專利名稱：一種柱形鎳氫二次電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柱形鎳氫二次電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，人們對(duì)城市空氣質(zhì)量及地球石油資源危機(jī)等問題日趨重視，保護(hù)環(huán)境，節(jié)約能源的呼聲日益高漲，促使人們高度重視電動(dòng)車及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，美國(guó)、法國(guó)、中國(guó)的上海、北京市等均相繼通過立法限制燃油車，大力發(fā)展電動(dòng)車。其次中國(guó)移動(dòng)式電動(dòng)工具生產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的30％，而且每年對(duì)歐美均有大量的出口，從2006年7月起歐洲將禁止進(jìn)口裝有鎳鎘或鉛酸電池的機(jī)電產(chǎn)品，這給鎳氫動(dòng)力電池提供了一個(gè)良好機(jī)會(huì)。但是高功率鎳氫電池復(fù)雜的生產(chǎn)工藝，高的生產(chǎn)成本，困擾這一產(chǎn)品的迅速發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種制造工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，適合電動(dòng)工具、電動(dòng)助力車等使用的柱形鎳氫二次電池及其制造方法，采用本發(fā)明制造的電池功率大。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種柱形鎳氫二次電池，電池殼體中設(shè)有正、負(fù)極片，正極漿料以球形氫氧化鎳為主要成份，輔料中含有CoO，TiO2，Y2O3作為添加劑，負(fù)極漿料以儲(chǔ)氫合金粉為主料，漿料涂布在集流體上形成正負(fù)極片，正極片、隔膜、負(fù)極片卷繞成電池芯，殼體充填有電解液，所述負(fù)極片在卷繞方向上比正極片長(zhǎng)，且負(fù)極片比正極片寬1-4mm，則電池芯中最外層的負(fù)極片與電池殼體內(nèi)壁相接觸，負(fù)極片底部與殼體底部相接觸。
在柱形鎳氫二次電池中，所述電解液采用LiOH，NaOH，KOH三元堿性電解液，LiOH，NaOH，KOH和水的重量百分比為1-3％∶5-8％∶15-25％∶64-79％。所述正極漿料的輔料中還含有超細(xì)鎳粉和粘結(jié)劑，球形氫氧化鎳、添加劑、鎳粉、粘結(jié)劑的質(zhì)量百分比為80-95％∶3-10％∶1-5％∶1-5％。
一種柱形鎳氫二次電池的制造方法，它是通過如下步驟來實(shí)現(xiàn)的步驟一正、負(fù)極漿料配制，正極漿料的主要成份為球形氫氧化鎳，輔料中含有CoO，TiO2，Y2O3作為添加劑；負(fù)極漿料的主要成份為儲(chǔ)氫合金粉；步驟二正極集流體均勻涂布正極漿料，沖壓成正極片；負(fù)極集流體均勻涂布負(fù)極漿料，沖壓成負(fù)極片，負(fù)極片在卷繞方向上比正極片長(zhǎng)π*D±10mm，D為電池殼體內(nèi)徑，負(fù)極片比正極片寬1-4mm；步驟三正極片、隔膜、負(fù)極片卷繞形成電池芯，電池芯裝入殼體后，負(fù)極片與殼體底面焊接，電池芯最外層的負(fù)極片與殼體內(nèi)壁接觸；步驟四在殼體內(nèi)灌注電解液后封口、化成。
在制造柱形鎳氫二次電池時(shí)，正極漿料的輔料中還含有超細(xì)鎳粉和粘結(jié)劑，超細(xì)鎳粉作為導(dǎo)電劑，球形氫氧化鎳、添加劑、鎳粉、粘結(jié)劑的質(zhì)量百分比為80-95％∶3-10％∶1-5％∶1-5％。負(fù)極漿料以儲(chǔ)氫合金粉為原料，經(jīng)熱堿預(yù)處理后使用，它是這樣進(jìn)行的將濃度4-7M的氫氧化鉀或氫氧化鈉或兩種堿的混合水溶液加熱至沸騰后，再將儲(chǔ)氫合金粉在沸騰的堿溶液中浸泡或沖洗20-120分鐘，然后在去離子水中清洗、瀝干，經(jīng)真空干燥后使用。灌注的電解液采用LiOH，NaOH，KOH三元堿性電解液，LiOH，NaOH，KOH和水的重量百分比為1-3％∶5-8％∶15-25％∶64-79％。正極片以發(fā)泡鎳為集流體，采用滾焊、端面焊或多極耳的方法引出電極，負(fù)極片以銅網(wǎng)為集流體，焊接鎳帶引出負(fù)極耳后與殼體底部焊接。
本發(fā)明的有益效果是由于正極漿料采用了合理的添加劑，電池放電過程中促進(jìn)H+與OH-的復(fù)合速度，提高Ni2+的相變速度，提高鎳電極的充放電效率。負(fù)極熱堿處理后的儲(chǔ)氫合金粉表面形成多孔的富鎳層，催化氧在合金表面的復(fù)合。三元電解液提高電池析氧電勢(shì)，降低電池內(nèi)壓。負(fù)極片在卷繞方向上比正極片長(zhǎng)，且負(fù)極片比正極片寬1-4mm，則電池芯中最外層的負(fù)極片與電池殼體內(nèi)壁相接觸，負(fù)極片底部與殼體底部焊接，保證了最大限度的電流通路。采用本發(fā)明制造的電池可以實(shí)現(xiàn)10C以上的放電，如Sc、C、D等型號(hào)電池的連續(xù)放電電流達(dá)到20A，功率大，適合在電動(dòng)工具、電動(dòng)助力車等領(lǐng)域的使用要求。


圖1為本發(fā)明的工藝流程2為本發(fā)明柱形鎳氫二次電池的結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
本發(fā)明一種柱形鎳氫二次電池，它是這樣制造的步驟一正、負(fù)極漿料的配制正極漿料的主要成份為球形氫氧化鎳，輔料中含有CoO，TiO2，Y2O3作為添加劑，超細(xì)鎳粉作為導(dǎo)電劑，另外還有少量粘結(jié)劑，球形氫氧化鎳、添加劑、鎳粉、粘結(jié)劑的質(zhì)量百分比為80-95％∶3-10％∶1-5％∶1-5％；超細(xì)鎳粉的平均粒度小于1微米。負(fù)極漿料的主要成份為AB5型儲(chǔ)氫合金粉，儲(chǔ)氫合金粉經(jīng)熱堿預(yù)處理后才能使用。具體方法為將濃度4-7M的氫氧化鉀或氫氧化鈉或兩種堿的混合水溶液加熱至沸騰后，將儲(chǔ)氫合金粉在沸騰的堿溶液中浸泡(或沖洗)20-120分鐘，然后在去離子水中清洗、瀝干，經(jīng)常溫真空干燥后使用。
步驟二正極以發(fā)泡鎳為集流體，均勻涂布正極漿料，沖壓成正極片2，采用滾焊、端面焊或多極耳的方法引出電極；負(fù)極以銅網(wǎng)為集流體，均勻涂布負(fù)極漿料，沖壓成負(fù)極片4，負(fù)極焊接鎳帶引出負(fù)極耳；極片設(shè)計(jì)時(shí)負(fù)極片4在卷繞方向上比正極片2長(zhǎng)π*D±10mm(D為電池內(nèi)徑)，負(fù)極片4比正極片2寬1-4mm。
步驟三正極片2、隔膜3、負(fù)極片4卷繞形成電池芯，電池芯裝入殼體1后，負(fù)極片4與殼體1底面焊接，電池芯最外層的負(fù)極片4與殼體1內(nèi)壁直接接觸；步驟四在殼體1內(nèi)灌注電解液后封口、化成制得如圖2所示的柱形鎳氫二次電池。灌注的電解液采用LiOH，NaOH，KOH三元堿性電解液，LiOH，NaOH，KOH和水的重量百分比為1-3％∶5-8％∶15-25％∶64-79％。
實(shí)施例正極漿料配制各主要原料的質(zhì)量百分比為球形氫氧化鎳∶CoO∶TiO2∶Y2O3∶鎳粉∶PTFE∶CMC的質(zhì)量百分比為85％∶6％∶2％∶1.5％∶3％∶1.2％∶1.3％。
負(fù)極漿料配制采用LaNi5型儲(chǔ)氫合金粉(內(nèi)蒙古稀奧科B5A-180)，在沸騰的5.5MKOH水溶液中浸泡40分鐘，取出在去離子水中反復(fù)沖洗3次，瀝干后，在真空干燥箱中干燥8小時(shí)后使用。負(fù)極配料各主要材料的質(zhì)量百分比為儲(chǔ)氫合金粉96％，鎳粉3％，PTFE2％。
正負(fù)極漿料配好后，按照?qǐng)D1所示工藝流程，生產(chǎn)AA-1500P型高功率電池，正極片2的尺寸95mm×43mm×0.65mm(長(zhǎng)×寬×厚)。負(fù)極片4的尺寸130mm×44mm×0.25mm(長(zhǎng)×寬×厚)。隔膜采用德國(guó)2226隔膜(材質(zhì)polyolefine/F2氟化聚烯烴)，尺寸250mm×46mm×0.18mm。
卷繞后，負(fù)極片4事先焊接的鎳帶電極與殼體1底部點(diǎn)焊，然后往電池注入2.4克三元堿性電解液(LiOH，NaOH，KOH和水的重量百分比為2％∶6％∶25％∶67％)，經(jīng)封口、化成、分容后，制成產(chǎn)品。
按照實(shí)施例制成的電池內(nèi)阻小，循環(huán)壽命長(zhǎng)，大功率放電性能良好，主要性能指標(biāo)見下表

權(quán)利要求
1.一種柱形鎳氫二次電池，電池殼體(1)中設(shè)有正、負(fù)極片，正極漿料以球形氫氧化鎳為主要成份，輔料中含有CoO，TiO2，Y2O3作為添加劑，負(fù)極漿料以儲(chǔ)氫合金粉為主料，漿料涂布在集流體上形成正負(fù)極片，正極片(2)、隔膜(3)、負(fù)極片(4)卷繞成電池芯，殼體(1)充填有電解液，其特征在于所述負(fù)極片(4)在卷繞方向上比正極片(2)長(zhǎng)，且負(fù)極片(4)比正極片(2)寬1-4mm，則電池芯中最外層的負(fù)極片(4)與電池殼體(1)內(nèi)壁相接觸，負(fù)極片(4)底部與殼體(1)底部焊接定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱形鎳氫二次電池，其特征在于所述電解液采用LiOH，NaOH，KOH三元堿性電解液，LiOH，NaOH，KOH和水的重量百分比為1-3％∶5-8％∶15-25％∶64-79％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的柱形鎳氫二次電池，其特征在于所述正極漿料的輔料中還含有超細(xì)鎳粉和粘結(jié)劑，球形氫氧化鎳、添加劑、鎳粉、粘結(jié)劑的質(zhì)量百分比為80-95％∶3-10％∶1-5％∶1-5％。
4.一種柱形鎳氫二次電池的制造方法，它是通過如下步驟來實(shí)現(xiàn)的步驟一正、負(fù)極漿料配制，正極漿料的主要成份為球形氫氧化鎳，輔料中含有CoO，TiO2，Y2O3作為添加劑；負(fù)極漿料的主要成份為儲(chǔ)氫合金粉；步驟二正極集流體均勻涂布正極漿料，沖壓成正極片(2)；負(fù)極集流體均勻涂布負(fù)極漿料，沖壓成負(fù)極片(4)，負(fù)極片(4)在卷繞方向上比正極片(2)長(zhǎng)π*D±10mm，D為電池殼體(1)內(nèi)徑，負(fù)極片(4)比正極片(2)寬1-4mm；步驟三正極片(2)、隔膜(3)、負(fù)極片(4)卷繞形成電池芯，電池芯裝入殼體(1)后，負(fù)極片(4)與殼體(1)底面焊接，電池芯最外層的負(fù)極片(4)與殼體(1)內(nèi)壁接觸；步驟四在殼體內(nèi)灌注電解液后封口、化成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的柱形鎳氫二次電池的制造方法，其特征在于正極漿料的輔料中還含有超細(xì)鎳粉和粘結(jié)劑，超細(xì)鎳粉作為導(dǎo)電劑，球形氫氧化鎳、添加劑、鎳粉、粘結(jié)劑的質(zhì)量百分比為80-95％∶3-10％∶1-5％∶1-5％。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的柱形鎳氫二次電池的制造方法，其特征在于負(fù)極漿料以儲(chǔ)氫合金粉為原料，經(jīng)熱堿預(yù)處理后使用，它是這樣進(jìn)行的將濃度4-7M的氫氧化鉀或氫氧化鈉或兩種堿的混合水溶液加熱至沸騰后，再將儲(chǔ)氫合金粉在沸騰的堿溶液中浸泡或沖洗20-120分鐘，然后在去離子水中清洗、瀝干，經(jīng)真空干燥后使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求4、5或者6所述的柱形鎳氫二次電池的制造方法，其特征在于灌注的電解液采用LiOH，NaOH，KOH三元堿性電解液，LiOH，NaOH，KOH和水的重量百分比為1-3％∶5-8％∶15-25％∶64-79％。
8.根據(jù)權(quán)利要求4、5或者6所述的柱形鎳氫二次電池的制造方法，其特征在于正極片(2)以發(fā)泡鎳為集流體，采用滾焊、端面焊或多極耳的方法引出電極，負(fù)極片(4)以銅網(wǎng)為集流體，焊接鎳帶引出負(fù)極耳后與殼體(1)底部焊接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柱形鎳氫二次電池及其制造方法，電池殼體(1)中設(shè)有正、負(fù)極片，正極漿料以球形氫氧化鎳為主要成份，輔料中含有CoO，TiO
文檔編號(hào)H01M4/24GK1819320SQ20061003867
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2006年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月8日
發(fā)明者趙兵, 陳獻(xiàn)國(guó) 申請(qǐng)人:趙兵, 陳獻(xiàn)國(guó)