一種長壽命鎳氫電池的製作方法

2023-09-21 06:19:25

專利名稱：一種長壽命鎳氫電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鎳氫電池的製作方法，更具體地，涉及一種長壽命鎳氫電池的製作方法。
背景技術：
隨著電子產品的高速發展，可攜式的電子行動裝置得到廣泛的應用。伴隨電子行動裝置的推廣，對其內使用的環境汙染低、可多次循環使用的鎳氫電池的需求也越來越大； 除了對鎳氫電池容量的需求變高以外，對鎳氫電池的使用壽命也提出了較高的要求。但是現有技術中以氫氧化亞鎳為正極材料以及氫氧化鉀為電解液成分製作的中高容量的鎳氫電池在使用過程中容量降低明顯，可循環使用的次數有限，難以滿足目前人們對鎳氫電池長使用壽命的需求，限制其進一步的推廣與使用。

發明內容
本發明要解決的技術問題在於，針對現有技術中中高容量的鎳氫電池在使用過程中容量降低明顯、可循環使用的次數有限、難以滿足人們對鎳氫電池長使用壽命的需求的問題，提供一種工藝簡單且成本低的長壽命鎳氫電池的製作方法。本發明解決的技術問題通過以下技術方案實現提供一種長壽命鎳氫電池的製作方法，包括正極製作步驟、負極製作步驟、隔膜卷制步驟、電解液注入步驟與封口步驟，其中，所述正極製作步驟包括以下子步驟al 正極材料製備將正極活性材料、添加劑與粘結劑混合均勻，製得正極材料；a2 正極材料塗布將步驟al中製得的正極材料均勻塗布在正極基體上；a3 正極壓片壓制步驟a2中塗布了正極材料的正極基體，製得正極片；所述負極製作步驟包括以下子步驟bl 負極材料塗布將負極材料均勻塗布在負極基體上；b2 負極壓片壓制步驟bl中塗布了負極材料的負極基體，製得負極片；所述電解液注入步驟包括以下子步驟cl 電解液配製將鹼性電解質溶解於溶劑中，製得電解液；c2 電解液注入將步驟Cl中製得的電解液注入外殼內。在上述長壽命鎳氫電池的製作方法中，在所述步驟al中，所述正極活性材料為覆鈷亞鎳，所述添加劑為鈣元素或釔元素的氧化物或氫氧化物，所述粘結劑為聚四氟乙烯。在上述長壽命鎳氫電池的製作方法中，在所述步驟al中，所述正極活性材料、添加劑和粘結劑的重量份數分別為80-98、1-5和2-4。在上述長壽命鎳氫電池的製作方法中，在所述步驟a2中，所述正極基體為發泡器。在上述長壽命鎳氫電池的製作方法中，在所述步驟a3中，所述正極片的長度為110-115mm，所述正極片的寬度為44_45mm，所述正極片的厚度為0. 65-0. 7mm。在上述長壽命鎳氫電池的製作方法中，所述負極製作步驟包括以下子步驟bl 負極材料塗布將合金粉均勻塗布在覆鎳鋼板上；b2 負極壓片壓制步驟bl中塗布了合金粉的覆鎳鋼板，製得負極片。在上述長壽命鎳氫電池的製作方法中，在所述步驟1^2中，所述負極片的長度為 140-150mm，所述負極片的寬度為44_45mm，所述負極片的厚度為0. 25-0. 3mm。在上述長壽命鎳氫電池的製作方法中，在所述步驟Cl中，所述鹼性電解質為氫氧化鈉、氫氧化鉀和單水氫氧化鋰的混合物；所述溶劑為蒸餾水或膜過濾純水。在上述長壽命鎳氫電池的製作方法中，在所述步驟Cl中，將重量份數分別為 15-25、10-20和1-5的氫氧化鈉、氫氧化鉀和單水氫氧化鋰溶於重量份數為70-100的蒸餾水或膜過濾純水中，製得電解液。在上述長壽命鎳氫電池的製作方法中，在所述步驟Cl中，電解液的用量為 2. 6-2. 8g0實施本發明的長壽命鎳氫電池的製作方法，可以獲得以下有益效果正極材料製備過程中選用特殊的正極活性材料，提高正極材料中鈷的含量，進而改善鎳氫電池的使用壽命；加長正極片與負極片的長度，並通過調整正極材料與負極材料的用量分別控制正、負極片的厚度，可以促進鎳氫電池活化過程的充放電效率，有助於其使用壽命的改善；另外， 負極片對鎳氫電池的使用壽命影響較大，在正極片加長的情況下增加負極材料的用量，提高鎳氫電池的裝配比，可以延長其使用壽命；上調電解液的用量從而使鎳氫電池充放電過程中的導電物質增多，充放電效率提高並有助於改善鎳氫電池的使用壽命。本發明的方法工藝簡單、成本低，並且能夠大幅度提高鎳氫電池的使用壽命。
具體實施例方式以下將通過具體實施例對本發明作進一步詳細說明。實施例1 :AA2200常規鎳氫電池AA2200常規鎳氫電池屬於中高容量電池。選用湖南金天覆鈷亞鎳作為正極活性材料，選用110寬發泡鎳作為正極基體，覆鈷亞鎳、氧化鈣、氧化釔和聚四氟乙烯分別以重量份數90、3、1和3混合均勻，製得正極材料，將製得的正極材料均勻塗布在110寬發泡鎳上，然後採用對輥機均勻壓制，得到長112mm、寬44. 5mm、厚0. 67mm的正極片；負極選用包頭三德合金粉，將其塗布在覆鎳鋼板上後，採用拉漿爐製得長145mm、寬44. 5mm、厚0. 27mm的負極片；將0. Imm厚鎳帶裁成一定尺寸的極耳，點焊在正極片的相應位置；選用德國科德寶 0. Imm厚磺化隔膜，採用卷繞機將其與正極片和負極片卷製成電池，然後放入鋼殼中；在極耳上用電焊機點焊上電池蓋，然後在離鋼殼口一定距離處用滾槽機滾出約2mm的槽，留待後續封口 ；將重量份數為21、11和1. 5的氫氧化鈉、氫氧化鉀和單水氫氧化鋰溶解於重量份數為80的蒸餾水中，製得Off濃度為9. 5mol/L的電解液，取上述電解液2. 7g注入鋼殼內， 然後封口，製得具有長使用壽命的鎳氫電池。鎳氫電池的使用壽命與鎳氫電池的每一部件的性能均有關，其中正極片和負極片的構成以及電解液的成分和用量均顯著影響鎳氫電池的使用壽命。本發明中則重點對正、 負極片的構成(結構和材料)以及電解液的用量進行了深入探討，具體地，通過加長正極片的長度、減少正極材料的用量從而降低正極片的厚度；通過加長負極片的長度、增加負極材料的用量從而控制負極片的厚度保持不變；通過上調電解液的用量改善鎳氫電池的使用壽命。正極活性材料選用覆蓋了一層氫氧化亞鈷的覆鈷亞鎳，鈷含量的增加可以保證鎳氫電池的有效放電，進而提高放電效率。進一步地，本發明中將正極片的長度加長 10-20mm(加長後的正極片長度為110_115mm)，保持正極片寬度不變G4_45mm)的同時降低 0. 1-0. 2g正極材料的用量(降低至8. 7-9. Og)，從而使正極片的厚度降低。對正極片的上述調整可以使活化過程中鎳氫電池充放電的效率提高。本領域技術人員所熟知的是，活化過程的效率提高不僅有利於鎳氫電池容量的充分利用，而且有助於其使用過程中容量的維持，也即改善鎳氫電池的使用壽命。另一方面，本發明中將負極片的長度加長10_20mm(加長後的負極片長度為 140-150mm)，保持負極片寬度不變G4_45mm)的同時增加負極材料的用量(由原來的 8. 9-9. 4g升高至10. 0-10. 6g)，從而控制負極片的厚度基本保持不變。在鎳氫電池的部件中，負極與鎳氫電池的使用壽命的聯繫最為密切，負極材料的種類、正負極的裝配比均影響使用壽命。本發明的負極材料中，鈷含量為6-10%，錳含量為5%左右；錳元素可以降低合金的平衡氫壓，鈷元素可以延緩負極材料(例如合金粉)對電液的消耗，減少稀土元素的結晶，減小鎳氫電池內阻的上升，有利於鎳氫電池的使用過程中電池容量的維持。另外，下調正極材料的用量的同時增加負極材料的用量，一方面控制負極片的厚度不變，更重要地使正負極的裝配比提升，與現有技術相比，正負極裝配比適度提升為90-92%，同樣有利於鎳氫電池使用壽命的改善。鎳氫電池中使用的電解液的成分與用量同樣影響其使用壽命。本發明所用的電解液為含有氫氧化鈉、氫氧化鉀和單水氫氧化鋰的三元電解液，且其用量大幅度上調 0. 2-0. 4g、至2. 6-2. Sg。氫氧化鈉的使用可以在鎳氫電池快速充電過程中提高充電效率以及在鎳氫電池使用過程中增大放電克容量；單水氫氧化鋰的使用也可以提高鎳氫電池的充電效率；電解液中的Off濃度不變的前提下上調電解液的用量可以使得導電物質增多，從而也可以提高鎳氫電池的充電效率。而充電效率的提高有助於鎳氫電池使用壽命的改善。為了更清晰的說明實施本發明可以獲得的有益效果，通過下述對比例，詳細說明本發明的製作方法對AA2200常規鎳氫電池使用壽命的改善，詳見表1。表1不同製作方法下AA2200常規鎳氫電池使用壽命
權利要求
1.一種長壽命鎳氫電池的製作方法，包括正極製作步驟、負極製作步驟、隔膜卷制步驟、電解液注入步驟與封口步驟，其特徵在於，所述正極製作步驟包括以下子步驟al 正極材料製備將正極活性材料、添加劑與粘結劑混合均勻，製得正極材料；a2 正極材料塗布將步驟al中製得的正極材料均勻塗布在正極基體上；a3 正極壓片壓制步驟a2中塗布了正極材料的正極基體，製得正極片；所述負極製作步驟包括以下子步驟bl 負極材料塗布將負極材料均勻塗布在負極基體上；b2 負極壓片壓制步驟bl中塗布了負極材料的負極基體，製得負極片；所述電解液注入步驟包括以下子步驟cl 電解液配製將鹼性電解質溶解於溶劑中，製得電解液；c2 電解液注入將步驟cl中製得的電解液注入外殼內。
2.根據權利要求1所述的長壽命鎳氫電池的製作方法，其特徵在於，在所述步驟al中， 所述正極活性材料為覆鈷亞鎳，所述添加劑為鈣元素和釔元素的氧化物或氫氧化物，所述粘結劑為聚四氟乙烯。
3.根據權利要求1所述的長壽命鎳氫電池的製作方法，其特徵在於，在所述步驟al中， 所述正極活性材料、添加劑和粘結劑的重量份數分別為80、8、廣5和2 4。
4.根據權利要求1所述的長壽命鎳氫電池的製作方法，其特徵在於，在所述步驟a2中， 所述正極基體為發泡鎳。
5.根據權利要求1所述的長壽命鎳氫電池的製作方法，其特徵在於，在所述步驟a3 中，所述正極片的長度為ll(Tll5mm，所述正極片的寬度為4壙45mm，所述正極片的厚度為 0. 65 0. 7mm。
6.根據權利要求1所述的長壽命鎳氫電池的製作方法，其特徵在於，所述負極製作步驟包括以下子步驟bl 負極材料塗布將合金粉均勻塗布在覆鎳鋼板上；b2 負極壓片壓制步驟bl中塗布了合金粉的覆鎳鋼板，製得負極片。
7.根據權利要求1或6所述的長壽命鎳氫電池的製作方法，其特徵在於，在所述步驟 b2中，所述負極片的長度為14(Tl50mm，所述負極片的寬度為4Γ45πιπι，所述負極片的厚度為 0. 25^0. 3mm。
8.根據權利要求1所述的長壽命鎳氫電池的製作方法，其特徵在於，在所述步驟cl中， 所述鹼性電解質為氫氧化鈉、氫氧化鉀和單水氫氧化鋰的混合物；所述溶劑為蒸餾水或膜過濾純水。
9.根據權利要求8所述的長壽命鎳氫電池的製作方法，其特徵在於，在所述步驟cl中， 將重量份數分別為15 25、1(Γ20和廣5的氫氧化鈉、氫氧化鉀和單水氫氧化鋰溶於重量份數為7(Γ100的蒸餾水或膜過濾純水中，製得電解液。
10.根據權利要求1所述的長壽命鎳氫電池的製作方法，其特徵在於，在所述步驟C2 中，電解液的用量為2. 6^2. Sg。
全文摘要
本發明公開了一種長壽命鎳氫電池的製作方法，該方法包括正極製作步驟、負極製作步驟、隔膜卷制步驟、電解液注入步驟與封口步驟，其中，正極製作步驟包括正極材料製備、正極材料塗布與正極壓片子步驟；負極製作步驟包括負極材料塗布與負極壓片子步驟；電解液注入步驟包括電解液配製與電解液注入子步驟。根據本發明的方法，通過加長正、負極片的長度與調整正、負極材料的用量，可以促進鎳氫電池活化過程的充放電效率，有助於其使用壽命的改善；上調電解液的用量，通過增加導電物質進而提高充放電效率，同樣有助於改善鎳氫電池的使用壽命。本發明的方法工藝簡單、成本低，並且能夠大幅度提高鎳氫電池的使用壽命。
文檔編號H01M10/28GK102324578SQ20111025824
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月2日 優先權日2011年9月2日
發明者葉凱, 官洞山, 賓建軍, 張燕剛, 龍翔 申請人:深圳市倍特力電池有限公司