高低溫超高倍率鎳氫動力電池的製作方法

2023-10-08 02:43:24

高低溫超高倍率鎳氫動力電池的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高低溫超高倍率鎳氫動力電池，它涉及一種電池。它包括電池鋼殼、發泡鎳地墊、卷繞成型的極組、銅網尖刺、正極集流體和蓋帽，電池鋼殼內底部設置有發泡鎳地墊，電池鋼殼內設置有卷繞成型的極組，卷繞成型的極組底部端面設置有外凸的銅網尖刺，銅網尖刺與發泡鎳地墊相接觸，卷繞成型的極組的尾部與電池鋼殼接觸導電，卷繞成型的極組頭部通過防短路膠圈與電池鋼殼內壁隔離設置，滾槽好的卷繞成型的極組頭部端面焊接有正極集流體，正極集流體上引出有雙純鎳片，雙純鎳片與蓋帽焊接。本實用新型提高了電池高倍率放電容量和放電中值電壓；提高電池大電流放電平臺，改善了因高低溫條件使電池充放電效率的降低。
【專利說明】高低溫超高倍率鎳氫動力電池

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及的是一種電池，具體涉及一種高低溫超高倍率鎳氫動力電池。

【背景技術】
[0002]鎳氫電池由鎳氫化合物正電極、儲氫合金負電極以及鹼性電解液(比如30%的氫氧化鉀溶液)組成:正負極、隔膜、電解液、外殼。前三大部分共同組成了化學能與電能轉化的物質基礎。充電時，正極氫氧化鎳失去質子變為羥基氧化鎳；負極儲氫金屬得到質子變為金屬氫化合物。微觀上看是質子在正負極的來回運動。放電時，電極反應正好相反，所以經過一周期的充放電，電池物質組成回到原有狀態，因此可以多次充放電使用，被稱為二次電池(不可充電池為一次電池)。
[0003]高低溫超高倍率鎳氫動力電池是集鎳氫電池各種優點於一體的特殊電池，其能在溫度-20-70度惡劣環境下提供電能。隨著溫度升高，正極球鎳電位與電解液溶液析氧電位相近或者重合。因此，充電時，電能轉化為氧氣鍵能，產生大量氧氣，這樣一方面造成密封電池內壓急劇升高，溫度也升高(氫氧複合生成水，造成電池重要組成一電解液的洩露)，另一方面使得充電效率降低。電池充電效率低使得普通鎳氫電池在高溫下只能放出額定容量的60%左右，或者更低。同時電池在低溫環境((TC)下，電鹼質活性變弱，離子遷移速率大幅度降低，使得正負極電子交換變慢，氣體吸附速率降低，環境溫度降到(_20°C)時電鹼液有結晶析出現象，這就等於電池少了離子導通，充放電效率明顯下降。晶體狀電鹼質體積增大，在正負極活性物質及隔膜之間產生阻隔嚴重時能使電池失效。如何使鎳氫電池在高低溫環境下具有常溫電池的充放電能力來滿足特殊用電器，及還能大倍率放電，研究鎳氫電池的高低溫失效模式與制約因素，提高倍率充放電性能。因此突破相應技術瓶頸，並能產業化生產就能使問題得到有效解決。
實用新型內容
[0004]針對現有技術上存在的不足，本實用新型目的是在於提供一種高低溫超高倍率鎳氫動力電池，提高了電池高倍率放電容量和放電中值電壓；增強活性物質的導電性能，提高電池大電流放電平臺，改善了因高低溫條件使電池充放電效率的降低；提高了大電流放電的循環壽命；改善了電池的動力性能及高低溫充放電效率。提高充放電效率，防止正負極極化而增長壽命，同時適用於寬溫範圍使用。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型是通過如下的技術方案來實現:高低溫超高倍率鎳氫動力電池，包括電池鋼殼、發泡鎳地墊、卷繞成型的極組、銅網尖刺、正極集流體和蓋帽，電池鋼殼內底部設置有發泡鎳地墊，電池鋼殼內設置有卷繞成型的極組，卷繞成型的極組底部端面設置有外凸的銅網尖刺，銅網尖刺與發泡鎳地墊相接觸，卷繞成型的極組的尾部與電池鋼殼接觸導電，卷繞成型的極組頭部通過防短路膠圈與電池鋼殼內壁隔離設置，滾槽好的卷繞成型的極組頭部端面焊接有正極集流體，正極集流體上引出有雙純鎳片，雙純鎳片與蓋帽焊接。
[0006]作為優選，所述的雙純鎳片的尺寸為16.8*0.2mm。
[0007]本實用新型的有益效果:
[0008]1、卷繞成型電池:常規SC電池一般是雙極耳引出，做正極導電體。本實用新型高功率SC電池正極整體外露發泡鎳，做正極集流導電體,導電面積大幾十倍。
[0009]2、滾槽好的電池:常規SC電池極耳靠0.1mm厚膠布絕緣，頭部靠隔膜紙隔離鋼殼，安全係數一般。本實用新型高功率SC電池頭部整體集流導電，加防短路膠圈與鋼殼隔離，無安全隱患。
[0010]3、焊好正極集流體的電池:常規SC電池為兩個4*0.1mm厚的純鎳極耳導電。本實用新型高功率SC電池焊16.8*0.2mm雙引出純鎳片，且底部墊發泡鎳，負極靠底，正負極端面集流，導電率增加幾十倍。
[0011]4、焊接好蓋帽的電池:常規SC電池焊接兩個極耳，焊接次數多，效率低下，同時兩個極耳的彎折存在靠鋼殼的隱患。本實用新型高功率SC電池雙引出，、寬度、厚度大，導電性強。成型一致往內彎,無隱患。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面結合附圖和【具體實施方式】來詳細說明本實用新型；
[0013]圖1為本實用新型的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0014]為使本實用新型實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合【具體實施方式】，進一步闡述本實用新型。
[0015]參照圖1，本【具體實施方式】採用以下技術方案:高低溫超高倍率鎳氫動力電池，包括電池鋼殼1、發泡鎳地墊2、卷繞成型的極組3、銅網尖刺4、正極集流體5和蓋帽6，電池鋼殼I內底部設置有發泡鎳地墊2，電池鋼殼I內設置有卷繞成型的極組3，卷繞成型的極組3底部端面設置有外凸的銅網尖刺4，銅網尖刺4與發泡鎳地墊2相接觸，卷繞成型的極組3的尾部與電池鋼殼I接觸導電，卷繞成型的極組3頭部通過防短路膠圈與電池鋼殼I內壁隔離設置，滾槽好的卷繞成型的極組3頭部端面焊接有正極集流體5，正極集流體5上引出有16.8*0.2mm雙純鎳片，雙純鎳片與蓋帽6焊接。
[0016]本【具體實施方式】從發泡鎳基體，球型氫氧化鎳，貯氫合金，隔膜和電解液等材料的角度研究分析解決影響電池高倍率放電性能的各種因素，從結構上解決正負極瞬間集流的問題。以及工藝更改優化質量，保證安全性。
[0017](I)為提高電池高倍率放電容量和放電中值電壓:增加發泡鎳基體面密度與孔數，由95PPi提高到I 1PPi，秘密度由普通電池用的280g/m2提高到350g/m2，同時在孔型結構上完善它的一致性提高大倍率放電性能，試驗的SC3000mAh電池1C放電容量與放電中值電壓分別達到了 3000mAh和1.181V。
[0018](2)為增強活性物質的導電性能，來提高電池大電流放電平臺，改善因高低溫條件使電池充放電效率的降低。使用覆鈷球型氫氧化鎳，電池的比容量隨比表面積的增大而降低，從240.1mAh/g降至224.2mAh/g。電池高倍率充放電循環壽命隨球型覆鈷氫氧化鎳中Zn含量的增加而提高。氫氧化鎳電極的質子擴散係數是影響電池高倍率放電中值電壓的主要因素，電池的高倍率放電中值電壓和氫氧化鎳的質子擴散係數變化趨勢相吻合。電池的高倍率放電中值電壓和貯氫合金的氫原子擴散係數變化趨勢相吻合。Ce鈰含量的增加提高了氫原子在氫化物中的擴散速度，改善了合金的動力學性能，製作的SC3000mAh電池其1C放電中值電壓達到了 1.181V。球鎳因鈷的包覆形成了一個完整的立體導電網，在極限高低溫環境中充放電，抑制了析氧過電位及早出現，而提高了充放電性能。
[0019](3)為提高大電流放電的循環壽命:採用富Ce合金並適當提高Co元素含量的貯氫合金更加適合高功率電池。循環壽命與貯氫合金的粉化腐蝕程度相關，合金的粉化腐蝕導致電池內阻上升到7.03πιΩ，放電中值電壓下降到1.031V。通過Ce合金並適當提高Co元素含量可提高合金粉活性及結構穩定性，粉化腐蝕速率變慢，大電流循環壽命明顯提高。
[0020](4)研究表明隔膜的透氣性幾乎和電池的1C循環壽命呈正比，透氣性從9cm/sec增加到35cm/sec，製作的SC3000電池1C放電循環壽命從80周增加到200周。聚丙烯璜化隔膜由於有吸附NH_4?+離子的能力，所以45°C存放7天的荷電保持能力最低為82%，而添加聚醯胺的混紡隔膜和改性尼龍分別為56%和60%。同時在隔膜中加入大量的細纖維，使隔膜的韌性和保液能力大大提高，改善了電池的動力性能及高低溫充放電效率。
[0021](5)在K、Na、Li電解液體系中，KOH的比重提高有利於放電平臺的提高，而降低整個電鹼液的濃度，有助於電池在充電過程中溫度保持較低，提高充放電效率，防止正負極極化而增長壽命，同時適用於寬溫範圍使用。
[0022](6)工藝上增加負極容量，抑制正極膨脹，可以有效改進鎳氫電池高低溫充放電效率，提高大電流充放電循環壽命。
[0023](7)設計上使用集流盤(42*16.8*0.2)純鎳引出，內阻彡5m Ω，20C壽命:120周彡初始容量的80%。
[0024]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特徵和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型範圍內。本實用新型要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.高低溫超高倍率鎳氫動力電池，其特徵在於，包括電池鋼殼(I)、發泡鎳地墊(2)、卷繞成型的極組(3)、銅網尖刺(4)、正極集流體(5)和蓋帽(6)，電池鋼殼⑴內底部設置有發泡鎳地墊(2)，電池鋼殼(I)內設置有卷繞成型的極組(3)，卷繞成型的極組(3)底部端面設置有外凸的銅網尖刺(4)，銅網尖刺(4)與發泡鎳地墊(2)相接觸，卷繞成型的極組(3)的尾部與電池鋼殼(I)接觸導電，卷繞成型的極組(3)頭部通過防短路膠圈與電池鋼殼(I)內壁隔離設置，滾槽好的卷繞成型的極組(3)頭部端面焊接有正極集流體(5)，正極集流體(5)上引出有雙純鎳片，雙純鎳片與蓋帽(6)焊接。
2.根據權利要求1所述的高低溫超高倍率鎳氫動力電池，其特徵在於，所述的雙純鎳片的尺寸為16.8*0.2mm。
【文檔編號】H01M10/30GK204216174SQ201420456286
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月14日 優先權日:2014年8月14日
【發明者】吳勇波 申請人:深圳市朗泰通電子有限公司