專利名稱：鎳氫電池濕法切拉網(wǎng)負極及其制造工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鎳氫圓柱堿性二次電池的結構和制造，尤其是涉及一種鎳氫電池濕法切拉網(wǎng)負極及其制造工藝。
背景技術：
儲氫合金是在一定溫度和壓力條件下可以可逆地大量吸收和放出氫氣的材料。在金屬氫化物/鎳電池(MH/Ni電池)中，儲氫合金作為負極，是該電池的關鍵材料。該電池電解液為KOH水溶液，充電時，水電解生成的氫離子吸附于負極表面，并擴散進入電極本體與儲氫合金反應生成金屬氫化物MHx。由于儲氫合金和金屬氫化物都是良好的導電體，當電流反向進行放電時，金屬氫化物釋放出所吸收的氫原子并氧化成水。該電池的電化學反應式為在充放電過程中沒有正極金屬離子的溶解與負極金屬離子的沉積，發(fā)生在正負極上的反應均屬于固相轉變機制，由金屬相轉變?yōu)榻饘贇浠锵?，所以正負極都具有較高的結構穩(wěn)定性。
目前，鎳氫圓柱堿性二次電池負極濕法制作工藝為把負極活性物質(zhì)漿料涂覆在鍍鎳穿孔不銹鋼帶的兩面，通過烘干、分切、壓制成型得到負極片。
如公開號為CN162496
公開日為2005年6月8日和名稱為鎳氫堿性蓄電池及其制備方法的發(fā)明中，電池負極活性物質(zhì)的組成包括富鈰貯氫合金粉、富鑭貯氫合金粉、聚環(huán)氧乙烷、羥丙基甲基纖維素和聚四氟乙烯，把負極活性漿料涂覆在鍍鎳穿孔不銹鋼帶上制備負極板。這種方法主要存在以下不足1)上漿附著力不足。鍍鎳穿孔不銹鋼帶為平面結構，漿料只能附著于鋼帶的表面，由于鋼帶的表面粗糙度底，所以漿料在鋼帶上附著不牢固，造成負極活性物質(zhì)在充放電循環(huán)中從鋼帶上脫落，降低電池的使用壽命；
2)電池充放電極化大。由于鋼帶以及負極活性物質(zhì)的附著力不足帶來的導電性差，使得電池在充放電過程中，化學反應極化大，造成反應不充分，降低了電池容量的發(fā)揮，浪費資源；3)工藝復雜、浪費大。因為負極制作工藝在烘干后，須經(jīng)過預壓、分切、壓片等工序，而且一般壓片在兩次以上，工序長、設備需求大；同時分切位置必須在鋼帶的白邊位置，切片會造成負極活性物質(zhì)的浪費。
目前也有將負極活性物質(zhì)干粉通過壓力加工附著在金屬切拉網(wǎng)上，即上粉和壓片；然后，裁片成型制得所謂“干法切拉網(wǎng)負極”。這種干法切拉網(wǎng)負極的不足主要表現(xiàn)在易掉粉，在使用中會造成電池內(nèi)部微短路，而引起低電壓，甚至零電壓現(xiàn)象。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種負極活性物質(zhì)漿料附著力大、負極活性物質(zhì)在負極片內(nèi)分布更均勻、電池化學反應極化小、能量利用率高和制作工藝得到簡化并且減少負極載體材料浪費的鎳氫電池濕法切拉網(wǎng)負極及其制造工藝。
本發(fā)明解決其技術問題的技術方案為鎳氫電池濕法切拉網(wǎng)負極，包括負極拉漿載體和負極活性物質(zhì)漿料，負極活性物質(zhì)漿料附著在負極拉漿載體上；其特征在于，所述負極拉漿載體為切拉金屬網(wǎng)；所述負極活性物質(zhì)漿料的組份含有AB5富鑭儲氫合金粉、碳黑、1.8％的HPMC水溶液、SBR膠粘劑。
在本發(fā)明中，所述負極拉漿載體也可以為鍍鎳不銹鋼切拉網(wǎng)。
在本發(fā)明中，所述負極拉漿載體還可以為銅切拉網(wǎng)。
在本發(fā)明中，所述負極拉漿載體還可以為鎳切拉網(wǎng)。
制造所述的鎳氫電池濕法切拉網(wǎng)負極的工藝，包括以下步驟
1)配制HPMC溶液首先，稱量出所需純水和HPMC干粉，將純水加熱至80±5℃，邊攪拌邊均勻、少量的加入HPMC干粉，繼續(xù)攪拌直至HPMC干粉溶解均勻；第二，稱重，補加純水，以彌補加熱造成的純水蒸發(fā)量；最后，在室溫下，靜置24小時得到1.8％的HPMC水溶液；2)配制漿料a)按AB5富鑭儲氫合金粉∶碳黑∶1.8％的HPMC水溶液∶SBR膠粘劑＝100∶0.5∶18∶0.8的比例，稱重取適量的原料；b)將HPMC溶液盛入打漿桶，加入碳黑攪拌5分鐘，再將混合液過膠體磨一次；c)將膠體磨后的混合液再盛入打漿桶，攪拌5分鐘，再將AB5富鑭儲氫合金粉適量、均勻地加入打漿桶，繼續(xù)攪拌45-60分鐘；d)加入SBR膠粘劑，攪拌15分鐘，制得漿料；3)上漿首先，調(diào)整其上帶有模具的漿料漏斗之間的間隙，使切拉網(wǎng)在漏斗之間空拉順暢；第二，把漿料倒入漿料漏斗，同時將切拉金屬網(wǎng)牽引穿過帶有模具的漿料漏斗之間，再繼續(xù)牽引至烘箱內(nèi)的兩個以上不同溫度的溫區(qū)，進行烘干，制得負極片。
在上述工藝步驟中進一步還可以包括4)壓片將烘箱烘出的極片牽引至已經(jīng)調(diào)好間隙和速度的對滾機上，進行一定壓力值的壓軋；5)裁片調(diào)整裁片機參數(shù)，裁出規(guī)定尺寸的極片。
在上述工藝步驟中再進一步還可以包括6)稱重和理片按規(guī)定的重量區(qū)分挑出正品、輕片、重片和次品及廢品；然后按品種規(guī)格和規(guī)定的數(shù)量裝入周轉盒。
本發(fā)明的有益效果是由于負極拉漿載體是斜拉鍍鎳不銹鋼網(wǎng)，其網(wǎng)狀層面相對于鍍鎳穿孔不銹鋼帶來說，具有不同層次的立體結構，表面相對粗糙，易于漿料的附著；還由于切拉網(wǎng)能使?jié){料在負極片中分布均勻，減少了電池化學反應極化，提高了能量利用率；加之負極拉漿載體為切拉金屬網(wǎng)，其制作工藝決定了它不會如鍍鎳穿孔鋼帶那樣，穿孔沖掉一部分金屬，造成負極載體材料浪費；也可以根據(jù)極片的寬度拉出合適寬度的切拉網(wǎng)，因而，在裁片時減少裁切次數(shù)從而減少了負極漿料和拉漿載體的雙重浪費。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。
圖1是本發(fā)明的工藝流程圖；圖2是鍍鎳穿孔不銹鋼帶和斜拉鍍鎳不銹鋼網(wǎng)分別作拉漿載體時的充電曲線圖；圖3是鍍鎳穿孔不銹鋼帶和斜拉鍍鎳不銹鋼網(wǎng)分別作拉漿載體時的放電曲線圖。
其中1.本發(fā)明負極的充電曲線；2.鍍鎳穿孔不銹鋼帶作拉漿載體的充電曲線；3.本發(fā)明負極的放電曲線；4.鍍鎳穿孔不銹鋼帶作拉漿載體的放電曲線。
具體實施例方式
參見圖1，本發(fā)明是這樣實施的首先，備好所需原材料純水、HPMC干粉、AB5富鑭儲氫合金粉、碳黑、SBR膠粘劑和鍍鎳不銹鋼切拉網(wǎng)。然后，按以下步驟操作就可制得鎳氫電池濕法切拉網(wǎng)負極。
1)配制HPMC溶液首先，稱量出所需純水和HPMC干粉，將純水加熱至80±5℃，邊攪拌邊均勻、少量的加入HPMC干粉，繼續(xù)攪拌直至HPMC干粉溶解均勻；第二，稱重，補加純水，以彌補加熱造成的純水蒸發(fā)量；最后，在室溫下，靜置24小時得到1.8％的HPMC水溶液。
2)配制漿料a)按AB5富鑭儲氫合金粉∶碳黑∶1.8％的HPMC水溶液∶SBR膠粘劑＝100∶0.5∶18∶0.8的比例，稱重取適量的原料；其中，所述合金粉的稱重公差為±10g，碳黑的稱重公差為±0.5g，SBR的稱重公差為±0.5g。
b)先用去離子水清洗干凈打漿桶，再將HPMC溶液盛入打漿桶，加入碳黑攪拌5分鐘，再將混合液過膠體磨一次；c)將膠體磨后的混合液再盛入打漿桶，攪拌5分鐘，再將AB5富鑭儲氫合金粉適量、均勻地加入打漿桶，繼續(xù)攪拌45-60分鐘；d)加入SBR膠粘劑，攪拌15分鐘，制得漿料；該漿料要求顏色一致、均勻。該漿料距下一道工序靜置不能超過2小時。
3)上漿首先，調(diào)整其上帶有模具的漿料漏斗之間的間隙，使切拉網(wǎng)在漏斗之間空拉順暢；第二，把漿料倒入漿料漏斗，同時將切拉金屬網(wǎng)牽引穿過帶有模具的漿料漏斗之間，再繼續(xù)牽引至烘箱內(nèi)四個不同溫度的溫區(qū)1區(qū) 140±10℃2區(qū) 140±10℃3區(qū) 100±10℃4區(qū) 70±10℃進行烘干，控制牽引速度以控制烘干程度，初步制得負極片。
4)壓片將烘箱烘出的極片牽引至已經(jīng)調(diào)好間隙和速度的對滾機上，進行30-40Kg/cm2壓力值的壓軋；使極片的密度達到5.5g/cm3。
5)裁片調(diào)整裁片機參數(shù)，裁出規(guī)定尺寸的極片。
6)稱重和理片按規(guī)定的重量區(qū)分挑出正品、輕片、重片和次品及廢品；然后按品種規(guī)格和規(guī)定的數(shù)量裝入周轉盒。
如圖2和圖3所示，是相同尺寸和密度的鍍鎳穿孔不銹鋼帶和斜拉鍍鎳不銹鋼網(wǎng)分別作拉漿載體時的充電和放電曲線圖。本發(fā)明斜拉鍍鎳不銹鋼網(wǎng)分別作拉漿載體的負極充電平臺低，充電接受能力高，放電平臺高，能量利用率高。因此，本發(fā)明的負極性能優(yōu)于鍍鎳穿孔不銹鋼帶作拉漿載體的負極的性能。
權利要求
1.一種鎳氫電池濕法切拉網(wǎng)負極，包括負極拉漿載體和負極活性物質(zhì)漿料，負極活性物質(zhì)漿料附著在負極拉漿載體上；其特征在于所述負極拉漿載體為切拉金屬網(wǎng)；所述負極活性物質(zhì)漿料的組份含有AB5富鑭儲氫合金粉、碳黑、1.8％的HPMC水溶液、SBR膠粘劑。
2.根據(jù)要求1所述的鎳氫電池濕法切拉網(wǎng)負極，其特征在于所述負極拉漿載體為鍍鎳不銹鋼切拉網(wǎng)。
3.根據(jù)要求1所述的鎳氫電池濕法切拉網(wǎng)負極，其特征在于所述負極拉漿載體為銅切拉網(wǎng)。
4.根據(jù)要求1所述的鎳氫電池濕法切拉網(wǎng)負極，其特征在于所述負極拉漿載體為鎳切拉網(wǎng)。
5.一種制造權利要求1至4任何一項所述的鎳氫電池濕法切拉網(wǎng)負極的工藝，包括以下步驟1)配制HPMC溶液首先，稱量出所需純水和HPMC干粉，將純水加熱至80±5℃，邊攪拌邊均勻、少量的加入HPMC干粉，繼續(xù)攪拌直至HPMC干粉溶解均勻；第二，稱重，補加純水，以彌補加熱造成的純水蒸發(fā)量；最后，在室溫下，靜置24小時得到1.8％的HPMC水溶液；2)配制漿料a)按AB5富鑭儲氫合金粉∶碳黑∶1.8％的HPMC水溶液∶SBR膠粘劑＝100∶0.5∶18∶0.8的比例，稱重取適量的原料；b)將HPMC溶液盛入打漿桶，加入碳黑攪拌5分鐘，再將混合液過膠體磨一次；c)將膠體磨后的混合液再盛入打漿桶，攪拌5分鐘，再將AB5富鑭儲氫合金粉適量、均勻地加入打漿桶，繼續(xù)攪拌45-60分鐘；d)加入SBR膠粘劑，攪拌15分鐘，制得漿料；3)上漿首先，調(diào)整其上帶有模具的漿料漏斗之間的間隙，使切拉網(wǎng)在漏斗之間空拉順暢；第二，把漿料倒入漿料漏斗，同時將切拉金屬網(wǎng)牽引穿過帶有模具的漿料漏斗之間，再繼續(xù)牽引至烘箱內(nèi)的兩個以上不同溫度的溫區(qū)，進行烘干，制得負極片。
6.根據(jù)權利要求5所述的制造鎳氫電池濕法切拉網(wǎng)負極的工藝，其特征在于所述工藝步驟還包括4)壓片將烘箱烘出的極片牽引至已經(jīng)調(diào)好間隙和速度的對滾機上，進行一定壓力值的壓軋；5)裁片調(diào)整裁片機參數(shù)，裁出規(guī)定尺寸的極片。
7.根據(jù)權利要求6所述的制造鎳氫電池濕法切拉網(wǎng)負極的工藝，其特征在于所述工藝步驟還包括6)稱重和理片按規(guī)定的重量區(qū)分挑出正品、輕片、重片和次品及廢品；然后按品種規(guī)格和規(guī)定的數(shù)量裝入周轉盒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎳氫電池濕法負極及其制造工藝。本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種負極活性物質(zhì)漿料附著力大、負極活性物質(zhì)在負極片內(nèi)分布更均勻、電池化學反應極化小和制作工藝得到簡化并且減少負極載體材料浪費的鎳氫電池濕法切拉網(wǎng)負極及其制造工藝。本發(fā)明解決其技術問題的技術方案為鎳氫電池濕法切拉網(wǎng)負極，包括負極拉漿載體和負極活性物質(zhì)漿料，負極活性物質(zhì)漿料附著在負極拉漿載體上；負極拉漿載體為切拉金屬網(wǎng)；負極活性物質(zhì)漿料的組份含有AB
文檔編號H01M4/26GK1851960SQ20061003555
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月23日 優(yōu)先權日2006年5月23日
發(fā)明者謝志成, 楊勃 申請人:東莞市超量電池科技有限公司