的正電極板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于堿性蓄電池的正電極板及其制造方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種利用具有三維連通孔的多孔金屬基板的正電極板。
背景技術(shù)：
能夠重復(fù)地充電和放電的堿性蓄電池已經(jīng)廣泛地用作便攜式設(shè)備的電源。近年來，特別是，具有高能量密度和相對環(huán)保的鎳金屬氫化物蓄電池在市場上占主導(dǎo)地位，并且在需要高功率輸出的領(lǐng)域如動(dòng)力工具和混合電動(dòng)車輛(HEV)中對其的需求快速上升。
在用于堿性蓄電池的正電極板中，由于多孔金屬基板易于填充由活性材料組成的材料混合物漿料，并且容易進(jìn)行干燥材料混合物后的碾壓步驟，因此優(yōu)選使用多孔金屬基板作為芯材料。此外，可以期待提高容量密度。具體地，泡沫(foamed)鎳基板廣泛地用作多孔金屬基板，其中該泡沫鎳基板是通過利用鎳對聚氨酯進(jìn)行電鍍或非電解電鍍、隨后通過焙燒除去碳組分而制得的。
高功率輸出的堿性蓄電池具有以下結(jié)構(gòu)以提高集電效率。在帶狀電極上沿著其兩個(gè)縱向邊的一個(gè)邊上形成沒有填充材料混合物的未填充部分，其中該材料混合物由活性材料組成。將具有該結(jié)構(gòu)的正電極和負(fù)電極以及其間插入的隔板螺旋卷繞以形成圓柱形電極組，由此正電極的未填充部分位于電極組的一個(gè)端部，并且負(fù)電極的未填充部分位于電極組的另一個(gè)端部。通過在其上焊接集電器板，可以有效地從電極收集電流。
已經(jīng)進(jìn)行了各種嘗試以研發(fā)一種制備用于堿性蓄電池的正電極板的方法，其中的一些方法列舉如下。
(i)一種制備方法，其中將環(huán)箍形多孔金屬基板連續(xù)地輸送到容納有活性材料組成的材料混合物漿料的容器中，以便將漿料填充到基板中，然后使其穿過輥壓整平機(jī)以使填充漿料的基板的表面變得平滑，隨后進(jìn)行干燥和輥壓(參見日本特開平專利公開No.1-163965)。
(ii)一種制備方法，其中將材料混合漿料從噴嘴中高壓噴射到多孔金屬基板上以將漿料填充到基板中，然后使其穿過裂縫以便從其中除去過剩的漿料，隨后進(jìn)行干燥和輥壓。
(iii)一種制備方法，其中材料混合漿料從多孔金屬基板的一個(gè)表面填充，使得另一表面的絕大部分沒有填充漿料，隨后進(jìn)行干燥和輥壓。在該方法中，優(yōu)選材料混合漿料從多孔金屬基板的一個(gè)表面填充，以使得另一表面完全沒有填充漿料(參見日本特開專利公開No.9-106814和9-27342)。
(iv)一種制備方法，其中在基板沿其縱向移動(dòng)時(shí)，材料混合漿料從噴嘴中噴涂到環(huán)箍形多孔金屬基板的兩個(gè)表面上，以便將漿料填充到基板中，其中每個(gè)噴嘴都鄰近基板的每個(gè)表面。噴嘴和基板的距離設(shè)定為1.0mm或更小。(參見日本特開專利公開No.9-106815)。
在日本特開專利公開No.1-163965和9-106814的技術(shù)方案中，整個(gè)多孔金屬基板填充有材料混合漿料。然而，用于堿性蓄電池的正電極板需要具有沒有填充材料混合物漿料的未填充部分(即，基板的暴露部分)，該未填充部分焊接有集電器板(參見日本特開專利公開No.2000-113881)。因此，必須清除已經(jīng)填充到基板中的材料混合物。
有鑒于此，日本特開專利公開No.2002-75345的技術(shù)方案是擠壓填充有材料混合物的多孔金屬基板以形成突起(肋條)，并向其施加超聲波振蕩以從該突起清除材料混合物，此后該突起用作焊接有集電器板的未填充部分。然而，該方法伴隨著許多問題如更多的步驟、活性材料的更多損失和高成本。
由于填充在基板中的材料混合物漿料的量依賴于基板的孔隙率，因此采用日本特開專利公開No.1-163965和9-106814的技術(shù)方案難以在基板中填充恒定量的材料混合漿料，并且會導(dǎo)致漿料填充率的變化。漿料填充率定義為填充到基板中的漿料體積與基板孔隙體積的比率。
此外，根據(jù)日本特開專利公開No.1-163965和9-106814的技術(shù)方案，由于將漿料填充到基板中時(shí)會產(chǎn)生氣泡，因此最多可以獲得僅為約90至約95％的漿料填充率，并且多孔金屬暴露于基板表面上。結(jié)果，當(dāng)電極板切成預(yù)定尺寸時(shí)易形成金屬毛刺(burr)。并且，當(dāng)正電極和負(fù)電極其間插入隔板并螺旋卷繞以形成電極組時(shí)，由于暴露的金屬很可能發(fā)生短路。為了避免上述問題，應(yīng)當(dāng)使用厚隔板，但是這會使得難以獲得高容量電池。
根據(jù)日本特開專利公開No.9-27342的技術(shù)方案，可以從模具(die)中噴射恒定量的漿料，這顯著地降低了在基板縱向上漿料填充率的變化。然而，這是不實(shí)用的，原因是漿料填充率很低，并因此在輥壓后獲得的電極板具有不同的厚度。對于電池性能來說，當(dāng)金屬暴露在電極板的整個(gè)一個(gè)表面上時(shí)，部分金屬嵌入鄰接的隔板中，這縮短了正電極和負(fù)電極之間的距離，導(dǎo)致大量自放電。
日本特開專利公開No.9-106815的技術(shù)方案同樣要求清除已經(jīng)填充到基板中的材料混合物以產(chǎn)生未填充部分(即，基板的暴露部分)，這導(dǎo)致高成本。
從提高生產(chǎn)率的觀點(diǎn)上，提出在基板中通過將材料混合漿料以條紋形圖案涂覆到基板上來形成沒有填充材料混合物的未填充部分。還提出了用于進(jìn)行這種條紋形涂覆的裝置。例如，日本特開專利公開No.2000-233151提出一種裝備有調(diào)整裂縫開口的裝置的設(shè)備。當(dāng)材料混合物漿料涂覆到由金屬箔制備的基板上時(shí)，這種條紋形涂覆是有效地。然而，這也不是總是有效的，其原因是，當(dāng)材料混合漿料以條紋形圖案填充到多孔金屬基板中時(shí)，材料混合物漿料容易進(jìn)入未填充部分。
如前面所述，多孔金屬基板如泡沫鎳基板廣泛地用于堿性蓄電池的正電極板。然而，傳統(tǒng)的多孔金屬基板制備成本昂貴，并且很難進(jìn)一步提高填充率的現(xiàn)有水平。
盡管可以以相對低的成本制備具有比傳統(tǒng)金屬基板的每單位面積的重量低的多孔金屬基板，但是利用每單位面積的重量低的基板降低了集電效率，并導(dǎo)致降低了高速率放電性能和活性材料利用率。
此外，當(dāng)材料混合物漿料以條紋形圖案填充到每單位面積的重量較低的多孔金屬基板中時(shí)，有助于材料混合物漿料進(jìn)入到未填充部分中，從而導(dǎo)致活性材料的巨大損失。當(dāng)集電器焊接到已經(jīng)進(jìn)入材料混合物的未填充部分時(shí)，由于火花等可能導(dǎo)致焊接缺陷，從而降低了焊接部分的強(qiáng)度。已經(jīng)進(jìn)入未填充部分的材料混合物可以被完全清除，但這種處理效率低。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述情況，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種包括基板的正電極板，該基板每單位面積的重量較低，并具有優(yōu)異的集電效率。本發(fā)明的另一目的是提供一種制備正電極板的有效方法，其中通過將材料混合物漿料有效地填充到每單位面積的重量低的多孔金屬基板中來制備該正電極板。本發(fā)明的再一個(gè)目的在于通過獲得材料混合物填充部分和未填充部分之間界面的精確限定，來避免材料混合物損失，并且避免在未填充部分和集電器板之間的焊接缺陷。
本發(fā)明涉及一種用于堿性蓄電池的正電極板，其包括條紋狀多孔金屬基板和填充到基板中的材料混合物，其中該基板沿著基板的兩個(gè)縱向邊的至少一個(gè)具有沒有填充材料混合物的未填充部分，該基板每單位面積的重量為150-350g/m2，并且材料混合物包括活性材料和彈性聚合物(一種具有橡膠特性的聚合物)。
本發(fā)明還涉及一種制備用于堿性蓄電池的正電極板的方法，其包括如下步驟控制由多孔金屬制得的原始材料的厚度以制備多孔金屬基板，其中該多孔金屬每單位面積的重量為150-350g/m2；將含有活性材料和彈性聚合物的材料混合物漿料以條紋形圖案填充到基板中，以形成至少一個(gè)材料混合漿料填充部分和至少一個(gè)未填充部分；烘干填充有材料混合物漿料的基板；對烘干的填充有材料混合物漿料的基板進(jìn)行輥壓以形成電極板；以及將電極板切割成預(yù)定尺寸。
這里使用的“材料混合物漿料”是材料混合物和液體組分(用于材料混合物的分散介質(zhì))的混合物。通過烘干步驟除去該液體組分。
本發(fā)明的方法包括一種制備用于堿性蓄電池的正電極板的方法，其包括如下步驟控制由多孔金屬制備的原始材料的厚度以制備多孔金屬基板，其中該多孔金屬每單位面積的重量為150-350g/m2；將含有活性材料和彈性聚合物的材料混合物漿料以條紋形圖案填充到基板中，以便在材料混合物漿料填充部分之間形成至少一個(gè)沒有填充材料混合物漿料的未填充部分；烘干填充有材料混合物漿料的基板；對烘干的填充有材料混合物漿料的基板進(jìn)行輥壓以形成電極板；以及沿著材料混合物漿料填充部分之間的至少一個(gè)未填充部分將電極板切割成預(yù)定尺寸。
由于多孔金屬基板具有每單位面積的重量為150-350g/m2的較低密度，相比傳統(tǒng)技術(shù)可以以較低的成本制備高容量的正電極。此外，由于材料混合物含有活性材料和彈性聚合物，即使當(dāng)基板每單位面積的重量低時(shí)，也可以制備柔性的正電極，該正電極的集電網(wǎng)不容易斷裂。從而，可以提供一種具有優(yōu)異的高速率放電性能和優(yōu)異的活性材料利用率的電池。此外，由于材料混合物含有活性材料和彈性聚合物，即使當(dāng)基板每單位面積的重量低時(shí)，也可以獲得不太可能產(chǎn)生金屬毛刺和金屬斷裂的正電極板。
注意這里使用的“填充部分”指的是填充有材料混合物或材料混合物漿料的多孔金屬基板的一部分，而“未填充部分”指的是沒有填充材料混合物或材料混合物漿料的多孔金屬基板的一部分。
“多孔金屬基板”指的是由具有三維連接孔的金屬制得的基板。多孔金屬基板的優(yōu)選實(shí)例是泡沫鎳基板。例如，通過利用鎳對聚氨酯薄板進(jìn)行電鍍或非電解電鍍，并隨后通過焙燒該薄板以從中除去碳組分來制得泡沫鎳基板。除了泡沫鎳基板之外，還可以利用燒結(jié)的基板或三維結(jié)構(gòu)的金屬板。燒結(jié)基板是通過燒結(jié)羰基鎳等的粉末而制備的。
材料混合物含有活性材料和彈性聚合物作為不可缺少的組分。該活性材料有助于電化學(xué)反應(yīng)，并且該彈性聚合物用作粘合劑。
彈性聚合物的玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)低于25℃(室溫)，并且其是在室溫具有彈性的聚合物。其優(yōu)選的實(shí)例是四氟乙烯和丙烯的共聚物。特別優(yōu)選的是由四氟乙烯(TFE)單元和丙烯(PP)單元以30∶70至70∶30的摩爾比組成的共聚物。或者，可以使用由四氟乙烯單元和丙烯單元以類似于上述的摩爾比，并且還有不大于5mol％含量的1，1-二氟乙烯單元組成的共聚物。
優(yōu)選地，材料混合物還含有選自由黃原酸膠、瓜耳膠、角叉菜聚糖和diutan膠構(gòu)成的組中的至少一種。更優(yōu)選地，材料混合物還含有黃原酸膠和羧甲基纖維素作為增稠劑。
作為活性材料，可以使用氧化鎳如氫氧化鎳或羥基氧化鎳(nickeloxyhydroxide)的顆粒。顆粒優(yōu)選具有5至15的平均粒度，以及5至15m2/g的BET比表面積為。從提高高速率放電性能和活性材料利用率的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選具有氧化數(shù)為2.9至3.4的羥基氧化鈷涂覆在氧化鎳顆粒的表面上作為導(dǎo)電材料。
從增強(qiáng)防止短路的作用來看，多孔金屬基板的表面優(yōu)選涂覆有厚度為10-100μm由材料混合物組成的層(以下稱為表面材料混合物層)。
形成基板的多孔金屬優(yōu)選為鍍有鎳的鐵或鎳。
從獲得理想的彈性這個(gè)角度來看，彈性聚合物優(yōu)選具有玻璃轉(zhuǎn)化溫度為-10至+20℃。材料混合物中含有的彈性聚合物的量優(yōu)選為在每100份重量的活性材料中占0.2至5份重量。
玻璃轉(zhuǎn)化溫度可以通過例如，采用量熱計(jì)來進(jìn)行測定，該玻璃轉(zhuǎn)化溫度為當(dāng)加熱彈性聚合物時(shí)吸熱速率或熱膨脹系數(shù)變化最大時(shí)的溫度。作為量熱計(jì)，可以使用差示掃描量熱計(jì)(DSC)、熱力學(xué)分析儀(TMA)等。
在本發(fā)明的制備方法中，優(yōu)選將壓縮氣體噴射到將要用作未填充部分的部分基板上，同時(shí)將材料混合物漿料填充到多孔金屬基板中。
通過將壓縮氣體噴射到未填充部分上，將材料混合物連續(xù)地推回到填充部分，否則該材料混合物會從填充部分向未填充部分?jǐn)U散。從而，可以避免材料混合物漿料擴(kuò)散到未填充部分中，這使得未填充部分和集電器板可以順利地進(jìn)行焊接。
例如，當(dāng)材料混合物漿料連續(xù)地填充到多孔金屬基板中時(shí)，壓縮氣體噴射到位于填充部分外端部的未填充部分上。或者，當(dāng)材料混合物漿料連續(xù)地以條紋形圖案填充到多孔金屬基板中時(shí)，壓縮氣體噴射到位于每個(gè)最外面的填充部分的外端的每個(gè)未填充部分和填充部分之間的未填充部分。
噴射壓縮氣體的步驟可以利用如下裝置有效地進(jìn)行，該裝置包括，例如，釋放環(huán)箍形多孔金屬基板的裝置、具有噴射材料混合物漿料的裂縫形出口的模具噴嘴、用于噴射壓縮氣體的裝置、用于干燥填充有材料混合物漿料的基板的裝置，以及用于卷繞填充有材料混合物漿料的干燥基板的裝置，其中模具噴嘴和用于噴射壓縮氣體的裝置設(shè)置成彼此鄰近。
裂縫形出口是裂縫形式的開口。優(yōu)選地，裂縫的間隔為0.5至1.5mm。
用于釋放環(huán)箍形多孔金屬基板的裝置的實(shí)例是圖9中的拆卷機(jī)72。用于噴射壓縮氣體的裝置的實(shí)例是圖9中的壓縮氣體噴射出口。用于干燥填充有材料混合物漿料的基板的裝置實(shí)例是圖9中的干燥箱。用于卷繞填充有材料混合物漿料的干燥基板的裝置實(shí)例是圖9中的卷繞機(jī)79。
在將材料混合物漿料填充到多孔金屬基板的步驟中，例如，允許基板沿著基板的縱向穿過具有預(yù)定寬度的間隙，該間隙在多個(gè)彼此面對的模具噴嘴之間，在該過程中材料混合物漿料從多個(gè)模具噴嘴的裂縫形出口噴射到基板上。材料混合物漿料以條紋形圖案噴射到基板上。從而，可以有效地執(zhí)行將材料混合物漿料填充到基板中的步驟。
當(dāng)材料混合物漿料填充到多孔金屬基板中時(shí)，優(yōu)選根據(jù)通過X-射線重量分析儀或β-射線重量分析儀測得的填充到基板中的材料混合物漿料的量和/或通過圖像識別設(shè)備測得的基板填充部分的寬度，來控制模具噴嘴和基板之間的距離或者從模具噴嘴噴射的材料混合物漿料的流速。
在彼此面對的多個(gè)模具噴嘴中，裂縫形出口優(yōu)選通過至少一個(gè)隔離物分隔成多個(gè)部分。通過利用這種模具噴嘴，當(dāng)材料混合物漿料填充到基板中時(shí)可以形成多個(gè)條紋圖案的填充部分。
由于多個(gè)模具噴嘴彼此面對，因而可以利用多個(gè)單元的組合，其中每個(gè)單元具有用于噴射材料混合物漿料的裂縫形出口。在這種情況下，設(shè)置所述多個(gè)單元，使得它們的裂縫形出口以直線排列。仍然在這種情況下，當(dāng)材料混合物漿料填充到基板中時(shí)可以形成多個(gè)條紋圖案的填充部分。
從穩(wěn)定多孔金屬基板中的漿料填充速率來說，優(yōu)選設(shè)置所述多個(gè)模具噴嘴，使得所述多個(gè)模具噴嘴彼此面對，并且它們的裂縫形出口位置在基板穿過的方向上移動(dòng)1至5mm。
通過例如，通過擠壓等控制由多孔金屬制得的初始材料的厚度來得到所述多孔金屬基板。多孔金屬基板優(yōu)選厚度為200至150μm，并且孔隙率為88至97％。這里使用的“孔隙率”指的是在基板中的孔隙(三維連接孔)的體積百分比。
填充到多孔金屬基板中的材料混合物漿料的體積優(yōu)選為基板中的孔隙體積的95至150％。換句話說，由填充的漿料體積與基板中孔隙體積的比率定義的漿料填充率優(yōu)選為95至150％。
當(dāng)材料混合物漿料涂覆到每單位面積的重量低的多孔金屬基板上時(shí)，由于材料混合物漿料的滲出，材料混合物會無意識地?cái)U(kuò)散到未填充部分中。為了避免材料混合物漿料的滲出，材料混合物漿料優(yōu)選在20rpm的粘度為3至15Pa.s，并且具有不小于2的粘度比(在2rpm的粘度/在20rpm的粘度)。在25℃(室溫)下測量該材料混合物漿料的粘度。此外，優(yōu)選該材料混合物漿料在2rpm下的粘度為10至70Pa.s。
在25℃下通過B型粘度計(jì)分別在20rpm和2rpm的旋轉(zhuǎn)速度下測量20rpm下的粘度和2rpm下的粘度。
材料混合物除了活性材料和彈性聚合物外，還可以含有上述增稠劑，例如黃原酸膠、瓜耳膠、角叉菜聚糖、diutan膠或羧甲基纖維素。該材料混合物還可以含有導(dǎo)電材料，例如羥基氧化鈷。
在材料混合物漿料中，液體組分(用于材料混合物的分散介質(zhì))優(yōu)選為水。
由于在本發(fā)明中含有活性材料和彈性聚合物的材料混合物與每單位面積的重量較低的多孔金屬基板一起使用，因此可以以比傳統(tǒng)技術(shù)低的成本制備具有高容量的柔性正電極板，其中該正電極板的集電網(wǎng)不易斷裂，并且其也更不容易產(chǎn)生金屬毛刺和裂紋。
換句話說，使用本發(fā)明的正電極，可以以比傳統(tǒng)技術(shù)低的成本制備即使在大電流放電時(shí)也能夠提供大的放電容量，并且具有高的活性材料利用率以及優(yōu)異的充電/放電循環(huán)特性的堿性蓄電池。
此外，根據(jù)本發(fā)明，材料混合物漿料可以有效地填充到多孔金屬基板中，這顯著地減小了活性材料的損失。而且，可以實(shí)現(xiàn)填充部分和未填充部分之間界面的精確限定，這有助于在未填充部分和集電器板之間提供良好的焊接條件。
當(dāng)本發(fā)明的新穎性特征在附加的權(quán)利要求中具體地闡明時(shí)，從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中將更好地理解和明白本發(fā)明，特別是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容以及本發(fā)明的其它目的和特征。
附圖簡述

圖1是本發(fā)明中使用的模具噴嘴的正視圖；圖2是本發(fā)明中使用的模具涂布機(jī)的斜視圖；圖3是示出模具噴嘴和基板之間位置關(guān)系的圖示；圖4是示出切割正電極板的步驟實(shí)例的圖，該正電極板是通過將材料混合物漿料以條紋圖案填充到基板中而得到的；圖5是切割成預(yù)定尺寸的正電極的正視圖；圖6(A)是本發(fā)明正電極的主要部分的橫截面圖；圖6(B)是傳統(tǒng)的正電極板主要部分的橫截面圖；圖7是示出電池A和B的放電容量對循環(huán)次數(shù)的圖表(曲線圖1)；圖8是示出電池組件A和B的放電容量對循環(huán)次數(shù)的圖表(曲線圖2)；圖9是本發(fā)明中使用的另一模具涂布機(jī)的斜視圖。
發(fā)明詳述本發(fā)明的用于堿性蓄電池的正電極板包括帶狀多孔金屬基板和填充在基板中的材料混合物。多孔金屬基板沿著其兩個(gè)縱向邊的至少一個(gè)具有沒有填充材料混合物的未填充部分。本發(fā)明用于堿性蓄電池的正電極的主要特征在于該多孔金屬基板每單位面積的重量為150至350g/m2，并且該材料混合物含有活性材料和彈性聚合物。
根據(jù)本發(fā)明，由于以較低的成本制備每單位面積的重量低的多孔金屬基板，因而可以降低正電極的制造成本。然而，每單位面積的重量低的多孔金屬基板受到如下問題的困擾，即，在正電極板的制備過程中其金屬骨架容易斷裂，并且其集電網(wǎng)也容易斷裂。為此，通常使用每單位面積的重量大于350g/m2的多孔金屬基板。
與此相反，在本發(fā)明中，材料混合物含有彈性聚合物，從而正電極具有柔性。為此，上述問題幾乎不發(fā)生。從而，可以有效地利用每單位面積的重量為150至350g/m2的多孔金屬基板。從實(shí)現(xiàn)低成本的觀點(diǎn)來說，進(jìn)一步優(yōu)選多孔金屬基板每單位面積的重量為190至250g/m2。
當(dāng)多孔金屬基板每單位面積的重量小于150g/m2時(shí)，將很難處理基板，并且將很難避免集電網(wǎng)的斷裂和毛刺的形成。此外，由于基板的強(qiáng)度低，將很難連續(xù)地將材料混合物漿料填充到環(huán)箍形的基板中。與此相反，當(dāng)多孔金屬基板每單位面積的重量大于350g/m2時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)正電極板制造成本的降低。此外，由于基板在電極板中占用了較高的體積百分比，因而電極板具有較低的容量。
多孔金屬基板優(yōu)選由鍍鎳的鐵或鎳構(gòu)成。特別優(yōu)選為鎳。
當(dāng)利用每單位面積的重量低的多孔金屬基板制備正電極時(shí)，與利用傳統(tǒng)基板相比毛刺更容易形成。有鑒于此，從提高防止由于毛刺導(dǎo)致電池中短路的效果來看，基板的表面優(yōu)選涂覆有厚度為10至100μm的表面材料混合物層。換句話說，優(yōu)選基板承載的材料混合物的量超過基板孔隙的體積。
優(yōu)選彈性聚合物的玻璃轉(zhuǎn)換溫度為-100至+20℃。當(dāng)玻璃轉(zhuǎn)換溫度低于-100℃時(shí)，彈性聚合物粘結(jié)到活性材料的作用將很弱。與此相反，當(dāng)玻璃轉(zhuǎn)換溫度大于+20℃時(shí)，正電極可能不會具有足夠的柔性。向材料混合物中添加玻璃轉(zhuǎn)換溫度為-100至+20℃的彈性聚合物使得材料混合物具有合適的柔性。從而，在電極板的輥壓步驟和切割步驟中，可以避免材料混合物的分離。并且，可以避免在電極組的制備過程中形成裂縫。
具有上述物理特性的彈性聚合物的優(yōu)選實(shí)例包括四氟乙烯和丙烯的共聚物，以及四氟乙烯、丙烯和1，1-二氟乙烯的共聚物。在后面的共聚物中，特別優(yōu)選具有1，1-二氟乙烯單元的含量少于5mol％的共聚物，原因是它們具有良好的抗堿性。還優(yōu)選使用丁苯橡膠(SBR)和全氟高彈體(perfluoroelastomer)。
材料混合物中含有的彈性聚合物量優(yōu)選為在每100份重量的活性材料中占0.2至5份重量，更優(yōu)選占0.5至3份重量。當(dāng)彈性聚合物的量太大時(shí)，放電特性和正電極容量將降低。與此相反，當(dāng)彈性聚合物的量太小時(shí)，正電極的柔性將降低，從而降低了集電效率或者使得在正電極上容易形成毛刺和裂紋。
從提高集電效率的觀點(diǎn)來看，材料混合物優(yōu)選含有導(dǎo)電材料。導(dǎo)電材料的實(shí)例包括金屬鈷粉末、氫氧化鈷和羥基氧化鈷。在它們之中優(yōu)選的是羥基氧化鈷，更優(yōu)選的是氧化數(shù)為2.9至3.4的羥基氧化鈷。當(dāng)在其表面上承載氧化數(shù)為2.9至3.4的羥基氧化鈷來作為導(dǎo)電材料的氧化鎳顆粒用作活性材料時(shí)，使用少量的導(dǎo)電材料有效地提高了集電效率。在其表面上承載羥基氧化鈷的氧化鎳顆?？梢岳脽釅A處理在其表面承載氫氧化鈷的氧化鎳顆粒來制得。
材料混合物中含有的導(dǎo)電材料的量通常為每100份重量的活性材料中占2至15份重量。當(dāng)羥基氧化鈷承載在活性材料的表面上時(shí)，羥基氧化鈷的量優(yōu)選為每100份重量的活性材料中占3至10份重量。
以下將參考其制備方法的實(shí)例對本發(fā)明的用于堿性蓄電池的正電極板進(jìn)行描述。
首先，通過將材料混合物分散在液體組分中來制備材料混合物漿料。該材料混合物含有活性材料和彈性聚合物作為必需的組分。該材料混合物可以進(jìn)一步含有導(dǎo)電材料、增稠劑等。特別是，增稠劑有效地控制材料混合物漿料的粘度。
使用的增稠劑的優(yōu)選實(shí)例包括纖維素基增稠劑，例如羧甲基纖維素(CMC)和甲基纖維素(MC)，以及用于提高粘度的多糖，例如黃原酸膠、瓜耳膠、角叉菜聚糖和diutan膠。材料混合物漿料中含有的增稠劑的量通常為每100份重量的活性材料中占0.05至0.3份重量。
從使材料混合物漿料具有合適的觸變性的觀點(diǎn)來說，優(yōu)選使用用于提高粘度的多糖。此外，用于提高粘度的多糖在改善堿性蓄電池的循環(huán)特性方面是優(yōu)異的，原因是與纖維素基增稠劑相比，它們不容易溶解在堿性水溶液中。
為了將漿料填充到基板的孔隙中，漿料在某種程度上需要是液態(tài)的。然而，在漿料填充到基板中以后，漿料應(yīng)當(dāng)保持在其填充的位置以防止該漿料滲出。為了滿足需要，優(yōu)選使用具有高觸變性的漿料，也就是，在高速剪切時(shí)具有低的粘度而在低速剪切時(shí)具有高粘度的漿料。特別地，由于本發(fā)明使用每單位面積的重量低的多孔金屬基板，因此希望通過使用具有高觸變性的漿料以避免滲出。
在本發(fā)明中，根據(jù)粘度比率2rpm下的粘度/20rpm下的粘度來評價(jià)漿料的觸變性。該漿料的粘度在25℃測量。適于填充到每單位面積的重量低的基板中的漿料在20rpm下的粘度為3至15Pa.s，并且粘度比率不小于2。當(dāng)20rpm下的粘度小于3Pa.s時(shí)，可能發(fā)生滲出。與此相反，當(dāng)20rpm下的粘度大于15Pa.s時(shí)，可能難以將漿料填充到基板的孔隙中。當(dāng)粘度比率小于2時(shí)，漿料的填充特性和流動(dòng)性之間可能不具有優(yōu)選的平衡性。更優(yōu)選地，粘度比率不小于3。粘度比率的增加是有限制的，并且上限約為7。漿料優(yōu)選2rpm下的粘度為10至70Pa.s。
從防止材料混合物漿料從填充部分?jǐn)U散到未填充部分的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選結(jié)合使用纖維素基增稠劑和提高粘度的多糖作為增稠劑。特別是，優(yōu)選結(jié)合使用黃原酸膠和CMC。
黃原酸膠是一種水溶性多糖，并且其水溶液具有比CMC水溶液更高的粘度提高能力。因此，使用黃原酸膠不僅有效地將活性材料均勻地分散到材料混合物漿料中，而且還有效地防止材料混合物漿料擴(kuò)散到未填充部分。然而，僅使用黃原酸膠會導(dǎo)致粘度過高。為此，從優(yōu)化材料混合物漿料的流動(dòng)性的觀點(diǎn)來說，結(jié)合使用黃原酸膠和CMC是有效的。
當(dāng)CMC和黃原酸膠一起使用時(shí)，CMC和黃原酸膠之間的重量比率優(yōu)選為CMC∶黃原酸膠＝20∶80至40∶60。優(yōu)選CMC和黃原酸膠的總量為每100份重量的活性材料中占0.1至0.4份重量。
多孔金屬基板優(yōu)選為具有受控厚度的基板，該基板通過對由每單位面積的重量為150至350g/m2的多孔金屬制備的環(huán)箍形初始材料進(jìn)行擠壓而制備的。根據(jù)需要的電極板設(shè)計(jì)來控制多孔金屬基板的厚度。多孔金屬基板優(yōu)選具有200至1500μm的厚度。當(dāng)基板的厚度小于200μm時(shí)，基板中的孔徑尺寸將很小，這會阻止材料混合物漿料進(jìn)入孔隙中。與此相反，當(dāng)基板的厚度大于1500μm時(shí)，在從模具涂布機(jī)噴射漿料的方法中，壓力會不夠，并且漿料可能填充不到基板中。
多孔金屬基板的孔隙率優(yōu)選控制為88至97％。當(dāng)孔隙率小于88％時(shí)，漿料進(jìn)入基板的滲透作用會降低。與此相反，當(dāng)孔隙率大于97％時(shí)，基板會具有較低的強(qiáng)度，使其難以連續(xù)地將材料混合物漿料填充到環(huán)箍形的基板中。
現(xiàn)在描述將材料混合物漿料涂覆到所得到的多孔金屬基板上的步驟的實(shí)例。
優(yōu)選地，材料混合物漿料以條紋形圖案涂覆到環(huán)箍形多孔金屬基板上，以形成沒有填充材料混合物的至少一個(gè)未填充部分。具有上述粘度和粘度比率的材料混合物漿料很容易填充到基板中，并且不易擴(kuò)散到未填充部分中。位于填充部分之間的未填充部分優(yōu)選具有1至10mm的寬度，但是寬度不限于此。
對填充有材料混合物漿料的基板進(jìn)行干燥。隨后卷繞填充有材料混合物漿料的干燥基板，以得到環(huán)箍形電極板。將電極板切成預(yù)定尺寸以最終得到正電極板。在切割電極板的步驟中，沿著未填充部分切割電極板，由此切割邊緣用作基板的暴露部分以焊接集電器板或?qū)Ь€。同樣地，可以省略將已經(jīng)填充到基板中的材料混合物進(jìn)行清除的步驟。從而，可以簡化正電極板的制備方法，并且能夠避免活性材料的損失。此外，通過沿著未填充部分切割電極板還可以防止活性材料的分離。
將材料混合物漿料填充到多孔金屬基板中時(shí)使用圖1和2中示出的模具涂布機(jī)是有效的。如圖2所示，至少一對模具噴嘴21布置成相互面對，并且其間具有預(yù)定寬度的間隙。基板22在其縱向方向上穿過該間隙。這一對相互面對的模具噴嘴21將材料混合物漿料23噴射到穿過的基板22上，在該過程中，材料混合物漿料23以條紋形圖案填充到基板22中，以形成未填充部分24。為了實(shí)現(xiàn)這種涂覆過程，模具噴嘴21優(yōu)選具有如圖1示出的裂縫形出口11。
圖1中的模具噴嘴21具有用于噴射材料混合物漿料的裂縫形出口11。該裂縫形出口11被隔離物12分隔成多個(gè)部分。隔離物12的數(shù)量不限于一個(gè)。根據(jù)需要的未填充部分的數(shù)量來設(shè)置兩個(gè)或多個(gè)隔離物。由于被隔離物遮蔽的部分不噴射材料混合物漿料，因而在基板的與隔離物相對應(yīng)的部分上形成未填充部分。結(jié)果，材料混合物漿料以條紋形圖案進(jìn)行了涂覆。
模具噴嘴可以由多個(gè)單元的組合構(gòu)成，每個(gè)單元具有用于噴射材料混合物漿料的裂縫形出口。在這種情況下，設(shè)置所述多個(gè)單元，使得它們的裂縫形出口排列成直線。
在使用圖2示出的多個(gè)模具噴嘴21的情況下，其中該多個(gè)模具噴嘴21相互面對并且其間具有預(yù)定寬度的間隙，如圖3所示，優(yōu)選設(shè)置用于噴射材料混合物漿料的裂縫形出口31，使得裂縫形出口31在基板穿過的方向上相互移動(dòng)1至5mm的距離(圖3中的寬度“b”)。通過設(shè)置面對的模具噴嘴21以使得它們相互移動(dòng)1mm或更大的距離，當(dāng)漿料進(jìn)入基板22中的孔隙時(shí)，孔隙中截留的空氣逐漸移動(dòng)到未填充漿料的部分。從而，可以使得基板22的漿料填充率接近最稠密的狀態(tài)?；灞砻婧蛧娮旒舛?裂縫形出口)之間的距離(圖3中的寬度“a”)優(yōu)選為10至500μm。
如果位于基板的每個(gè)側(cè)面的每個(gè)裂縫形出口31都精確地相互一致地面對，當(dāng)漿料同時(shí)從基板22的兩個(gè)側(cè)面進(jìn)入基板22中的孔隙時(shí)，空氣會殘留在厚度方向上基板的中央部分。與此相反，當(dāng)移動(dòng)的量(圖3中的寬度“b”)為5mm或更大時(shí)，基板可能在厚度方向上彎曲，從而導(dǎo)致材料混合物層在厚度上變化。
當(dāng)材料混合物漿料填充到其中具有孔隙的多孔金屬基板中時(shí)，實(shí)際上填充到基板中的材料混合物漿料的寬度(填充部分的寬度)會相對于模具噴嘴的裂縫形出口的寬度而變化。換句話說，填充部分的實(shí)際寬度并不總是與模具噴嘴的裂縫形出口的寬度相同。這種差別是由于漿料的粘度和基板的可濕性的變化引起的。未填充部分的寬度會依據(jù)填充部分的寬度變化而變化，從而導(dǎo)致所得到的正電極板的容量和尺寸變化。
從穩(wěn)定填充部分的寬度變化的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選提前檢查漿料粘度、漿料噴射率、裂縫形出口周圍的壓力、模具噴嘴和基板之間的距離、漿料填充率和填充部分的寬度之間的相互關(guān)系，然后將該結(jié)果反饋到涂覆步驟中。作為優(yōu)選實(shí)例，監(jiān)控基板中填充的漿料量和填充部分的寬度。根據(jù)監(jiān)控獲得的信息，可以控制模具噴嘴和基板之間的距離，或從模具噴嘴中噴射的材料混合物漿料的流速?；逯刑畛涞牟牧匣旌衔餄{料的量可以使用X-射線重量分析儀或β-射線重量分析儀來進(jìn)行監(jiān)控。填充部分的寬度可以使用圖像識別裝置來進(jìn)行監(jiān)控。
填充到基板中的材料混合物漿料的體積優(yōu)選為基板中孔隙體積的95至150％，更優(yōu)選為100至130％。通過將該量(漿料填充率)調(diào)整至95％或更大，當(dāng)如圖4所示，沿著切割線41和42切割電極板40時(shí)，可以減少沿著切割線41形成的截面暴露出的金屬基板的面積。在切割步驟后，可以獲得圖5所示的正電極板50。該正電極板50具有沿著其兩個(gè)縱向邊中的一邊形成的未填充部分51。未填充部分51與沿著切割線42切割的區(qū)域相對應(yīng)。當(dāng)漿料填充率大于100％時(shí)，因?yàn)槿鐖D6(A)所示，表面材料混合層61形成在電極板上，所以可以避免多孔金屬62暴露在電極表面上。如圖6(B)所示，在傳統(tǒng)的正電極板中，材料混合物不會出現(xiàn)在基板表面上。然而，在本發(fā)明中，由于可以通過彈性聚合物避免材料混合物的分離，因而可以制備具有圖6(A)所示結(jié)構(gòu)的電極板。
在電極板上形成表面材料混合層可以避免當(dāng)正電極和負(fù)電極以及插入其間的隔膜螺旋纏繞時(shí)發(fā)生的斷裂或短路。結(jié)果，隔膜可以制備得較薄，并且能夠?qū)崿F(xiàn)電池容量的顯著增加。然而，當(dāng)填充率大于150％時(shí)，由于材料混合物漿料的滲出可能使材料混合物的厚度不一致，或者會降低集電效率。
現(xiàn)在描述如下實(shí)施方式，其中當(dāng)材料混合物漿料填充到多孔金屬基板中時(shí)，將壓縮氣體噴射到基板與未填充部分相對應(yīng)的部分上。
如前所述，當(dāng)材料混合物漿料連續(xù)地填充到多孔金屬基板中時(shí)，通過將壓縮氣體噴射到位于填充部分的外端部的未填充部分和/或位于填充部分之間的未填充部分，可以更有效地進(jìn)行填充步驟。
由于材料混合物漿料具有合適的流動(dòng)性，因而可以容易地填充到基板中，在漿料填充到基板中后，材料混合物漿料傾向于立即擴(kuò)散到未填充部分。通過將壓縮氣體噴射到未填充部分上，可以將材料混合物漿料推回到填充部分，否則該材料混合物漿料會從填充部分?jǐn)U散到未填充部分。
當(dāng)壓縮氣體的壓力太低時(shí)，防止材料混合物漿料擴(kuò)散的作用將很小。與此相反，當(dāng)壓力太大時(shí)，材料混合物漿料會飛濺出去。因此，壓縮氣體的壓力優(yōu)選控制在0.01至0.30MPa。
至于壓縮氣體噴射的方向，壓縮氣體優(yōu)選從與基板表面垂直的平面(參考平面)成0至30°角的方向噴射，該平面包括填充部分和未填充部分之間的界面。通過從相對于參考平面成0至30°角的方向在未填充部分側(cè)噴射壓縮氣體能夠有效地防止材料混合物漿料的擴(kuò)散。
使用的壓縮氣體是不會污染材料混合物漿料的氣體。具體地，可以使用壓縮空氣、高壓氮?dú)饣蚋邏汉狻?br> 至于實(shí)現(xiàn)上述填充步驟的裝置，優(yōu)選如圖9中示出的裝置。
環(huán)箍形多孔金屬基板71采用開卷機(jī)72進(jìn)行開卷，然后被引入到一對模具噴嘴73之間的間隙中。這一對模具噴嘴73都具有用于噴射材料混合物漿料的裂縫形出口，并且它們設(shè)置成相互面對且其間具有預(yù)定寬度的間隙?；?1以預(yù)定的速度穿過間隙，在該過程中從放置在兩側(cè)的模具噴嘴73的裂縫形出口噴射的材料混合物漿料74填充到基板71中。壓縮氣體噴射出口76放置在每個(gè)模具噴嘴73的裂縫形出口的兩個(gè)端部處。將壓縮氣體從壓縮氣體噴射出口76噴射到未填充部分77(基板的暴露部分)上。該壓縮氣體防止材料混合物漿料從填充部分75擴(kuò)散到未填充部分77。隨后將填充有材料混合物漿料的基板引入干燥箱78中。最后已干燥的基板通過卷繞機(jī)79進(jìn)行卷繞。
盡管在圖9的裝置中僅形成一個(gè)填充部分75，但還可以例如通過交替地設(shè)置相互平行的多個(gè)壓縮氣體噴射出口76和多個(gè)模具噴嘴73，并且使用具有更大寬度的多孔金屬基板，而在基板上形成條紋形圖案的多個(gè)填充部分75。
以下，將描述本發(fā)明的實(shí)例。
實(shí)例1(i)在其表面上承載導(dǎo)電材料的活性材料通過以下公知的方法制備用作活性材料的氫氧化鎳固溶體顆粒。具體地，將氫氧化鈉的水溶液逐滴地加入到另一水溶液中，該另一水溶液中主要溶解了硫酸鎳，并在其中具有預(yù)定量的硫酸鈷和硫酸鋅，同時(shí)采用氨水來調(diào)節(jié)水溶液的PH值，由此沉淀了氫氧化鎳固溶體的球形顆粒。
隨后用水清洗所得到的氫氧化鎳固溶體顆粒，并將其干燥。以下稱為芯顆粒的所獲得的顆粒的平均粒度為10μm，并且比表面積為12m2/g。應(yīng)當(dāng)注意到平均粒度是通過激光衍射粒度分析儀測得的，并且比表面積是通過BET方法測得的。
然后，采用以下公知的方法將用作導(dǎo)電材料的氫氧化鈷精細(xì)顆粒承載到氫氧化鎳固溶體顆粒(芯顆粒)上。具體地，氫氧化鎳固溶體顆粒和硫酸鈷水溶液(1mol/L)在攪拌下緩慢地添加到氫氧化鈉的水溶液中，同時(shí)在35℃下將水溶液的PH調(diào)整為12。從而，氫氧化鈷的精細(xì)顆粒(β型)沉積到氫氧化鎳固溶體顆粒的表面上。所得到的顆粒具有10μm的平均粒度，并且比表面積為12m2/g。應(yīng)當(dāng)注意到平均粒度是通過SEM圖像得到的，并且比表面積是通過BET方法測得的。
在其表面承載氫氧化鈷精細(xì)顆粒的氫氧化鎳固溶體顆粒裝在處理容器中，以0.07L/Kg的比率向其中添加濃度為45wt％的堿性水溶液并進(jìn)行混合。然后以4L/min/Kg的速率向其中輸送溫度為100℃的熱空氣進(jìn)行干燥。從而，表面上的氫氧化鈷轉(zhuǎn)化成平均鈷化合價(jià)為3.1的高導(dǎo)電性羥基氧化鈷。
(ii)材料混合物漿料在其表面上承載羥基氧化鈷(導(dǎo)電材料)的氫氧化鎳固溶體顆粒用作活性材料。其中每100份重量的活性材料中導(dǎo)電材料的量為10份重量。
作為粘合劑，使用玻璃轉(zhuǎn)化溫度為-3℃的彈性聚合物。彈性聚合物為含有摩爾比為55∶45的四氟乙烯單元和丙烯單元的共聚物，并且其密度為1.55g/cm3。該彈性聚合物以含35wt％彈性聚合物的水溶液進(jìn)行使用。這種水溶性分散體可以從Asahi Glass有限公司購得，其商標(biāo)名為AFLAS。
作為增稠劑，使用羧甲基纖維素(CMC)和黃原酸膠。羧甲基纖維素(CMC)以1wt％的水溶液進(jìn)行使用。
利用上述制備的材料通過以下步驟制備材料混合物漿料。
首先，將100份重量的其上承載導(dǎo)電材料的活性材料和0.2份重量的黃原酸膠引入捏和機(jī)(kneader)中，隨后通過攪拌槳徹底混合。將5份重量的CMC水溶液緩慢地逐滴加入捏和機(jī)中并同時(shí)攪拌，并進(jìn)一步添加3份重量的彈性聚合物。由此制備材料混合物漿料，其中該材料混合物漿料含有重量比為100∶3的承載導(dǎo)電材料的活性材料和彈性聚合物，并且水含量為17wt％。
所制得的材料混合物漿料在2rpm下的粘度為25Pa.s，并且在20rpm下的粘度為5Pa.s。粘度比率(在2rpm下的粘度/在20rpm下的粘度)為5。當(dāng)攪拌速率γ增加時(shí)這種漿料的粘度降低，從而材料混合物漿料從模具噴嘴的裂縫形出口很順利地噴射。此外，當(dāng)填充有漿料的基板進(jìn)行干燥時(shí)，不對漿料施加攪拌力并且該漿料的粘度增加，漿料不會滲出。換句話說，對利用模式噴涂機(jī)的填充步驟來說該漿料具有非常適合的流變能力。
(iii)正電極板上述制備的材料混合物漿料以條紋形圖案填充到由鎳制成的160mm寬環(huán)箍形的多孔金屬基板中，從而在多孔金屬基板的中央形成沒有填充材料混合物的一個(gè)未填充部分。這里使用的多孔金屬基板是通過對泡沫聚氨酯片鍍鎳，隨后在600℃焙燒以除去聚氨酯，此后，將所制備的多孔金屬的初始材料擠壓為700μm厚度而制備的。該多孔金屬基板每單位面積的重量為200g/m2，并且孔隙率為97％。
在將材料混合物漿料填充到基板中的步驟中，該材料混合物漿料從一對模具噴嘴以條紋形圖案噴射到在縱向方向上穿過間隙的基板上，該對模具噴嘴相互面對設(shè)置并且其間具有預(yù)定寬度的間隙。設(shè)置該對模具噴嘴，使得用于噴射材料混合物漿料的裂縫形出口在基板穿過的方向上相互移動(dòng)0.5μm的距離。將填充到基板中的材料混合物漿料的體積調(diào)整為基板孔隙體積的130％(漿料填充率為130％)。
用于噴射材料混合物漿料的模具噴嘴的每個(gè)裂縫形出口都具有148mm的寬度。從裂縫形出口的一個(gè)邊緣起68至80mm的部分被寬度為12mm的隔離物遮蔽。因?yàn)楸桓綦x物遮蔽的部分不噴射漿料，因此在基板的中央形成寬度為12mm的未填充部分。
在將材料混合物漿料填充到基板的過程中，填充部分的寬度通過攝像機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。根據(jù)填充部分的寬度變化，自動(dòng)調(diào)整相對的模具噴嘴之間的距離。每個(gè)模具噴嘴和基板之間的距離在10至500μm范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。
填充有材料混合物漿料的基板隨后利用110℃的熱空氣干燥5分鐘。填充有材料混合物的干燥基板通過輥式壓制機(jī)進(jìn)行碾壓，以獲得500μm厚的環(huán)箍形電極板。如圖4所示，至少沿著未填充部分切割所得到的電極板。結(jié)果，制得如圖5示出的正電極板A，其中該正電極板A沿著其兩個(gè)縱向邊的一個(gè)邊具有沒有填充材料混合物的未填充部分。正電極板A的主要部分具有如圖6(A)所示的橫截面。將未填充部分折疊兩次以增加強(qiáng)度，原因是隨后會在其上焊接集電器板。
比較例1(i)在其表面上承載導(dǎo)電材料的活性材料除了以下不同之外，以與實(shí)例1相同的方式制備在其表面上承載導(dǎo)電材料的活性材料。
將承載氫氧化鈷精細(xì)顆粒的氫氧化鎳固溶體顆粒裝在處理容器中，以0.05L/Kg的比率向其中添加濃度為45wt％的堿性水溶液并進(jìn)行混合。然后以1L/min/Kg的速率向其中輸送溫度為60℃的熱空氣進(jìn)行干燥。由此，表面上的氫氧化鈷轉(zhuǎn)化成平均鈷化合價(jià)為2.8的羥基氧化鈷。
(ii)材料混合物漿料使用上述制備的在其表面上承載羥基氧化鈷(導(dǎo)電材料)的氫氧化鎳固溶體顆粒作為活性材料。每100份重量的活性材料中導(dǎo)電材料的量為10份重量。
將聚四氟乙烯(PTFE)用作粘合劑。制備含60wt％PTFE的水分散體。
作為增稠劑，使用羧甲基纖維素(CMC)。制備含1wt％羧甲基纖維素(CMC)的水溶液。
利用上述材料通過以下步驟制備材料混合物漿料。
首先，將100份重量的其上承載導(dǎo)電材料的活性材料引入捏和機(jī)中并通過攪拌槳徹底混合，在該過程中將2.5份重量的水和20份重量的CMC水溶液緩慢地逐滴添加到捏和機(jī)中，并進(jìn)一步添加2份重量的PTFE。由此，制備了材料混合物漿料，其中該材料混合物漿料含有重量比為100∶2的承載導(dǎo)電材料的活性材料和PTFE，并且水含量為19wt％。
所制得的材料混合物漿料在2rpm下的粘度為5Pa.s并且在20rpm下的粘度為2Pa.s。粘度比率(在2rpm下的粘度/在20rpm下的粘度)為2.5。
(iii)正電極板將上述制備的材料混合物漿料填充到由鎳制成的180mm寬環(huán)箍形的多孔金屬基板中。這里使用的多孔金屬基板是通過對泡沫聚氨酯片鍍鎳，隨后在600℃焙燒以除去聚氨酯而制備的。該多孔金屬基板的厚度為1000μm、每單位面積的重量為400g/m2并且孔隙率為95％。
在將材料混合物漿料填充到基板的步驟中，環(huán)箍形多孔金屬基板連續(xù)地輸送到其中容納有材料混合物的容器中。在該方法中，需要通過將環(huán)箍形多孔金屬基板浸入容納有材料混合物漿料的容器中從而使得漿料滲入基板中。為此，將漿料的粘度降低到上述水平(即，在2rpm下為5Pa.s，并且在20rpm下為2Pa.s)。
將材料混合物漿料填充到基板中后，通過輥壓整平機(jī)來整平填充有材料混合物漿料的基板表面。然后，通過向電極板的預(yù)定部分施加超聲波來將活性材料去除，以便形成與實(shí)例1的電極板相似的未填充部分，其中集電器板可以焊接到該未填充部分上。
填充有材料混合物漿料的基板利用110℃的熱空氣干燥15分鐘。干燥的電極板通過輥式壓制機(jī)進(jìn)行碾壓，以獲得500μm的厚度。然后切割所得到的電極板以制得如圖5示出的正電極板B。正電極板B的主要部分具有如圖6(B)所示的橫截面。漿料填充率為90％。將未填充部分折疊兩次以增加強(qiáng)度，原因是隨后會在其上焊接集電器板。
(正電極板的狀況)對正電極板A和B進(jìn)行以下的評估測試。結(jié)果示于表1中。
評估測試1通過SEM圖像測定在切割過程中形成的金屬毛刺的最大高度和毛刺的數(shù)量。
評估測試2制備1000個(gè)電極組，每個(gè)電極組是通過螺旋纏繞正電極板和公知的儲氫合金電極以及其間100μm厚的聚丙烯隔膜而制得的。在每個(gè)電極組的制備過程中，測量螺旋纏繞步驟中分離的材料混合物的重量與正電極板的重量的百分比率(％)。然后計(jì)算1000個(gè)電極組的平均數(shù)，這稱為材料混合物的分離率。
評估測試3制備1000個(gè)電極組，每個(gè)電極組是通過螺旋纏繞正電極板和公知的儲氫合金電極以及其間100μm厚的聚丙烯隔膜而制得的。測定由于短路導(dǎo)致的缺陷率。
評估測試4測量浪費(fèi)的材料混合物(例如，在制備正電極板B時(shí)通過超聲波而分離的材料混合物)的重量與制備正電極板的過程中使用的材料混合物的重量的百分比率(％)，這稱為材料混合物損失率。
表1

如表1中明顯示出的，在切割步驟中正電極板A中形成的毛刺數(shù)目與正電極B相比非常少，并且在螺旋纏繞步驟中材料混合物的分離率也非常小，其中該正電極A具有的漿料填充率為130％，并且使用了高粘性和柔性的并具有較低玻璃轉(zhuǎn)化溫度的粘合劑。因此，即使在正電極板A中使用厚度為100μm的薄隔膜時(shí)，也沒有觀察到由于短路導(dǎo)致的不合格電極組。
(堿性蓄電池的制備)利用正電極板A和B，制備FSC型額定容量為3300mAh的鎳金屬氫化物蓄電池。具體地，螺旋纏繞正電極板和負(fù)電極板以及其間插入100μm厚的經(jīng)過親水性處理的聚丙烯隔膜，以形成電極組。集電器板焊接到暴露在邊緣的電極組的多孔金屬(未填充部分)上。然后將電極組容納在電池外殼中。這里使用的負(fù)電極是公知的儲氫合金電極。將指定量的堿性電解液注入電池外殼中，其中該電解液中含有氫氧化鉀作為其中溶解的主要溶質(zhì)，并且濃度為7至8N。隨后密封電池外殼的開口，并進(jìn)行初始充電/放電。以下，利用正電極板A制備的電池稱為電池A，而利用正電極板B制備的電池稱為電池B。
(活性材料利用率)作為初始充電/放電，每個(gè)電池經(jīng)受重復(fù)的(兩次)充電/放電循環(huán)，其中在0.1C(1C＝3300mA)的充電速率下進(jìn)行15小時(shí)的充電，并且隨后在0.2C的放電速率下進(jìn)行6小時(shí)的放電。隨后，在45℃進(jìn)行3天的老化處理(負(fù)電極合金的激活)，之后通過改變充電/放電條件測量正電極板的活性材料利用率。該結(jié)果示于表2中。
表2

表2中示出的活性材料利用率是每個(gè)電池正電極的放電容量與理論容量的百分比率。假設(shè)正電極活性材料中的氫氧化鎳經(jīng)歷一次電子反應(yīng)，通過正電極活性材料中的氫氧化鎳重量乘以電容量289mAh/g來計(jì)算正電極的理論容量。
通過以表2示出的充電速率對電池進(jìn)行過充電，并隨后在0.2C、1C和2C的放電速率下對其放電直到電池電壓為0.8V來測量放電容量。表2清楚地示出電池A的活性材料利用率比電池B的活性材料利用率具有更高的標(biāo)準(zhǔn)，其中電池A是利用本發(fā)明的正電極板A制備的，而電池B是利用比較例1的正電極板B制備的。
(充電/放電循環(huán)特性)研究電池A和B的充電/放電循環(huán)特性。
如下進(jìn)行充電/放電循環(huán)。在1C的充電速率下通過-ΔV(ΔV＝0.01V)控制方法進(jìn)行充電，此后在1C的放電速率下進(jìn)行放電，直到電池電壓為0.8V。在每個(gè)預(yù)定的循環(huán)后，在1C的充電速率下通過-ΔV(ΔV＝0.01V)控制方法進(jìn)行充電，此后在10A的放電電流下進(jìn)行放電，直到電池電壓為0.4V。此時(shí)測量放電容量。圖7是示出此時(shí)測量的放電容量與循環(huán)次數(shù)之間關(guān)系的圖表(稱為圖表1)。從圖表1中明顯看出，電池A比電池B具有更高的容量，并且抑制了長時(shí)間循環(huán)壽命測試后容量的降低。
此外，利用電池A和B制備了電池組件，其中每個(gè)電池組件包括串聯(lián)連接的10個(gè)電池(以下稱為單元電池)。研究電池組件的充電/放電循環(huán)特性。
如下進(jìn)行充電/放電循環(huán)。在10A的充電速率下通過ΔT(ΔT＝3.0℃/min)控制方法進(jìn)行充電，此后在5A的充電速率下通過ΔT(ΔT＝3.0℃/min)控制方法進(jìn)行輔助充電。隨后，在20A的放電電流下進(jìn)行放電，直到電池組件電壓為4V。圖8是示出此時(shí)的放電容量和循環(huán)次數(shù)之間關(guān)系的圖表(稱為圖表2)。
從圖表2中明顯看出，電池組件A比電池組件B具有更高的容量，并且抑制了長時(shí)間循環(huán)壽命測試后容量的降低。這種趨勢在利用電池組件的充電/放電循環(huán)特性測試中比利用單個(gè)電池的測試更加顯著。這是因?yàn)椋捎陔姵亟M件中含有的單元電池之間存在容量變化，當(dāng)電池組件進(jìn)行充電/放電循環(huán)時(shí)一些單元電池進(jìn)行了過放電。
一旦電池進(jìn)行了過放電，由于正電極產(chǎn)生的氣體導(dǎo)致活性材料的分離、產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致隔膜熔化、通過操作安全閥導(dǎo)致電解液減少以及內(nèi)阻升高，所以容量會降低。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，活性材料很少在螺旋卷繞以構(gòu)成電極組的步驟中分離，并且在電極板中很少形成毛刺和斷裂。因此，可以有效地避免由于隔膜的熔化導(dǎo)致正極和負(fù)極之間的短路，并且避免了由于活性材料的分離導(dǎo)致的容量下降。
實(shí)例2除了將漿料填充率改變?yōu)楸?示出的數(shù)據(jù)之外，以與實(shí)例1相同的方式制備正電極板。
對上述制備的正電極板進(jìn)行以下的測試。結(jié)果示于表3中。
(i)測定在切割步驟中形成的金屬毛刺的最大高度。
(ii)制備1000個(gè)電極組，每個(gè)電極組是通過螺旋纏繞正電極板和公知的儲氫合金電極以及其間100μm厚的聚丙烯隔膜而制得的。在每個(gè)電極組的制備過程中，測量螺旋纏繞步驟中分離的材料混合物的重量與正電極板的重量的百分比率(％)。然后計(jì)算1000個(gè)電極組的平均值，這稱為材料混合物的分離率。
(iii)在切割步驟前在電極板的任意3個(gè)點(diǎn)上測量厚度。然后，測定最小厚度和最大厚度之間的差。
(iv)測量表面材料混合物層(即，由覆蓋基板表面的材料混合物制得的層)的厚度范圍。
表3

表3示出，當(dāng)漿料填充率為95％或更大時(shí)，金屬毛刺變小，并且活性材料的分離率和厚度變化也會變小?？梢钥闯?，存在著漿料填充率越高、活性材料的分離率越低的趨勢。這可能是由于彈性聚合物的作用。然而，當(dāng)漿料填充率大于150％時(shí)，材料混合物的分離量增加，并且電極板的厚度變化也增加。
實(shí)例3除了將每100份重量的承載導(dǎo)電材料的活性材料中CMC的量和黃原酸膠的量改變?yōu)楸?示出的數(shù)值，并且將漿料粘度和粘度比率改變?yōu)楸?示出的數(shù)值之外，以與實(shí)例1相同的方式制備正電極板。然后，除了使用上述制備的正電極板外，以與實(shí)例1相同的方式制備鎳金屬氫化物蓄電池。
對上述制備的正電極板和鎳金屬氫化物蓄電池進(jìn)行如下測試。結(jié)果示于表4中。
(i)測量漿料填充率的變化。這里，在漿料填充步驟中通過X-射線重量分析儀監(jiān)控漿料填充量以測定最大量和最小量。然后，計(jì)算它們之間的差。計(jì)算值與標(biāo)準(zhǔn)值(根據(jù)基板孔隙率確定的漿料填充率的理論值)的百分比稱為漿料填充率的變化。
(ii)以與用于實(shí)例1中電池A的相同方式測定電極板的活性材料利用率。
表4

表4示出，當(dāng)材料混合物漿料在20rpm下粘度為3至15Pa.s并且粘度比率為2或更大時(shí)，漿料填充率的變化很小，并且獲得良好的活性材料利用率。從表4中還明顯看出，在2rpm下優(yōu)選粘度為10至70Pa.s。當(dāng)材料混合物漿料的粘度和粘度比率超出該范圍時(shí)，漿料填充率的變化會相對較大，并且活性材料利用率會相對較低。其原因可能是因?yàn)椴牧匣旌衔餄{料沒有充分地滲入基板中，或者是因?yàn)榧词共牧匣旌衔餄{料充分地滲入基板中，但由于其粘度低而使得材料混合物漿料滲出。
實(shí)例4除了將每100份重量的活性材料中材料混合物含有的粘合劑(彈性聚合物)的量改變成表5示出的數(shù)據(jù)之外，以與實(shí)例1相同的方式制備正電極板。然后，除了使用上述制備的正電極板外，以與實(shí)例1相同的方式制備鎳金屬氫化物蓄電池。
對上述制備的正電極板和鎳金屬氫化物蓄電池進(jìn)行如下測試。結(jié)果示于表5中。
(i)制備1000個(gè)電極組，每個(gè)電極組是通過螺旋纏繞正電極板和公知的儲氫合金電極以及其間100μm厚的聚丙烯隔膜而制得的。在每個(gè)電極組的制備過程中，測量螺旋纏繞步驟中分離的材料混合物的重量與正電極板的重量的百分比率(％)。然后計(jì)算1000個(gè)電極組的平均值，這稱為材料混合物的分離率。
(ii)制備1000個(gè)電極組，每個(gè)電極組是通過螺旋纏繞正電極板和公知的儲氫合金電極以及其間100μm厚的聚丙烯隔膜而制得的。測定由于短路導(dǎo)致的缺陷率。
(iii)以與用于實(shí)例1中電池A的相同方式測定正電極板的活性材料利用率。
表5

表5示出當(dāng)每100份重量的活性材料中粘合劑的量為0.2至5份重量，優(yōu)選為1至5份重量時(shí)，獲得了由于短路導(dǎo)致的缺陷率較低并且活性材料利用率優(yōu)異的電池?？梢钥闯觯捎诙搪穼?dǎo)致的缺陷率隨著粘合劑量的增加而傾向于降低。這可能是因?yàn)檎姌O的柔性增加，并且避免了斷裂或毛刺的形成。從表5中還明顯看出當(dāng)粘合劑的量增加時(shí)，不容易發(fā)生活性材料的分離。然而，當(dāng)每100份重量的活性材料中粘合劑的量超過5份重量時(shí)，活性材料利用率降低。因此，粘合劑的量優(yōu)選為5份重量或更少。
參照例1(i)材料混合物漿料通過混合100份重量的氫氧化鎳、10份重量的鈷氧化物、0.2份重量的CMC作為增稠劑、0.3份重量的PTFE作為粘合劑和適量的水而制得水含量為20wt％的材料混合物漿料。
氫氧化鎳的平均粒度為10μm，并且比表面積為10m2/g。鈷氧化物的平均粒度為0.3μm，并且比表面積為20m2/g。應(yīng)當(dāng)注意平均粒度是通過激光衍射粒度分析儀而確定的，并且比表面積是通過BET方法測得的。
所得到的材料混合物漿料在2rpm的粘度為40Pa.s，并且在20rpm的粘度為10Pa.s。粘度比率(在2rpm的粘度/在20rpm的粘度)為4。
(ii)正電極板利用圖9中示出的裝置將上述制備的材料混合物漿料填充到由鎳制備的環(huán)箍形的多孔金屬基板中。這里利用的多孔金屬基板是寬度為80mm、厚度為1.5mm(1500μm)、每單位面積的重量為350g/m2，并且具有平均孔徑為200μm的三維連接孔的基板。
環(huán)箍形多孔金屬基板采用開卷機(jī)進(jìn)行開卷，然后被引入設(shè)置成從下到上相互面對的一對模具噴嘴之間的1.65mm間隙中。材料混合物漿料從該對模具噴嘴的裂縫形出口噴射并填充到基板中。壓縮氣體噴射出口布置在每個(gè)模具噴嘴的裂縫形出口的兩個(gè)端部處。壓縮空氣從其中噴射出來。裂縫形出口的寬度為60mm，因此填充部分的寬度為60mm。在填充部分的外端部形成寬度為10mm的未填充部分。漿料填充率為110％。
噴射到填充部分的外端部的壓縮空氣的壓力為0.05MPa。壓縮空氣從垂直于基板表面的方向噴射出來。然后將填充有材料混合物漿料的基板引入干燥箱中，并且在120℃下干燥5分鐘，此后采用卷繞機(jī)將干燥的基板卷繞起來，然后碾壓成0.7mm厚度。將得到的環(huán)箍形電極板切割成預(yù)定尺寸，以得到用于堿性蓄電池的正電極板。
參照例2除了每100份重量的氫氧化鎳中含有0.05份重量的CMC和0.15份重量的黃原酸膠用作增稠劑之外，以與參照例1相同的方式制備用于堿性蓄電池的正電極。
參照例3除了將鍍鎳的環(huán)箍形穿孔鐵板用作基板之外，以與參照例1相同的方式制備用于堿性蓄電池的正電極，其中該鐵板的厚度為80μm、孔徑為1.5mm，并且孔隙率為40％。
參照例4除了將多孔金屬基板的寬度改變成160mm、使用了兩對平行設(shè)置的模具噴嘴、壓縮氣體噴射出口設(shè)置在這兩對模具噴嘴和這兩對模具噴嘴的外端部之間，以及除了以條紋形圖案形成寬度為60mm的每個(gè)填充部分之外，以與參照例1相同的方式制備用于堿性蓄電池的正電極板。在填充部分之間形成的未填充部分的寬度為20mm。
參照例5除了每100份重量的氫氧化鎳中含有0.05份重量的CMC和0.15份重量的黃原酸膠用作增稠劑之外，以與參照例4相同的方式制備用于堿性蓄電池的正電極板。
參照例6除了將鍍鎳的環(huán)箍形穿孔鐵板用作基板之外，以與參照例4相同的方式制備用于堿性蓄電池的正電極板，其中該鐵板的厚度為160μm、孔徑為1.5mm，并且孔隙率為40％。
參照例7除了不噴射壓縮空氣之外，以與參照例1相同的方式制備用于堿性蓄電池的正電極板。
參照例8除了不噴射壓縮空氣之外，以與參照例3相同的方式制備用于堿性蓄電池的正電極板。
對上述制備的參照例中的正電極進(jìn)行如下評估。結(jié)果示于表6中。
(填充部分的寬度變化)在填充部分上均勻間隔的50個(gè)點(diǎn)測量填充部分的寬度。測量寬度變化的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ。在測量中，材料混合物漿料擴(kuò)散進(jìn)入的未填充部分的一部分視為填充部分。
(焊接缺陷檢驗(yàn))制備100個(gè)圓柱形電極組，每個(gè)電極組是通過螺旋纏繞正電極板和公知的儲氫合金電極以及其間由磺化的聚丙烯無紡織物制得的隔膜而制得的。將集電器板焊接到電極組端部的正電極板的未填充部分上，此后，檢查焊接部分周圍的部分隔膜是否變色。算出具有變色隔膜的缺陷電極組的數(shù)量。
表6

表6示出，與壓縮空氣不噴射到未填充部分的參照例7和8相比，在參照例1至6中，填充部分的寬度變化減少了，并且具有焊接缺陷的電極組數(shù)量顯著降低。它們中值得注意的是參照例2和5，其中CMC和黃原酸膠用作增稠劑。在參照例2和5中，由于成功地避免了材料混合物漿料的擴(kuò)散，所以沒有觀察到焊接缺陷。
本發(fā)明廣泛適用于使用具有三維連接孔的多孔金屬基板的堿性蓄電池的正電極。根據(jù)本發(fā)明，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，能夠以較低的成本制備即使在大電流放電時(shí)也可以提供大放電容量，且具有優(yōu)異的高速放電特性、活性材料利用率高并且充電/放電循環(huán)特性優(yōu)異的堿性蓄電池。本發(fā)明適用的堿性蓄電池包括鎳金屬氫化物蓄電池和鎳鎘蓄電池等，其中該鎳金屬氫化物蓄電池可用作便攜式設(shè)備、動(dòng)力工具和混合電動(dòng)車輛(HEV)等的電源。
盡管已經(jīng)根據(jù)目前的優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解這種公開不作為限定。對本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在閱讀完上述公開內(nèi)容后，各種變形和修改都將顯而易見。因此，應(yīng)當(dāng)將附加權(quán)利要求解釋為覆蓋本發(fā)明真正精神和范圍內(nèi)的所有變形和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于堿性蓄電池的正電極板，其包括帶狀多孔金屬基板和填充在所述基板中的材料混合物，其中所述基板沿著所述基板的兩個(gè)縱向邊的至少一個(gè)具有沒有填充所述材料混合物的未填充部分，所述基板每單位面積的重量為150至350g/m2，并且所述材料混合物包括活性材料和彈性聚合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于堿性蓄電池的正電極板，其中所述材料混合物還包括選自由黃原酸膠、瓜耳膠、角叉菜聚糖和diutan膠構(gòu)成的組中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于堿性蓄電池的正電極板，其中所述材料混合物還包括黃原酸膠和羧甲基纖維素。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于堿性蓄電池的正電極板，其中所述活性材料包括氧化鎳顆粒，并且所述氧化鎳顆粒在其表面上承載作為導(dǎo)電材料的羥基氧化鈷，其中該羥基氧化鈷的氧化數(shù)為2.9至3.4。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于堿性蓄電池的正電極板，其中所述基板的表面覆蓋有包括所述材料混合物并且厚度為10至100μm的層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于堿性蓄電池的正電極板，其中形成所述基板的多孔金屬是由鍍鎳的鐵制成的，或者是由鎳制成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于堿性蓄電池的正電極板，其中所述彈性聚合物的玻璃轉(zhuǎn)化溫度為-100至+20℃，并且所述材料混合物中含有的所述彈性聚合物的量為在每100份重量的所述活性材料中占0.2至5份的重量。
8.一種制造用于堿性蓄電池的正電極板的方法，其包括以下步驟控制由多孔金屬制成的初始材料的厚度，以形成多孔金屬基板，其中該多孔金屬每單位面積的重量為150至350g/m2；將含有活性材料和彈性聚合物的材料混合物漿料以條紋形圖案填充到所述基板中，以形成至少一個(gè)填充部分和至少一個(gè)未填充部分；對填充有該材料混合物漿料的所述基板進(jìn)行干燥；輥壓所述干燥的填充有所述材料混合物漿料的基板，以形成電極板；以及將所述電極板切割成預(yù)定尺寸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造用于堿性蓄電池的正電極板的方法，其中當(dāng)所述材料混合物漿料填充到所述基板中時(shí)，將壓縮氣體噴射到所述基板與所述未填充部分相對應(yīng)的部分上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造用于堿性蓄電池的正電極板的方法，其中所述材料混合物還包括選自由黃原酸膠、瓜耳膠、角叉菜聚糖和diutan膠構(gòu)成的組中的至少一種。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造用于堿性蓄電池的正電極板的方法，其中所述材料混合物還包括黃原酸膠和羧甲基纖維素。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造用于堿性蓄電池的正電極板的方法，其中將該材料混合物漿料填充到該基板中的所述步驟包括如下步驟設(shè)置多個(gè)相互面對并且其間具有預(yù)定寬度的間隙的模具噴嘴，允許所述基板在縱向方向上穿過所述間隙，以及從所述多個(gè)模具噴嘴的裂縫形出口將所述材料混合物漿料噴射到所述穿過的基板上。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造用于堿性蓄電池的正電極板的方法，其中當(dāng)將所述材料混合物漿料填充到所述基板中時(shí)，根據(jù)填充到所述基板中的所述材料混合物漿料的量和/或根據(jù)圖像識別裝置測得的在該基板上所述填充部分的寬度來控制所述模具噴嘴和所述基板之間的距離，或者控制從所述模具噴嘴噴射的所述材料混合物漿料的流速，其中填充到所述基板中的所述材料混合物漿料的量是通過X-射線重量分析儀或β-射線重量分析儀進(jìn)行測量的。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造用于堿性蓄電池的正電極板的方法，其中所述裂縫形出口被至少一個(gè)隔離物分割成多個(gè)部分，并且當(dāng)所述材料混合物漿料填充到所述基板中時(shí)，以條紋形圖案形成多個(gè)填充部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造用于堿性蓄電池的正電極板的方法，其中所述模具噴嘴包括多個(gè)單元的組合，每個(gè)單元具有用于噴射所述材料混合物漿料的裂縫形出口，設(shè)置所述多個(gè)單元，使得它們的裂縫形出口排列成直線，當(dāng)所述材料混合物漿料填充到所述基板中時(shí)，以條紋形圖案形成多個(gè)填充部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造用于堿性蓄電池的正電極板的方法，其中設(shè)置所述多個(gè)模具噴嘴，使得所述多個(gè)模具噴嘴相互面對并且它們的裂縫形出口的位置在所述基板的穿過方向上移動(dòng)1至5mm。
17.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造用于堿性蓄電池的正電極板的方法，其中所述基板的厚度為200至1500μm，并且孔隙率為88至97％。
18.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造用于堿性蓄電池的正電極板的方法，其中填充到所述基板中的所述材料混合物漿料的體積是所述基板的孔隙體積的95至150％。
19.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造用于堿性蓄電池的正電極板的方法，其中所述材料混合物漿料在20rpm下的粘度為3至15Pa.s，并且粘度比率為2或更大，其中該粘度比率是2rpm下的粘度/20rpm下的粘度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的制造用于堿性蓄電池的正電極板的方法，其中所述材料混合物漿料在2rpm下的粘度為10至70Pa.s。
21.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造用于堿性蓄電池的正電極板的方法，其中所述活性材料包括氧化鎳顆粒，并且所述材料混合物漿料還包括導(dǎo)電材料和水。
22.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造用于堿性蓄電池的正電極板的方法，其中所述彈性聚合物的玻璃轉(zhuǎn)化溫度為-100至+20℃，并且所述材料混合物中含有的所述彈性聚合物的量為在每100份重量的所述活性材料中占0.2至5份的重量。
全文摘要
一種堿性蓄電池包括帶狀多孔金屬基板和填充在所述基板中的材料混合物。該基板沿著該基板的兩個(gè)縱向邊的至少一個(gè)具有沒有填充材料混合物的未填充部分。該基板每單位面積的重量為150至350g/m
文檔編號H01M4/24GK1725532SQ20051009761
公開日2006年1月25日 申請日期2005年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月27日
發(fā)明者中井晴也, 大川和史, 神成宏之, 臼井廣幸, 大森富岳, 笠原英樹, 淺野剛太, 村岡芳幸, 川口伸幸, 海老原孝 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社