專利名稱：堿性蓄電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有袋式板狀負極(pocket-type plate negatives)的鎳-鎘蓄電池(accumulator)，用于能量的電化學積累。
背景技術：
電池組(battery)和蓄電池(accumulator)已成日常生活必需的一部分，沒有了電池組和蓄電池，則無論是機動車輛中的電動機還是移動電話均無法工作。這些蓄能器(energy accumulator)原則上由陽極、電解質和陰極構成。通常用于制造電極的金屬與電解質接觸時離子化。根據所用材料，兩電極處產生不同電勢，由此導致電勢差，可以利用該電勢差從蓄電池或電池組取出能量。
大部分堿性電池組和蓄電池均基于在電池正側(positive cellside)和電池負側(negative cell side)采用袋式板狀電極。另外已知有的蓄能器，在其兩側均采用自焙電極(self-baking electrode)，或者一側采用自焙電極而在另一側采用塑膠電極(plastic bound electrode)，或者兩側均為纖維排列技術(fibre pattern technique)的電極。具有袋式電池板(pocket-type plate cells)的鎳-鎘電池在固定和移動能量積累中用于諸多應用中，但其具有的缺點是正極處電池的耐久性由于二次化學反應而惡化。這導致更快的老化，由此使使用壽命縮短。另外，這些電極需要電導率的改進或穩(wěn)定措施，這也對長期行為具有消極作用。

發(fā)明內容
因而本發(fā)明的目的是改進具有袋式負極板的鎳-鎘電池的特性，從而避免不利的長期行為，并得到更好的耐久性。
根據本發(fā)明，通過采用纖維排列技術(fibre pattern technology)的正極代替袋式正極板狀電極(positive pocket-type plate electrode)，從而實現了上述目的。
袋式板狀電極的結構為將由鎳或鍍鎳載體材料制成的通常打孔的金屬板(plates)或金屬薄板(sheet metals)，例如鋼板，排列成袋形，并將電化學活性材料體(electrochemically active material mass)引入這些袋中。為了電分離和空間分離，采用隔板(separator)或隔離物(spacer)。此類電極的缺點在于，其對于可儲存能量的效率下降，并且不可避免地需要用于改善電導率的添加劑(additions)。這些添加劑是電化學不穩(wěn)定的。
纖維排列技術的電極呈現出由無紡布(bonded fibre fabric)或針刺氈(needled felt)制成的多孔外殼(porous shell)，所述多孔外殼具有薄金屬層并裝滿電化學活性材料體。由于外殼的重量低，因而改進了關于單位重量的可儲存能量的效率，并通過改進活性材料的接觸而使耐久性得以改進。另外，多孔結構導致更大的電極面積，由此可得到更高的耐久性。然而，與袋式板狀電極相比其缺點在于生產成本顯著較高。
根據本發(fā)明，具有袋式負極板的堿性鎳-鎘電池的特征在于正極是纖維排列電極(fibre pattern electrodes)。其中，特別的優(yōu)點是在避免了上述缺點的同時實現了此類混合電池(hybrid cell)的經濟生產。
此外，提出對電極的容量進行選擇，使得在電池放電過程中，正極纖維排列電極(positive fibre pattern electrodes)限制放電過程(discharging process)。因而，相應地對正極的表面容量(surfacecapacity)進行選擇。由此可使負極袋式板狀電極(negative pocket-typeplate electrode)總是達到某一最小容量，從而顯著改進蓄能器(energyaccumulator)的長期行為。
根據進一步的方案，所述電池的特征在于正極數量小于或等于負極數量，并且將它們交替排布，使得外部電極(outer electrodes)為負極袋式板狀電極。如果按順序層狀布置電極，則正極數量小于負極數量，從而使外部電極為負極。
根據本發(fā)明另一特性，外部負極中填充的活性材料體不如內部負極中填充的密集(the outer negative electrodes are less densely filled withactive material mass than the inner negative electrodes)。在單個電池的通常串聯(lián)中，整個蓄電池(accumulator)或整個電池組(battery)的容量受最小單個電池(individual cell)的容量所限。
已經發(fā)現，纖維排列電極理想地具有表面容量，其優(yōu)選在50mAh/cm2到250mAh/cm2之間(對于電極幾何形狀而言)。正極表面容量可變的優(yōu)點在于，可以實現對由生產袋式板狀負極而導致的狹窄方法的適應(adaptation)。例如，這可通過改變用于生產纖維排列電極的起始材料，及通過調整(adapting)活性材料體(active materialmasses)和材料而實現。實施對厚度的變化。此處，處于50mAh/cm2到250mAh/cm2之間的容量范圍是蓄電池或電池組的期望總容量與生產工作之間合適的折中方案。


下面，通過示例性實施方案更詳細描述本發(fā)明。此處，圖1示出了本發(fā)明堿性蓄電池的示意結構。
符號列表1.蓄電池(accumulator)2.外殼(housing)3.電解質(electrolyte)4.負極(袋式板狀電極，pocket-type plate electrode)
5.正極(纖維排列電極，fibre pattern electrode)6.電連接7.電連接具體實施方式
從圖1的示意表示可以看出，本發(fā)明蓄電池1包含外殼2。所述外殼2用于容納負極4和正極5，其中單個電極之間置有電解質3，所述電解質3一方面用于產生電化學勢，另一方面用于輸送離子。根據本發(fā)明，負極4是袋式板狀電極，正極5是纖維排列電極。
從圖1可見，負極4和正極5交替排列，從而使其相互重疊，其中兩個外部電極是負極4，從而使蓄電池1總共具有4個負極4和3個正極5。由于本發(fā)明的要點僅在于正極5是纖維排列電極而負極4是袋式板狀電極，因而顯然可想到其他實施方案。
在非重疊區(qū)域，電極4或5形成所謂的吊環(huán)系耳(suspensionlugs)，其用于簡單的電接觸。這由圖1中的虛線示意表示，其中負極4的電連接由符號6指示，正極5的電連接由符號7指示。
本發(fā)明的蓄電池1特征在于，由于袋式板狀電極和纖維排列電極的交替排列而具有更好的耐久性，并且其顯示出的老化效應要低于現有技術狀態(tài)所知的電池或蓄電池。此外，本發(fā)明蓄電池1可以經濟地制造和使用。
應當理解，由附圖1所示的示例性實施方案僅用于解釋目的?？上氲奖景l(fā)明范圍內的替換性實施方案。因而，可對所用電解質的尺寸和數量進行變更，對蓄電池外殼(housing)中電極的排列進行變更，并對單個電極的電連接進行變更。對于本發(fā)明而言，必要的僅在于負極是袋式板狀電極，而正極是纖維排列電極。
權利要求
1.具有袋式負極板的堿性鎳-鎘電池，其特征在于，使用纖維排列電極作為正極。
2.根據權利要求1的堿性電池，其特征在于，對電極的容量進行選擇，使得在電池放電過程中，正極纖維排列電極限制放電過程。
3.根據權利要求1或2的堿性電池，其特征在于，正極的數量小于或等于負極的數量，并且正極和負極交替排列，使得外部電極為負極袋式板狀電極。
4.根據前述權利要求任一項的堿性電池，其特征在于，外部負極中填充的活性材料體不如內部負極中填充的密集。
5.根據前述權利要求任一項的堿性電池，其特征在于，纖維排列電極具有的表面容量優(yōu)選在50mAh/cm2到250mAh/cm2之間(對于電極幾何形狀而言)。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有袋式負極板的鎳－鎘電池。為了改變具有袋式負極板的鎳－鎘電池的性能，從而避免不利的長期行為并得到更好的耐久性數據，本發(fā)明提出采用纖維排列電極作為正極。
文檔編號H01M10/30GK1787270SQ200510120248
公開日2006年6月14日 申請日期2005年11月9日 優(yōu)先權日2004年12月10日
發(fā)明者德特勒夫·歐姆斯, 岡特·沙德利希 申請人:荷貝克電池系統(tǒng)兩合公司