高低温超高倍率镍氢动力电池的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种高低温超高倍率镍氢动力电池，它涉及一种电池。它包括电池钢壳、发泡镍地垫、卷绕成型的极组、铜网尖刺、正极集流体和盖帽，电池钢壳内底部设置有发泡镍地垫，电池钢壳内设置有卷绕成型的极组，卷绕成型的极组底部端面设置有外凸的铜网尖刺，铜网尖刺与发泡镍地垫相接触，卷绕成型的极组的尾部与电池钢壳接触导电，卷绕成型的极组头部通过防短路胶圈与电池钢壳内壁隔离设置，滚槽好的卷绕成型的极组头部端面焊接有正极集流体，正极集流体上引出有双纯镍片，双纯镍片与盖帽焊接。本实用新型提高了电池高倍率放电容量和放电中值电压；提高电池大电流放电平台，改善了因高低温条件使电池充放电效率的降低。
【专利说明】高低温超高倍率镍氢动力电池
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及的是一种电池，具体涉及一种高低温超高倍率镍氢动力电池。
【背景技术】
[0002]镍氢电池由镍氢化合物正电极、储氢合金负电极以及碱性电解液(比如30%的氢氧化钾溶液)组成:正负极、隔膜、电解液、外壳。前三大部分共同组成了化学能与电能转化的物质基础。充电时，正极氢氧化镍失去质子变为羟基氧化镍；负极储氢金属得到质子变为金属氢化合物。微观上看是质子在正负极的来回运动。放电时，电极反应正好相反，所以经过一周期的充放电，电池物质组成回到原有状态，因此可以多次充放电使用，被称为二次电池(不可充电池为一次电池)。
[0003]高低温超高倍率镍氢动力电池是集镍氢电池各种优点于一体的特殊电池，其能在温度-20-70度恶劣环境下提供电能。随着温度升高，正极球镍电位与电解液溶液析氧电位相近或者重合。因此，充电时，电能转化为氧气键能，产生大量氧气，这样一方面造成密封电池内压急剧升高，温度也升高(氢氧复合生成水，造成电池重要组成一电解液的泄露)，另一方面使得充电效率降低。电池充电效率低使得普通镍氢电池在高温下只能放出额定容量的60%左右，或者更低。同时电池在低温环境((TC)下，电碱质活性变弱，离子迁移速率大幅度降低，使得正负极电子交换变慢，气体吸附速率降低，环境温度降到(_20°C)时电碱液有结晶析出现象，这就等于电池少了离子导通，充放电效率明显下降。晶体状电碱质体积增大，在正负极活性物质及隔膜之间产生阻隔严重时能使电池失效。如何使镍氢电池在高低温环境下具有常温电池的充放电能力来满足特殊用电器，及还能大倍率放电，研究镍氢电池的高低温失效模式与制约因素，提高倍率充放电性能。因此突破相应技术瓶颈，并能产业化生产就能使问题得到有效解决。
实用新型内容
[0004]针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种高低温超高倍率镍氢动力电池，提高了电池高倍率放电容量和放电中值电压；增强活性物质的导电性能，提高电池大电流放电平台，改善了因高低温条件使电池充放电效率的降低；提高了大电流放电的循环寿命；改善了电池的动力性能及高低温充放电效率。提高充放电效率，防止正负极极化而增长寿命，同时适用于宽温范围使用。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现:高低温超高倍率镍氢动力电池，包括电池钢壳、发泡镍地垫、卷绕成型的极组、铜网尖刺、正极集流体和盖帽，电池钢壳内底部设置有发泡镍地垫，电池钢壳内设置有卷绕成型的极组，卷绕成型的极组底部端面设置有外凸的铜网尖刺，铜网尖刺与发泡镍地垫相接触，卷绕成型的极组的尾部与电池钢壳接触导电，卷绕成型的极组头部通过防短路胶圈与电池钢壳内壁隔离设置，滚槽好的卷绕成型的极组头部端面焊接有正极集流体，正极集流体上引出有双纯镍片，双纯镍片与盖帽焊接。
[0006]作为优选，所述的双纯镍片的尺寸为16.8*0.2mm。
[0007]本实用新型的有益效果:
[0008]1、卷绕成型电池:常规SC电池一般是双极耳引出，做正极导电体。本实用新型高功率SC电池正极整体外露发泡镍，做正极集流导电体,导电面积大几十倍。
[0009]2、滚槽好的电池:常规SC电池极耳靠0.1mm厚胶布绝缘，头部靠隔膜纸隔离钢壳，安全系数一般。本实用新型高功率SC电池头部整体集流导电，加防短路胶圈与钢壳隔离，无安全隐患。
[0010]3、焊好正极集流体的电池:常规SC电池为两个4*0.1mm厚的纯镍极耳导电。本实用新型高功率SC电池焊16.8*0.2mm双引出纯镍片，且底部垫发泡镍，负极靠底，正负极端面集流，导电率增加几十倍。
[0011]4、焊接好盖帽的电池:常规SC电池焊接两个极耳，焊接次数多，效率低下，同时两个极耳的弯折存在靠钢壳的隐患。本实用新型高功率SC电池双引出，、宽度、厚度大，导电性强。成型一致往内弯,无隐患。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]下面结合附图和【具体实施方式】来详细说明本实用新型；
[0013]图1为本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本实用新型。
[0015]参照图1，本【具体实施方式】采用以下技术方案:高低温超高倍率镍氢动力电池，包括电池钢壳1、发泡镍地垫2、卷绕成型的极组3、铜网尖刺4、正极集流体5和盖帽6，电池钢壳I内底部设置有发泡镍地垫2，电池钢壳I内设置有卷绕成型的极组3，卷绕成型的极组3底部端面设置有外凸的铜网尖刺4，铜网尖刺4与发泡镍地垫2相接触，卷绕成型的极组3的尾部与电池钢壳I接触导电，卷绕成型的极组3头部通过防短路胶圈与电池钢壳I内壁隔离设置，滚槽好的卷绕成型的极组3头部端面焊接有正极集流体5，正极集流体5上引出有16.8*0.2mm双纯镍片，双纯镍片与盖帽6焊接。
[0016]本【具体实施方式】从发泡镍基体，球型氢氧化镍，贮氢合金，隔膜和电解液等材料的角度研究分析解决影响电池高倍率放电性能的各种因素，从结构上解决正负极瞬间集流的问题。以及工艺更改优化质量，保证安全性。
[0017](I)为提高电池高倍率放电容量和放电中值电压:增加发泡镍基体面密度与孔数，由95PPi提高到I 1PPi，秘密度由普通电池用的280g/m2提高到350g/m2，同时在孔型结构上完善它的一致性提高大倍率放电性能，试验的SC3000mAh电池1C放电容量与放电中值电压分别达到了 3000mAh和1.181V。
[0018](2)为增强活性物质的导电性能，来提高电池大电流放电平台，改善因高低温条件使电池充放电效率的降低。使用覆钴球型氢氧化镍，电池的比容量随比表面积的增大而降低，从240.1mAh/g降至224.2mAh/g。电池高倍率充放电循环寿命随球型覆钴氢氧化镍中Zn含量的增加而提高。氢氧化镍电极的质子扩散系数是影响电池高倍率放电中值电压的主要因素，电池的高倍率放电中值电压和氢氧化镍的质子扩散系数变化趋势相吻合。电池的高倍率放电中值电压和贮氢合金的氢原子扩散系数变化趋势相吻合。Ce铈含量的增加提高了氢原子在氢化物中的扩散速度，改善了合金的动力学性能，制作的SC3000mAh电池其1C放电中值电压达到了 1.181V。球镍因钴的包覆形成了一个完整的立体导电网，在极限高低温环境中充放电，抑制了析氧过电位及早出现，而提高了充放电性能。
[0019](3)为提高大电流放电的循环寿命:采用富Ce合金并适当提高Co元素含量的贮氢合金更加适合高功率电池。循环寿命与贮氢合金的粉化腐蚀程度相关，合金的粉化腐蚀导致电池内阻上升到7.03πιΩ，放电中值电压下降到1.031V。通过Ce合金并适当提高Co元素含量可提高合金粉活性及结构稳定性，粉化腐蚀速率变慢，大电流循环寿命明显提高。
[0020](4)研究表明隔膜的透气性几乎和电池的1C循环寿命呈正比，透气性从9cm/sec增加到35cm/sec，制作的SC3000电池1C放电循环寿命从80周增加到200周。聚丙烯璜化隔膜由于有吸附NH_4?+离子的能力，所以45°C存放7天的荷电保持能力最低为82%，而添加聚酰胺的混纺隔膜和改性尼龙分别为56%和60%。同时在隔膜中加入大量的细纤维，使隔膜的韧性和保液能力大大提高，改善了电池的动力性能及高低温充放电效率。
[0021](5)在K、Na、Li电解液体系中，KOH的比重提高有利于放电平台的提高，而降低整个电碱液的浓度，有助于电池在充电过程中温度保持较低，提高充放电效率，防止正负极极化而增长寿命，同时适用于宽温范围使用。
[0022](6)工艺上增加负极容量，抑制正极膨胀，可以有效改进镍氢电池高低温充放电效率，提高大电流充放电循环寿命。
[0023](7)设计上使用集流盘(42*16.8*0.2)纯镍引出，内阻彡5m Ω，20C寿命:120周彡初始容量的80%。
[0024]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.高低温超高倍率镍氢动力电池，其特征在于，包括电池钢壳(I)、发泡镍地垫(2)、卷绕成型的极组(3)、铜网尖刺(4)、正极集流体(5)和盖帽(6)，电池钢壳⑴内底部设置有发泡镍地垫(2)，电池钢壳(I)内设置有卷绕成型的极组(3)，卷绕成型的极组(3)底部端面设置有外凸的铜网尖刺(4)，铜网尖刺(4)与发泡镍地垫(2)相接触，卷绕成型的极组(3)的尾部与电池钢壳(I)接触导电，卷绕成型的极组(3)头部通过防短路胶圈与电池钢壳(I)内壁隔离设置，滚槽好的卷绕成型的极组(3)头部端面焊接有正极集流体(5)，正极集流体(5)上引出有双纯镍片，双纯镍片与盖帽(6)焊接。
2.根据权利要求1所述的高低温超高倍率镍氢动力电池，其特征在于，所述的双纯镍片的尺寸为16.8*0.2mm。
【文档编号】H01M10/30GK204216174SQ201420456286
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】吴勇波 申请人:深圳市朗泰通电子有限公司