一種堿性電池用管式鎳電極的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種堿性電池用管式鎳電極，包括至少一根的導電基芯、與導電基芯一端相連接的集電極，它還包括套設在導電基芯外的排管，排管的一端封閉另一端與集電極相抵，導電基芯的數(shù)目與所述排管的數(shù)目相同，導電基芯與排管之間填充有活性物質(zhì)。本實用新型排管采用耐堿性強的紡織材料編織固化而成，給活性物質(zhì)一個向內(nèi)的應力，抵消活性物質(zhì)體積變化帶來的負效應，確保電極在使用過程中活性物質(zhì)不脫落，延長了電極的使用壽命。
【專利說明】—種堿性電池用管式鎳電極
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及一種堿性電池，具體涉及一種堿性電池用管式鎳電極。
【背景技術(shù)】
[0002]堿性蓄電池中，活性物質(zhì)羥基氧化鎳/氫氧化鎳在多種蓄電池體系中廣泛使用，如氫鎳電池、金屬氫化物鎳電池、鐵鎳電池、鋅鎳電池等。氫氧化鎳包括a兩種晶型，對應于羥基氧化鎳的P、Y兩種晶型，為質(zhì)子擴散的反應機制，電化學反應過程伴隨著體積變化。
[0003]傳統(tǒng)上，鎳電極的制備方法有3種:1、袋(盒)式電極，活性物質(zhì)與導電物質(zhì)石墨等混合填充到袋中或裝在鍍鎳的打孔鋼盒內(nèi)，經(jīng)壓實后制成電極；2、燒結(jié)式電極，將鎳粉與造孔劑按一定比率混合，與鍍鎳鋼帶骨架一起壓制成型或涂覆在骨架上，通過還原氣氛下燒結(jié)制備得到燒結(jié)式基體，化學或電化學浸潰活性物質(zhì)后制成電極；3、泡沫式或纖維式鎳電極，采用泡沫鎳或纖維鎳氈作為電極的集流體，活性物質(zhì)、導電劑、添加劑及粘結(jié)劑組成的活性物料填充于集流體孔隙后制成電極。袋(盒)式鎳電極機械強度好、可靠性高、材料便宜，但是比容量、比能量較低，大電流放電性能較差，現(xiàn)袋(盒)式鎳電極應用領域逐漸減小，現(xiàn)在僅僅用于對體積、質(zhì)量要求不高，電流不大的固定使用場所。燒結(jié)式鎳電極機械強度高、導電性能好、倍率性能高，但是比容量低、造價高、能耗高，特別是鎳用量高，難以降低成本。因基體具有高孔隙率及低密度的特點，泡沫式和纖維式鎳電極具有很高比容量，但是電極的機械強度低，因活性物質(zhì)的體積變化引起電極的膨脹導致電極變形、活性物質(zhì)脫落，影響電極循環(huán)壽命。我們提出了鋅鎳單液流電池(ZL 200610109424.7)，具有比能量高、t匕功率大、工作溫度范圍寬廣的特點，并且原材料豐富、成本低，不會對環(huán)境造成污染，作為儲能電源具有廣泛的應用前景，適用于與風能、太陽能等可再生能源配套進行可再生能源儲能。在鋅鎳單液流電池中，鎳電極是重要的零部件之一，也面臨鎳電極比容量低、造價高的難題。
[0004]目前的成品鎳電極存在以下問題:(1)充放電過程中，羥基氧化鎳/氫氧化鎳體積有明顯變化(膨脹，收縮)，導致活性物質(zhì)脫落嚴重，電極壽命受損；(2)鎳電極面容量小，成為制約堿性電池總電容量、比能量的瓶頸；(3)工藝復雜、成本高，尤其是燒結(jié)鎳電極，成本占單個電池成本的一半以上，成為堿性電池成本制約因素及堿性電池用于規(guī)模化儲能的比能量制約因素。
[0005]綜上所述，新型鎮(zhèn)電極的改進和提聞是有效提聞和改進喊性電池的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種堿性電池用管式鎳電極，確保使用過程中正極活性物質(zhì)不脫落，提高鎳電極的容量，延長電池使用壽命。
[0007]為解決以上技術(shù)問題，本實用新型采取的一種技術(shù)方案是:
[0008]—種堿性電池用管式鎳電極,包括至少一根的導電基芯、與導電基芯一端相連接的集電極、套設在導電基芯外的排管，排管的一端封閉另一端與集電極相抵，導電基芯的數(shù)目與排管的管數(shù)相同，導電基芯與排管之間填充有活性物質(zhì)。
[0009]優(yōu)選地，排管由纖維紡織材料編織、經(jīng)固化劑固化定型而成，纖維紡織材料為錦綸絲、丙綸絲、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一種或幾種組合。
[0010]優(yōu)選地，排管的孔隙率> 50%，排管的編織孔徑不大于50微米，排管的孔隙小于活性物質(zhì)的粒徑。
[0011]優(yōu)選地，排管的橫截面形狀為圓形、橢圓形、正方形、長方形、腰形中的一種。
[0012]優(yōu)選地，導電基芯的材質(zhì)為泡沫鎳、鎳、鍍鎳不銹鋼、鍍鎳鋼中的一種。
[0013]優(yōu)選地，導電基芯的橫截面形狀為圓形、環(huán)形、星形、方形中的一種。
[0014]優(yōu)選地,排管的一端由扣底封閉。
[0015]進一步優(yōu)選地，扣底為與排管配套的密封扣，密封扣的材質(zhì)為尼龍、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、呋喃樹脂中的一種或幾種組合物。
[0016]優(yōu)選地，活性物質(zhì)為含有氫氧化鎳、鎳粉、氧化鈷的混合鎳電極漿料。
[0017]優(yōu)選地，集電極的材質(zhì)為鎳、鍍鎳不銹鋼、鍍鎳鋼中的一種，集電極與排管相抵部位的形狀為與排管的內(nèi)管相密封配合的形狀。
[0018]由于以上技術(shù)方案的采用，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0019]1、本實用新型活性物質(zhì)填充在管中，導電基芯與充分的緊密結(jié)合，實際面容量大于其它現(xiàn)有類型的鎳電極，電池總電容量大。
[0020]2、本實用新型排管采用耐堿性強的纖維紡織材料編織、固化劑固化定型而成，給正極活性物質(zhì)一個向內(nèi)的應力，可抵消正極體積變化帶來的負效應，減輕羥基氧化鎳/氫氧化鎳體積變化，確保鎳電極在使用過程中正極活性物質(zhì)不脫落，能夠延長電極的使用壽命。
[0021]3、本實用新型鎳電極制作工藝簡便、效率高、成本低、質(zhì)量穩(wěn)定可靠，有助于降低鎳電極及堿性電池的制造成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖中:1、集電極；2、導電基芯；3、排管；4、活性物質(zhì)。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述:
[0025]實施例1
[0026]如圖1所示，本實用新型堿性電池用管式鎳電極，包括19根直徑為4.5mm，長為70mm的多孔疏松結(jié)構(gòu)的圓形泡沫鎳條作為導電基芯2，與導電基芯2 —端相連接的集電極1，集電極I的材質(zhì)為鍍鎳不銹鋼，導電基芯2外套設有與導電基芯相同數(shù)目的長為70 mm,內(nèi)徑為5 mm，壁厚為0.5 mm的圓形排管3，排管3由錦綸絲編織、經(jīng)固化劑固化定型而成，排管3的孔隙率為50%，編織孔徑為50微米，排管3的一端由外徑為5mm的聚乙烯塑料扣底封閉，另一端與集電極I相抵，集電極I與排管3的相抵部分為外徑為5mm的低圓臺以密封排管3，導電基芯2與排管3之間的空隙中填充有混合均勻的鎳電極漿料，漿料中各組分的重量百分比為氫氧化鎳34%、鎳粉34%、氧化鈷5%、水25%、CMC 0.7%和PTFE 1.3%。
[0027]實施例2
[0028]一種堿性電池用管式鎳電極，包括長為70mm的6根外徑為4mm，壁厚為0.2mm，壁上均勻分布細孔的圓形中空多孔鎳管作為導電基芯2，與導電基芯2 —端相焊接的集電極1，集電極I的材質(zhì)為鍍鎳不銹鋼，導電基芯2外套設有與導電基芯相同數(shù)目的長為70 mm,內(nèi)徑為5 mm，壁厚為0.5 mm的圓形排管3，排管3由錦綸絲編織、經(jīng)固化劑固化定型而成，排管3的孔隙率為58%，編織孔徑為50微米，排管3的一端由外徑為5mm的聚氯乙烯塑料扣底封閉，集電極I與排管3的相抵部分為外徑為5mm的低圓臺以密封排管3,導電基芯2與排管3之間的空隙中填充有混合均勻的鎳電極漿料，漿料中各組分的重量百分比為氫氧化鎳 85%、鎳粉 7%、氧化鈷 6%、CMC 0.7% 和 PTFE 1.3%。
[0029]實施例3
[0030]一種堿性電池用管式鎳電極，包括長為IOOmm的6根橫截面積為星形，外接圓徑為
4.5mm的鍍鎳不銹鋼棒作為導電基芯2，與導電基芯2 —端相焊接的集電極1，集電極I的材質(zhì)為鍍鎳不銹鋼，導電基芯2外套設有與導電基芯相同數(shù)目的長為100 mm，內(nèi)徑為5 mm,壁厚為0.5 mm的圓形排管3，排管3由丙綸絲編織、經(jīng)固化劑固化定型而成，排管3的孔隙率為58%，編織孔徑為45微米，排管3的一端由外徑為5mm的聚氯乙烯塑料扣底封閉，集電極I與排管3的相抵部分為外徑為5mm的低圓臺以密封排管3，導電基芯2與排管3之間的空隙中填充有混合均勻的鎳電極漿料，漿料中各組分的重量百分比為氫氧化鎳83%、鎳粉10%、氧化鈷 5%、CMC 0.7% 和 PTFE 1.3%。
[0031]本實用新型排管采用耐堿性強的紡織材料編織固化而成，給正極活性物質(zhì)一個向內(nèi)的應力，抵消正極體積變化帶來的負效應，確保鎳電極在使用過程中正極活性物質(zhì)不脫落，延長了電極的使用壽命。
[0032]以上對本實用新型做了詳盡的描述，但本實用新型不限于上述的實施例。凡根據(jù)本實用新型的精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種堿性電池用管式鎳電極，其特征在于:包括至少一根的導電基芯(2)、與導電基芯一端相連接的集電極(I)、套設在導電基芯外的排管(3)，所述排管(3)的一端封閉另一端與所述集電極(I)相抵，所述導電基芯(2)的數(shù)目與所述排管(3)的管數(shù)相同，所述導電基芯(2)與排管(3)之間填充有活性物質(zhì)(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性電池用管式鎳電極，其特征在于:所述的排管(3)由纖維紡織材料編織、經(jīng)固化劑固化定型而成，所述的纖維紡織材料為錦綸絲、丙綸絲、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性電池用管式鎳電極，其特征在于:所述的排管(3)的孔隙率> 50%，所述的排管(3)的編織孔徑不大于50微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性電池用管式鎳電極，其特征在于:所述的排管(3)的橫截面形狀為圓形、橢圓形、正方形、長方形、腰形中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性電池用管式鎳電極，其特征在于:所述的導電基芯(2)的材質(zhì)為泡沫鎳、鎳、鍍鎳不銹鋼、鍍鎳鋼中的一種，所述的導電基芯(2)的橫截面形狀為圓形、環(huán)形、星形、方形中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性電池用管式鎳電極，其特征在于:所述的排管(3)的一端由扣底封閉。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的堿性電池用管式鎳電極，其特征在于:所述的扣底為與所述的排管(3)配套的密封扣，所述的密封扣的材質(zhì)為尼龍、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、呋喃樹脂中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿性電池用管式鎳電極，其特征在于:所述的集電極(I)的材質(zhì)為鎳、鍍鎳不銹鋼、鍍鎳鋼中的一種，所述集電極(I)與所述排管(3)相抵部位的形狀為與所述排管(3)的內(nèi)管相密封配合的形狀。
【文檔編號】H01M4/32GK203553276SQ201320712419
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】程杰, 何柯, 徐艷, 文越華, 趙鵬程, 曹高萍, 楊裕生 申請人:張家港智電芳華蓄電研究所有限公司, 中國人民解放軍63971部隊