專利名稱：鎘鎳蓄電池和金屬氫化物鎳蓄電池的一種新型墊片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎘-鎳和鎳-金屬氫化物電池的一種新型底片，改變傳統(tǒng)底片單一的絕緣性能。電解液的組成和含量直接影響著電池內(nèi)阻；充、放電過程中的極化程度；放電過程中的電壓降以及電池的放電容量。同時電解液在電池工作過程中參加電化學(xué)反應(yīng)Ni-MH電池正極Ni(OH)2+OH-NiOOH+H2O+e-(充、放電反應(yīng))負(fù)極M+H2O+e-MH+OH-(充、放電反應(yīng))Ni-Cd電池正極Ni(OH)2+OH-NiOOH+H2O+e-(充、放電反應(yīng))負(fù)極Cd(OH)2+2e-Cd+OH-(充、放電反應(yīng))可見，電解液的組成和含量是影響電池性能的一個重要參數(shù)。
隨著充、放電循環(huán)次數(shù)的增加，隔膜中電解液逐漸消耗，其原因之一是一部分進入極片晶格內(nèi)部，另一原因是一部分電解液以氣體攜帶的方式由電池蓋氣閥逸出或其它不可逆化學(xué)反應(yīng)所致。電池解剖情況表明壽命中止的電池大多出現(xiàn)極片間電液干涸，內(nèi)阻明顯增加，從而加劇歐姆極化和濃差極化程度，致使其放電容量迅速下降。實驗表明，在壽命中止的電池底端以鉆孔方式重新注入定量堿，電池循環(huán)壽命均有著相應(yīng)的較大幅度提高。
顯然，合理利用電解液是延長電池循環(huán)壽命的重要途徑之一，但依照目前為止的電池生產(chǎn)工藝，如果電解液過量，極片孔隙充滿液體，增加氣體擴散阻力，不易于充電過程中氧的還原或氫氧復(fù)合電池內(nèi)壓升高，從而漏氣現(xiàn)象嚴(yán)重，并攜帶電解液的逸出，間接減少了電解液原有的含量。此外漏氣亦影響用戶對電池的使用；而通過加長隔膜的方式增加電解液量，則相對減少了極片和電池殼內(nèi)壁的接觸面積，一定程度上增加了極片和電池殼內(nèi)壁的接觸電阻特別是當(dāng)外隔板片達一定的粉化程度后內(nèi)阻相對增加，另一通過鉆孔方式增加電解液量實則會對電池產(chǎn)生破壞性影響。因此，改善電池生產(chǎn)工藝。在不影響Ni-Cd和Ni-MH電池其它性能前提下，電解液的合理利用相當(dāng)重要本發(fā)明采用幾種高分子材料替代鎳鎘和金屬氫化物鎳蓄電池傳統(tǒng)使用的絕緣墊片，取得較顯著效果，其適合于各種型號的鎳鎘電池和各種型號的鎳-金屬氫化物電池，該高分子材料應(yīng)對堿性電解液具有吸附性。其吸附量(以d=1.30g·cm-1計]≥1.0g·cm-3。
從電池解剖過程中，發(fā)現(xiàn)盡管電池的充，放電次數(shù)的增加，但由于該高分子材料作為電池底片，極片間電解液的利用率明顯提高，其損耗速度顯著減緩。進一步抑制了電池歐姆內(nèi)阻隨充、放循環(huán)次數(shù)增加而增加的速度，同時降低了濃差極化程度，有利于放電平臺和電池容量的保持以下選取Co=1200mA.h的AA型圓柱形Ni-MH電池試驗數(shù)據(jù)供參考。
試驗分別采用五種高分子材料A]聚氯乙烯；B]聚苯乙烯；D]丙烯氰-丁二烯-苯乙烯共聚物[ABS]；E]選一滿足性能要求的高分子材料聚碳酸酯；F]聚四氟乙烯[PTFE]。
結(jié)果與討論現(xiàn)將電池內(nèi)阻、容量和放電平臺隨循環(huán)次數(shù)變化具體試驗數(shù)據(jù)列入下表。
表1電池歐姆內(nèi)阻隨充放電循環(huán)次數(shù)的變化Table 1 Variations of Ohmic resistance of barteries with charge-discharge cycle times
表2 電池容量隨循環(huán)次數(shù)的變化Table 2 Variations of discharge capacity with charge-discharge cycle times
表3放電平臺(＞1.2V百分比)隨1C充放循環(huán)次數(shù)的變化Table 3 Variations of percentage of more than 1.2V with charge-discharge cycle timnes during discharge
從表1、表2、表3可以得出結(jié)論，改用此性能的高分子材料作為墊片，隨著充放循環(huán)次數(shù)的增加，降低了電池內(nèi)阻的增長速度；其容量衰減亦相對極為緩慢；1C充放從第1次至第240次其＞1.2V的放電平臺仍呈上升趨勢，而A、B、D、F組則過早呈現(xiàn)衰減狀態(tài)。
同時，由于采用新型墊片，以下常用型號的Ni-Cd和Ni-MH電池壽命有著不同程度的延長，選取部分列入下表
備注以上壽命數(shù)據(jù)均為一組試驗電池的平均值
權(quán)利要求
1.所采用的高分子材料作為鎘鎳電池和金屬氫化物鎳蓄電池使用的底片(或稱墊片)，該材料特征是對堿性電解液具有吸附性，應(yīng)滿足其吸附量(以電解液密度d=1.30g·cm-1計)≥1.0g·cm-3測定按SJ/T10171.7-91進行。
2.各種型號的鎘鎳蓄電池和各種型號的金屬氫化物鎳蓄電池采用權(quán)力要求1、所述的高分子材料均屬本發(fā)明范圍之內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明采用幾種高分子材料作為鎘鎳和金屬氫化物鎳蓄電池的底片,改變傳統(tǒng)底片單一的絕緣性能,隨著電池的充放電循環(huán)周數(shù)的增加,正、負(fù)極片間電解液逐漸減少,而由于該材料的使用,改善了電解液的利用率,延緩了極片間電解液損耗。同傳統(tǒng)工藝相比,降低了電池內(nèi)阻在充、放電循環(huán)運用過程中的增加速度;延長了保持一定放電平臺的充、放電循環(huán)周數(shù);鎘鎳和金屬氫化物鎳蓄電池循環(huán)壽命亦隨之提高。
文檔編號H01M2/14GK1233858SQ98108138
公開日1999年11月3日 申請日期1998年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月30日
發(fā)明者程翼達, 吳鋒 申請人:國家高技術(shù)新型儲能材料工程開發(fā)中心