一种碱性电池用的贮氢合金电极的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种碱性电池用的贮氢合金电极，通过极板、弹性多孔基片、双层隔网、柔性多孔基片对应的凸起设置；克服了现有技术中电极结构复杂、使用密封配件不便、电流放电性较小以及不稳定等不足的问题，使其达到高容量、高强度、不脱落、降低接触电阻，提高电池大电流放电性能，解决点焊松动或脱落问题，提高大电流放电性能的可靠性等有益效果。
【专利说明】—种碱性电池用的贮氢合金电极
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电池电极领域，尤其涉及贮氢合金电极领域，特别是涉及一种碱性电池用的贮氢合金电极。
【背景技术】
[0002]众所周知，氢是一种高能量密度和洁净的理想能源，贮氢合金粉末材料的产业化是关心能源利用和清洁能源的科学技术界、产业部门和政府决策部门非常关心的重大项目
之一 O
[0003]二十世纪六十年代以来，贮氢合金材料，特别是AB型MmNiCoMnAL系贮氢合金材料的研究、应用及生产制造深受关注，贮氢合金粉末材料的产业化是九十年代国际上正在大力实施的系统工程。实现贮氢合金材料产业化，必须解决可实现稳定生产的制造方法和相应的配套设备。已公开发表的制备贮氢合金粉末材料的方法有:《真空电弧熔炼铸锭、机械破碎制粉法》、《真空感应熔炼、水冷通融模铸锭、机械破碎制粉法》、《气雾化制粉法》等等。上述方法均属于贮氢合金粉末材料的制备方法，对其材料的进一步均质处理、氢气热的方法和设备却很少，几乎没有，尤其是贮氢合金粉末材料的氢气热处理装置尚未问世，而贮氢合金粉末材料经进一步均质处理、氢气热处理，可获得成份偏析小、细微、均质的合金组织，可提高贮氢合金材料的耐热性，延长其充、放电周期寿命所以贮氢合金粉末材料的进一步均质处理和氢气热处理尤为重要。
[0004]镍氢电池从八十年代问世以来，电池中采用的贮氢合金电极的成分、结构一直受到关注，在贮氢合金成份组成、金相组织结构、粉末粒度的制造控制上有了很大发展，为进一步提高贮氢合金负极的综合性能，目前还未见其结合电池电极的任何相关的报道。
[0005]长期以来，电动力能源市场被镍镉电池所垄断，而镉具剧毒性，会对环境造成严重污染，而且2006年欧洲开始禁镉，因此，开发高功率镍氢电池用于电动工具，取代镍镉电池，具有广阔的市场前景。
[0006]镍氢电池的大电流充放电性能受正极、负极、隔膜和电解液等的影响，对镍氢电池阻抗的分析研究表明:MH/Ni电池阻抗40%来源于负极，30%来源于正极，20%来源于电解液，另外10%来源于隔膜。所以提高电池的功率特性从根本上说是要降低电池阻抗，因此用来降低每一部分阻抗的技术都能够提高电池的功率特性。
[0007]贮氢合金电极(负极)的高功率性能除与所用的贮氢合金材料有关外，还与其制作工艺直接相关。
[0008]目前一般的制作工艺为涂膏式，即将贮氢合金粉、添加剂、粘结剂和水混合成浆料涂敷到导电集流体上如泡沫镍和穿孔镀镍钢带，烘干后裁成电极，也称为涂膏式电极。但涂膏式电极的缺点是:粘结剂阻碍了三相界面，即气相(氧气)、液相(电解液)，固相(贮氢合金)的形成和氧气在合金表面的还原，导致电池内压升高，不能够大电流充电；增大了合金颗粒间的接触电阻，从而使电极内阻提高。这样的制作工艺大大地降低了电极的高倍率性能。[0009]而采用低电阻的铜、镀铜的镍和铜镍合金代替泡沫镍和穿孔镀镍钢带作为导电集流体制成负极板，能降低电池内阻，明显提高功率性能。但如果直接将集流盘点焊在含有合金粉的铜、镀铜的镍等导电集流体上，易出现虚焊和脱落现象。既使点焊到位，也会因为合金粉在充放电过程中的膨胀，而引起集流盘的松动或脱落。当集流盘松动或脱落时，接触电阻增大，大大降低了电池的大电流放电性能。
[0010]目前，随着化石能源枯竭的日益临近及人类对清洁环境的追求，氢能将会起着越来越重要的作用。近年来，各国政府竞相投巨资用于氢能利用相关技术的研究。从目前的技术发展看来，氢的储运是氢能利用技术瓶颈之一。其中，高性能贮氢材料的研究是目前的研究热点。合金贮氢材料是目前商业化程度最高的贮氢材料，已经广泛的用于镍氢电池、氢提纯、催化剂等领域。然而，在开发新型贮氢合金及相关的工程应用中，需要通过实验测定贮氢合金的一些基本参数:Δ H反应焓、Δ S反应熵、反应的平衡压Peq、平台宽度、平台斜率dInP/d(H/M)、滞后系数In(Pa/Pd)、反应速率、吸放氢循环粉化后的粒径分布及其对反应的平台压、平台宽度、平台滞后、吸放氢速率的影响等。但是现有的贮氢测试装置应用压力使用范围小，系统稳定性差，易泄漏，自动化程度不高一基本上都是手动测试装置，系统的灵活性差，精确度不高。《稀有金属》，1997，21(1)，贮氢合金PCT曲线的简易测定，报道的试验装置为手动装置，使用的最高压力为2.5MPa，压力表的精度等级为2.5级。该装置的精度较低，且不能用来测试一些平衡压较高的贮氢合金。《中国有色金属学报》，2003，13 (3)，储氢材料性能测试装置及应用，报道的试验装置虽然采用电脑进行数据采集，但是仍为手动装置，且其动力学测试只能针对一些平衡压大于一个大气压的金属氢化物，对于室温下平衡压小于一个大气压的LaNiAl系列金属氢化物则无能为力。
[0011]目前现有的圆柱密封镍电池的负极通常是在泡沫镍基体上填充贮氢合金粉，经压延后而成，而正极是在泡沫镍基体上填充正极活性物质经压延后而成。两电极用聚丙烯隔膜隔开经卷绕后装入电池壳，正极通过极耳与电池盖连接，电池盖即为电池正极端，负极与电池壳壁相接触作为电池负极端，在电池壳中注入一定KOH溶液后封口，经化成后即可使用，这种电池具有比容量高、循环寿命长、无污染等特点。但是当这种电池以高功率进行放电时，负极与电池壳壁之间的接触电阻就表现出来，此时接触电阻不但产生较大的电压降而且产生大量的热；另外，通常情况下正极与电池盖同是通过薄镍片(厚为0.05-0.2mm)作为极耳连接的，为使电池能大电流工作，需要焊多个极耳，这使得极耳与电池盖间焊接出现困难，而且焊接时产生的热量会使电池盖温度升高，造成二次安全阀性能改变，使电池密封性变差，电池在高功率(大电流)条件下工作时，电池间的联接电阻和原料结构也是不容忽视的问题。
实用新型内容
[0012]本实用新型目的在于解决现有技术中结构复杂、使用密封配件不便、电流放电性较小以及不稳定等不足的问题，提供一种无需密封、同时减少焊接方式带来的诸多弊病，具有高输出、输入功率，可以大量生产易活化、导电性能稳定的高容量碱性电池用的贮氢合金电极，使其达到高容量、高强度、不脱落、降低接触电阻，提高电池大电流放电性能，解决点焊松动或脱落问题，提高大电流放电性能的可靠性等有益效果。
[0013]为实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的:[0014]本实用新型的一种碱性电池用的贮氢合金电极，所述碱性电池用的贮氢合金电极由上至下依次包括第一极板、弹性多孔基片、双层隔网、柔性多孔基片和第二极板；其特征在于，所述第一极板的上表面镀有一层体心立方或体心正方晶体结构的贮氢合金表层，所述第一极板的下表面的中央部分均匀设有多个凸起，所述弹性多孔基片的多孔与所述凸起活动扣接，所述弹性多孔基片的下表面与所述双层隔网的上表面通过第一胶片粘结连接，所述双层隔网的下表面与所述柔性多孔基片通过第二胶片粘结连接，所述第二极板的上表面边缘部分均匀设有多个突出部，所述柔性多孔基片的多孔与所述第二极板的突出部活动扣接。
[0015]作为优选方式，所述弹性多孔基片由有机硅弹性薄膜层与聚酯薄膜层压合一体后开孔构成。
[0016]作为优选方式，所述柔性多孔基片由聚酰亚胺薄膜层与聚醚多元醇薄膜层压合一体后开孔构成。
[0017]作为优选方式，所述双层隔网由两个超细玻璃纤维网叠加构成，所述超细玻璃纤维网的超细玻璃纤维的直径范围在0.6?0.75u m之间。
[0018]相对于现有技术，本实用新型有以下优势:
[0019]本实用新型的一种碱性电池用的贮氢合金电极，其电极在组成电池后，电极接触电解液后组分的弹性多孔基片、双层隔网与柔性多孔基片就溶入电解液内，是一种耐大电流冲放、导电率高和活性能力好的动力电池用高容量贮氢合金电极片。这种电极片在电池生产过程中也不会造成粉末化或氧化，大幅度降低镍氢电池容量与贮氢合金粉用量的比值，大大减少贮氢合金粉的加入量。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型的一种碱性电池用的贮氢合金电极的结构流程示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本实用新型。
[0022]实施例1:
[0023]如图1所示，本实用新型的一种碱性电池用的贮氢合金电极，所述碱性电池用的贮氢合金电极由上至下依次包括第一极板、弹性多孔基片、双层隔网、柔性多孔基片和第二极板；其特征在于，所述第一极板的上表面镀有一层体心立方或体心正方晶体结构的贮氢合金表层，所述第一极板的下表面的中央部分均匀设有多个凸起，所述弹性多孔基片的多孔与所述凸起活动扣接，所述弹性多孔基片的下表面与所述双层隔网的上表面通过第一胶片粘结连接，所述双层隔网的下表面与所述柔性多孔基片通过第二胶片粘结连接，所述第二极板的上表面边缘部分均匀设有多个突出部，所述柔性多孔基片的多孔与所述第二极板的突出部活动扣接。
[0024]实施例2:
[0025]如图1所示，本实用新型的一种碱性电池用的贮氢合金电极，所述碱性电池用的贮氢合金电极由上至下依次包括第一极板、弹性多孔基片、双层隔网、柔性多孔基片和第二极板；其特征在于，所述第一极板的上表面镀有一层体心立方或体心正方晶体结构的贮氢合金表层，所述第一极板的下表面的中央部分均匀设有多个凸起，所述弹性多孔基片的多孔与所述凸起活动扣接，所述弹性多孔基片的下表面与所述双层隔网的上表面通过第一胶片粘结连接，所述双层隔网的下表面与所述柔性多孔基片通过第二胶片粘结连接，所述第二极板的上表面边缘部分均匀设有多个突出部，所述柔性多孔基片的多孔与所述第二极板的突出部活动扣接；所述弹性多孔基片由有机硅弹性薄膜层与聚酯薄膜层压合一体后开孔构成。
[0026]实施例3:
[0027]如图1所示，本实用新型的一种碱性电池用的贮氢合金电极，所述碱性电池用的贮氢合金电极由上至下依次包括第一极板、弹性多孔基片、双层隔网、柔性多孔基片和第二极板；其特征在于，所述第一极板的上表面镀有一层体心立方或体心正方晶体结构的贮氢合金表层，所述第一极板的下表面的中央部分均匀设有多个凸起，所述弹性多孔基片的多孔与所述凸起活动扣接，所述弹性多孔基片的下表面与所述双层隔网的上表面通过第一胶片粘结连接，所述双层隔网的下表面与所述柔性多孔基片通过第二胶片粘结连接，所述第二极板的上表面边缘部分均匀设有多个突出部，所述柔性多孔基片的多孔与所述第二极板的突出部活动扣接；所述弹性多孔基片由有机硅弹性薄膜层与聚酯薄膜层压合一体后开孔构成；所述柔性多孔基片由聚酰亚胺薄膜层与聚醚多元醇薄膜层压合一体后开孔构成。
[0028]实施例4:
[0029]如图1所示，本实用新型的一种碱性电池用的贮氢合金电极，所述碱性电池用的贮氢合金电极由上至下依次包括第一极板、弹性多孔基片、双层隔网、柔性多孔基片和第二极板；其特征在于，所述第一极板的上表面镀有一层体心立方或体心正方晶体结构的贮氢合金表层，所述第一极板的下表面的中央部分均匀设有多个凸起，所述弹性多孔基片的多孔与所述凸起活动扣接，所述弹性多孔基片的下表面与所述双层隔网的上表面通过第一胶片粘结连接，所述双层隔网的下表面与所述柔性多孔基片通过第二胶片粘结连接，所述第二极板的上表面边缘部分均匀设有多个突出部，所述柔性多孔基片的多孔与所述第二极板的突出部活动扣接；所述弹性多孔基片由有机硅弹性薄膜层与聚酯薄膜层压合一体后开孔构成；所述柔性多孔基片由聚酰亚胺薄膜层与聚醚多元醇薄膜层压合一体后开孔构成；所述双层隔网由两个超细玻璃纤维网叠加构成，所述超细玻璃纤维网的超细玻璃纤维的直径范围在0.6?0.75u m之间。
[0030]根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的外形变更和原料的替换修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的【具体实施方式】，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了 一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
【权利要求】
1.一种碱性电池用的贮氢合金电极，所述碱性电池用的贮氢合金电极由上至下依次包括第一极板、弹性多孔基片、双层隔网、柔性多孔基片和第二极板；其特征在于，所述第一极板的上表面镀有一层体心立方或体心正方晶体结构的贮氢合金表层，所述第一极板的下表面的中央部分均匀设有多个凸起，所述弹性多孔基片的多孔与所述凸起活动扣接，所述弹性多孔基片的下表面与所述双层隔网的上表面通过第一胶片粘结连接，所述双层隔网的下表面与所述柔性多孔基片通过第二胶片粘结连接，所述第二极板的上表面边缘部分均匀设有多个突出部，所述柔性多孔基片的多孔与所述第二极板的突出部活动扣接。
2.根据权利要求1所述的一种碱性电池用的贮氢合金电极，其特征在于，所述弹性多孔基片由有机硅弹性薄膜层与聚酯薄膜层压合一体后开孔构成。
3.根据权利要求1所述的一种碱性电池用的贮氢合金电极，其特征在于，所述柔性多孔基片由聚酰亚胺薄膜层与聚醚多元醇薄膜层压合一体后开孔构成。
4.根据权利要求1所述的一种碱性电池用的贮氢合金电极，其特征在于，所述双层隔网由两个超细玻璃纤维网叠加构成，所述超细玻璃纤维网的超细玻璃纤维的直径范围在.0.6 ?0.75um 之间。
【文档编号】H01M4/24GK203746973SQ201420150947
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】张治平, 郑小海 申请人:福建高力金煌能源科技有限公司