专利名称：外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池及其制造方法
技术领域：
本发明涉及电池技术领域，具体地说，是一种外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池及其制造方法。
背景技术：
外壳为负极的锌镍二次密封圆柱系列碱性电池,原来使用的钢外壳，其表面电镀层是先镀镍层，然后，在镀镍层的外部再电镀一层锡，以提高锌电极的析氢过电位，减少锌电极的腐蚀，降低电池内压，防止电池爬碱漏液现象的出现，但具有二次防爆功能的镀镍盖帽在实现其功能时，其排出的气体带有碱性电解质，从而引起电池外壳上外表面的镀锡层 的腐蚀，既影响导电性能，又使电池外观难以达到电池标准要求，尤其在使用时间较长时，这种现象难以避免。这一问题是困扰外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性系列电池批量推向市场的严重障碍。另外，其外壳底部点焊有负极集流盘，镀镍盖帽上点焊有正极集流盘，但它们分别与极组负极和正极的电连接都是采用压接方式，接触电阻较大，不利于电池容量的保持和寿命的延长，而且集流盘加工和极组两端窝边的工艺繁杂，使电池生产效率降低，电池成本提高。另外，负极物质在活性物质组成上还存在缺陷，且使用紫铜骨架作集流体，不利于电池寿命的进一步延长。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，对现有技术进行实质性改进和创新，提供一种结构合理，电性能优良，使用寿命更长的外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池，并提供外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池的制造方法。解决其技术问题所采用的技术方案之一是，一种外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池，它包括电池外壳，电池外壳的上端通过密封圈与镀镍盖帽绝缘密封固定连接，在电池外壳内设置由带镀锡紫铜极耳负极片，带镍极耳正极片和隔膜组成的极组，带镀锡紫铜极耳负极片与带镍极耳正极片之间为隔膜，极组外包裹保护膜，其特征是所述的电池外壳为钢镀镍外壳，所述的带镀锡紫铜极耳负极片包括镀锡紫铜极耳和负极片，负极片由镀锡黄铜网涂敷的负极物质构成，所述的带镀锡紫铜极耳负极片的结构是，包括在负极片的镀锡黄铜网上清除负极物质形成的负极片沟槽，在负极片沟槽内置的镀锡紫铜极耳与镀锡黄铜网焊接，在负极片沟槽所在位置的镀锡紫铜极耳外表面和另一面粘贴负极耐碱胶带，镀锡紫铜极耳与在电池外壳底部设置的负极紫铜垫片焊接，负极紫铜垫片外沿与电池外壳的底部焊接，所述带镍极耳正极片的结构是，正极片在1-3个正极片沟槽位置与1-3个镍正极耳焊接，在正极片的正极片沟槽或压筋所在位置的正极镍极耳外表面和另一面粘贴正极耐碱胶带，正极镍极耳与镀镍盖帽焊接。所述负极片的镀锡黄铜网涂敷的负极活性物质主要组分的重量百分含量为10-20%的锌酸钙粉，57-47%氧化锌粉和25%锌粉。在所述电池外壳内的极组外设置保护膜，所述的保护膜为耐碱胶带或耐碱塑料薄膜。解决其技术问题所采用的技术方案之二是，一种外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池的制造方法，其特征是，它包括以下步骤
本发明的外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池的制造方法包括以下步骤
1)带镍极耳正极片的制造
带镍极耳正极片的正极片采用泡沫镍作集流体，在正极片的泡沫镍上清除其正极物质而形成正极片沟槽，在1-3个 正极片沟槽内置的镍极耳点焊焊接5-8个焊点，镍极耳厚度
0.1-0. 2mm，镍极耳的宽度为2. 5_6mm，在正极片沟槽所在位置的正极镍极耳外表面和另一面粘贴正极耐碱胶带，或正极片采用泡沫镍集流体，在极带拉浆前，沿泡沫镍前进方向上，在泡沫镍上压筋并在拉浆、烘干和切片后，吹除压筋表面上残留的正极物质，在正极片的压筋所在位置的正极镍极耳外表面和另一面粘贴正极耐碱胶带；
2)带镀锡紫铜极耳负极片的制造
(a)将厚度0.1-0. 2mm的T2M紫铜带镀锡，镀锡层厚I. 5 y m，经裁切制成宽度为2. 5-6mm规定长度的镀锡紫铜极耳；
(b)将负极物质中的负极活性物质重量百分含量为10-20%锌酸钙粉，57-47%氧化锌粉和25%锌粉以及适量的添加剂和粘合剂搅拌混合制成负极物质浆料；
(c)将厚度0.35-0. 8mm,菱形格尺寸I. 16X2. 5mm,面密度400±20g/m2，折边宽度2. 5mm，镀锡层厚度I. 5 y m的镀锡黄铜网用负极物质浆料进行拉浆，在温度150°C -160°C烘干，拉浆带速为0. 5-1. 5 m/min，之后，用碾压机碾压制成规定厚度的负极带，之后分切成负极片，在负极片上清除负极物质形成负极片沟槽并清除光边位置的负极物质形成负极光边，负极光边是不带负极物质的镀锡黄铜网；
Cd)镀锡紫铜极耳置于负极片沟槽内，且与镀锡黄铜网点焊焊接5-8个焊点，在负极片沟槽所在位置的镀锡紫铜极耳外表面和另一面粘贴负极耐碱胶带；
3)极组卷绕
将带镍极耳正极片、隔膜和带镀锡紫铜极耳负极片卷绕成极组，带镀锡紫铜极耳负极片与带镍极耳正极片之间为隔膜，隔膜高出极组正、负极物质部分上、下各I. 5-2mm，极组外圈带镀锡紫铜极耳负极片外包裹I. 5圈保护膜，即I. 5圈耐碱胶带，或I. 5圈耐碱塑料薄膜，保护膜上端与隔膜平齐，其下端与带镀锡紫铜极耳负极片的光边平齐，卷绕极组外圈带镀锡紫铜极耳负极片光边倒圆角，将镀锡紫铜极耳折向负极端面并盖住卷绕孔；
4)电池装配
用0. 1-0. 2mm的T2M紫铜带镀锡I. 5 y m冲切成负极镀锡紫铜垫片，其外径比电池外壳的内径小0. 2mm，将其放入镀镍层厚度为5-8 iim电池外壳的底部，镀镍层在电池封口时不得起皮、脱落和锈蚀，负极镀锡紫铜垫片外沿与电池外壳的底部点焊焊接4-8个焊点；将极组负极端向下放入电池外壳的底部，镀锡紫铜极耳与在电池外壳底部设置的负极镀锡紫铜垫片点焊焊接2-4个焊点，将正极镍极耳穿过绝缘垫片并折向绝缘垫片，绝缘垫片置于极组上，压极组至规定深度并滚槽，拨正正极镍极耳后注入电解液，正极镍极耳与镀镍盖帽点焊焊接2-4个焊点，通过压盖封口，使电池外壳的上端通过密封圈与镀镍盖帽绝缘密封固定连接，制成电池外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池。采用锌镍二次密封圆柱碱性电池的制造方法制造的外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池，由于电池外壳不采用先镀镍、后镀锡的钢外壳，而采用本技术作为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池钢镀镍外壳，它不仅对碱性介质是稳定的，且与镉镍密封圆柱碱性电池或金属氢化物镍密封圆柱碱性电池使用的钢镀镍外壳是通用的，便于采购，价格也较低；带镀锡紫铜极耳负极片由作为集流体的镀锡黄铜网，负极物质，镀锡紫铜极耳和耐碱胶带组成，这种镀锡黄铜网中的锌能作为负极活性物质的储备物，因而有利于电池寿命的延长；作为负极物质中的负极活性物质由锌酸钙，氧化锌和富锌组成，不仅增加了负极活性物质的储备，而且减少了锌电极的腐蚀，降低了内阻，有利于电池寿命的延长；正极片的镍极耳和负极片的镀锡紫铜极耳均采用焊接工艺分别与镀镍盖帽和电池外壳底部的负极镀锡紫铜垫片电连接，免除了正极光边和光边清粉以及省去了正、负极光边窝边，去掉了正、负极压接零部件，简化了加工工艺，降低了接触电阻，有利于电池性能的提高，也使结构更加合理，生产效率明显提高，成本得到降低。极组外部用保护膜，即耐碱胶带或耐碱塑料薄膜包裹，上部略高出极组，下部与极组带镀锡紫铜极耳负极片光边平齐并且极组负极外圈 光边倒圆角，保证了这种电池的荷电保持性能。本发明的外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性系列电池的寿命循环或使用过程中，当电池内压超过电池镀镍盖帽设计的排气压力时，仍会自动释放出带有碱性介质的气体，使电池内压恢复正常状态，以保证电池的使用安全性，但释放出的气体中所含碱性电解质将不会造成电池外壳镀镍层的腐蚀，从而保证了电池的外观质量，电池性能得到保证，并且延长了电池寿命。本发明的外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池为各尺寸系列，即M型，F型，D型，C型，SC型，A型，AA型，AAA型和AAAA型等以及这些尺寸系列不同容量的外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池，并将同样使这些电池的外观质量达到标准要求，且电性能和寿命得到提闻。
图I为外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池半剖示意 图2为带镀锡紫铜极耳的锌负极片9结构示意 图3为图2中A-A剖面 图4为负极片15结构意 图5为带镍极耳正极片7结构示意 图6为图5中B-B剖面 图7为正极片19结构示意图。图中I镀镍盖帽，2正极镍极耳，3密封圈，4绝缘垫片，5电池外壳，6保护膜，7带镍极耳正极片，8隔膜，9带镀锡紫铜极耳负极片，10负极紫铜垫片，11镀锡紫铜极耳，12镀锡黄铜网，13负极物质，14负极片沟槽，15负极片，16正极片沟槽或压筋，17负极耐碱胶带，18正极耐碱胶带，19正极片，20正极物质，21泡沫镍。
具体实施例方式下面利用附图和实施例对本发明作进一步说明。参照图I,本发明的外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池包括电池外壳5,电池外壳5的上端通过密封圈3与镀镍盖帽I绝缘密封固定连接。在电池外壳5内设置由带镀锡紫铜极耳负极片9，隔膜8和带镍极耳正极片7卷绕成的极组，带镀锡紫铜极耳负极片9与带镍极耳正极片7之间为隔膜8，极组带镀锡紫铜极耳负极片9的外圈包裹保护膜6，极组上端放置绝缘垫片4并且正极镍极耳2穿过绝缘垫片4与镀镍盖帽I焊接。所述的电池外壳5为钢镀镍外壳。参照图I-图4，所述的带镀锡紫铜极耳负极片9包括镀锡紫铜极耳11，负极片15和负极耐碱胶带17，负极片15由镀锡黄铜网12，涂敷的负极物质13构成，所述的带镀锡紫铜极耳负极片9的结构是，包括在负极片15的镀锡黄铜网12上清除负极物质13形成的负极片沟槽14，在负极片沟槽14内置的镀锡紫铜极耳11与镀锡黄铜网12焊接，在负极片沟槽14所在位置的镀锡紫铜极耳11外表面和另一面粘贴负极耐碱胶带17。镀锡紫铜负极耳11与在电池外壳5底部设置的负极紫铜垫片10焊接。负极紫铜垫片10外沿与电池外壳5的底部焊接。所述负极片15的镀锡黄铜网12涂敷的负极物质13中的负极活性物质主要组分的重量百分含量为10-20%锌酸钙粉，57-47%氧化锌粉和25%锌粉组成。在所述电池外壳5内壁和电池极组外圈的带镀锡极耳负极片9之间上设置保护膜6，所述的保护膜6为耐碱胶带或耐碱塑料薄膜。隔膜8为亲水处理的聚丙稀微孔膜，采用市售产品；耐碱胶带或耐碱塑料薄膜采用市售产品。参照图I、图5-图7，所述带镍极耳正极片7包括正极片19，正极镍极耳2和正极耐碱胶带18组成，正极片19由泡沫镍21涂敷正极物质20构成，所述带镍极耳正极片7的结构是，包括在泡沫镍21上清除涂敷的正极物质20形成的正极片沟槽或压筋16，在正极片沟槽或压筋16内置的正极镍极耳2与泡沫镍21焊接，在正极片沟槽16所在位置的正极镍极耳2外表面和另一面粘贴正极耐碱胶带18。正极镍极耳2与镀镍盖帽I焊接。本发明的外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池的制造方法包括以下步骤
I)带镍极耳正极片7的制造
带镍极耳正极片7的正极片19采用泡沫镍21作集流体，在正极片19的泡沫镍21上清除其涂敷的正极物质20而形成正极片沟槽16，在正极片沟槽16内置的正极镍极耳2点焊焊接5-8个焊点，正极镍极耳2厚度0. 1-0. 2mm，宽度2. 5_6mm，在正极片沟槽16所在位置的正极镍极耳2外表面和另一面粘贴正极耐碱胶带18，耐碱胶带18的厚度为0. 06-0. 08mm,或正极片19采用泡沫镍21集流体，在极带拉浆前，沿泡沫镍21前进方向上，在泡沫镍21上压筋16并在拉浆、烘干和切片后，吹除压筋16表面上残留的正极物质20，在正极片19的压筋16所在位置的正极镍极耳2外表面和另一面粘贴正极耐碱胶带18，耐碱胶带18的厚度为 0. 06-0. 08mm ；
2)带镀锡紫铜极耳的负极片9的制造
(a)将厚度0.1-0. 2mm的T2M紫铜带镀锡，镀锡层厚I. 5 y m，经裁切制成宽度为2. 5-6. Omm的镀锡紫铜极耳11 ；
(b)将负极物质13中的负极活性物质重量百分含量为10-20%锌酸钙粉，57-47%氧化锌粉和25%锌粉以及适量的添加剂和粘合剂搅拌混合制成负极物质13的浆料；(c)将厚度0.35-0. 8mm,菱形格尺寸I. 16X2. 5mm,面密度400±20g/m2，折边宽度2. 5mm，镀锡层厚度I. 5 的镀锡黄铜网12用负极物质13的浆料进行拉浆，在温度1500C _160°C烘干，拉衆带速为0. 5-1. 5m/min,之后，用碾压机碾压制成规定厚度的负极带，之后分切成负极片15，在负极片15上清除负极物质13形成负极片沟槽14 ；
(d)镀锡紫铜极耳11置于负极片沟槽14内，且与镀锡黄铜网12点焊焊接5-8个焊点，在负极片沟槽14所在位置的镀锡紫铜极耳11外表面和另一面粘贴负极耐碱胶带17 ；
3)极组卷绕
将带镍极耳正极片7、隔膜8和带镀锡紫铜极耳负极片9卷绕成极组，带镀锡紫铜极耳负极片9与带镍极耳正极片7之间为隔膜8，隔膜8高出极组正、负极物质部分上、下各I. 5-2mm，极组外圈带镀锡紫铜极耳负极片9外包裹I. 5圈保护膜6，即I. 5圈耐碱胶带，或I. 5圈耐碱塑料薄膜，保护膜6上端与隔膜8平齐，其下端与极组中带镀锡紫铜极耳负极片9的光边平齐，卷绕极组外圈带镀锡紫铜极耳负极片光边倒圆角，将镀锡紫铜极耳11折向负极端面并盖住卷绕孔； 4)电池装配
用0. 1-0. 2mm的T2M紫铜带镀锡I. 5 y m冲切成负极镀锡紫铜垫片10，其外径比电池外壳5的内径小0. 2mm,将其放入镀镍层厚度为5_8 u m电池外壳5的底部，电池外壳5的镀镍层在电池封口时不得起皮、脱落和锈蚀，负极镀锡紫铜垫片10外沿与电池外壳5的底部点焊焊接4-8个焊点；将极组负极端向下放入电池外壳5的底部，镀锡紫铜极耳11与在电池外壳5底部设置的负极镀锡紫铜垫片10点焊焊接2-4个焊点，将正极镍极耳2穿过绝缘垫片4并折向绝缘垫片4，绝缘垫片4置于极组上，压极组至规定深度并滚槽，拨正正极镍极耳2后注入电解液，正极镍极耳2与镀镍盖帽I点焊焊接2-4个焊点，且每个正极镍极耳都要焊接2-4个焊点，通过压盖封口，使电池外壳5的上端通过密封圈3与镀镍盖帽I绝缘密封固定连接，制成电池外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池。用本发明制造方法制造的外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性系列电池，经过检测满足GB/T 22084. 1-2008含碱性或其它非酸性电解质的蓄电池和蓄电池组国家标准规定，经过8个月的试用效果良好，实现了本发明目的和达到了所述的技术效果。本发明的具体实施例并非穷举，本领域技术人员不经过创造性劳动所进行的复制 和改进应属于本发明权利要求保护的范围。
权利要求
1.一种外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池，它包括电池外壳，电池外壳的上端通过密封圈与镀镍盖帽绝缘密封固定连接，在电池外壳内设置由带镀锡紫铜极耳负极片，带镍极耳正极片和隔膜组成的极组，带镀锡紫铜极耳负极片与带镍极耳正极片之间为隔膜，其特征是所述的电池外壳为钢镀镍外壳，所述的带镀锡紫铜极耳负极片包括带镀锡紫铜极耳和负极片，负极片由镀锡黄铜网涂敷的负极物质构成，所述的带镀锡紫铜极耳负极片的结构是，包括在负极片的镀锡黄铜网上清除负极物质形成的负极片沟槽，在负极片沟槽内置的镀锡紫铜极耳与镀锡黄铜网焊接，在负极片沟槽所在位置的镀锡紫铜极耳外表面和另一面粘贴负极耐碱胶带，镀锡紫铜负极耳与在电池外壳底部设置的负极紫铜垫片焊接，负极紫铜垫片外沿与电池外壳的底部焊接，所述带镍极耳正极片的结构是，正极片与1-3个镍极耳焊接，在正极片的正极片沟槽或压筋所在位置的正极镍极耳外表面和另一面粘贴正极耐碱胶帯，正极镍极耳与镀镍盖帽焊接。
2.根据权利要求I所述的外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池，其特征是所述负极片的镀锡黄铜网涂敷的负极活性物质主要组分的重量百分含量为10-20%的锌酸钙粉，57-47%氧化锌粉和25%锌粉。
3.根据权利要求I所述的外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池，其特征是在所述电池外壳内的极组外设置保护膜，所述的保护膜为耐碱胶带或耐碱塑料薄膜。
4.根据权利要求I所述的外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池的制造方法，其特征是，它包括以下步骤 1)带镍极耳正极片的制造 带镍极耳正极片的正极片采用泡沫镍作集流体，在正极片的泡沫镍上清除其正极物质而形成正极片沟槽，在每个正极片沟槽内置的镍极耳与泡沫镍点焊焊接5-8个焊点，镍极耳厚度O. 1-0. 2mm,宽度2. 5_6mm，在正极片沟槽所在位置的镍极耳外表面和另一面粘贴正极耐碱胶带，或正极片采用泡沫镍作集流体，在极带拉浆前，沿泡沫镍前进方向上，在泡沫镍上压筋并在拉浆、烘干和切片后，吹除压筋表面上残留的正极物质，在正极片的压筋所在位置的镍极耳外表面和另一面粘贴正极耐碱胶带； 2)带镀锡紫铜极耳的负极片的制造 (a)将厚度O.1-0. 2mm的T2M紫铜带镀锡，镀锡层厚I. 5 μ m，经裁切制成宽度2. 5_6mm镀锡紫铜极耳； (b)将负极物质中的负极活性物质重量百分含量为10-20%锌酸钙粉，57-47%氧化锌粉和25%锌粉以及适量的添加剂和粘合剂搅拌混合制成负极物质浆料； (c)将厚度O.35-0. 8mm,菱形格尺寸I. 16X2. 5mm,面密度400±20g/m2，折边宽度2.5mm,镀锡层厚度I. 5 μ m的镀锡黄铜网用负极物质浆料进行拉浆，在温度150°C _160°C烘干，拉浆带速为O. 5-1. 5m/min，之后，用碾压机碾压制成规定厚度的负极带，之后分切成负极片，在负极片上清除负极物质形成负极片沟槽； Cd)镀锡紫铜极耳置于负极片沟槽内，且与镀锡黄铜网点焊焊接5-8个焊点，在负极片沟槽所在位置的镀锡紫铜极耳外表面和另一面粘贴负极耐碱胶带； 3)极组卷绕 将带镍极耳正极片、隔膜和带镀锡紫铜极耳负极片卷绕成极组，带镀锡紫铜极耳负极片与带镍极耳正极片之间为隔膜，隔膜高出极组正、负极物质部分上、下各I. 5-2mm，极组外圈带镀锡紫铜极耳负极片外包裹I. 5圈保护膜，即I. 5圈耐碱胶带，或I. 5圈耐碱塑料薄膜，保护膜上端与隔膜平齐，其下端与带镀锡紫铜极耳负极片的光边平齐，卷绕极组外圈带镀锡紫铜极耳负极片光边倒圆角，将镀锡紫铜极耳折向负极端面并盖住卷绕孔； 4)电池装配 用O. 1-0. 2mm的T2M紫铜带镀锡I. 5 μ m冲切成负极镀锡紫铜垫片，其外径比电池外 壳的内径小O. 2mm，将其放入镀镍层厚度为5-7 μ m电池外壳的底部，负极镀锡紫铜垫片外沿与电池外壳的底部点焊焊接4-8个焊点；将极组负极端向下放入电池外壳的底部，镀锡紫铜极耳与在电池外壳底部设置的负极镀锡紫铜垫片点焊焊接2-4个焊点，将正极镍极耳穿过绝缘垫片并折向绝缘垫片，绝缘垫片置于极组上，压极组至规定深度并滚槽，拨正正极镍极耳后注入电解液，正极镍极耳与镀镍盖帽点焊焊接2-4个焊点，通过压盖封ロ，使电池外壳的上端通过密封圈与镀镍盖帽绝缘密封固定连接，制成电池外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池。
全文摘要
一种外壳为负极的锌镍二次密封圆柱碱性电池，包括电池外壳、镀镍盖帽、带镀锡紫铜极耳负极片、隔膜、带镍极耳正极片，保护膜，其特点是电池外壳为钢镀镍外壳，负极片由镀锡黄铜网涂敷负极物质制成，在负极片上清除负极物质形成的负极片沟槽内置的镀锡紫铜极耳与镀锡黄铜网焊接，在负极片沟槽所在位置的镀锡紫铜极耳表面和另一面粘贴负极耐碱胶带，负极镀锡紫铜垫片、镀锡紫铜极耳与电池外壳的底部依次焊接，正极片与1-3个镍极耳焊接，在带镍极耳正极片的正极片沟槽或压筋所在位置的镍极耳表面和另一面粘贴正极耐碱胶带，镍极耳与镀镍盖帽焊接。还提供了这种电池的制造方法。具有结构合理，电性能优良，使用寿命更长等优点。
文档编号H01M2/02GK102664242SQ201210152190
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月17日 优先权日2012年5月17日
发明者丁超, 何圣贤, 倪天明, 翟灿, 边树华, 马如骏 申请人:吉林卓尔科技股份有限公司