一種高容量高功率鎳鎘充電電池的製作方法
2023-05-07 03:02:21
專利名稱：一種高容量高功率鎳鎘充電電池的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種充電電池，尤指一種高容量高功率的鎳鎘充電電池。
背景技術：
隨著電子通信技術的快速發展，可攜式電子及通信裝置的市場需求量迅速發展擴大。相應地，用戶對作為動力源的充電電池亦提出了越來越高的要求，例如比能量(容量)要大、大電流快速充放電性能要好，以便更好地滿足高功率電子及通信裝置的要求。
而電極作為電池的核心部件，是改善電池性能之關鍵。目前，針對鎳鎘電池而言，通常有如下幾種結構第一，傳統的電沉積鎘負電極配燒結式的鎳正電極。
第二，拉漿鎘負電極配燒結式的鎳正電極。
第三，拉漿鎘負電極配泡沫鎳正電極。
由於燒結式鎳正電極強度好，所以可先經過單電極化成處理來調整其荷電狀態從而既可以與荷電態的電沉積鎘負電極相匹配，也可以與放電態的拉漿鎘負電極相匹配製成鎳鎘電池。然而，由於放電態的泡沫鎳正電極經過單電極化成處理後電極強度會變得很差、易斷裂，因而無法先調整其荷電狀態而與荷電態的電沉積鎘負電極相匹配，只能與放電態的拉漿鎘負電極相匹配製成鎳鎘電池。
傳統的電沉積鎘負電極配燒結式鎳正電極製成的鎳鎘電池具有良好的大電流充放電性能，即高功率性能，但其缺點也很明顯，例如燒結鎳正極的設備投資大、工藝複雜、生產周期長、電池容量不夠高，比泡沫鎳正極容量低15-30％。如果可以將電沉積鎘負電極與泡沫鎳正電極搭配而製成鎳鎘充電電池，則此種電池具有高容量和高功率的特點。然而，如前所述，由於這兩種電極分別為荷電態及放電態而無法匹配，目前未見有關此種鎳鎘充電電池的報導。
發明內容
基於公知技術的不足，本實用新型的目的在於提供一種高容量高功率鎳鎘充電電池。
為達到上述目的，本實用新型採用如下技術方案一種鎳鎘電池，包括有鎳正電極和鎘負電極，其中，(1)鎳正電極包括第一骨架和附著於第一骨架上的第一活性物質，所述第一骨架為泡沫鎳或纖維鎳，所述第一活性物質包括氫氧化鎳或羥基氧化鎳；(2)鎘負電極包括第二骨架和附著於骨架上的第二活性物質，所述第二骨架為金屬導電網帶，所述第二活性物質包括電沉積於第二骨架上的活性鎘。
在本實用新型中，所述活性鎘是在Cd2+為主要陽離子成份的溶液中通過電沉積的方法沉積到導電網帶上的。所述電沉積活性鎘的表面用含有導電粉末的粘結劑溶液塗覆並烘乾，以增強鎘負電極的導電性和過充電時複合氧的能力。所述導電粉末包括碳粉、乙炔黑、鎳粉中的至少一種。所述第一活性物質包括CoO、Co或CoO.Co中的一種或多種。所述金屬導電網帶為銅網、鎳網或鍍鎳鋼帶中的一種。
本實用新型可成功地搭配電沉積鎘負電極與泡沫鎳正電極而製成高容量和高功率鎳鎘充電電池，並且該電池沒有記憶效應，且生產工藝簡單，成本較低。
圖1為本實用新型高容量高功率鎳鎘電池的內部結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖進一步闡述本實用新型。
參考圖1，本實用新型一種高容量高功率鎳鎘電池，包括鎳正電極2和鎘負電極4。其中，所述鎳正電極2包括第一骨架和附著於第一骨架上的第一活性物質，所述第一骨架為泡沫鎳或纖維鎳，所述第一活性物質包括氫氧化鎳或羥基氧化鎳。所述鎘負電極4包括第二骨架和附著於骨架上的第二活性物質，所述第二骨架為金屬導電網帶，所述第二活性物質包括電沉積於第二骨架上的活性鎘。
所述第一活性物質包括CoO、Co或CoO.Co中的一種或多種。所述金屬導電網帶為銅網、鎳網或鍍鎳鋼帶中的一種。在本實用新型的一個實施例中，鎳正電極2和鎘負電極4配以隔膜紙3經過卷繞形成電芯5，然後將電芯5裝入鋼殼1中並進行相應處理而成為圓柱型鎳鎘電池。
其中，所述活性鎘是通過如下過程電沉積於第二骨架上的鎘負電極可選用衝孔鍍鎳鋼帶作為導電骨架，以陰極進入電解槽，電解液可採用CdSO4、Cd(AC)2或CdCL2為主鹽，陽極是在鈦籃中放入鎘球，輔助陽極用鉛，其作用是電解析出氧氣，以提高電沉積鎘的活性，電解液中也可添加少量NiSO4以提高鎘電極的活性物質利用率，提高電極比能量，鎘電極表面還可以通過塗布由碳素粉、鎳粉與粘結劑(例如CMC、PVA等)組成的導電塗料，提高負極的吸氧能力，實現快速充放電。
當正極採用NiOOH作為活性物質時，因它是荷電態的，故可與電沉積鎘電極相匹配而製成鎳鎘電池。
當正電極採用Ni(OH)2作為活性物質時，電池卷繞之後，注入少量電解液，在不完全密封狀態下(即儘可能減少空氣進出)開始化成，通常需做兩三個循環，化成完畢後，再補加少許電解液，封口後即做成全密封鎳鎘電池。
以下結合更具體的實施例來說明本實用新型的產品及其製作方法。
實施例1本例中，正極採用泡沫鎳作為導電骨架，90克NiOOH、10克CoO、30克1％CMC溶液和3克60％PTFE乳液配製成活性漿料，填充在厚度為1.6mm、110PPI的泡沫鎳上，經烘乾、輥壓製成尺寸為寬36±0.5mm；長225±0.5mm，厚0.72±0.22mm的正極片，活性物質混合物乾重等10.5克。
負電極的製作電解液由0.5mol/L的H2SO4，0.15mol/L的CdSO4和0.01mol/L的NiSO4組成，陽極電流比即鎘陽極∶鉛陽極＝4∶1，電解液溫度為23±4℃，用0.55A/cm2的電流密度進行電沉積，陰極為衝孔鍍鎳鋼帶，按照0.7m/min的速度連續移動，電沉積出來的鎘電極用70-90℃的溫度進行烘乾，鎘電極表面的加有1％IncoT210鎳粉的1.5％CMC水溶液進行塗布，烘乾之後切成電極，尺寸為寬37±0.5mm，長285±0.5mm，厚0.48±0.02mm，活性物質乾重等於14-15克，用尼龍隔膜將正、負極隔開並捲成SC型電池，其容量可達到2300-2400mAh，比傳統燒結鎳鎘電池容量1700-1900mAh要高出30％，該電池10C5～15C5的大電流放電性能良好。
在本發明中，泡沫鎳電極採用羥基氧化鎳NiOOH作為活性物質，這是一種通過特殊工藝製作的荷電態的活性物質，只要採用這種三價鎳化合物NiOOH代替傳統的二價鎳化合物Ni(OH)2作為活性物質，就可以使泡沫鎳正電極與電沉積鎘電極一樣是荷電態的，這樣的電池可以免化成或者大大縮短化成的時間。
實施例2將實施例1中的NiOOH換成Ni(OH)2，其餘同實施例1，但需將電池進化成，並可取得與實施例1幾乎相同的電性能。
以上所揭露的僅為本實用新型高容量高功率鎳鎘電池的較佳實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型之權利範圍，因此依本實用新型申請專利範圍所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的範圍。
權利要求1.一種鎳鎘電池，包括有鎳正電極和鎘負電極，其特徵是(1)鎳正電極包括第一骨架和附著於第一骨架上的第一活性物質，所述第一骨架為泡沫鎳或纖維鎳，所述第一活性物質包括氫氧化鎳或羥基氧化鎳；(2)鎘負電極包括第二骨架和附著於骨架上的第二活性物質，所述第二骨架為金屬導電網帶，所述第二活性物質包括電沉積於第二骨架上的活性鎘。
2.根據權利要求1所述的鎳鎘電池，其特徵是所述金屬導電網帶為衝孔鍍鎳鋼帶。
3.根據權利要求1或2的鎳鎘電池，其特徵是所述電沉積活性鎘的表面覆蓋有含有導電粉末的粘結劑。
4.根據權利要求3的鎳鎘電池，其特徵是所述導電粉末包括碳粉、乙炔黑、鎳粉中的至少一種。
5.根據權利要求4的鎳鎘電池，其特徵是所述第一活性物質包括CoO、Co或CoO.Co中的一種或多種。
6.根據權利要求5的鎳鎘電池，其特徵是所述金屬導電網帶為銅網、鎳網或鍍鎳鋼帶中的一種。
7.根據權利要求6的鎳鎘電池，其特徵是所述的鎳正電極和鎘負電極配以隔膜紙經過卷繞而成為圓柱型電池。
專利摘要本實用新型公開了一種高容量高功率的鎳鎘電池，由泡沫鎳作骨架，填充有氫氧化鎳或羥基氧化鎳與氧化亞鈷的混合物製作成鎳正電極，由多孔金屬導電網帶上電沉積上活性鎘作為鎘負極，由以上正負極可以製作成的鎳鎘充電電池，具有比傳統鎳鎘電池更高的容量和更高的輸出功率，並且沒有記憶效應。正電極採用高價氧化鎳，例如羥基氧化鎳製作成充電態正電極與同樣是充電態的鎘負極相匹配；如果正電極採用二價鎳(氫氧化鎳)作活性物質，則裝配成電池後採用不完全密封的電池結構進行化成，使得正電極可以在裝配成電池後得到充分的活化，而確保本實用新型的實現。
文檔編號H01M4/24GK2696139SQ20032011768
公開日2005年4月27日 申請日期2003年11月4日 優先權日2003年11月4日
發明者吳愛深, 鄺達輝 申請人:鄺達輝