專利名稱：圓電池型的氣密的鎳/氫化物蓄電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種帶有一個氫氧化鎳正電極、一個負電極的圓電池型的氣密的鎳/氫化物蓄電池，其活性材料包括儲存氫的合全，并且?guī)в幸粋€分隔電極的隔板。
按照前面的類別概念，現(xiàn)今市售的鎳/氫化物蓄電池一般是以盤繞電池(Wickelzelle)的結構原理為基礎的。在該情況下，薄的大面積和柔軟的電極與中間隔板一起形成一個線圈，它被裝入由鍍鎳薄鋼板制成的圓筒形罩杯中。牢固密封罩杯并對它隔絕的電池蓋與一個線圈電極成電接觸并形成一個電池極，杯底形成另一個電池極。
在這方面，常用的鎳/氫化物蓄電池譬如在EP-PS 419221中所述的類型與已知圓電池型號的Ni/Cd蓄電池基本上沒有什么區(qū)別。對其中所用的所有電極是共同的是，它們具有金屬載體構架，其上借用不同的、部分耗費很大的技術裝載活性材料。圓電池型的Ni/Cd蓄電池的電極一般是燒結電極，它的載體是由一種薄的打孔的鎳膜和燒結在其上的鎳粉末構成。
但是，不僅對于Ni/Cd蓄電池而且對于Ni/氫化物蓄電池來說，也可選擇其它載體材料諸如網眼細密的金屬網，板網或金屬泡沫結構。因此，由于發(fā)展了的電極技術，通過軋制由各自的活性材料(例如一種能儲存H2的合金粉末和一種傳導物質和粘合劑的添加物)組成的干燥混合物可制成很薄的復合層，并接著壓入鎳網中。以類似的方法用由氫氧化鎳與諸如由鎳粉末和作為粘合劑的PTFE粉末組成的添加物組成的干燥混合物制成軋制電極形式的氫氧化鎳電極。
在所謂的泡沫電極中存在一般由鎳制成的金屬泡沫載體。通過極高的孔隙率(其孔體積達至少95％)和通過高電傳導性使金屬泡沫顯得很突出。通過灌漿或注漿(Einpastieren)將活性材料裝入該結構體的開孔體系中并接著干燥電極。
對于電流輸出，在帶狀電極或線圈電極裝配時的機械強度和可操作性而言，剛才所述金屬裝備是必需的。然而其缺點在于明顯的凈重和生產成本，這使電極總計非常昂貴。
由DE-OS 2256077已知的蓄電池也有該缺點，其電極配置是由兩個燒結陶器的多孔的金屬管組成的，由于在其中間位置插入分隔件而以輕錐度套筒式地交錯隔開，并由它們用正活性材料浸漬一個管，而另一個管用負活性材料浸漬。在設置電極時通過保留圓筒形空腔使已知的圓電池不僅具有很大的無效體積，而且還由于電極的大規(guī)模的金屬結構材料而不具備高能密度。
最后，由VARTA專業(yè)書籍“氣密的鎳鎘蓄電池’’(VDI出版社GmbH，Düsseldorf，1978)，155/156頁已知在圓筒形電池中坯料電極的完全類似的設置，僅有的區(qū)別是，正電極和負電極不是管形的，而是以成形成半個軸瓦的粉末壓坯相互接合的。
由于已證明其充電性(Strombelastbarkeit)不足，所以在Ni/Cd體系中這類堿性圓電池還不能實施。此外，與盤繞電池不同，在兩坯料電極之間隔板體積不夠用，不能對在充電時形成和放電時消失的反應水產生必要的緩沖。隔板要么具有很低(在放電情況下)要么有很高(在充電情況下)的電解質填充度，并且在最后的情況中將阻礙氣密的蓄電池槽的氣體消耗。
因此，本發(fā)明的任務是制做一種適用的鎳/氫化物蓄電池，以低成本電極裝配該電池，而且其充電性及其容量數(shù)據(jù)不低于以前的圓電池型的蓄電池。
本發(fā)明用如權利要求1中所定義的鎳/氫化物蓄電池完成了該任務。
此后將證明，對于蓄電池的兩個電極極性來說，以粉末壓坯形式的坯料電極預計是更有益的，在圓筒形罩杯中以同軸相互交錯插入地設置兩電極，并且它們與中間隔板一起完全填滿罩杯的載面。
粉末壓片形的坯料電極本身是Ni/Cd鈕扣電池的普通電極。在不用和存放時該電池有很低的自行放電，但僅適合于小量和中等的充電。因此，由于機械穩(wěn)定性和更好的電流輸出原因，在鈕扣電池中所用的由Ni(OH)2和Cd(OH)2粉末構成的電極片自身需要一個金屬網裝甲，通過將電極片壓入到由鎳金屬網制成的小籃中。
然而，根據(jù)本發(fā)明，在新電極情況下可以取消金屬的導體基質。
特別有利的是，用氫氧化鎳和鎳金屬粉末以及鈷和/或氫氧化鈷的添加物的一種干燥混合物與一種粘合劑如PTFE通過制成環(huán)形壓件來制造本發(fā)明鎳/氫化物蓄電池的正電極，它作為組件裝入到罩杯中并再次加壓，由此它形成一個管形陰極。
在陰極的孔隙，配合精確地放入一個完全圓筒形壓件作為陽極，用由粉末式儲存氫合金與PTFE和炭黑的添加物組成的干燥混合物構成所述壓件并用一個隔板來包圍。通過設置兩個坯料電極充分用盡罩杯的截面。
適宜的是將陽極壓件分成與陰極環(huán)相同數(shù)目的小圓筒。為了容納導體釘，陽極圓筒有中心鏜孔，其直徑略小于導體釘?shù)闹睆健ｅ冩嚨你~或黃銅構成的導體釘是罩蓋的一部分。
注入計量量的電解液之后，用蓋牢固地封閉罩杯，該蓋對杯是電絕緣的，其中導體釘壓入到所有陽極圓筒中并由此對氫化物電極產生固定接觸。
下面借助附圖來說明本發(fā)明的主題。

圖1表示本發(fā)明Ni/氫化物電池的原理性生產過程的流程圖。圖2概觀表示本發(fā)明的Ni/氫化物電池的構件。圖3剖面表示本發(fā)明Ni/氫化物電池的結構。
按照圖1，位置1至12表示在電極生產及其后電池組裝階段時的不同操作過程。
因此，正電極的生產包括步驟1.混合Ni(OH)2、CoO和PTFE(或PE)2.造粒并將同時形成的精細成分送回混合容器中3.環(huán)的壓制4.在杯中環(huán)的安裝。
與此平行地以下述步驟制造負電極5.合金材料與PTFE和炭黑的混合6.造粒并將同時形成的精細成分送回混合容器中7.圓筒的壓制8.在隔板中圓筒的包裝電池裝配用下述步驟9.在杯中安裝圓筒10.注入計量量的電解液11.用蓋封閉杯12.電池活化(充電)。
圖2說明本發(fā)明鎳/氫化物電池的基本構件，即罩杯1，四個陰極環(huán)2，四個帶鏜孔4的陽極圓筒3，隔板5和帶導體釘7的罩蓋6。
圖3又以剖面描述給出包括隔板殼5在內的所述構件的電池結構，其中未描述包圍電池構件的罩1。
本發(fā)明使用電極壓坯的特殊優(yōu)點在于，它僅由正或負活性材料制成，并且沒有例如由附加的鎳編織網構成的裝甲。這有助于生產成本的大幅度降低。
新的Ni/氫化物圓電池生產技術的優(yōu)點還在于，可將大規(guī)模標準化的電池杯體、電池蓋子、導體釘和隔板用于它的生產，象在堿-錳原電池生產中常見的那樣，并已大批量使用，尤其對于制做所謂的小型電池更是如此。其MnO2環(huán)與本發(fā)明Ni/氫化物電池中正Ni(OH)2電極的環(huán)在幾何形狀上是相同的。負氫化物電極的完全圓筒形的粉末壓坯可用簡單工具制作并設置有鏜孔。
總體來說，不僅由于原電池生產已存在的電池構件的可用性，而且也由于該生產領域中標準工具的可使用性，所以可以用很低的費用進行本發(fā)明電池的生產。其它工藝技術的新開發(fā)是不必要的，而最多是改進存在的步驟。
在配置比例正電極/負電極為1/1.2時，本發(fā)明的規(guī)格AA(小型)的Ni/氫化物圓電池可達最大為2Ah的容量。
充電性雖然比可比較的Ni/氫化物盤繞電池低些，然而后者的容量最大值僅為1.5Ah。
由于不同于Ni/Cd蓄電池，在Ni/氫化物蓄電池中電流提供的反應方程式中不產生水，所以隔板即不需要完全充滿又不需要完全排空在其微孔中于充電/放電循環(huán)中生成的反應水。由此不中斷氣體消耗，以致于雖然相對容積小和水緩沖容量低，但隔板足以滿足氣密的電池功能的要求。
權利要求
1.帶有一個氫氧化鎳正電極、一個負電極的圓電池型的氣密的鎳/氫化物蓄電池，其活性材料包括儲存氫合金，并且?guī)в幸粋€分隔電極的隔板，其特征在于，兩個電極是以粉末壓坯形式存在的坯料電極，它們以同軸交錯配合安置并且與中間隔板一起完全填滿罩杯的截面。
2.按照權利要求1的鎳/氫化物蓄電池，其特征在于，正極由環(huán)狀圓筒形粉末壓坯(2)組成，它作為組件被壓入圓筒形罩(1)中并形成圓筒形陰極，在中間位置放入隔板后用壓制的負電極活性材料充滿圓筒形陰極的內部空間。
3.按照權利要求2的鎳/氫化物蓄電池，其特征在于，由儲存氫的合金材料的圓筒形粉末壓坯形成負電極，它同樣形成一個組件并且具有接納電流導體的中心鏜孔(4)。
4.按照權利要求3的鎳/氫化物蓄電池，其特征在于，由一個焊接在罩蓋(6)上的釘(7)組成負電極的電流導體，它被壓入到負電極的中心鏜孔中。
5.按照權利要求1至4之一的鎳/氫化物蓄電池，其特征在于，由氫氧化鎳，鎳金屬粉末以及鈷金屬粉末和/或氫氧化鈷的添加物組成的干燥混合物形成正電極的粉末壓件。
全文摘要
在結構尺寸AA的圓電池型和具有K
文檔編號H01M10/24GK1115123SQ95105490
公開日1996年1月17日 申請日期1995年5月19日 優(yōu)先權日1994年5月20日
發(fā)明者C·克勞斯, U·柯勒, G·西蒙, H·康勒 申請人:瓦爾達電池股份公司