電池電極活性物質及極片表面改性新技術的製作方法
2023-05-06 08:28:41 3
專利名稱：電池電極活性物質及極片表面改性新技術的製作方法
技術領域：
本發明屬於電池生產技術領域。
目前用化學鍍的方法對電極活性物質顆粒進行表面改性的報導很多， 但用化學鍍的方法在極片表面鍍覆導電膜的研究卻未見報導。1997年張允什等申請了可充電鹼性電池表面改性的正極材料的專利，提出了用化學鍍的方法在Ni(OH)2表面包覆一層Co鍍層(CN1200582A)。1995年鶴田慎司等申請了儲氫合金、儲氫合金的表面改性方法、電池用負極及鹼性充電電池的專利，提出了兩種合金表面的處理方法包括用R-X化合物處理儲氫合金；以及以等摩爾比混合合金的元素，在真空，惰性氣體或氫氣氛中對該混合物進行機械處理(CN1323071A)。這些方法都在一定程度上增大了電極的氧化還原可逆性，提高了活性物質的利用率，增大了放電容量。但這些方法基本上是用化學方法對電極活性物質顆粒進行表面改性，一方面這些方法較為複雜，步驟較多，成本較高、不易控制；另一方面在處理過程中容易引入雜質，且處理液容易造成環境汙染。
本發明的目的是針對上述電池電極活性物質及極片導電性較差的問題，提供了一種電池電極活性物質及極片表面改性新技術，從而使電池的性能更適合動力電池的要求。
電池電極活性物質及極片表面改性新技術，其特徵在於用物理和化學的方法對電極活性物質及極片進行鍍覆導電膜層的表面改性，需要說明的是本技術採用的化學方法包括化學鍍、電鍍；採用的物理方法包括真空蒸鍍法、等離子體濺射法、等離子體真空多弧鍍法，金屬化合物氣相沉積法。所鍍的導電膜層種類眾多，包括金屬、金屬氧化物、導電高分子材料、碳材料、無機材料。
經過上述方法改性的電極活性物質及極片經測試性能優異，測試方法是將改性過的正負電極活性物質製成極片，將改性過的極片與隔膜一起卷繞，裝殼，注入2.2～2.3g 7.2mol/L的KOH溶液，點焊極耳，封口，即可製得電池。電池經活化後，0.2C充電7h，0.2C放電至1V；0.5C充電140min，0.5C放電至1V；1C充電60min，1C放電至1V；0.5C充電140min，3C放電至0.9V。該電池性能測試結果如
圖1、圖2所示，同時用內阻測試儀測定該電池的內阻。
圖1為用本發明提供的方法改性過的電池和未經改性的電池在不同放電電流下的放電容量比較圖。在圖1中，A線表示用本發明提供的方法改性過的電池容量測試曲線，B表示未經改性的電池容量測試曲線，由圖可以看出，用本發明提供的方法改性過的電池的放電容量高於未經改性的電池的放電容量。
圖2為用本發明提供的方法改性過的電池和未經改性的電池在3C(4.5A)放電時放電電壓比較圖。在圖2中，A線表示用本發明提供的方法改性過的電池電壓測試曲線，B表示未經改性的電池電壓測試曲線，由圖可以看出，用本發明提供的方法改性過的電池的放電電壓高於未經改性的電池的放電電壓。
內阻測試結果表明用本發明提供的方法改性過的電池的內阻為18.3mΩ，而未改性的電池的內阻為26.5mΩ，可見經過改性的電池的內阻有了一定的降低。
綜上所述，本發明提供的電池電極活性物質及極片表面改性新技術，由於在電極活性物質及極片表面鍍覆一層導電膜，降低了電池的內阻，內阻降低了31％，提高了電極活性物質的利用率，利用率提高了12％。採用本發明技術提供的方法改性過的電池高倍率放電能力得到了提高，如AA電池3C倍率容量由988mAh提高到1220mAh，這些性能的提高使電池更適合動力電池的要求。本發明提供的表面改性技術與現有技術相比，方法簡便，易於操作。
雖然用化學方法和物理方法都可以在極片表面鍍膜，且都可以改善電池的性能，但化學方法與物理方法相比，容易造成環境汙染。目前，工業發展已經對環境造成了很大的汙染，環境汙染帶來的嚴重後果已經引起了全社會的關注，隨著人類社會的發展，人們對電池的需求量將迅速增加，因此，電池生產的環保化勢在必行。從環保以及各方面綜合考慮，物理方法優於化學方法，更適合在工業生產中應用。
權利要求
1.電池電極活性物質及極片表面改性新技術，其特徵在於用物理和化學的方法對電極活性物質及極片進行鍍覆導電膜層的表面改性。
2.按照權利要求1中所述的電池電極活性物質及極片表面改性新技術，其特徵在於採用的化學方法包括化學鍍、電鍍。
3.按照權利要求1中所述的電池電極活性物質及極片表面改性新技術，其特徵在於採用的物理方法包括真空蒸鍍法、等離子體濺射法、等離子體真空多弧鍍法、金屬化合物氣相沉積法。
4.按照權利要求1中所述的電池電極活性物質及極片表面改性新技術，其特徵在於其導電膜層種類眾多，包括金屬、金屬氧化物、導電高分子材料、碳材料、無機材料。
全文摘要
本發明是為了提高電池電極活性物質及極片的導電性，降低電池的內阻，提高電池大電流放電的能力，以滿足動力電池的需要，提供了一種電池電極活性物質及極片表面改性新技術，即採用物理和化學的方法對電池電極活性物質及極片進行鍍覆導電膜層的表面改性。使用該方法改性過的電池，可降低內阻，提高放電容量、電極活性物質利用率、大電流放電等各方面性能。
文檔編號H01M4/04GK1417875SQ0215389
公開日2003年5月14日 申請日期2002年12月6日 優先權日2002年12月6日
發明者吳鋒, 楊凱, 陳實, 單忠強, 李麗, 王敬, 王國慶, 毛立彩, 石印洲 申請人:北京理工大學, 國家高技術綠色材料發展中心