一种方形镍系二次电池及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种方形镍系二次电池及其制备方法。本发明的技术方案要点为：一种方形镍系二次电池，包括封装有电解液的壳体和设置于壳体内的极板组，极板组两侧与壳体之间分别设有开扇形金属弹性部件或者由垫板与弹性部件组成的压紧机构，壳体的侧壁与塑料盖通过耐碱胶黏剂密封在一起。本发明还公开了该方形镍系二次电池的制备方法。本发明中由于弹性部件在电池使用前期起支撑作用，在后期起受力作用，使极板组不管是在化成的前期还是在使用的后期都处于接触紧凑状态，这样就能够降低电池内阻，提高电池的放电平台和大电流放电性能；弹性部件的使用也使得电池极板组的松紧度维持在一个合理的范围，有利于充放电时电解液的自由进出，延长了电池的使用寿命。
【专利说明】一种方形镍系二次电池及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于镍系二次电池【技术领域】，具体涉及一种加装弹簧部件的方形镍系二次 电池及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前，国内方形镍系二次电池的结构设计中，一种是在有一定松紧度保证的情况 下直接将极板组装入电池壳体中（见附图1)，另一种是先将极板组捆扎后再装入电池壳体 中（见附图2)。前者的缺点是电池在循环前期的充放电中极板组因不受限制而过早地过度 膨胀，影响电池的使用寿命，另外由于电池使用初期极组中正负极片的松散接触，电池内阻 较大，大电流放电能力受到一定影响。后者的缺点是电池在使用后期由于极板组本身的膨 胀和捆扎的影响，电解液进出极板组将越来越困难，造成电池容量衰减，寿命缩短，充电电 压升高，放电平台降低。
【发明内容】
[0003] 本发明为克服现有技术的不足而提供了一种加装弹性部件的方形镍系二次电池 及其制备方法，该弹性部件可以使电池极板组一直处于紧密接触状态，电池充放电的极化 减小，提高电池的大电流放电性能，另外弹性部件的使用也使得电池极板组的松紧度维持 在一个合理的范围，有利于充放电时电解液的自由进出，延长了电池的使用寿命。
[0004] 本发明的技术方案为：一种方形镍系二次电池，包括封装有电解液的壳体和设置 于壳体内的极板组，其特征在于：所述的极板组两侧与壳体之间分别设有开扇形金属弹性 部件或者由垫板与弹性部件组成的压紧机构，所述壳体的侧壁与塑料盖通过耐碱胶黏剂密 封在一起。
[0005] 本发明所述的开扇形金属弹性部件的材质为弹簧钢、不锈钢或镀镍钢片。
[0006] 本发明所述的垫板为金属垫板或非金属垫板，非金属垫板的材质为聚丙烯、聚乙 烯或聚四氟乙烯。
[0007] 本发明所述的弹性部件为开扇形金属弹性部件或波浪形金属弹性部件。
[0008] 本发明所述的方形镍系二次电池为铁镍电池、镉镍电池、氢镍电池或锌镍电池。
[0009] 本发明所述的方形镍系二次电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1)将 正极板与负极板用聚烯烃隔膜包绕成初级极板组；（2)在初级极板组的两侧加装开扇形金 属弹性部件或者由垫板与弹性部件组成的压紧机构；（3)用螺丝和螺母将正极板的极耳和 负极板的极耳装配在集流柱上组成极板组；（4)将步骤（3)制得的极板组装入壳体内，盖上 塑料盖，用耐碱胶黏剂或超声波焊接使壳体与塑料盖密封在一起；（5)向壳体内注入电解 液，电解液为氢氧化钾与氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾的摩尔浓度为5-6mol/L、氢氧 化锂的摩尔浓度为0. 3-0. 5mol/L，注入电解液的液面高度以淹没安装在步骤（3)的壳体中 的极板组15_为宜；（6)将步骤（5)制得的电池充放电活化即制得方形镍系二次电池。 [0010] 本发明与现有技术相比具有以下优点：（1)由于弹性部件在电池使用前期起支撑 作用，在后期起受力作用，使极板组不管是在化成的前期还是在使用的后期都处于接触紧 凑状态，这样就能够降低电池内阻，提高电池的放电平台和大电流放电性能；（2)弹性部件 的使用也使得电池极板组的松紧度维持在一个合理的范围，有利于充放电时电解液的自由 进出，延长了电池的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1是现有技术中自由极板组的结构示意图，图2是图1的俯视图，图3是现有技 术中捆扎式极板组的结构示意图，图4是图3的侧视图，图5是本发明中开扇形金属弹性部 件的结构示意图，图6是图5的侧视图，图7是本发明方形镍系二次电池的结构示意图，图 8是图7的侧视图。
[0012] 图面说明：1、极板组，2、开扇形金属弹性部件，3、隔膜，4、垫板。
【具体实施方式】
[0013] 以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本 发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发 明的范围。
[0014] 实施例1 一种方形镍系二次电池，包括封装有电解液的壳体和设置于壳体内的极板组1，所述的 极板组1两侧与壳体之间分别设有开扇形金属弹性部件2,所述壳体的侧壁与塑料盖通过 耐碱胶黏剂密封在一起。所述的开扇形金属弹性部件2的材质为弹簧钢、不锈钢或镀镍钢 片。所述的方形镍系二次电池为铁镍电池、镉镍电池、氢镍电池或锌镍电池。
[0015] 本发明的另一种形式为：一种方形镍系二次电池，包括封装有电解液的壳体和设 置于壳体内的极板组，所述的极板组两侧与壳体之间分别设有由垫板4与弹性部件组成的 压紧机构，所述壳体的侧壁与塑料盖通过耐碱胶黏剂密封在一起。所述的垫板4为金属垫 板或非金属垫板，非金属垫板的材质为聚丙烯、聚乙烯或聚四氟乙烯。所述的弹性部件为开 扇形金属弹性部件2或波浪形金属弹性部件。所述的方形镍系二次电池为铁镍电池、镉镍 电池、氢镍电池或锌镍电池。
[0016] (1)将烧结式镍正极板、发泡式铁负极板用聚烯烃隔膜3包绕成初级极板组；（2) 在初级极板组两侧加装开扇形金属弹性部件2或者由垫板4和弹性部件组成的压紧机构； (3)用螺丝和螺母将正极的极耳和负极的极耳装配在集流柱上，组成极板组1 ; (4)将制得 的极板组1装入壳体内，盖上塑料盖，用耐碱胶黏剂或超声波焊接使壳体与盖子密封在一 起，然后在正、负集流柱上套上密封圈和垫片，并用螺丝将集流柱紧固在塑料盖上；（5)加 注电解液，向壳体内注入摩尔浓度为5-6mol/L的氢氧化钾水溶液（内含0. 3-0. 5mol/L的氢 氧化锂)，注入的电解液液面高度以淹没安装在步骤（3)的壳体中的极板组15毫米为宜，放 置12小时；（5)活化：将步骤（4)制得的电池以0. 2C充电10小时，停30分钟，以0. 2C放 电至1. 0V，重复3次充放电进行活化处理，即得到铁镍蓄电池。
[0017] 对比实施例2 (1)将烧结式镍正极板、发泡式铁负极板用聚烯烃隔膜包绕成极板组；（2)用螺丝和螺 母将正极的极耳和负极的极耳装配在集流柱上，组成极板组；（3)制得的极板组装入壳体 内，盖上塑料盖，用耐碱胶黏剂或超声波焊接使壳体与盖子密封在一起，然后在正、负集流 柱上套上密封圈和垫片，并用螺丝将集流柱紧固在塑料盖上；（4)加注电解液，向壳体内注 入摩尔浓度为5-6mol/L的氢氧化钾水溶液（内含0. 3-0. 5mol/L的氢氧化锂)，注入的电解 液液面高度以淹没安装在步骤（3)的壳体中的极板组15毫米为宜，放置12小时；（5)活化： 将步骤（4)制得的电池以0. 2C充电10小时，停30分钟，以0. 2C放电至1. 0V，重复3次充 放电进行活化处理，即得到铁镍蓄电池。
[0018] 对比实施例3 (1)将烧结式镍正极板、发泡式铁负极板用聚烯烃隔膜包绕成极板组；（2)用螺丝和螺 母将正极的极耳和负极的极耳装配在集流柱上，组成极板组；（3)用包扎带（PP材质）分别 在极板组上下的三分之一处进行捆扎；（4)制得的极板组装入壳体内，盖上塑料盖，用耐碱 胶黏剂或超声波焊接使壳体与盖子密封在一起，然后在正、负集流柱上套上密封圈和垫片， 并用螺丝将集流柱紧固在塑料盖上；（5)加注电解液，向壳体内注入摩尔浓度为5-6mol/L 的氢氧化钾水溶液（内含〇. 3-0. 5mol/L的氢氧化锂)，注入的电解液液面高度以淹没安装在 步骤（3)的壳体中的极板组15毫米为宜，放置12小时；（6)活化：将步骤（4)制得的电池 以0. 2C充电10小时，停30分钟，以0. 2C放电至1. 0V，重复3次充放电进行活化处理，即得 到铁镍蓄电池。
[0019] 取实施例1和对比实施例2-3制得的电池做试验： 电池以0. 25C充电8小时，停30分钟，以0. 2C放电至1. 0V，计算出电池放电容量。
[0020] 电池以0. 25C充电8小时，停30分钟，以3C放电至0. 8V，计算出电池放电容量 电池以0. 25C充电4小时，停30分钟，然后以0. 5C放电至10V，作循环，当容量到初始 容量的70%时停止，测试电池循环寿命。
[0021] 实施例1制得的电池与对比实施例2-3制得的电池的容量、放电能力和寿命的比 较，如下表： _
【权利要求】
1. 一种方形镍系二次电池，包括封装有电解液的壳体和设置于壳体内的极板组，其特 征在于：所述的极板组两侧与壳体之间分别设有开扇形金属弹性部件或者由垫板与弹性部 件组成的压紧机构，所述壳体的侧壁与塑料盖通过耐碱胶黏剂密封在一起。
2. 根据权利要求1所述的方形镍系二次电池，其特征在于：所述的开扇形弹簧片的材 质为弹簧钢、不锈钢或镀镍钢片。
3. 根据权利要求1所述的方形镍系二次电池，其特征在于：所述的垫板为金属垫板或 非金属垫板，非金属垫板的材质为聚丙烯、聚乙烯或聚四氟乙烯。
4. 根据权利要求1所述的方形镍系二次电池，其特征在于：所述的弹性部件为开扇形 金属弹性部件或波浪形金属弹性部件。
5. 根据权利要求1所述的方形镍系二次电池，其特征在于：所述的方形镍系二次电池 为铁镍电池、镉镍电池、氢镍电池或锌镍电池。
6. -种权利要求1-5中任意一项所述的方形镍系二次电池的制备方法，其特征在于包 括以下步骤：（1)将正极板与负极板用聚烯烃隔膜包绕成初级极板组；（2)在初级极板组的 两侧加装开扇形金属弹性部件或者由垫板与弹性部件组成的压紧机构；（3)用螺丝和螺母 将正极板的极耳和负极板的极耳装配在集流柱上组成极板组；（4)将步骤（3)制得的极板 组装入壳体内，盖上塑料盖，用耐碱胶黏剂或超声波焊接使壳体与塑料盖密封在一起；（5) 向壳体内注入电解液，电解液为氢氧化钾与氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾的摩尔浓 度为5-6mol/L、氢氧化锂的摩尔浓度为0. 3-0. 5mol/L，注入电解液的液面高度以淹没安装 在步骤（3)的壳体中的极板组15_为宜；（6)将步骤（5)制得的电池充放电活化即制得方 形镍系二次电池。
【文档编号】H01M2/10GK104112874SQ201410271353
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2014年6月18日
【发明者】杨玉锋, 李群杰, 李喜歌 申请人:河南创力新能源科技有限公司