一種鎳氫電池負極極片的製造方法
2023-10-26 16:42:57 1
專利名稱：一種鎳氫電池負極極片的製造方法
技術領域：
本發明涉及化學電源技術領域，具體涉及一種鎳氫電池負極極片的製造方法。該技術所製造的一種鎳氫電池負極極片可用於製造各種型號的鎳氫電池，特別適用於製造各種型號的鎳氫動力電池。
背景技術：
目前，現有電池工業所製造鎳氫電池所用的負極極片主要由負極活性物質塗層、鍍鎳不鏽鋼網負極集流體、鎳帶負極極耳等三個部分構成。這種構造的負極極片所製造的鎳氫電池存在顯著的不足第一，由於使用的是普通金屬氫合金，製造的電極極片非常薄，易於折斷，並與相 對較厚的正極極片結構不匹配，影響電池的容量、影響電池的正常工作，降低電池的使用壽命，甚至可能由於短路而發生爆炸等安全事故。第二，現有技術製造的鎳氫電池負極極片，比容量較大而且大大超過正極極片比容量，因此，在外形尺寸匹配的情況下，負極活性物質浪費嚴重，無形提高並浪費了電池的製造成本。第三，由於負極活性物質大多主要為純金屬氫合金，其自放電嚴重，嚴重影響鎳氫電池的容量和循環使用壽命。第四，由於負極自放電或者析出氫氣較為嚴重，造成電池鼓脹，在影響鎳氫電池的放電容量及使用壽命的同時，也存在極大的安全隱患，如引起電池爆炸、火災等等。
發明內容
為了解決現有技術所生產鎳氫電池存在的上述不足，本發明的目的是在於提供了一種鎳氫電池負極極片的製造方法，本技術在現有鎳氫電池製造設備及工藝的基礎上，製造出結構簡單的鎳氫電池負極片，以此負極片製造的鎳氫電池具有循環容量高，使用壽命和存儲壽命長，大電流放電效果好，安全性能高的特點。以本發明技術製造的鎳氫電池負極極片可用於製造各種型號的鎳氫電池，尤其適合製造各種型號的鎳氫動力電池。本發明技術製造的一種鎳氫電池負極極片所生產的鎳氫電池，在各種使用條件下，電池不會出現斷路或者短路，能正常工作，不存在明顯的自放電或者脹氣(負極析氫)、電池的循環使用壽命和儲存壽命長，通常不存在短路而發生爆炸等安全事故。本發明通過下述技術方案予以實現一種鎳氫電池負極極片的製造方法，所述的一種鎳氫電池負極極片(圖I 一圖6)包括負極活性物質塗層、負極集流體、負極極耳等三個部分組成；其特徵在於負極活性物質為質量比依次為3:1:1 3:0. 5:0. 5混合的納米金屬氫合金、碳納米管、納米石墨活性物質混合物塗層、厚度為10 50 μ m的表面有之字形或者三角形或者楔形的凹槽的、多孔的鎳鋁合金箔製成鎳箔負極集流體和厚度為15 100 μ m的I 5個負極極耳三個部分，三者的連接關係是負極活性物質製成漿料，以單面或雙面塗敷於負極集流體上，經烘乾、壓制在負極集流體上形成負極活性物質塗層，極耳經超聲波或者雷射焊接於鎳箔集流體預留空白處連接。一種鎳氫電池負極極片的製造方法，其具體步驟是第一步,負極活性物質塗層為質量比依次為3:1:1 3:0. 5:0. 5混合的納米金屬氫合金(粒徑約為5 lOOnm)、碳納米管、納米石墨(粒徑約為5 35nm)活性物質混合物以及佔納米金屬氫合金、碳納米管、納米石墨混合物質量比I. 5 3%(以聚四氟乙烯質量計算，以下都相同)的聚四氟乙烯(PTFE)乳液(濃度約60wt%)以及佔納米金屬氫合金、碳納米管、納米石墨混合物質量比15 30%的蒸餾水製作成漿料；第二步，將第一步製造的漿料，經上漿工序塗覆於負極集流體上，再經烘乾(溫度控制65 85°C )、對滾機壓制，使得活性物質漿料在集流體上形成極活性物質塗層，經過分切工序，再在集流體預留空白處經超聲波或雷射焊接I 5個負極極耳，得到一種鎳氫電池負極極片。 所述的一種鎳氫電池負極極片，就是按照上述方法製造成。採用本發明的技術方案，可以取得如下明顯的效果用本發明技術生產的一種鎳氫電池負極極片所製造的鎳氫電池和鎳氫動力電池，由於使用了表面有之字形凹槽的多孔的鎳鋁合金箔製成鎳箔負極集流體負極，使得負極極活性物質塗層與負極集流體之間的有效接觸面積顯著增加，負極活性物質與負極集流體之間的附著性能大大提高，從而提高了負極活性物質的有效利用，減少了負極活性物質在使用過程中的脫落，使電極的大電流充放電效果顯著提高，使得以此負極製造的電池具有較好的大電流充放電性能、較長的循環使用壽命；此外，由於負極活性物質塗層為質量比為3:1:1 3:0. 5:0. 5混合的納米金屬氫合金、碳納米管、納米石墨活性物質混合物，碳納米管和納米石墨都具有良好的嵌入質子或氫原子的性能，使得氫負極的自放電和析氫現象得到顯著抑制，在不影響負極電極的導電性能的同時，使得負極電極的容量、循環使用壽命和貯存壽命顯著延長，在5C及以上倍率條件下充放電循環使用壽命(放電容量不小於設計容量70%的充放電循環次數)超過600次。本發明特別適用於製造鎳氫動力電池，也可用於各種類型、各種型號的圓柱形、方形鎳氫電池。與現有技術相比，本發明具有如下的優點和有益的效果第一，用本發明技術生產的一種鎳氫電池負極極片所製造的鎳氫電池和鎳氫動力電池，由於使用了表面有之字形或者三角形或者楔形凹槽的、多孔的鎳鋁合金箔製成負極集流體負極，使得負極活性物質塗層與負極集流體之間的有效接觸面積顯著增加，負極活性物質與負極集流體之間的附著性能大大提聞，從而提聞了負極活性物質的有效利用，減少了負極活性物質在使用過程中的脫落，使電極的大電流充放電效果顯著提高，使得以此負極製造的電池具有較好的大電流充放電性能、較長的循環使用壽命；第二、由於負極活性物質塗層為一定質量比混合的納米金屬氫合金、碳納米管、納米石墨活性物質混合物，碳納米管和納米石墨，碳納米管和納米石墨都具有良好的嵌入質子或氫原子的性能，使得氫負極的自放電和析氫現象得到顯著抑制，在不影響負極電極的導電性能的同時，使得負極電極的容量、循環使用壽命和貯存壽命顯著延長，在5C及以上倍率條件下充放電循環使用壽命(放電容量不小於設計容量70%的充放電循環次數)超過600次，最高達到700次以上。
圖I為一種鎳氫電池負極集流體剖面示意2為一種鎳氫電池單極耳雙面塗層負極極片立體示意3為一種鎳氫電池雙極耳雙面塗層負極極片側視示意圖
圖4為一種鎳氫電池三極耳雙面塗層負極極片側視示意5為一種鎳氫電池四極耳單面塗層負極極片側視示意6為一種鎳氫電池五極耳雙面塗層負極極片的立體示意7為本發明負極極片製造的鎳氫實驗電池的充放電曲線圖8為本發明負極極片製造的鎳氫實驗電池的充放電循環圖其中1 一負極活性物質塗層、2 —負極集流體、2a_負極表面凹槽、2b_預留的極耳空白位、3 —負極極耳
具體實施例方式下面結合實施例，對本發明做進一步詳細的描述。實施例I:一種鎳氫電池負極極片的製造方法，其步驟是第一步，負極活性物質塗層為質量比依次為3:1:1混合的納米金屬氫合金(粒徑約為5 lOOnm)、碳納米管、納米石墨(粒徑約為5 35nm)活性物質混合物以及佔納米金屬氫合金、碳納米管、納米石墨混合物質量比I. 5%的PTFE乳液(濃度約60wt%)以及佔納米金屬氫合金、碳納米管、納米石墨混合物質量比15%的蒸餾水製作成漿料；第二步，將第一步製造的漿料，經上漿工序塗覆於負極集流體(2)上，再經烘乾(溫度控制65 85°C )、對滾機壓制，使得活性物質漿料在集流體上形成極活性物質塗層(O,經過分切工序，再在集流體預留空白處(2b)經超聲波或雷射焊接I 5個負極極耳(詳見附圖2 6)，得到一種鎳氫電池負極極片。所述的一種鎳氫電池負極極片，就是按照上述方法製造成。以此氫負極極片製造的鎳氫實驗電池在5C倍率條件下充放電循環使用壽命(放電容量不小於設計容量70%的充放電循環次數)為608次。實施例2:一種鎳氫電池負極極片的製造方法，其步驟是第一步，負極活性物質塗層為質量比依次為3:0. 6:0. 6混合的納米金屬氫合金(粒徑約為5 lOOnm)、碳納米管、納米石墨(粒徑約為5 35nm)活性物質混合物以及佔納米金屬氫合金、碳納米管、納米石墨混合物質量比I. 8%的PTFE以及佔納米金屬氫合金、碳納米管、納米石墨混合物質量比20%的蒸餾水製作成漿料；第二步，將第一步製造的漿料，經上漿工序塗覆於負極集流體(2)上，再經烘乾(溫度控制65 85°C )、對滾機壓制，使得活性物質漿料在集流體上形成極活性物質塗層(1)，經過分切等工序，再在集流體預留空白處(2b)經超聲波或雷射焊接I 5個負極極耳(詳見附圖2 6)，得到一種鎳氫電池負極極片。
所述的一種鎳氫電池負極極片，就是按照上述方法製造成。以此氫負極極片製造的鎳氫實驗電池在5C倍率條件下充放電循環使用壽命(放電容量不小於設計容量70%的充放電循環次數)為601次。實施例3:一種鎳氫電池負極極片的製造方法，其步驟是第一步，負極活性物質塗層為質量比依次為3:0. 75:0. 75混合的納米金屬氫合金(粒徑約為5 lOOnm)、碳納米管、納米石墨(粒徑約為5 35nm)活性物質混合物以及佔納米金屬氫合金、碳納米管、納米石墨混合物質量比2%的PTFE以及佔納米金屬氫合金、碳納米管、納米石墨混合物質量比25%的蒸餾水製作成漿料；第二步，將第一步製造的漿料，經上漿工序塗覆於負極集流體(2)上，再經烘乾(溫度控制65 85°C )、對滾機壓制，使得活性物質漿料在集流體上形成極活性物質塗層(I),經過分切等工序，再在集流體預留空白處(2b)經超聲波或雷射焊接I 5負極極耳(詳·見附圖2 6)，得到一種鎳氫電池負極極片。所述的一種鎳氫電池負極極片，就是按照上述方法製造成。以此氫負極極片製造的鎳氫實驗電池在5C倍率條件下充放電循環使用壽命(放電容量不小於設計容量70%的充放電循環次數)為627次。實施例4:一種鎳氫電池負極極片的製造方法，其步驟是第一步，負極活性物質塗層為質量比依次為3:0. 6:0. 6混合的納米金屬氫合金(粒徑約為5 lOOnm)、碳納米管、納米石墨(粒徑約為5 35nm)活性物質混合物以及佔納米金屬氫合金、碳納米管、納米石墨混合物質量比2. 5%的PTFE以及佔納米金屬氫合金、碳納米管、納米石墨混合物質量比30%的蒸餾水製作成漿料；第二步，將第一步製造的漿料，經上漿工序塗覆於負極集流體(2)上，再經烘乾(溫度控制65 85°C )、對滾機壓制，使得活性物質漿料在集流體上形成極活性物質塗層(1)，經過分切等工序，再在集流體預留空白處(2b)經超聲波或雷射焊接I 5個負極極耳(詳見附圖2 6)，得到一種鎳氫電池負極極片。所述的一種鎳氫電池負極極片，就是按照上述方法製造成。以此氫負極極片製造的鎳氫實驗電池在5C倍率條件下充放電循環使用壽命(放電容量不小於設計容量70%的充放電循環次數)為673次。實施例5:一種鎳氫電池負極極片的製造方法，其步驟是第一步，負極活性物質塗層為質量比依次為3:0. 5:0. 5混合的納米金屬氫合金(粒徑約為5 lOOnm)、碳納米管、納米石墨(粒徑約為5 35nm)活性物質混合物以及佔納米金屬氫合金、碳納米管、納米石墨混合物質量比3%的PTFE以及佔納米金屬氫合金、碳納米管、納米石墨混合物質量比30%的蒸餾水製作成漿料；第二步，將第一步製造的漿料，經上漿工序塗覆於負極集流體(2)上，再經烘乾(溫度控制65 85°C )、對滾機壓制，使得活性物質漿料在集流體上形成極活性物質塗層
(1)，經過分切等工序，再在集流體預留空白處(2b)經超聲波或雷射焊接I 5個負極極耳(詳見附圖2 6)，得到一種鎳氫電池負極極片。
所述的一種鎳氫電池負極極片，就是按照上述方法製造成。以此氫負極極片製造的鎳氫實驗電池在5C倍率條件下充放電循環使用壽命(放電容量不小於設計容量70%的充放電循環次數)為702次(詳見附圖7 8 )。
權利要求
1.一種鎳氫電池負極極片的製造方法，其步驟是 第一步，負極活性物質塗層為質量比依次為3:1:1 3:0. 5:0. 5混合的納米金屬氫合金粒徑為5 IOOnm,碳納米管、納米石墨粒徑為5 35nm活性物質混合物以及佔納米金屬氫合金、碳納米管、納米石墨混合物質量比I. 5 3%的聚四氟乙烯乳液濃度60wt%以及佔納米金屬氫合金、碳納米管、納米石墨混合物質量比15 30%的蒸餾水製作成漿料；第二步，將第一步製造的漿料，經上漿工序塗覆於負極集流體上，再經烘乾溫度控制65 85°C，對滾機壓制，使得活性物質漿料在集流體上形成極活性物質塗層，經過分切工序，再在集流體預留空白處經超聲波或雷射焊接I 5個負極極耳，得到一種鎳氫電池負極極片。
全文摘要
本發明公開了一種鎳氫電池負極極片的製造方法，其步驟第一步，負極活性物質塗層為質量比依次為3:1:1～3:0.5:0.5混合的納米金屬氫合金:粒徑為5～100nm,碳納米管、納米石墨:粒徑為5～35nm活性物質混合物以及佔納米金屬氫合金、碳納米管、納米石墨混合物質量比1.5～3%的聚四氟乙烯(乳液)以及佔納米金屬氫合金、碳納米管、納米石墨混合物質量比15～30%的蒸餾水製作成漿料；第二步，將第一步製造的漿料，經上漿工序塗覆於負極集流體上，再經烘乾、對滾機壓制，使得活性物質漿料在集流體上形成極活性物質塗層，經過分切工序，再在集流體預留空白處經超聲波或雷射焊接1～5個負極極耳。電池具有循環容量高，使用壽命和存儲壽命長，大電流放電效果好，安全性能高。
文檔編號H01M4/26GK102779981SQ20121027249
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月1日 優先權日2012年8月1日
發明者唐幫助, 王建紅, 羅社科, 詹炳然, 詹金俊 申請人:廣州市雲通磁電有限公司