一種動力型圓柱密封鋅鎳鹼性蓄電池鋅負極的製備方法
2023-06-04 14:17:01 3
專利名稱：一種動力型圓柱密封鋅鎳鹼性蓄電池鋅負極的製備方法
技術領域：
本發明涉及鹼性蓄電池技術領域，更具體地說，是一種動力型圓柱密封鋅鎳鹼性蓄電池鋅負極的製造方法。
背景技術：
動力型圓柱密封鋅鎳鹼性蓄電池以現行的成熟的鎳電極為正極，以鋅電極為負極，用多孔隔膜將鎳電極和鋅電極隔開，象動力型圓柱密封鎘鎳鹼性蓄電池一樣捲成極組，裝入圓柱型金屬外殼內，加入電解液，經封口密封而成。
這種動力型圓柱密封鋅鎳鹼性蓄電池和動力型圓柱密封鎘鎳蓄電池的工作電壓和重量比能量如表1所示[中南大學，《化學電源》，30-31及Joumal of power source，132(2004)275-281]。
表1
由表1可以看出鋅鎳電池比同樣尺寸鎘鎳電池的工作電壓和重量比能量高30％以上，而且，由於用無毒的鋅電極取代了有毒的鎘電極，因此鋅鎳電池是無汙染的綠色能源。
近年來，世界各國科學家和廣大的工程技術人員，雖然對鋅鎳蓄電池投入了大量的人力和物力，但是由於鋅電極沒有鎘電極那樣成熟，那樣穩定，因為鋅是兩性物質，在鹼性溶液中存在著以下幾種情況a、鋅枝晶在鹼中生長速度極快，容易穿透隔膜到鎳電極，造成正負極相連，電池失效。
b、氧化鋅在鹼中溶解形成Zn(OH)42-，滲透到電解液中，Zn(OH)42-比較重，由鋅電極的上部遷移到鋅電極的下部，再次充電時Zn(OH)42-重新變成Zn而沉積在鋅電極的下部，這就是所謂的鋅電極的變形遷移，造成鋅電極上部活性物質少而下部多，從而容量衰減，縮短電池壽命。
c、充電產物金屬鋅的自溶，造成電池容量下降，產生氫氣，致使電池氣帳，給密封增加難度。
d、電解液中的Zn(OH)42-滲透到鎳電極中，在鎳電極中形成ZnO而阻塞鎳電極通道，導致鎳電極容量下降。
因此，對動力型圓柱密封鋅鎳鹼性蓄電池的鋅電極的改進就非常重要。
發明內容
本發明的目的是克服已有技術的缺點，提出一種動力型圓柱密封鋅鎳鹼性蓄電池的新的鋅電極。
本發明提供的鋅電極是通過下述方法製得(1)配製0.5-2％的聚氧化乙烯水溶液、1-3％的羧甲基纖維素鈉水溶液、1-8％的聚乙烯醇水溶液和1-4％的羥丙基纖維素的水溶液。所述的濃度均為重量百分濃度；(2)將60-90份鋅粉、50-70份鋅酸鈣、0.2-2份氧化鉛、0.1-1份氧化銦、1-5份氧化鉍和0.5-4份氧化鈦混合均勻，得到混合粉，所述的份數均為重量份數；(3)稱取步驟(1)已經配製好的19份聚氧化乙烯水溶液，16份羧甲基纖維素鈉水溶液，14份聚乙烯醇水溶液和9份羥丙基纖維素的水溶液，放在一個容器中，用50-100轉/分轉速的攪拌器攪拌均勻，得到混合粘合劑，所述的份數為重量份數；(4)將步驟(2)的混合粉100份，慢慢加入到步驟(3)中的混合粘合劑中，用50-100轉/分轉速攪拌器攪拌，1-3小時即成漿液；(5)將表面去油的衝孔紫銅骨架從步驟(4)所配製的漿液中穿過，使兩面均勻的粘上漿，再通過刮刀刮去富餘的漿，經烘乾、輥壓使其厚度為0.4-0.6mm，再根據電池的不同規格裁切成鋅負極片，所述的衝孔紫銅骨架的孔徑為1.5mm，孔中心距為2mm；(6)用噴敷法在步驟(5)鋅電極片的表面上噴上石墨或活性炭，厚度為0.3-2微米，烘乾後再噴敷一層5-10％的聚四氟乙烯乳液，防止活性炭或石墨脫落，厚度為0.1-1微米，再次烘乾而成。
本發明的優點採用本發明製造的鋅負極片配以現行的成熟的燒結鎳正極片和聚乙烯輻射接枝複合膜(中國上海物理應用所生產)做成的動力型圓柱密封鋅鎳鹼性蓄電池具有以下優點
a.該動力型圓柱密封鋅鎳鹼性蓄電池，在不同倍率的電流充放時，電池不漏電解液，不漏氣體。
b.該動力型圓柱密封鋅鎳鹼性蓄電池在長達100多次充放電壽命循環過程中不漏電解液不漏氣體。
c.該動力型圓柱密封鋅鎳鹼性蓄電池進行1倍率、5倍率、10倍率等大電流放電滿足了動力型電源的要求(見表2)。
具體實施例方式
下面通過具體實例進一步說明本發明的特點。
實施例1(1)稱取聚氧化乙烯2g，加水98g配成2％的水溶液；稱取羧甲基纖維素鈉2.5g，加水97.5g配成2.5％的水溶液；稱取聚乙烯醇6g，加水94g配成6％的水溶液；稱取羥丙基纖維素3g加水97g配成3％的水溶液；(2)稱取聚氧化乙烯水溶液19g、羧甲基纖維素鈉水溶液9.5g、聚乙烯醇水溶液14g、羥丙基纖維素水溶液9g放於同一個容器中，用攪拌器攪拌均勻，得到混合粘合劑；(3)稱取鋅粉60g，鋅酸鈣50g，氧化鉛1g，氧化銦0.2g，氧化鉍1.5g，氧化鈦0.6g，混合均勻，得到混合粉，取100g混合粉，在攪拌情況下慢慢加入步驟(2)的混合粘合劑溶液中，攪拌2小時。得到漿液；(4)取步驟(3)漿液均勻塗敷在衝孔銅帶骨架兩面，經烘乾、輥壓至厚度為0.4-0.6mm，再在其表面塗敷一層0.5-1微米的石墨，烘乾後後噴敷一層5％的聚四氟乙烯乳液，厚度為0.5微米，再次烘乾而成鋅負極片。
將上述鋅極片配以成熟的現行生產的燒結鎳正極片和聚乙烯輻射接技複合膜捲成極組裝入鋼殼，加入氫氧化鉀電解液，經封口而成動力型圓柱密封鋅鎳鹼性蓄電池實例2稱取1.5％的羥丙基纖維素水溶液19g，稱取2.3％的羧甲基纖維素鈉水溶液16g和7％的14g聚乙烯醇水溶液和2.5％的羥丙基纖維素的水溶液放於同一個容器中，用攪拌器攪拌均勻，得到混合粘合劑；稱取鋅粉70g，鋅酸鈣58g，氧化銦0.5g，氧化鉛2g，氧化鉍3g，氧化鈦2g，混合均勻，得到混合粉，然後在攪拌情況下取100g混合粉慢慢加入上述混合粘合劑溶液中，攪拌3小時，以下再按實施例1的方法製成鋅負極片最終製成動力型圓柱密封鋅鎳鹼性蓄電池。
表2Zn-Ni電池和Cd-Ni電池不同倍率的放電電壓
從表2數據對比可以看出，同一型號電池在同一倍率放電時鋅鎳電池比鎘鎳電池工作電壓和重量比能量均高出30％以上，說明本發明所製造的動力型圓柱密封鋅鎳鹼性蓄電池鋅負極片完全符合動力型的要求。
權利要求
1.一種動力型圓柱密封鋅鎳鹼性蓄電池鋅負極的製備方法，其特徵在於製備過程包括下列步驟(1)配製0.5-2％的聚氧化乙烯水溶液、1-3％的羧甲基纖維素鈉水溶液、1-8％的聚乙烯醇水溶液和1-4％的羥丙基纖維素的水溶液，所述的濃度均為重量百分濃度；(2)將60-90份鋅粉、50-70份鋅酸鈣、0.2-2份氧化鉛、0.1-1份氧化銦、1-5份氧化鉍和0.5-4份氧化鈦混合均勻，得到混合粉，所述的份數均為重量份數；(3)稱取步驟(1)已經配製好的19份聚氧化乙烯水溶液，9.5份羧甲基纖維素鈉水溶液，14份聚氧化乙烯醇水溶液和9份羥丙基纖維素的水溶液，放在一個容器中，用50-100轉/分轉速的攪拌器攪拌均勻。得到混合粘合劑，所述的份數為重量份數；(4)將步驟(2)的混合粉100份，慢慢加入到步驟(3)中的混合粘合劑中，用50-100轉/分轉速攪拌器攪拌，1-3小時即成漿液；(5)將表面去油的衝孔紫銅骨架從步驟(4)所配製的漿液中穿過，使兩面均勻的粘上漿，再通過刮刀刮去富餘的漿，經烘乾、輥壓使其厚度為0.4-0.6mm，再根據電池的不同規格裁切成鋅負極片，所述的衝孔紫銅骨架的孔徑為1.5mm，孔中心距為2mm；(6)用噴敷法在步驟(5)鋅電極片的表面上噴上石墨或活性炭，厚度為0.3-2微米，烘乾後再噴敷一層5-10％的聚四氟乙烯乳液，厚度為0.1-1微米，再次烘乾而成。
全文摘要
本發明是一種動力型圓柱密封鋅鎳鹼性蓄電池鋅負極的製造方法。系以鋅粉、鋅酸鈣和氧化鋅為鋅負極的主要材料，氧化銦、氧化鉛、氧化鉍、氧化鈦為輔助材料，將其與由羧甲基纖維素鈉、聚氧化乙烯、聚乙烯醇和羥丙基纖維素的水溶液組成的混合粘合劑配成負極漿；將衝孔銅帶為骨架從負極漿中穿過，兩面均勻粘上漿料，經烘乾、輥壓成規定的厚度，再在其表面塗敷一層石墨或活性炭，烘乾後再在石墨或活性炭表面塗敷一層有機物，最後切成規定尺寸的鋅負極片。用本發明製得的負電極片製成動力型圓柱密封鋅鎳蓄電池在不同倍率的電流充放電中，完全滿足動力型電源的要求，在100多次充放電壽命循環過程中不漏電解液，不漏氣體。
文檔編號H01M4/26GK1828983SQ200510051248
公開日2006年9月6日 申請日期2005年3月3日 優先權日2005年3月3日
發明者李永創, 李中東, 趙林治, 查永忠, 徐松, 胡云峰 申請人:河南環宇集團有限公司