專利名稱：堿性蓄電池電極的制造方法及用該方法制造的蓄電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及堿性蓄電池電極的制造方法及用該方法制造的蓄電池。
背景技術(shù)：
堿性蓄電池的進(jìn)一步發(fā)展，不僅要求電池性能不斷提高，同時(shí)也要求其制造成本不斷降低。而電池性能的改進(jìn)和制造成本的降低，基本上取決于電極制造方法和電極骨架的成本。傳統(tǒng)堿性蓄電池骨架為發(fā)泡鎳，此種骨架存在的問(wèn)題是導(dǎo)電率較差；純鎳骨架在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)發(fā)生不同程度的表面氧化；另外相對(duì)較弱的抗拉強(qiáng)度給連續(xù)化生產(chǎn)造成了困難，同時(shí)，純鎳?yán)w維在高填充密度時(shí)易斷裂，而且發(fā)泡鎳在生產(chǎn)過(guò)程中由于金屬鎳?yán)寐什桓?，而消耗大量的鎳，從而?dǎo)制以純鎳為電池骨架的電池成本居高不下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺點(diǎn)，提供一種制造成本低、強(qiáng)度高、生產(chǎn)過(guò)程中不易被氧化的堿性蓄電池電極制造方法及用該方法制造的蓄電池。
本發(fā)明的電極骨架成分改進(jìn)，電極制造方法的技術(shù)方案的基本出發(fā)點(diǎn)在于改變以往堿性蓄電池骨架以鎳為主的局面，減少了生產(chǎn)過(guò)程中電池骨架的氧化。改變了電池骨架的導(dǎo)電率。增加了強(qiáng)度并且適合于連續(xù)化生產(chǎn)；增加纖維韌性使在填充活性物時(shí)，無(wú)論采取干粉壓制、膏體涂覆填充更加容易適合高密度填充量。利用海綿狀發(fā)泡鐵合金或純海綿狀發(fā)泡鐵為骨架，不僅使金屬鎳在電池中發(fā)揮了最大作用，而在骨架方面為提高電極性能、降低電極成本創(chuàng)造了條件。本發(fā)明也適用于連續(xù)拉漿工藝和間斷式生產(chǎn)，避免了燒結(jié)工藝帶來(lái)的工藝繁瑣、勞動(dòng)強(qiáng)度大、污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)。本發(fā)明還是用于制造高能量電極，使體積比能量較燒結(jié)電極提高20％左右。本發(fā)明也充分考慮了節(jié)約資源。
本發(fā)明堿性蓄電池電極的制造方法的技術(shù)方案步驟如下1)制作發(fā)泡鐵或發(fā)泡鐵合金電極骨架將1.4-1.8mm厚度的海綿，用常規(guī)方法進(jìn)行預(yù)處理，使其表面呈導(dǎo)電狀態(tài)，然后使其通過(guò)硫酸鐵或氨基磺酸鐵鐵鹽溶液，或硫酸鎳和硫酸鐵或氨基磺酸鎳和氨基磺酸鐵的鐵鎳鹽溶液，將上述鐵鹽溶液濃度控制在55-60克/升的范圍內(nèi)，將上述鐵鎳鹽溶液的濃度控制在鎳離子30-60克/升，鐵離子15-50g/升的范圍內(nèi)，按常規(guī)工藝方法進(jìn)行電鍍后，再在惰性氣體保護(hù)下，燒去海綿殘余物制成電極骨架；上述處理海綿的方法可以是化學(xué)鍍的方法，可適用的金屬是銅、鋅、鐵、鎳；或電鍍石墨乳。
2)在上述電極骨架內(nèi)填充活性物質(zhì)制成極板；3)根據(jù)電池的種類和型號(hào)要求，將上述極板裁切成不同尺寸；4)清除極板上一定位置上的活性物質(zhì)；
5)點(diǎn)焊集流片，得到蓄電池電極。
本發(fā)明堿性蓄電池電極的制造方法，其中步驟2是將干粉狀活性物質(zhì)用30~300噸/平方厘米的壓力壓入上述電極骨架內(nèi)，得到0.1~2.0mm厚的極板；或?qū)⒏酄罨钚晕镔|(zhì)涂覆填充在上述的電極骨架，然后在50~150℃條件下干燥10~100分鐘后，再用30~300噸/平方厘米的壓力壓制成0.1~2.0mm的極板。
本發(fā)明堿性蓄電池電極的制造方法，其中步驟2是將1.0~2.0mm厚的骨架連續(xù)的或間斷的(其中“連續(xù)的”是指用骨架是帶狀、一般長(zhǎng)度不少于50米，連續(xù)通過(guò)活性物質(zhì)膏體進(jìn)行填充。“間斷式”是指將帶狀的骨架先剪切成塊狀，一片一片的進(jìn)行填充)將膏狀活性物質(zhì)涂覆填充在極板上，制成不同種類的電極。這些活性物質(zhì)可以是1)球形氫氧化鎳或球形氫氧化氧鎳、無(wú)規(guī)則顆粒狀氫氧化鎳或無(wú)規(guī)則顆粒狀氫氧化氧鎳、氧化亞鈷、金屬鈷粉、金屬鎳粉、石墨粉、乙炔黑中的至少一種，或?qū)⒅辽僖环N的干粉加與水溶性粘合劑制成的膏體，以便填充到海綿狀發(fā)泡鐵合金或純海棉狀發(fā)泡鐵纖維的三維空間中，制成鎳電極。
2)金屬鎘粉、海綿狀鎘粉、氧化鎘粉、氫氧化鎘、石墨、乙炔墨、金屬鎳粉中的至少一種，或?qū)⑸鲜鑫镔|(zhì)中的至少一種加入水溶性粘合劑制成的膏體。以便填充到海綿狀發(fā)泡鐵合金或純的海棉狀發(fā)泡鐵纖維的三維空間中，制成鎘電極。
其中水溶性粘合劑是指用水作為溶劑，制成的粘合劑，如聚乙烯醇(PVA)，聚四氟已烯浮液(PTFE)，縮甲基纖維素(ME)，縮甲基纖維素鈉(CMC)等。
3)稀土系A(chǔ)B5型、稀土基LAVES相AB2型、鈦系、鐵系等貯氫合金，材料中的至少一種，或上述物質(zhì)中的最少一種加入水溶性粘合劑制成的膏體，以便填充到海綿狀發(fā)泡鐵合金或純的海棉狀發(fā)泡鐵纖維的三維空間中，制成鎳金屬氫化物電極。
然后根據(jù)不同種類、不同型號(hào)電池工藝要求，裁切成不同尺寸，在通過(guò)超聲波清理一定位置的活性物質(zhì)，點(diǎn)焊鎳或鍍鎳鋼帶箔片作為集流體而制成適合于不同種類、不同型號(hào)電池的電極。
本發(fā)明技術(shù)方案還包括用骨架為發(fā)泡鐵或發(fā)泡鐵合金的電極制造的堿性蓄電池。制成的堿性蓄電池可以是開口的，也可以是密封的；可以是圓柱型的，也可以是方形或扣式的。
用本發(fā)明技術(shù)方案制成的電極的使用主要可以分為1)于鎳鎘電池、鎳金屬氫化物電池的正極、負(fù)極制造。
2)經(jīng)正負(fù)極配對(duì)，中間夾上絕緣材料，裝入工程塑料、鍍鎳鋼板、不銹鋼板等制成的容器，加上防爆裝置制成的方形、圓柱形開口電池。
3)正負(fù)極配對(duì)，中間夾上絕緣材料，經(jīng)過(guò)卷繞裝入工程所塑料鍍鎳鋼板、不銹鋼板等制成的圓形容器，加上防爆裝置，制圓柱形密封電池。
4)也可將電極經(jīng)正負(fù)極配對(duì)，中間夾上絕緣材料制成扣式電池。
具體實(shí)施例方式下面利用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例1
鎳電極本例子的電極骨架是海綿狀發(fā)泡鐵合金。195mm寬，1.3~1.8mm厚，面密度是450±50g/m2，將球形氫氧化亞鎳、氧化亞鈷、乙炔黑按一定比例混合，一般為球形氫氧化亞鎳90~98％，氧化亞鈷和乙炔黑1~10％，加入約0.5~2％的CMC或MC干粉。用去離子水混合成膏體，放置在立式或臥式拉漿爐下漿槽中將發(fā)泡鐵骨架通過(guò)膏體，并用于刮漿板清理骨架表面涂漿，經(jīng)過(guò)50~150℃干燥10~100分鐘填充活性物質(zhì)。按要求用30~300噸/cm2的力進(jìn)行壓制，制成鎳電極。再根據(jù)不同型號(hào)的電池要求，裁切成不同尺寸的小片，然后經(jīng)清理一定位置的活性物質(zhì)，點(diǎn)焊一個(gè)或多個(gè)鎳或鐵鎳合金的薄片作為集流體，完成電極制作。
實(shí)施例2合金氫化物電極本例子的電極骨架是海綿狀發(fā)泡鐵合金，195mm寬，1.3~1.8mm厚，面密度是450±50g/m2，平行通過(guò)料斗下方，保持料斗中儲(chǔ)氫合金粉均勻落下并不停振動(dòng)進(jìn)入海綿狀發(fā)泡鐵合金纖維空間內(nèi)，再用30~300噸/平方厘米的壓力進(jìn)行壓制成鎳金屬氫化物電極。根據(jù)不同的要求裁切成一定尺寸完成電極制造。
權(quán)利要求
1.一種堿性蓄電池電極的制造方法，其特征在于包括以下步驟1)制作發(fā)泡鐵或發(fā)泡鐵合金電極骨架將1.4-1.8mm厚度的海綿，用常規(guī)方法進(jìn)行預(yù)處理，使其表面呈導(dǎo)電狀態(tài)，然后使其通過(guò)硫酸鐵或氨基磺酸鐵鐵鹽溶液，或硫酸鎳和硫酸鐵或氨基磺酸鎳和氨基磺酸鐵的鐵鎳鹽溶液，將上述鐵鹽溶液濃度控制在55-60克/升的范圍內(nèi)，將上述鐵鎳鹽溶液的濃度控制在鎳離子30-60克/升，鐵離子15-50g/升的范圍內(nèi)，按常規(guī)工藝方法進(jìn)行電鍍后，再在惰性氣體保護(hù)下，燒去海綿殘余物制成電極骨架；2)在所述電極骨架內(nèi)填充活性物質(zhì)制成極板；3)根據(jù)電池的種類和型號(hào)要求，將所述極板裁切成不同尺寸；4)清除極板上一定位置上的活性物質(zhì)；5)點(diǎn)焊集流片，得到蓄電池電極。
2.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于步驟2)是將電極骨架置于模具內(nèi)，將干粉狀活性物質(zhì)用30~300噸/平方厘米的壓力壓入所述電極骨架內(nèi)，得到0.1~2.0mm厚的極板。
3.如權(quán)利要求1所述制造方法，其特征在于步驟2)是將膏狀活性物質(zhì)涂覆填充在所述電極骨架內(nèi)，然后在50~150℃條件下干燥10~100分鐘后，再用30~300噸/平方厘米的壓力壓制成0.1~2.0mm的極板。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的制造方法，其特征在于所述填充活性物質(zhì)為球形氫氧化鎳或球形氫氧化氧鎳、無(wú)規(guī)則顆粒狀氫氧化鎳或無(wú)規(guī)則顆粒狀氫氧化氧鎳、氧化亞鈷、金屬鈷粉、金屬鎳粉、石墨粉、乙炔黑中的至少一種；或金屬鎘粉、海綿狀鎘粉、氧化鎘粉、氫氧化鎘、石墨、乙炔墨、金屬鎳粉中至少一種；或稀土系A(chǔ)B5型、稀土基LAVES相AB2型、鈦系、鐵系等貯氫合金中的至少一種。
5.一種如權(quán)利要求1-3之一所述的制造方法制造的堿性蓄電池，其特征在于所述蓄電池電極骨架為發(fā)泡鐵或發(fā)泡鐵合金。
6.一種如權(quán)利要求4所述的制造方法制造的堿性蓄電池，其特征在于所述蓄電池電極的骨架為發(fā)泡鐵或發(fā)泡鐵合金。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用發(fā)泡鐵或發(fā)泡鐵合金為骨架制造堿性蓄電池電極的方法。其主要特點(diǎn)為將一定厚度的海綿，用常規(guī)方法進(jìn)行預(yù)處理，使其表面呈導(dǎo)電狀態(tài)，然后使其通過(guò)硫酸鐵或氨基磺酸鐵鐵鹽溶液，或硫酸鎳和硫酸鐵或氨基磺酸鎳和氨基磺酸鐵的鐵鎳鹽溶液，將鐵鹽溶液濃度控制在55－60克/升的范圍內(nèi)，將上述鐵鎳鹽溶液的濃度控制在鎳離子30－60克/升，鐵離子15－50g/升，按常規(guī)工藝方法進(jìn)行電鍍后，再在惰性氣體保護(hù)下，燒去海綿殘余物制成電極骨架；適合于不同種類、不同型號(hào)電池的電極。本發(fā)明技術(shù)方案還包括用基體架為發(fā)泡鐵或發(fā)泡鐵合金的電極制造的堿性蓄電池。
文檔編號(hào)H01M4/26GK1427493SQ01144539
公開日2003年7月2日 申請(qǐng)日期2001年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月19日
發(fā)明者曹銀熙, 楊濤, 郭建明 申請(qǐng)人:河南環(huán)宇電源股份有限公司