专利名称：钢带镍电极及所组装电池的制作方法
技术领域：
本发明钢带镍电极及所组装电池属于电池领域，特别是涉及镍氢碱性蓄电池。
背景技术：
圆柱密封镍镉碱性蓄电池具有比功率高，使用寿命长，体积小，质量轻及性能价格比高等优点，广泛应用于通讯工具，电动工具及各种仪器等方面，曾一度主宰着可充电池市场。
目前镍镉电池中所用的镍电极有两种方式，为烧结式电极和非烧结式电极。对于烧结式镍电极制造，是先在镍基板上涂覆由粘结剂与金属镍粉组成的混合物后进行烧结处理，得到多孔镍基板，将此基板经过镍盐溶液浸渍、碱化处理等工序，反复多次制成烧结式镍电极，该制备工序复杂，活性物质填充密度低。而非烧结式镍电极以泡沫镍电极为代表，将活性物质直接填充到泡沫镍多孔体内部制备而成，该种电极制备方法简单，由于采用了高孔隙度的发泡镍多孔体，因而可以高密度填充，制造高容量电池，但是由于发泡镍制备工艺复杂以及镍材料本身资源缺乏使得所制造出来的镍电极成本高。
为了解决以上问题，目前开发出了一种粘结式电极。如中国专利公开号CN1317839A所公开的粘结式电极，包含有一层导电支持体，以及由氢氧化镍活性物质和粘结剂、导电剂等辅助物质混合组成的正极料，其中的粘结剂是包含由聚四氟乙烯和亲水性粘结剂所组成的混合粘合剂，而所述亲水性粘结剂包括甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素中至少一种或其二元、三元的混合物。虽然该专利公开的粘结式电极具有制造工艺简单，设备投资少，生产成本低等优点，但是按照上述工艺得到的粘结式镍电极的电极反应可逆性差，电化学反应电阻高，造成电极放电容量和电位的降低，而且随着充放电循环过程的进行，活性物质逐渐脱落造成电池工作寿命短。
发明的内容本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种电极制备工艺方法简单，高容量的电池，粘结式电极生产成本低，循环充放电次数多，电极反应可逆性好，有效的防止电极上的活性物质在充放电过程中逐渐脱落造成的电池工作寿命短的问题，延长电池工作寿命。
本发明的目的是通过以下措施来达到的，本发明公开一种以钢带为支持体的粘结式镍电极，其制备工艺为将氢氧化镍材料、导电剂、粘结剂相互混合成均匀的浆料后涂覆在钢带上，并经过干燥碾压形成钢带镍电极，其中所用的粘结剂包括亲水部分和疏水部分，疏水性粘结剂是氟的高聚物，可以是聚四氟乙烯乳液。亲水部分粘结剂是纤维素类高分子和聚丙烯酸及其钠盐、聚甲基丙烯酸及其钠盐与丙烯酸乙烯醇共聚物混合体，其中纤维素类高分子的用量是正极干粉重量的0.01～5％，聚丙烯酸及其钠盐、聚甲基丙烯酸及其钠盐与丙烯酸乙烯醇共聚物用量是正极干粉重量的0.01～10％。纤维素类高分子是甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素中至少一种的混合物。所述的所述的钢带，包括穿孔钢带、毛刺钢带、钢网，其表面可以是镀镍的，也可以是不镀镍的。在粘结剂的亲水部分中加入聚丙烯酸及其钠盐、聚甲基丙烯酸及其钠盐与丙烯酸乙烯醇共聚物，可以防止电极上的活性物质在充放电过程中逐渐脱落，使电极上的活性物质吸附在钢带上，粘结牢靠。粘结剂的亲水部分中也可以加入甲基丙烯酸或甲基丙烯酸酯的均聚物或共聚物的混合体。
本发明粘结式镍电极为正极的碱性电池，是由钢带镍电极和镉负极相配对，并在中间介入高分子隔膜，卷绕成电芯后注入电解液，经过活化后形成的电池。
本发明电极制备工艺方法简单，电极反应可逆性好，生产成本低，电池容量高，循环充放电次数多，工作寿命长。
具体实施例方式
本发明粘结式镍电极为正极的碱性电池，是由钢带镍电极和镉负极相配对，并在中间介入高分子隔膜，卷绕成电芯后注入电解液，经过活化后形成的电池。电极是将氢氧化镍材料、导电剂、粘结剂相互混合成均匀的浆料后涂覆在钢带上，并经过干燥碾压形成钢带镍电极，粘结剂包括亲水部分和疏水部分，疏水性粘结剂是聚四氟乙烯乳液。亲水部分粘结剂是纤维素类高分子和聚丙烯酸及其钠盐、聚甲基丙烯酸及其钠盐与丙烯酸乙烯醇共聚物的混合体，纤维素类高分子是甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素中至少一种的混合物，其中纤维素类高分子的用量是正极干粉重量的0.01～5％，聚丙烯酸及其钠盐、聚甲基丙烯酸及其钠盐与丙烯酸乙烯醇共聚物用量是正极干粉重量的0.01～10％。钢带可以是穿孔钢带或毛刺钢带或钢网，其表面可以是镀镍的，也可以是不镀镍的。
下面是本发明的实施例实施例1将82重量份的氢氧化镍，5重量份的氧化亚钴，5重量份的石墨，2重量份二氧化钛，5重量份氧化镉，一起混合形成正极干粉。将正极干粉重量的0.35％的羧甲基纤维素钠，正极干粉重量的0.35％聚丙烯酸钠，正极干粉重量的0.6％丙烯酸乙烯醇共聚物，加入水分配置成亲水粘结剂。将正极干粉重量的2％聚四氟乙烯乳液作为疏水性粘结剂。将正极干粉、亲水性粘结剂、疏水性粘结剂搅拌得到均一的浆料，然后将浆料涂至镀镍毛刺钢带两侧，厚度控制在干燥碾压后为0.75毫米，冲切成60mm×39.5mm的正极片，并点焊上极耳与镉负极、隔膜组装成碱性镍镉电池，电解液为溶有氢氧化锂的氢氧化钾水溶液，制得电池A。
实施例2将82重量份的氢氧化镍，3重量份的氧化亚钴，8重量份的石墨，2重量份的二氧化钛，5重量份的氧化镉，一起混合形成正极干粉。将正极干粉重量的0.35％的羧甲基纤维素钠，正极干粉重量的0.35％聚丙烯酸钠，正极干粉重量的0.6％丙烯酸乙烯醇共聚物，加入水分配置成亲水粘结剂。将正极干粉重量的2％聚四氟乙烯乳液作为疏水性粘结剂。将正极干粉、亲水性粘结剂、疏水性粘结剂搅拌得到均一的浆料，然后将浆料涂至镀镍毛刺钢带两侧，厚度控制在干燥碾压后为0.75毫米，冲切成60mm×39.5mm的正极片，并点焊上极耳与镉负极、隔膜组装成碱性镍镉电池，电解液为溶有氢氧化锂的氢氧化钾水溶液，制得电池B。
实施例3将82重量份的氢氧化镍，3重量份的氧化亚钴，8重量份的石墨以二氧化钛2重量份均匀混合，5重量份的氧化镉，一起混合形成正极干粉。将正极干粉重量的0.7％的羧甲基纤维素钠，正极干粉重量的0.6％丙烯酸乙烯醇共聚物，加入水分配置成亲水粘结剂。将正极干粉重量的2％聚四氟乙烯乳液作为疏水性粘结剂。将正极干粉、亲水性粘结剂、疏水性粘结剂搅拌得到均一的浆料，然后将浆料涂至镀镍穿孔钢带两侧，厚度控制在干燥碾压后为0.75毫米，冲切成60mm×39.5mm的正极片，并点焊上极耳与镉负极、隔膜组装成碱性镍镉电池，电解液为溶有氢氧化锂的氢氧化钾水溶液，制得电池C。
比较例1将82重量份的氢氧化镍，5重量份的氧化亚钴，5重量份的石墨以二氧化钛2重量份均匀混合，5重量份的氧化镉，一起混合形成正极干粉。将正极干粉重量的0.7％的羧甲基纤维素钠作为亲水粘结剂。将正极干粉重量的2％聚四氟乙烯乳液作为疏水性粘结剂。将正极干粉、亲水性粘结剂、疏水性粘结剂搅拌得到均一的浆料，然后将浆料涂至镀镍毛刺钢带两侧，厚度控制在干燥碾压后为0.75毫米，冲切成60mm×39.5mm的正极片，并点焊上极耳与镉负极、隔膜组装成碱性镍镉电池，电解液为溶有氢氧化锂的氢氧化钾水溶液，制得电池D。
电池的充放电容量是在800mA(1C电流)下放电确定的；电池的循环性能方式为400mA充电150分钟-ΔV＝-10mV控制充电过程，400mA放电对电池进行充放电循环；同时测定了电池的内阻。电池A、电池B、电池C、电池D的表现如表1。
表1电池A、电池B、电池C、电池D的电化学性能
权利要求
1.一种钢带镍电极，钢带为支持体的粘结式镍电极，其制备工艺为将氢氧化镍材料、导电剂、粘结剂相互混合成均匀的浆料后涂覆在钢带上，并经过干燥碾压形成钢带镍电极，其中所用的粘结剂包括亲水部分和疏水部分，疏水性粘结剂是氟的高聚物，其特征是亲水部分粘结剂是纤维素类高分子和聚丙烯酸及其钠盐、聚甲基丙烯酸及其钠盐与丙烯酸乙烯醇共聚物的混合体，其中纤维素类高分子的用量是正极干粉重量的0.01～5％，聚丙烯酸及其钠盐、聚甲基丙烯酸及其钠盐与丙烯酸乙烯醇共聚物用量是正极干粉重量的0.01～10％。
2.根据权利要求1所述的钢带镍电极，其特征是纤维素类高分子是甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素中至少一种的混合物。
3.根据权利要求1所述的钢带镍电极，其特征是钢带是穿孔钢带或毛刺钢带或钢网。
4.根据权利要求1所述的钢带镍电极，其特征是钢带表面是镀镍的。
5.根据权利要求1所述的钢带镍电极，其特征是甲基丙烯酸或甲基丙烯酸酯的均聚物或共聚物的混合体。
6.一种钢带镍电极所组装电池，是由钢带镍电极和镉负极相配对，并在中间介入高分子隔膜，卷绕成电芯后注入电解液，经过活化后形成的电池，电极是将氢氧化镍材料、导电剂、粘结剂相互混合成均匀的浆料后涂覆在钢带上，并经过干燥碾压形成钢带镍电极，粘结剂包括亲水部分和疏水部分，疏水性粘结剂是聚四氟乙烯乳液，其特征是亲水部分粘结剂是纤维素类高分子和聚丙烯酸及其钠盐、聚甲基丙烯酸及其钠盐与丙烯酸乙烯醇共聚物的混合体，纤维素类高分子是甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素中至少一种的混合物，其中纤维素类高分子的用量是正极干粉重量的0.01～5％，聚丙烯酸及其钠盐、聚甲基丙烯酸及其钠盐与丙烯酸乙烯醇共聚物用量是正极干粉重量的0.01～10％。
全文摘要
本发明钢带镍电极及所组装电池属于电池领域，特别是涉及镍氢碱性蓄电池，本发明粘结式镍电极为正极的碱性电池，是由钢带镍电极和镉负极相配对，电极是将氢氧化镍材料、导电剂、粘结剂相互混合成均匀的浆料后涂覆在钢带上，并经过干燥碾压形成钢带镍电极，疏水性粘结剂是聚四氟乙烯乳液，亲水部分粘结剂是纤维素类高分子和聚丙烯酸及其钠盐、聚甲基丙烯酸及其钠盐与丙烯酸乙烯醇共聚物的混合体，本发明电极制备工艺方法简单，电极反应可逆性好，生产成本低，电池容量高，循环充放电次数多，工作寿命长。
文档编号H01M4/32GK1694284SQ20051003305
公开日2005年11月9日 申请日期2005年1月27日 优先权日2005年1月27日
发明者薛建军, 夏信德, 潘群生, 侯宪鲁 申请人:广州市鹏辉电池有限公司