一種包覆式鎳電極的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種包覆式鎳電極。本實用新型的技術(shù)方案要點為：包覆式鎳電極為發(fā)泡式鎳電極或毛刺鋼帶拉漿式鎳電極，極板包覆切拉網(wǎng)、沖孔網(wǎng)帶、編織網(wǎng)或微孔金屬片后通過機械輥壓或縫焊或機械輥壓與縫焊后使極板被包覆于切拉網(wǎng)、沖孔網(wǎng)帶、編織網(wǎng)或微孔金屬片之內(nèi)，再經(jīng)壓槽在極板及包覆于極板兩側(cè)的切拉網(wǎng)、沖孔網(wǎng)帶、編織網(wǎng)或微孔金屬片上共同形成相對應(yīng)的凸起和凹槽。本實用新型中極板及包覆于極板兩側(cè)的切拉網(wǎng)、沖孔網(wǎng)帶、編織網(wǎng)或微孔金屬片上共同形成相對應(yīng)的凸起和凹槽不但為包覆式鎳電極充電時氧氣的逸出提供了通道，還起到極板內(nèi)部不致貧液的作用。
【專利說明】一種包覆式鎳電極

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于二次電池【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種容量高、大電流放電能力強、使 用壽命長且制作簡單的包覆式鎳電極。

【背景技術(shù)】
[0002] 鎳系二次電池已有一百多年的歷史，其正極即鎳電極有著多種的制造方法，如袋 式鎳電極，燒結(jié)式鎳電極和發(fā)泡式鎳電極等等。袋式結(jié)構(gòu)鎳電極制作工藝復(fù)雜，設(shè)備投入 大，并且由于這種袋式電極的特殊結(jié)構(gòu)使活性物質(zhì)與集流體間距太大，造成活性物質(zhì)利用 率低，大電流放電能力較弱，一般僅能提供中低倍率的放電（1C倍率以下電流放電）;燒結(jié)式 鎳電極適合大電流放電，壽命長，但是制作工藝復(fù)雜，設(shè)備投入大，成本高；發(fā)泡式鎳電極比 容量高，適合大電流放電，但不適合用于富液狀態(tài)下的充放電環(huán)境。因此開發(fā)一種容量高、 大電流放電能力強、使用壽命長、制作簡單且適合用于富液狀態(tài)下的充放電環(huán)境的鎳電極 具有很高的社會意義和價值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型解決的技術(shù)問題是提供了一種容量高、大電流放電能力強、使用壽命 長、制作簡單且適合用于富液狀態(tài)下的充放電環(huán)境的包覆式鎳電極。
[0004] 本實用新型的技術(shù)方案為：一種包覆式鎳電極，該包覆式鎳電極為發(fā)泡式鎳電極 或毛刺鋼帶拉漿式鎳電極，發(fā)泡式鎳電極包括極板和包覆于極板兩側(cè)的切拉網(wǎng)、沖孔網(wǎng)帶、 編織網(wǎng)或微孔金屬片，其中極板主要由發(fā)泡鎳基體和涂覆于發(fā)泡鎳基體中的活性物質(zhì)構(gòu) 成，毛刺鋼帶拉漿式鎳電極包括極板和包覆于極板兩側(cè)的切拉網(wǎng)、沖孔網(wǎng)帶、編織網(wǎng)或微孔 金屬片，其中極板主要由毛刺鋼帶基體和涂覆于毛刺鋼帶基體中的活性物質(zhì)構(gòu)成，其特征 在于：所述的極板包覆切拉網(wǎng)、沖孔網(wǎng)帶、編織網(wǎng)或微孔金屬片后通過機械輥壓或縫焊或機 械輥壓與縫焊后使極板被包覆于切拉網(wǎng)、沖孔網(wǎng)帶、編織網(wǎng)或微孔金屬片之內(nèi)，再經(jīng)壓槽在 極板及包覆于極板兩側(cè)的切拉網(wǎng)、沖孔網(wǎng)帶、編織網(wǎng)或微孔金屬片上共同形成相對應(yīng)的凸 起和凹槽。
[0005] 本實用新型所述的活性物質(zhì)是由以下重量百分含量的組分制備而成的：氫氧化鎳 90%-94%、導(dǎo)電劑3%-5%和粘結(jié)劑3%-5%，所述的導(dǎo)電劑為鐵粉、鎳粉、石墨或乙炔黑中的至 少一種，所述的粘結(jié)劑為CMC或PTFE乳液中的至少一種。
[0006] 本實用新型所述的切拉網(wǎng)、沖孔網(wǎng)帶、編織網(wǎng)或微孔金屬片的材質(zhì)為厚度< 1mm 的金屬帶。
[0007] 本實用新型所述的切拉網(wǎng)、沖孔網(wǎng)帶、編織網(wǎng)或微孔金屬片的孔徑< 150目。
[0008] 本實用新型所述的凸起和凹槽為直線型凸起和凹槽、虛線型凸起和凹槽、曲線型 凸起和凹槽、幾何型凸起和凹槽或不規(guī)則形狀的凸起和凹槽。
[0009] 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：（1)極板包覆于切拉網(wǎng)、沖孔網(wǎng)帶、編 織網(wǎng)或微孔金屬片之內(nèi)，活性物質(zhì)不易脫落，適合用于富液狀態(tài)下的充放電環(huán)境，如在富液 態(tài)的鎳鎘、鎳氫、鎳鐵等鎳系電池中作為正極；（2)極板包覆切拉網(wǎng)、沖孔網(wǎng)帶、編織網(wǎng)或微 孔金屬片后通過機械輥壓或縫焊或機械輥壓與縫焊后使極板被包覆于切拉網(wǎng)、沖孔網(wǎng)帶、 編織網(wǎng)或微孔金屬片之內(nèi)，再經(jīng)壓槽在極板及包覆于極板兩側(cè)的切拉網(wǎng)、沖孔網(wǎng)帶、編織網(wǎng) 或微孔金屬片上共同形成相對應(yīng)的凸起和凹槽，不但為鎳電極充電時氧氣的逸出提供了通 道，還起到極組內(nèi)部不致貧液的作用；（3)發(fā)泡鎳基體、毛刺鋼帶基體和極板兩側(cè)包覆的切 拉網(wǎng)、沖孔網(wǎng)帶、編織網(wǎng)或微孔金屬片均具有良好的導(dǎo)電性，使得本實用新型的包覆式鎳電 極具有比容量高、大電流放電能力強且使用壽命長的優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1是本實用新型實施例1制得的包覆式鎳電極的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1的橫 向剖視圖。
[0011] 圖面說明：1、極板，2、切拉網(wǎng)。

【具體實施方式】
[0012] 以下通過實施例對本實用新型的上述內(nèi)容做進一步詳細說明，但不應(yīng)該將此理解 為本實用新型上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本實用新型上述內(nèi)容實現(xiàn)的技 術(shù)均屬于本實用新型的范圍。
[0013] 實施例1
[0014] 包覆式鎳電極的制備
[0015] (1)發(fā)泡鎳基體的制備：取發(fā)泡海綿，在發(fā)泡海綿上電鍍鎳后燒除海綿，即制得發(fā) 泡鎳基體；（2)活性物質(zhì)漿料的制備：首先將90g氫氧化鎳與5g導(dǎo)電劑石墨混合均勻，然后 向上述混合物中加入5g粘結(jié)劑CMC乳液，攪拌均勻，即制得活性物質(zhì)漿料；（3)包覆式鎳電 極的制備，將步驟（2)制得的活性物質(zhì)漿料涂覆于步驟（1)制得的發(fā)泡鎳基體中，然后經(jīng)高 溫烘干，壓片，沖切，點焊極耳制得極板1，將極板1包覆切拉網(wǎng)2后通過機械輥壓與縫焊后 使極板1被包覆于切拉網(wǎng)2之內(nèi)，再經(jīng)壓槽在極板1及包覆于極板1兩側(cè)的切拉網(wǎng)2上共 同形成相對應(yīng)的凸起和凹槽即制得包覆式鎳電極。
[0016] 性能對比試驗
[0017] 組裝：將上述制得的包覆式鎳電極與發(fā)泡式鐵電極用聚烯烴隔膜折疊包繞組裝 入容器內(nèi)，蓋上塑料蓋，用耐堿膠黏劑或超聲波焊接使容器與蓋子密封在一起，然后在正、 負集流柱上套上密封圈和墊片，并用螺絲將集流柱緊固在塑料蓋上，向容器內(nèi)注入氫氧化 鉀與氫氧化鋰的混合溶液，其中氫氧化鉀的摩爾濃度為5-6mol/L、氫氧化鋰的摩爾濃度為 0. 3-0. 5mol/L，注入的電解液液面高度以淹沒安裝在容器中的極板組15毫米為宜，放置12 小時，電池以0. 2C充電10小時，停30分鐘，以0. 2C放電至1. 0V，重復(fù)3次的充放電進行活 化處理。
[0018] 測試電池容量：以0. 25C充電8小時，停30分鐘，以0. 2C放電至1. 0V，計算出電 池放電容量。
[0019] 測試電池倍率放電能力：以0. 25C充電8小時，停30分鐘，以3C放電至0. 8V，計 算出電池放電容量。
[0020] 測試電池循環(huán)壽命：電池以0. 25C充電4小時，停30分鐘，然后以0. 5C放電至 10V，作循環(huán)，當(dāng)容量到初始容量的70%時停止。
[0021] 取傳統(tǒng)的由袋式鎳電極作為正極，與發(fā)泡式鐵電極用聚烯烴隔膜折疊包繞組裝的 鐵鎳電池作為參照，做對比實驗（電池殼體相同）。
[0022] 實施例1制得的包覆式鎳電極組裝的電池與傳統(tǒng)的袋式鎳電極組裝的電池的容 量，放電能力和壽命的比較，如下表：
[0023] 類別 |〇. 2C放電容量|3C放電容量 |循環(huán)壽命(次） 本實用新型的包覆式鎳電極組裝的電池 1^06毫安時石835毫安時832 ^ 傳統(tǒng)的袋式鎳電極組裝的電池 |l2095毫安時|8611毫安時 |847
[0024] 由上表可以看出用本實用新型的包覆式鎳電極作為正極制作的鐵鎳電池，容量 大，容量提高39%;大電流放電能力得到很大的提升，本實用新型的包覆式鎳電極組裝的 電池3C可放出0. 2C容量的82. 3%，傳統(tǒng)的袋式鎳電極組裝的電池3C可放出0. 2C容量的 71. 2%，二者的循環(huán)壽命基本相當(dāng)。
[0025] 實施例2
[0026] 包覆式鎳電極的制備
[0027] (1)毛刺鋼帶基體的制備：取毛刺鋼帶直接鍍鎳制得鋼帶基體；（2)活性物質(zhì)漿料 的制備：首先將94g氫氧化鎳與3g導(dǎo)電劑乙炔黑混合均勻，然后向上述混合物中加入3g粘 結(jié)劑PTFE乳液，攪拌均勻，即制得活性物質(zhì)漿料；（3)包覆式鎳電極的制備，將步驟（2)制 得的活性物質(zhì)漿料涂覆在步驟（1)制得的毛刺鋼帶基體中，然后經(jīng)高溫烘干，壓片，沖切，點 焊極耳制得極板，將極板包覆編織網(wǎng)后通過機械輥壓后使極板被包覆于編織網(wǎng)之內(nèi)，再經(jīng) 壓槽在極板及包覆于極板兩側(cè)的編織網(wǎng)上共同形成相對應(yīng)的凸起和凹槽即制得包覆式鎳 電極。
[0028] 性能對比試驗
[0029] 組裝：將上述制得的包覆式鎳電極與發(fā)泡式鐵電極用聚烯烴隔膜折疊包繞組裝 入容器內(nèi)，蓋上塑料蓋，用耐堿膠黏劑或超聲波焊接使容器與蓋子密封在一起，然后在正、 負集流柱上套上密封圈和墊片，并用螺絲將集流柱緊固在塑料蓋上，向容器內(nèi)注入氫氧化 鉀與氫氧化鋰的混合溶液，其中氫氧化鉀的摩爾濃度為5-6mol/L、氫氧化鋰的摩爾濃度為 0. 3-0. 5mol/L，注入的電解液液面高度以淹沒安裝在容器中的極板組15毫米為宜，放置12 小時，電池以0. 2C充電10小時，停30分鐘，以0. 2C放電至1. 0V，重復(fù)3次的充放電進行活 化處理。
[0030] 測試電池容量：以0. 25C充電8小時，停30分鐘，以0. 2C放電至1. 0V，計算出電 池放電容量。
[0031] 測試電池倍率放電能力：以0. 25C充電8小時，停30分鐘，以3C放電至0. 8V，計 算出電池放電容量。
[0032] 測試電池循環(huán)壽命：電池以0. 25C充電4小時，停30分鐘，然后以0. 5C放電至 10V，作循環(huán)，當(dāng)容量到初始容量的70%時停止。
[0033] 取燒結(jié)鎳電極作為正極，與發(fā)泡式鐵電極用聚烯烴隔膜折疊包繞組裝的鐵鎳電池 作為參照，做對比實驗（電池殼體相同）。
[0034] 實施例2制得的包覆式鎳電極組裝的電池與燒結(jié)式鎳電極組裝的電池的容量，放 電能力和壽命的比較，如下表：
[0035] 類別 |〇. 2C放電容量|3C放電容量 |循環(huán)壽命(次） 本實用新型的包覆式鎳電極組裝的電池 1^0毫安時石945毫安時812 ^ 燒結(jié)式鎳電極組裝的電池 |l3450毫安時 |ll661毫安時|l023
[0036] 由上表可以看出用本實用新型的包覆式鎳電極作為正極制作的鐵鎳電池，容量 大，容量比用燒結(jié)式鎳電極組裝的電池提高23% ;大電流放電能力相當(dāng)，本實用新型的包覆 式鎳電極組裝的電池3C可放出0. 2C容量的84. 2%，燒結(jié)式鎳電極組裝的電池3C可放出 〇. 2C容量的86. 7%，但燒結(jié)式鎳電極組裝的電池的循環(huán)壽命比本實用新型的包覆式鎳電極 組裝的電池提高26%。
[0037] 以上顯示和描述了本實用新型的基本原理，主要特征和優(yōu)點，在不脫離本實用新 型精神和范圍的前提下，本實用新型還有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保 護的本實用新型的范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種包覆式鎳電極，該包覆式鎳電極為發(fā)泡式鎳電極或毛刺鋼帶拉漿式鎳電極，發(fā) 泡式鎳電極包括極板和包覆于極板兩側(cè)的切拉網(wǎng)、沖孔網(wǎng)帶、編織網(wǎng)或微孔金屬片，其中極 板主要由發(fā)泡鎳基體和涂覆于發(fā)泡鎳基體中的活性物質(zhì)構(gòu)成，毛刺鋼帶拉漿式鎳電極包括 極板和包覆于極板兩側(cè)的切拉網(wǎng)、沖孔網(wǎng)帶、編織網(wǎng)或微孔金屬片，其中極板主要由毛刺鋼 帶基體和涂覆于毛刺鋼帶基體中的活性物質(zhì)構(gòu)成，其特征在于：所述的極板包覆切拉網(wǎng)、 沖孔網(wǎng)帶、編織網(wǎng)或微孔金屬片后通過機械輥壓或縫焊或機械輥壓與縫焊后使極板被包覆 于切拉網(wǎng)、沖孔網(wǎng)帶、編織網(wǎng)或微孔金屬片之內(nèi)，再經(jīng)壓槽在極板及包覆于極板兩側(cè)的切拉 網(wǎng)、沖孔網(wǎng)帶、編織網(wǎng)或微孔金屬片上共同形成相對應(yīng)的凸起和凹槽。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的包覆式鎳電極，其特征在于：所述的切拉網(wǎng)、沖孔網(wǎng)帶、編織 網(wǎng)或微孔金屬片的材質(zhì)為厚度< 1mm的金屬帶。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的包覆式鎳電極，其特征在于：所述的切拉網(wǎng)、沖孔網(wǎng)帶、編織 網(wǎng)或微孔金屬片的孔徑< 150目。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的包覆式鎳電極，其特征在于：所述的凸起和凹槽為直線型凸 起和凹槽、虛線型凸起和凹槽、曲線型凸起和凹槽、幾何型凸起和凹槽或不規(guī)則形狀的凸起 和凹槽。
【文檔編號】H01M4/32GK203910912SQ201420324269
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】楊玉鋒, 李群杰, 李喜歌 申請人:河南創(chuàng)力新能源科技有限公司