专利名称：内联式低内压高电位输出镍氢动力蓄电池的制作方法
专利说明
一、技术领域本实用新型本发明涉及能源领域中的一种电池，进一步涉及一种内联式低内压高电位输出镍氢动力蓄电池。
为了克服这一缺点，美国EEI公司的专利(USP 5,698,342)发明了片式单体电池结构，每一片电池由一组正负极板以及在极板间的隔离纸组成，再用导电聚合物膜通过周边热封口将此电池片密封于导电聚合物袋中制成一个片式电池，此导电聚合物起到密封同时也起到与紧邻片的导电联结作用。通过多层片的叠加封装到一个较大的电池壳体中可以制成一个高电压输出的镍氢电池。此技术可以降低封装体的重量，提高能量密度，但同时也增加了工艺难度，增加了制作成本。此外，该种技术只能采用串联结构，输出电流取决于单一电池的极片大小，对于大电流输出有一定的困难。
根据现有技术部分存在的缺陷和不足，本实用新型旨在提供一种减低内压的正负极板制造方法制备的高电位输出镍氢动力蓄电池，在此技术的基础上，采用塑料壳体封装多个单元电池块，改外部串联为内部串联，这样将提高单一封装体的输出电压，减少安全阀和接线端子数量，减轻重量，降低成本。同时内部串联采用焊接联结，可以大幅提高电池组的可靠性。
为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是内联式低内压高电位输出镍氢动力蓄电池，包括一塑料或金属材料制成的并分割有放置单体电池块室的壳体9；壳体9内有正极极板组6和负极极板组8，正极极板组6和负极极板组8通过极板间隔离纸7隔离，构成电池内单元室10、11；壳体上有电池壳体端盖3，端盖3上设置有正极输出接线端子1和负极输出接线端子2；其特点是；正负极间采用隔离纸隔开，每一单体电池块可以有多组正负极组组成，单体电池中的所有正极与正极通过极耳采用焊接方式并联，同样，所有的负极与负极通过极耳焊接并联，室与室之间通过电池极板输出引线4和极板内部串联引线5内部相互串联联结；正极接线端子1和负极输出接线端子2通过密封胶固定在电池壳盖3上，位于电池一个单元室10内的负极极板组8通过输出引线4与负极接线端子2相联，单元室10内的正极极板组6通过极板内部联接引线5与另一单元室11的负极极板组相串联；而该单元室的正极极板组再与其它单元室的负极极板组相串联，最终接到正极接线端子1上。
本实用新型由于在正负极板制作中添加了金属镍粉、碳黑和氧化亚钴，该添加剂的组合可以有效的降低内阻，提高过充时负极释放的氢气与正极产生的氧气复合比，从而有效的降低电池的内压，为电池壳体的制作采用塑料壳体成为可能。单体电池块的室与室之间通过内部相互串联联结，可以将两个以上的单元体串联，获得高电位输出。
本实用新型的正极极板和负极极板采用以下方法制作1)正极极板制作正极极板制作采用刮浆工艺制造；基板材料为泡沫镍；粘接剂为聚四氟乙烯乳液与CMC水溶液混合体；正极材料主要成分为氢氧化镍粉；添加剂为氧化亚钴、碳黑、金属钴粉和金属镍粉；将正极活性粉和添加剂在真空混料机中混匀，与粘接剂混合成浆料，把浆料涂在泡沫镍基板上；将刮好浆料的泡沫镍基板在120℃-150℃温度下烘烤30min，经滚压到需要的厚度，然后裁剪到设计尺寸；
2)负极极板制造负极极板制造工艺也采用刮浆工艺；基板材料为泡沫镍；粘接剂为PVA与聚四氟乙烯乳液的混合体；负极材料主要活性粉为镧镍型储氢合金粉；添加剂为金属镍粉、碳黑和氧化亚钴；将涂好浆料的泡沫镍极板在80℃-100℃温度下烘烤30min，经滚压到需要的厚度，然后裁剪到设计尺寸；将制好的正极极板和负极极板制成单体电池块，正负极间采用隔离纸隔开，每一单体电池块可以有多组正负极组组成，单体电池中的所有正极与正极通过极耳采用焊接方式并联，同样，所有的负极与负极通过极耳焊接并联，单体电池块的室与室之间通过内部相互串联联结，电池壳体采用ABS塑料制作，串联后的正极接线端子和负极接线端子通过密封胶固定在电池壳盖上。
实施例1参见图2～4。
本实用新型的电池壳体采用ABS塑料制成，参见图2。图中1为电池的正极输出接线端子，12为电池壳盖，11为电池内部第二独立单元室，2负极为输出接线端子，10为电池内部第一独立单元室，9为壳体。壳壁厚1.5mm，在每一单元室装1.2V的单体电池块，室与室之间通过图3所示内部联结结构相互串联。
电池原理及极板内部连接原理如图3所示，图中1是正极输出接线端子，2是负极输出接线端子，3是电池壳体端盖，4为电池极板输出引线，5为极板内部串联引线，6为正极极板组，7为极板间隔离纸，8为负极极板组，9为电池壳体，10为电池内第一单元室，11为电池壳体内第二单元室。电池内部联结过程为正极接线端子1通过密封胶固定在电池壳盖3上，位于电池第一单元室10内的负极极板组8通过输出引线4与负极接线端子2相联，第一单元室10内的正极极板组6通过极板内部联接引线5与第二单元室11的负极极板组相串联。第二单元室的正极极板组再与第三单元室的负极极板组相串联，最终达到正极接线端子1，以此原理可以将两个以上的单元体串联，获得高电位输出。
本实用新型可以制作多个单元体串联的电池。本实施例中制作的三个单元体串联的电池样品参见图4。该电池是三个单元体内部串联，输出电压为3.6V，能量密度大于60Wh/kg。由于采用了内部封装技术，与同类技术相比，减少了4个外部接线端子，减少了外部固定框架，从而有效的减少了重量，提高了电池的能量密度，降低了成本。电池的放电曲线见图5，电池的平均电压在3.75V，放电容量8Ah。电池的循环放电曲线见图6，结果表明电池的容量比较稳定。电池的内压曲线见图7，由于本产品采用了低内压正负极极板制作技术，使得产品的内部压力较低，过充10％的容量时内部压力只有0.2Mpa，因而本产品可以采用塑料壳体封装。其制作工艺较目前动力电池的金属壳体封装、激光封口焊接工艺大为简化，使镍氢动力蓄电池的综合成本大幅降低。
权利要求1.一种内联式低内压高电位输出镍氢动力蓄电池，包括一塑料或金属材料制成的并分割有放置单体电池块室的壳体[9]；壳体[9]内有正极极板组[6]和负极极板组[8]，正极极板组[6]和负极极板组[8]通过极板间隔离纸[7]隔离，构成电池内单元室[10]、[11]；壳体上有电池壳体端盖[3]，端盖[3]上设置有正极输出接线端子[1]和负极输出接线端子[2]；其特征在于；正负极间采用隔离纸隔开，每一单体电池块可以有多组正负极组组成，单体电池中的所有正极与正极通过极耳采用焊接方式并联，同样，所有的负极与负极通过极耳焊接并联，室与室之间通过电池极板输出引线[4]和极板内部串联引线[5]内部相互串联联结；正极接线端子[1]和负极输出接线端子[2]通过密封胶固定在电池壳盖[3]上，位于电池一个单元室[10]内的负极极板组[8]通过输出引线[4]与负极接线端子[2]相联，单元室[10]内的正极极板组[6]通过极板内部联接引线[5]与另一单元室[11]的负极极板组相串联；而该单元室的正极极板组再与其它单元室的负极极板组相串联，最终接到正极接线端子[1]上。
专利摘要本实用新型公开了一种减压的内联式低内压高电位输出镍氢动力蓄电池,由于在正负极板制作中添加了金属镍粉、碳黑和氧化亚钴,该添加剂的组合可以有效的降低内阻,提高过充时负极释放的氢气与正极产生的氧气复合比,从而有效的降低电池的内压,为电池壳体的制作采用塑料壳体成为可能。单体电池块的室与室之间通过内部相互串联联结,可以将两个以上的单元体串联,获得高电位输出。与同类技术相比,减少了外部接线端子和外部固定框架,从而有效的减少了重量,提高了电池的能量密度,降低了镍氢动力蓄电池的综合成本。
文档编号H01M10/30GK2507150SQ01265870
公开日2002年8月21日 申请日期2001年11月16日 优先权日2001年11月16日
发明者柳永宁 申请人:西安交通大学