一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及儲(chǔ)能電源技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池。
【背景技術(shù)】
[0002]大型儲(chǔ)能電源需要配置的電池組容量大、功率高、壽命長(zhǎng)、成本低、環(huán)保。由于太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電受日照強(qiáng)弱、風(fēng)力大小影響，電力品質(zhì)極不穩(wěn)定，不能夠直接供工業(yè)使用。因此需要一種儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行調(diào)峰穩(wěn)壓。風(fēng)光離網(wǎng)發(fā)電及低谷電力更需要儲(chǔ)能裝備。蓄電池是一種常用的儲(chǔ)電技術(shù)，包括鉛蓄電池、鈉硫電池、液流電池及鋰離子電池等。鐵鎳電池與鉛蓄電池相比，比能量、壽命、環(huán)保性等好；與鈉硫電池比，安全性好、成本及工作溫度低；與液流電池比，比能量及比功率高、成本低；與鋰離子電池比，成本、壽命、安全性及環(huán)保性好。因此，鐵鎳電池是一種很好的儲(chǔ)能電池。
[0003]現(xiàn)有的鐵鎳電池是一種雙袋式電池，包括袋式鎳正極、袋式鐵負(fù)極和設(shè)置在袋式鎳正極、袋式鐵負(fù)極之間的絕緣材料。正負(fù)極均為袋式極板工藝及結(jié)構(gòu)，絕緣材料采用塑料網(wǎng)板或塑料棍作正負(fù)極板間絕緣，因此體積比能量較低，內(nèi)阻較高，放電倍率較低，只能低倍率放電，低溫放電能力弱，不滿足純大型儲(chǔ)能電源的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問(wèn)題提供一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，其體積比能量高、內(nèi)阻低、放電功率大且低溫放電能力強(qiáng)。
[0005]本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，包括位于電池外殼內(nèi)的電池極組和電解液、設(shè)置在電池外殼上且與電池極組相連的極柱，所述電池極組包括袋式鎳正極極板、拉漿式鐵負(fù)極極板、絕緣隔膜和氣體阻擋隔膜，所述絕緣隔膜和氣體阻擋隔膜均設(shè)置在袋式鎳正極極板、拉漿式鐵負(fù)極極板之間。本發(fā)明的技術(shù)方案在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上做了改進(jìn)，鎳正極極板沿用現(xiàn)有鎳鎘袋式電池中應(yīng)用已很成熟的袋式鎳正極極板，以約束袋式機(jī)械掉粉的技術(shù)，特別是在方形電池中極板受約束小的情況下，以解決電池循環(huán)壽命需要較長(zhǎng)的問(wèn)題，可以根據(jù)電池尺寸需要加工成所需尺寸；負(fù)極采用拉漿式鐵負(fù)極極板，其電極體積比容量高，極板較薄，可以有效提高電池體積比能量，以解決全袋式鐵鎳電池比能量低及功率特性差的問(wèn)題；利用絕緣隔膜實(shí)現(xiàn)袋式鎳正極極板和拉漿式鐵負(fù)極極板之間絕緣隔離且利用氣體阻擋隔膜對(duì)電池中氣體的流通，阻擋了電池中氫氧復(fù)合減少熱量產(chǎn)生，降低了電池內(nèi)部的熱量，有助于制備大容量電池，且提高電池放電功率及低溫放電能力。
[0006]作為優(yōu)選，為了進(jìn)一步的改善負(fù)極的導(dǎo)電及電催化性能，改善電池的功率性能，所述拉漿式鐵負(fù)極極板為活性材料原位形成納米銅的拉漿式鐵負(fù)極極板。
[0007]作為優(yōu)選，所述絕緣隔膜和氣體阻擋隔膜均包在拉漿式鐵負(fù)極極板上。
[0008]進(jìn)一步的，為了使電池在使用過(guò)程中正負(fù)極區(qū)域分隔而不短路，提高電池的使用性能，所述拉漿式鐵負(fù)極極板兩面均設(shè)置有絕緣隔膜，且拉漿式鐵負(fù)極極板兩面的絕緣隔膜通過(guò)熱壓方式熔接在一起。
[0009]作為優(yōu)選，為了進(jìn)一步的提高電池的體積比和大電流放電能力，所述氣體阻擋隔膜為聚丙烯接枝薄膜。
[0010]作為優(yōu)選，所述絕緣隔膜為無(wú)紡布接枝薄膜或磺化聚丙烯無(wú)紡布隔膜。
[0011 ] 作為優(yōu)選，所述電解液為氧化鉀電解液。富液式電解液中的游離電液使電池內(nèi)阻低，各種性能更能充分發(fā)揮，安全性得到提高，可滿足純大型儲(chǔ)能電源要求。
[0012]作為優(yōu)選，為了增強(qiáng)電池使用的安全性，所述電池外殼上設(shè)置有排氣閥。
[0013]綜上，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明的技術(shù)方案正極極板采用袋式鎳正極極板，負(fù)極極板采用拉漿式鐵負(fù)極極板，并用絕緣隔膜和氣體阻擋隔膜對(duì)正極極板和負(fù)極極板進(jìn)行隔絕，可有效的提高體積比能量高、降低內(nèi)阻、增大放電功率且增強(qiáng)低溫放電能力。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是在4500mA/gFe的大電流放電情況負(fù)極含銅與不含銅的電池放電容量情況。
[0016]圖3是在233K的低溫條件負(fù)極含銅與不含銅的電池放電容量情況。
[0017]附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱:1、電池外殼；2、蓋；3、拉漿式鐵負(fù)極極板；4、氣體阻擋隔膜；5、絕緣隔膜；6、袋式鎳正極極板；7、極柱；8、螺母；9、排氣閥。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0019]實(shí)施例1:
如圖1所示的一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，包括位于電池外殼1內(nèi)的電池極組和電解液、設(shè)置在電池外殼1上且與電池極組相連的極柱7，所述電池極組包括袋式鎳正極極板6、拉漿式鐵負(fù)極極板3、絕緣隔膜5和氣體阻擋隔膜4，所述絕緣隔膜5和氣體阻擋隔膜4均設(shè)置在袋式鎳正極極板6、拉漿式鐵負(fù)極極板3之間。
[0020]拉漿式鐵負(fù)極極板是將負(fù)極活性物質(zhì)粉末如鐵粉、四氧化三鐵、三氧化二鐵和添加劑、粘接劑，按一定比例混合均勾調(diào)制成楽料。楽料均勾涂覆在鍍鎳沖孔鋼帶兩面，烘干、輾壓、分切成型?，F(xiàn)有的袋式鐵負(fù)極，極板較厚，體積比能量較低且工藝較為復(fù)雜。相比于現(xiàn)有的袋式鐵負(fù)極，拉漿式鐵負(fù)極極板的電極體積比容量高，極板較薄，可以有效提高電池體積比能量。
[0021]現(xiàn)有的正極極板和負(fù)極極板之間采用塑料網(wǎng)板或塑料棍作為絕緣材料，其厚度約
1.0-2.5mm，正負(fù)極之間通過(guò)電液傳遞離子，使電池體積比能量及大電流放電性能受到影響。絕緣隔膜5采用無(wú)紡布接枝薄膜或磺化聚丙烯無(wú)紡布隔膜，其厚度較薄，即起到絕緣作用，也縮小了正負(fù)極板間距，大大提高電池體積比能量，降低電池內(nèi)阻，提高電池放電倍率及低溫放電能力。
[0022]氣體阻擋隔膜4可采用聚丙烯接枝薄膜。聚丙烯接枝薄膜可阻隔氣體，但離子可以通過(guò)。采用聚丙烯接枝薄膜作為氣體阻擋隔膜，不僅可以阻擋了電池中氫氧復(fù)合減少熱量產(chǎn)生，降低了電池內(nèi)部的熱量，有助于制備大容量電池，且對(duì)離子無(wú)阻隔作用，對(duì)放電能力沒(méi)有影響。
[0023]電解液為氧化鉀電解液。
[0024]為了電池使用的安全性，在電池外殼1上設(shè)置排氣閥9。
[0025]為了增強(qiáng)電池使用的可靠性，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上公開(kāi)一種絕緣隔膜5和氣體阻擋隔膜4的設(shè)置方式，即絕緣隔膜5和氣體阻擋隔膜4均包在拉漿式鐵負(fù)極極板3上。拉漿式鐵負(fù)極極板3兩面均設(shè)置有絕緣隔膜5，且拉漿式鐵負(fù)極極板3兩面的絕緣隔膜5通過(guò)熱壓方式熔接在一起。拉漿式鐵負(fù)極極板兩面的絕緣隔膜通過(guò)熱壓熱熔接在一起，使得負(fù)極極板兩側(cè)邊和底邊密封，保證電池使用中正負(fù)極區(qū)域分隔而不短路，提高電池使用的可靠性和安全性。
[0026]為了進(jìn)一步的提高改善導(dǎo)電及電催化性能，改善電池的功率性能，拉漿式鐵負(fù)極極板3采用活性材料原位形成納米銅的拉漿式鐵負(fù)極極板。含銅的拉漿式鐵負(fù)極極板3通過(guò)共沉淀技術(shù)制備。如圖2和圖3所示的，實(shí)驗(yàn)中蓄電池其余結(jié)構(gòu)相同，僅負(fù)極極板結(jié)構(gòu)不同的情況下的實(shí)驗(yàn)情況。圖2中實(shí)驗(yàn)在4500mA/gFe的大電流放電情況下進(jìn)行，通過(guò)化成技術(shù)納米銅原位組裝成的拉漿式鐵負(fù)極極板，與不含銅的負(fù)極極板相比，含納米銅的拉漿式鐵負(fù)極極板可以放出小電流(50mA/gFe)放電容量的53%，而不含銅負(fù)極只能放出10%。圖3中，在233K的低溫條件下進(jìn)行，含納米銅的拉漿式鐵負(fù)極極板可以放出小電流(50mA/gFe)常溫放電容量的64%，而不含銅負(fù)極只能放出11%。以上數(shù)據(jù)說(shuō)明本發(fā)明負(fù)極大電流及低溫性能明顯改善。
[0027]在制作時(shí)，袋式鎳正極極板采用技術(shù)非常成熟的袋鎳正極極板，并點(diǎn)焊好極耳。
[0028]拉漿式鐵負(fù)極極板是將原位形成納米銅的負(fù)極活性物質(zhì)粉末如鐵粉、四氧化三鐵、三氧化二鐵和添加劑、粘接劑，按一定比例進(jìn)混合均勻調(diào)制成漿料。漿料均勻涂覆在鍍鎳沖孔鋼帶兩面，通過(guò)烘干、輾壓分切成負(fù)極片，并點(diǎn)焊好極耳形成負(fù)極板。
[0029]將絕緣隔膜和氣體阻擋隔包在拉漿式鐵負(fù)極極板上，通過(guò)熱壓方式，將拉漿式鐵負(fù)極極板兩面的絕緣隔膜熱熔接在一起，使拉漿式鐵負(fù)極極板兩側(cè)邊和底邊密封，保證電池使用中正負(fù)極區(qū)域分隔而不短路；
再將一片包有絕緣隔膜和氣體阻擋隔的拉漿式鐵負(fù)極極板與一片袋式鎳正極極板疊合，并依次交替進(jìn)行疊合，組成極板組，通過(guò)螺栓、螺母8、將極柱7與極板組緊固連接成極組電池；
極組電池插入電池外殼，電池外殼與蓋2通過(guò)熱熔焊接封口，加入過(guò)量電解液，使極板全部浸泡在電解液中，再安裝排氣閥9即可形成電池單體。
[0030]如上所述，可較好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，包括位于電池外殼(1)內(nèi)的電池極組和電解液、設(shè)置在電池外殼(1)上且與電池極組相連的極柱(7)，其特征在于:所述電池極組包括袋式鎳正極極板(6)、拉漿式鐵負(fù)極極板(3)、絕緣隔膜(5)和氣體阻擋隔膜(4)，所述絕緣隔膜(5)和氣體阻擋隔膜(4)均設(shè)置在袋式鎳正極極板(6)、拉漿式鐵負(fù)極極板(3)之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，其特征在于:所述拉漿式鐵負(fù)極極板(3)為活性材料原位形成納米銅的拉漿式鐵負(fù)極極板。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，其特征在于:所述絕緣隔膜(5)和氣體阻擋隔膜(4)均包在拉漿式鐵負(fù)極極板(3)上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，其特征在于:所述拉漿式鐵負(fù)極極板(3)兩面均設(shè)置有絕緣隔膜(5)，且拉漿式鐵負(fù)極極板(3)兩面的絕緣隔膜(5)通過(guò)熱壓方式恪接在一起。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，其特征在于:所述氣體阻擋隔膜(4)為聚丙烯接枝薄膜。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，其特征在于:所述絕緣隔膜(5)為無(wú)紡布接枝薄膜或磺化聚丙烯無(wú)紡布隔膜。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，其特征在于:所述電解液為氧化鉀電解液。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，其特征在于:所述電池外殼(1)上設(shè)置有排氣閥(9)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，包括位于電池外殼內(nèi)的電池極組和電解液、設(shè)置在電池外殼上且與電池極組相連的極柱，所述電池極組包括袋式鎳正極極板、拉漿式鐵負(fù)極極板、絕緣隔膜和氣體阻擋隔膜，所述絕緣隔膜和氣體阻擋隔膜均設(shè)置在袋式鎳正極極板、拉漿式鐵負(fù)極極板之間，其體積比能量高、內(nèi)阻低、放電功率大且低溫放電能力強(qiáng)。
【IPC分類】H01M10/30, H01M4/24, H01M2/16
【公開(kāi)號(hào)】CN105280965
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510787993
【發(fā)明人】陳云貴, 朱丁, 林曦
【申請(qǐng)人】四川寶生實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司
【公開(kāi)日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2015年11月17日