專利名稱：一種高功率鎳氫電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于能源材料領(lǐng)域，尤其涉及一種高功率鎳氫電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
長期以來，電動工具市場被鎳鎘電池所壟斷，而鎘具劇毒性，會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，而且2006年歐洲開始禁鎘，因此，開發(fā)一種高功率鎳氫電池用于電動工具，取代鎳鎘電池，具有廣闊的市場前景。鎳氫電池的大電流充放電性能受正極、負(fù)極、隔膜和電解液等的影響，對鎳氫電池阻抗的分析研究表明MH/Ni電池阻抗40%來源于負(fù)極，30%來源于正極，20%來源于電解液，另外10%來源于隔膜。所以提高電池的功率特性從根本上說是要降低電池阻抗，因此用來降低每一部分阻抗的技術(shù)都能夠提高電池的功率特性。
貯氫合金電極(負(fù)極)的高功率性能除與所用的貯氫合金材料有關(guān)外，還與其制作工藝直接相關(guān)。目前一般的制作工藝為涂膏式，即將貯氫合金粉、添加劑、粘結(jié)劑和水混合成漿料涂敷到導(dǎo)電集流體上如泡沫鎳和穿孔鍍鎳鋼帶，烘干后裁成電極，也稱為涂膏式電極。但涂膏式電極的缺點是粘結(jié)劑阻礙了三相界面，即氣相(氧氣)、液相(電解液)，固相(貯氫合金)的形成和氧氣在合金表面的還原，導(dǎo)致電池內(nèi)壓升高，不能夠大電流充電；增大了合金顆粒間的接觸電阻，從而使電極內(nèi)阻提高。這樣的制作工藝大大地降低了電極的高倍率性能。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種高功率鎳氫電池，該電池避免涂膏式電極粘結(jié)劑阻礙了三相界面，導(dǎo)致內(nèi)壓升高、接觸電阻增大，降低大電流充電能力和高倍率放電性能。本發(fā)明的另外一個目的是提供上述的高功率鎳氫電池的制備方法。為了實現(xiàn)上述的第一個目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案
一種高功率鎳氫電池，該電池包括負(fù)極板、隔膜紙和正極板，所述的負(fù)極板由基材上壓制合負(fù)極活性物質(zhì)制得，所述的負(fù)極活性物質(zhì)的粒度尺寸為DlO > 3μπι，D50 < 80 μ m,D90 ^ 130 μπι ;并在基材上設(shè)有網(wǎng)孔，網(wǎng)孔的PPI為150-1500，所述的負(fù)極活性物質(zhì)壓制在網(wǎng)孔上。作為優(yōu)選，所述的網(wǎng)孔的PPI為200 900。作為優(yōu)選，所述的網(wǎng)孔的形狀為方形、菱形或圓形。作為優(yōu)選，所述的基材選用純銅、純鎳、銅合金或鎳合金的金屬帶；或者，基材選用鍍銅、鍍鎳、鍍銀或鍍金的金屬帶。作為優(yōu)選，所述的基材面密度為100-1000g/m2。為了實現(xiàn)上述的第二個目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案一種制備上述的高功率鎳氫電池的方法，該方法包括以下的步驟
1)根據(jù)電池型號，涉及電池的正極板、負(fù)極板及隔膜紙的尺寸，以及正極板的極耳數(shù)
量、位置；
2)根據(jù)設(shè)計要求，用機(jī)器或者手工對正負(fù)極板基材按設(shè)計的上粉量上粉，其中正極可采用干法或者濕法或干濕法上粉；
3)按設(shè)計尺寸分切正極板、負(fù)極板，稱重，點焊極耳，粘膠帶絕緣防止短路；
4)按要求卷繞，在將卷繞好的極組塞入電池殼；
5)按要求進(jìn)行滾槽；
6)按要求進(jìn)行注液；
7)將正極極耳點焊到蓋帽上；
8)按要求對電池進(jìn)行封口；
9)對電池進(jìn)行活化、分選、充電。本發(fā)明由于采用了上述的技術(shù)方案，，該電池避免涂膏式電極粘結(jié)劑阻礙了三相界面，導(dǎo)致內(nèi)壓升高、接觸電阻增大，降低大電流充電能力和高倍率放電性能。并且操作簡單原材料來源豐富、成本低、設(shè)備簡易、出產(chǎn)合格率高，適合批量規(guī)?；a(chǎn)。


圖I是電池結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是PPI (20 X 20mm面積上的網(wǎng)孔數(shù))為150-1500，面密度為100_1000g/m2的純銅、純鎳、銅合金、鎳合金的金屬帶、或鍍銅、鍍鎳、鍍銀、鍍金的金屬帶。圖3是實施例I，AAHOOmAh在I倍率(I. 4A)放電條件放電曲線圖。圖4是實施例I，AAHOOmAh在10倍率(14A)放電條件放電曲線圖。圖5是實施例2，AAHOOmAh在I倍率(I. 4A)放電條件放電曲線圖。圖6是實施例2，AAHOOmAh在10倍率(14A)放電條件放電曲線圖。圖7是實施例3，AA1400mAh在I倍率(I. 4A)和10倍率(14A)放電條件放電曲線圖。圖8是實施例4，AAHOOmAh在I倍率(I. 4A)和10倍率(14A)放電條件放電曲線圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做一個詳細(xì)的說明。如圖I所示的圓柱形二次電池，該二次電池典型的主要生產(chǎn)過程為
1)根據(jù)電池型號，涉及電池的正極板2、負(fù)極板I及隔膜紙3的尺寸，以及正極板2的極耳5數(shù)量、位置；
2)根據(jù)設(shè)計要求，用機(jī)器或者手工對正負(fù)極板I基材按設(shè)計的上粉量上粉，其中正極可采用干法或者濕法或干濕法上粉，負(fù)極合金粉的粒度尺寸為DlO彡3 μ m, D50彡80 μ m，D90 ( 130 μ m,負(fù)極基材面密度為100-1000g/m2的純銅、純鎳、銅合金、鎳合金的金屬帶、或鍍銅、鍍鎳、鍍銀、鍍金的金屬帶，如圖2所示，基材上設(shè)有網(wǎng)孔6，網(wǎng)孔6的PPI (20X 20mm面積上的網(wǎng)孔數(shù))為150-1500 ；3)按設(shè)計尺寸分切正、負(fù)極板I、稱重、點焊極耳5、粘膠帶絕緣防止短路；
4)按要求卷繞，在將卷繞好的極組塞入電池殼4；
5)按要求進(jìn)行滾槽；
6)按要求進(jìn)行注液；
7)將正極極耳5點焊到蓋帽上；
8)按要求對電池進(jìn)行封口；
9)對電池進(jìn)行活化、分選、充電。實施例I· 采用電池標(biāo)稱容量為HOOmAh的AA型鎳氫電池，負(fù)極基材為400PPI，400g/m2的銅網(wǎng)，合金粉的粒度尺寸分別采用為DlO ^ 4μπι, D50=40 μ m, D90=80 μ m和DlO彡16 μ m，D50=60 μ m, D90=l 10 μ m，兩種電池其余制作方法完全相同。兩種電池在I倍率(I. 4A)放電電流條件下的放電曲線比較結(jié)果見圖3，兩種電池在10倍率(14A)放電電流條件下的放電曲線比較結(jié)果見圖4。由圖可見，兩種電池I倍率放電特性相差不大,但是DlO ^ 4μπι,D50=40 μ m, D90=80ym的電池的高倍率放電特性大大高于DlO ^ 16 μ m, D50=55 μ m,D90=110 μ m 電池。實施例2
采用電池標(biāo)稱容量為HOOmAh的AA型鎳氫電池，合金粉的粒度尺寸為DlO ^ 4 μ m,D50=40 μ m, D90=80 μ m,負(fù)極基材分別采400PPI和200PPI的銅網(wǎng)，兩種電池其余制作方法完全相同。兩種電池在I倍率(I. 4A)放電電流條件下的放電曲線比較結(jié)果見圖5，兩種電池在10倍率(14A)放電電流條件下的放電曲線比較結(jié)果見圖6。由圖可見，400PPI的電池的I倍率和高倍率放電特性均遠(yuǎn)高于200PPI電池。實施例3
采用電池標(biāo)稱容量為HOOmAh的AA型鎳氫電池，合金粉的粒度尺寸為DlO ^ 19 μ m,D50=58 μ m, D90=120 μ m，負(fù)極基材分別采200PPI的銅網(wǎng)。電池在I倍率(I. 4A)、10倍率(14A)放電電流條件下的放電曲線見圖7。實施例4
采用電池標(biāo)稱容量為HOOmAh的AA型鎳氫電池，合金粉的粒度尺寸為DlO ^ 9 μ m,D50=35ym, D90=65 μ m，負(fù)極基材分別采900PPI的銅網(wǎng)。電池在I倍率(I. 4A)、10倍率(14A)放電電流條件下的放電曲線見圖8。
權(quán)利要求
1.一種高功率鎳氫電池，該電池包括負(fù)極板、隔膜紙和正極板，所述的負(fù)極板由基材上壓制合負(fù)極活性物質(zhì)制得，其特征在于負(fù)極活性物質(zhì)的粒度尺寸為DlO ^3um,D50 ^ 80μπι, D90 ^ 130 μ m ;并在基材上設(shè)有網(wǎng)孔，網(wǎng)孔的PPI為150-1500，所述的負(fù)極活性物質(zhì)壓制在網(wǎng)孔上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高功率鎳氫電池，其特征在于網(wǎng)孔的PPI為20(Γ900。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種高功率鎳氫電池，其特征在于網(wǎng)孔的形狀為方形、菱形或圓形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高功率鎳氫電池，其特征在于基材選用純銅、純鎳、銅合金或鎳合金的金屬帶；或者，基材選用鍍銅、鍍鎳、鍍銀或鍍金的金屬帶。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高功率鎳氫電池，其特征在于基材的面密度為100-1000g/m2。
6.一種制備利要求I或2或4或5所述的高功率鎳氫電池的方法，其特征在于該方法包括以下的步驟 1)根據(jù)電池型號，涉及電池的正極板、負(fù)極板及隔膜紙的尺寸，以及正極板的極耳數(shù)量、位置； 2)根據(jù)設(shè)計要求，用機(jī)器或者手工對正負(fù)極板基材按設(shè)計的上粉量上粉，其中正極可采用干法或者濕法或干濕法上粉； 3)按設(shè)計尺寸分切正極板、負(fù)極板，稱重，點焊極耳，粘膠帶絕緣防止短路； 4)按要求卷繞，在將卷繞好的極組塞入電池殼； 5)按要求進(jìn)行滾槽； 6)按要求進(jìn)行注液； 7)將正極極耳點焊到蓋帽上； 8)按要求對電池進(jìn)行封口； 9)對電池進(jìn)行活化、分選、充電。
全文摘要
本發(fā)明屬于能源材料領(lǐng)域，尤其涉及一種高功率鎳氫電池及其制備方法。一種高功率鎳氫電池，該電池包括負(fù)極板、隔膜紙和正極板，所述的負(fù)極板由基材上壓制合負(fù)極活性物質(zhì)制得，所述的負(fù)極活性物質(zhì)的粒度尺寸為D10≥3μm，D50≤80μm，D90≤130μm；并在基材上設(shè)有網(wǎng)孔，網(wǎng)孔的PPI為150-1500，所述的負(fù)極活性物質(zhì)壓制在網(wǎng)孔上。本發(fā)明的優(yōu)點在于增加了大電流充電能力和高倍率放電性能，并且操作簡單原材料來源豐富、成本低、設(shè)備簡易、出產(chǎn)合格率高，適合批量規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號H01M10/30GK102903972SQ20121040598
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者王白浪, 高明霞, 劉永鋒, 陳靖, 馮冉 申請人:浙江凱恩電池有限公司, 浙江大學(xué)