一種鹼性蓄電池鐵電極的製造方法
2023-09-17 16:42:30
專利名稱：一種鹼性蓄電池鐵電極的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種電極的製造方法，具體涉及一種鹼性蓄電池鐵電極的製造方法。
背景技術：
由鐵電極構成的電池一鐵電池被認為是未來有競爭力的電化學電源，而鐵電池的性能決定於含鐵基化合物材料的鐵電極。目前，國內、外關於鐵電池的研究主要集中在鐵電極的研究上。鐵電極原料易得、價格便宜，經化學反應後的最終產物為鐵化合物，不存在廢舊電池的二次汙染問題。目前，在電池工業中普遍採用的鐵電極製備方法為鐵粉袋式電極製備工藝。該鐵粉袋式電極製備工藝流程是採用寬度21mm和23mm，厚度O. 1mm，孔率10-15% 的穿孔鍍鎳鋼帶作為基板，經包粉一拼條一壓紋一切片一裝筋一定筋一點焊筋一倒角一焊極流板，製成袋式鐵電極。上述技術方案的缺點是，生產過程中採用乾粉包粉，乾粉會汙染環境，對人體造成傷害；生產設備眾多，設備投資大；基板經過工藝生產過程後，電極孔率下降到8-10%，導致不宜大電流充放電。因此可以導致生產的袋式開口鐵鎳電池存在充電效率低，不能高倍率放電，自放電率高，不能密封，生產工藝複雜等缺點，限制了袋式開口鐵鎳電池的使用和發展。含鐵電極的鹼性蓄電池都存在上述袋式開口鐵鎳電池的缺點。
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術含鐵電極的鹼性蓄電池存在的充電效率低，不能高倍率放電，自放電率高，不能密封及生產工藝複雜的缺點，而提供了一種鹼性蓄電池鐵電極的製造方法。為了解決上述技術問題，本發明的技術方案具體如下本發明的一種鹼性蓄電池鐵電極的製造方法，該製造方法包括以下步驟步驟(I):選基板，採用厚度O. 03 2. 0mm，孔率50 100%的基材作為基板；步驟(2):在基板上塗覆超導電I父體石墨乳；步驟(3):鐵電極漿料的配製按重量百分比為70 80% :4 10% :3 10% :8 18% :5 15%稱取碳包覆四氧化三鐵、導電材料、氫氧化鎳、含銅材料、硫化鐵乾粉，充分混合均勻，得到鐵電極乾粉；將鐵電極乾粉加入到混料中，攪拌廣2小時，製得鐵電極漿料；步驟(4):塗覆漿料及製片將步驟(3)中製得的鐵電極漿料轉入拉漿機料鬥中，通過放帶輪在超導電膠體石墨乳的基板上塗覆該漿料，拉漿，烘乾，再輥壓，切片；步驟(5):鐵電極的製備將步驟(4)中製成的切片經壓片、分片、點焊正極極耳，製成成品鐵電極。在上述技術方案中，步驟(I)所述基材為鍍鎳銅帶、鍍錫鎳帶、穿孔鍍鎳鋼帶、鍍鎳鋼網、雙面毛刺鋼帶、切拉網、斜拉網或發泡銅導電基材。在上述技術方案中，步驟(3)中所述的碳包覆四氧化三鐵的粒徑為O. Γ ΟΟμπι.在上述技術方案中，步驟(3)中所述的導電材料為超微細導電石墨或乙炔黑。在上述技術方案中，步驟(3)中所述的含銅材料為氧化銅或銅粉。在上述技術方案中，步驟(3)中所述的混料為摩爾百分濃度廣5%的羧甲基纖維素鈉(CMC)，摩爾百分濃度廣5%的羥丙基纖維素鈉(HPMC)，摩爾百分濃度的60%的聚四氟乙烯(PTFE)乳液和摩爾百分濃度f 5%的聚乙烯(PE)溶液中的一種或多種的混合溶液。在上述技術方案中，步驟(3)中所述的重量百分比為70% 4% 3%15% :8%。在上述技術方案中，步驟(4)中所述的烘乾是通過四段式烘道進行的，各個烘道溫 度分別為80 100°C，110 150°C，110 130°C，80 115°C ;優選四段式烘道溫度分別為 9(TC，13(TC，12(TC，98°C。在上述技術方案中，步驟(3)中所述的拉漿速度為O. 5^0. 8米/分。本發明的有益效果是本發明的鹼性蓄電池鐵電極的製造方法採用預塗覆超導電膠體石墨乳在通孔的鍍鎳銅帶、鍍錫鎳帶、發泡銅導電基材、穿孔鍍鎳鋼帶、鍍鎳鋼網、雙面毛刺鋼帶、切拉網、斜拉網上作基板可流水線生產，工藝簡單、生產效率高，提高了生產效率和鐵的利用率，降低了成本；而且在預塗覆超導電膠體石墨乳在通孔的鍍鎳銅帶、鍍錫鎳帶、發泡銅導電基材、穿孔鍍鎳鋼帶、鍍鎳鋼網、雙面毛刺鋼帶、切拉網、斜拉網上和加入超微細導電石墨或乙炔黑、氫氧化鎳、氧化銅或銅粉、硫化鐵到摩爾百分濃度I 5%的CMC溶液，摩爾百分濃度I 5%的HPMC溶液，摩爾百分濃度60%的PTFE乳液和摩爾百分濃度I 5%的PE溶液的一種或多種混合溶液中可以大大提高鐵電極的導電性能，電性能優越。
具體實施例方式本發明的一種鹼性蓄電池鐵電極的製造方法，包括以下步驟(I)選基板，採用厚度O. 03 2. Omm,孔率50 100%的具有通孔的鍍鎳銅帶、鍍錫鎳帶、發泡銅導電基材、穿孔鍍鎳鋼帶、鍍鎳鋼網、雙面毛刺鋼帶、切拉網或斜拉網；(2)預塗覆超導電膠體石墨乳在具有通孔的鍍鎳銅帶、鍍錫鎳帶、發泡銅導電基材、穿孔鍍鎳鋼帶、鍍鎳鋼網、雙面毛刺鋼帶、切拉網、斜拉網上，基板的孔率保持在50 90% ；(3)混料①羧甲基纖維素鈉(CMC)按摩爾百分濃度I 5%溶入純水中，在室溫下攪拌，配製成摩爾百分濃度I 5%的溶液；②羥丙基纖維素鈉(HPMC)按摩爾百分濃度I 5%溶入純水中，在室溫下攪拌，配製成摩爾百分濃度I 5%的溶液；③聚四氟乙烯(PTFE)按摩爾百分濃度60%溶入純水中，在室溫下攪拌，配製成摩爾百分濃度60%的溶液；④聚乙烯(PE)按摩爾百分濃度I 5%溶入純水中，在室溫下攪拌，配製成摩爾百分濃度I 5%的溶液；⑤按重量百分比為70 80% :4 10% :3 10% :8 18% :5 15%稱取粒徑為O. Γ ΟΟ μ m的碳包覆四氧化三鐵、導電材料、氫氧化鎳、含銅材料、硫化鐵乾粉，在球磨機中充分混合均勻，得到鐵電極乾粉；再將鐵電極乾粉勻速加入到①，②，③和④配製的一種或多種的混合溶液中，加完乾粉後，加速攪拌I 2小時，製成鐵電極漿料；(4)將步驟(3)中製成的鐵電極漿料轉入拉漿機的料鬥，通過放帶輪在超導電膠體石墨乳的基板上塗覆該漿料，拉漿速度為O. 5 O. 8米/分，通過四段式烘道進行烘乾，各個烘道溫度分別為80 100°C，110 150°C，110 130°C，80 115°C，再輥壓，切片；(5)成品鐵電極將上述(4)製成的切片經壓片、分片、點焊正極極耳，製成成品鐵 電極。本發明的鹼性蓄電池鐵電極的製造方法採用預塗覆超導電膠體石墨乳在通孔的鍍鎳銅帶、鍍錫鎳帶、發泡銅導電基材、穿孔鍍鎳鋼帶、鍍鎳鋼網、雙面毛刺鋼帶、切拉網、斜拉網上作基板可流水線生產，工藝簡單、生產效率高，提高了生產效率和鐵的利用率，降低了成本；而且在預塗覆超導電膠體石墨乳在通孔的鍍鎳銅帶、鍍錫鎳帶、發泡銅導電基材、穿孔鍍鎳鋼帶、鍍鎳鋼網、雙面毛刺鋼帶、切拉網、斜拉網上和加入超微細導電石墨或乙炔黑、氫氧化鎳、氧化銅或銅粉、硫化鐵到摩爾百分濃度I 5%的CMC溶液，摩爾百分濃度I 5%的HPMC溶液，摩爾百分濃度60%的PTFE乳液和摩爾百分濃度I 5%的PE溶液的一種或多種混合溶液中可以大大提高鐵電極的導電性能，電性能優越。下面結合實例對本發明作進一步說明。實施例I以一隻AA700mAh電池為例採用厚度I. 8mm,孔率90%的發泡銅預塗覆厚度O. 8 μ m超導電膠體石墨乳；稱取粒徑為O. I μ m的碳包覆四氧化三鐵3克，超微細導電石墨O. 172克，氫氧化鎳O. 129克，氧化銅O. 644克，硫化鐵O. 343克的混合乾粉勻速攪拌加入到摩爾百分濃度60%的PTFE乳液O. 06克和摩爾百分濃度I. 5%的CMC溶液I. 43克的混合溶液製成的漿料中；將漿料轉入拉漿機料鬥，發泡銅經拉漿機塗料，拉漿速度O. 7米/分，通過四段式烘道進行烘乾，四段烘道溫度為90°C、135°C、120°C、95°C，對輥機、切片、分片、點焊極耳製成鐵電極。實施例2同樣以一隻AA700mAh電池為例採用厚度O. 03mm,孔率50%的鍍鎳鋼網預塗覆厚度O. 6 μ m超導電膠體石墨乳；稱取粒徑為100 μ m的碳包覆四氧化三鐵3. 432克，乙炔黑O. 172克，氫氧化鎳
O.129克，銅O. 343克，硫化鐵O. 215克的混合乾粉勻速攪拌加入到60%PTFE乳液O. 06克和摩爾百分濃度I. 5%的CMC溶液I. 25克及摩爾百分濃度I 5%的PE溶液O. 24克的混合溶液製成的漿料中；將漿料轉入拉漿機料鬥，鍍鎳鋼網經拉漿機塗料，拉漿速度O. 5米/分，通過四段式烘道進行烘乾，四段烘道溫度為80°C、15(TC、13(rC、8(rC，對輥機、切片、分片、點焊極耳製成鐵電極。實施例3依然以一隻AA700mAh電池為例採用厚度I. Omm,孔率70%的發泡銅預塗覆厚度O. 8 μ m超導電膠體石墨乳；
稱取粒徑為50 μ m的碳包覆四氧化三鐵3. 218克，超微細導電石墨O. 429克，氫氧化鎳O. 429克，氧化銅O. 772克，硫化鐵O. 644克的混合乾粉勻速攪拌加入到摩爾百分濃度60%的PTFE乳液O. 06克和摩爾百分濃度I. 5%的CMC溶液I. 13克和摩爾百分濃度I 5%的PE溶液O. 24克及摩爾百分濃度I 5%的HPMC溶液O. 12克的混合溶液製成的漿料中；將漿料轉入拉漿機料鬥，發泡銅經拉漿機塗料，拉漿速度O. 8米/分，通過四段式烘道進行烘乾，四段烘道溫度為100°C、ll(TC、13(rC、115°C，對輥機、切片、分片、點焊極耳製成鐵電極。實施例4依然以一隻AA700mAh電池為例採用厚度O. 25mm,孔率80%的鍍鎳鋼網預塗覆厚度O. 8 μ m超導電膠體石墨乳；稱取粒徑為O. I μ m的碳包覆四氧化三鐵3克，超微細導電石墨或乙炔黑O. 300 克，氫氧化鎳O. 343克，氧化銅O. 558克，硫化鐵O. 429克的混合乾粉勻速攪拌加入到摩爾百分濃度60%的PTFE乳液O. 06克和摩爾百分濃度I. 5%的CMC溶液I. 43克的混合溶液製成漿料；將漿料轉入拉漿機料鬥，鍍鎳鋼網經拉漿機塗料，拉漿速度O. 6米/分，通過四段式烘道進行烘乾，四段烘道溫度為80°C、150°C、ll(rC、95°C，對輥機、切片、分片、點焊極耳製成鐵電極。顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明創造的保護範圍之中。
權利要求
1.一種鹼性蓄電池鐵電極的製造方法，其特徵在於，該製造方法包括以下步驟 步驟(I):選基板，採用厚度O. 03 2. 0mm，孔率50 100%的基材作為基板； 步驟(2):在基板上塗覆超導電I父體石墨乳； 步驟(3):鐵電極漿料的配製 按重量百分比為70 80% :4 10% :3 10% :8 18% :5 15%稱取碳包覆四氧化三鐵、導電材料、氫氧化鎳、含銅材料、硫化鐵乾粉，充分混合均勻，得到鐵電極乾粉；將鐵電極乾粉加入到混料中，攪拌廣2小時，製得鐵電極漿料； 步驟(4):塗覆漿料及製片 將步驟(3)中製得的鐵電極漿料轉入拉漿機料鬥中，通過放帶輪在超導電膠體石墨乳的基板上塗覆該漿料，拉漿，烘乾，再輥壓，切片； 步驟(5):鐵電極的製備 將步驟(4)中製成的切片經壓片、分片、點焊正極極耳，製成成品鐵電極。
2.根據權利要求I所述的鹼性蓄電池鐵電極的製造方法，其特徵在於，步驟(I)所述基材為鍍鎳銅帶、鍍錫鎳帶、穿孔鍍鎳鋼帶、鍍鎳鋼網、雙面毛刺鋼帶、切拉網、斜拉網或發泡銅導電基材。
3.根據權利要求I所述的鹼性蓄電池鐵電極的製造方法，其特徵在於，步驟(3)中所述的碳包覆四氧化三鐵的粒徑為O. Γ100 μ m。
4.根據權利要求I所述的鹼性蓄電池鐵電極的製造方法，其特徵在於，步驟(3)中所述的導電材料為超微細導電石墨或乙炔黑。
5.根據權利要求I所述的鹼性蓄電池鐵電極的製造方法，其特徵在於，步驟(3)中所述的含銅材料為氧化銅或銅粉。
6.根據權利要求I所述的鹼性蓄電池鐵電極的製造方法，其特徵在於，步驟(3)中所述的混料為摩爾百分濃度廣5 %的羧甲基纖維素鈉(CMC)，摩爾百分濃度f 5 %的羥丙基纖維素鈉(HPMC)，摩爾百分濃度60%的聚四氟乙烯(PTFE)乳液和摩爾百分濃度f 5 %的聚乙烯(PE)溶液中的一種或多種的混合溶液。
7.根據權利要求I所述的鹼性蓄電池鐵電極的製造方法，其特徵在於，步驟(3)中所述的重量百分比為70% 4% 3% 15% :8%。
8.根據權利要求I所述的鹼性蓄電池鐵電極的製造方法，其特徵在於，步驟(4)中所述的烘乾是通過四段式烘道進行的，各個烘道溫度分別為80 100°C，110 150°C，110 130°C,80 115°C。
9.根據權利要求8所述的鹼性蓄電池鐵電極的製造方法，其特徵在於，四段式烘道溫度分別為 90°C，130°C，120°C，98°C。
10.根據權利要求I所述的鹼性蓄電池鐵電極的製造方法，其特徵在於，步驟(3)中所述的拉漿速度為O. 5^0. 8米/分。
全文摘要
本發明公開了一種鹼性蓄電池鐵電極的製造方法。解決的技術問題是克服現有技術含鐵電極的鹼性蓄電池存在的充電效率低，不能高倍率放電，自放電率高，不能密封及生產工藝複雜的缺點。其步驟如下選取厚度0.03～2.0mm，孔率50～100%的基材作為基板；塗覆超導電膠體石墨乳；配製鐵電極漿料；再將鐵電極漿料轉入拉漿機料鬥中，通過放帶輪在超導電膠體石墨乳的基板上塗覆該漿料，拉漿，烘乾，再輥壓，切片；切片經壓片、分片、點焊正極極耳，製成成品鐵電極。該製造方法生產的鐵電極製造成本低，電極強度好，電性能優越，製造工藝簡單。
文檔編號H01M4/26GK102832373SQ20121029652
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月20日 優先權日2012年8月20日
發明者李存峰, 胡士奇, 閻登明 申請人:常州儲能材料與器件研究院, 輕工業化學電源研究所