专利名称：一种高功率充电电池制作工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高功率充电电池制作工艺，具体涉及一种高功率镍氢充电 电池制作工艺。
背景技术：
进入二十一世纪以来，随着人类对环境保护和能源危机的空前重视，极大 地促进了环保可充电电池市场的需求，与此同时，随着社会现代化水平的提 高，人们对可充电电池的性能要求也越来越高，体现在对可充电电池功率的 输出上，要适应电动工具的要求就必须降低充电电池的内阻，实现充电电池 的大电流放电，为实现这项性能，现有技术主要有如下几种方法正负极用 镍片进行面焊；正负极用多个极耳进行集流；正极采用面焊，负极用金属网 进行点焊等。但以上方法都要用到负极面焊或点在钢壳底部，负极汇流效果 均不理想，接触电阻大，工作时发热，而且就增大了制作工作量和生产成本， 甚至破坏电池的外观，影响电池的安全性能和输出功率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决上述现有技术存在的问题，而提供一 种通过对活性材料的选择、正负集流结构的优化、极组结构的改进、实现内 阻小、比功率高、满足电池大电流放电要求的高功率充电电池制作工艺。
本发明采用的技术方案是这种高功率充电电池制作工艺，包括正极、负 极、隔膜，正、负极填充活性物质，钢壳内并注入电解液，正极在制作过程 采用泡沫镍作基体材料，正极集流结构由正极基体泡沫镍、镀镍或纯镍上集 流盘连接构成，负极采用多孔金属网作基体材料，钢壳内底点焊带孔毛刺镀镍片下集流盘，下集流盘上放置泡沬镍或泡沫铜垫片，负极下压与垫片、F 集流盘、钢壳连接构成负极集流结构。
上述技术方案中，正极上边留有--定宽度的泡沫镍不填充活性物质，负极 下边为锯齿边。
上述技术方案中，正极、隔膜、负极巻绕时，正、负极错开，有活性物质 面用隔膜进行相对应隔开。
上述技术方案中，正、负极容量比为1 : 1.3 2.1。
上述技术方案中，正极活性物质包括正极添加剂、正极球形氢氧化亚镍， 负极活性物质包括负极合金粉。
上述技术方案中，正极添加剂为Y203、 ErA和Ca (OH) 2中的至少-种，负极合金粉采用低钴动力型合金粉。 本发明归结有以下两点'
1、 改善结构
传统动力型Ni-MH电池一般有两种结构， 一种是多极耳， 一种是端面焊， 实验证明，端面焊电池的内阻及比功率优于多极耳方式，而端面焊电池又分 为两种， 一种是负极端面焊、正极多极耳，另一-种是正负极均采用端面焊。 不管是哪一种，其负极的汇流结构均不理想，因为即使是采用端面焊的负极， 其端面虽然焊得很好，但与钢壳的接触部位只能通过 个细长的焊针点焊在 钢壳底上，从而很难保证良好的汇流条件，因接触电阻大而发热就在所难免 了。本发明超大功率Ni-MH电池采用独特的汇流结构，正负极片均以端面形 式与正极(顶盖)、负极(钢壳底)直接接触，从而保证电池的内阻足够小。
2、 合理配方
为了提高放电平台、增加比功率、改善电池高温性能，我们采用高温动力
合金粉(如金峰航高温动力合金粉或厦钨高温动力合金粉等)和优质的大功
率Ni(0Hh粉(如河南科隆或江门长优功率型Ni(0H)2粉等)，同时添加适量导
电(如亚钴或镍粉等)，对电池高温性能及放电平台大有好处。另外经过大量 试验，我们选择了合理的钾、钠、锂三元电解液配方及透气性优良的隔膜(如
日本三菱、NKK、德国FS系列、英国SciMaT系列等)。实践证明，此类配方， 10C放电中位电压比普通配方高40-60mV。
因此，本发明结构优化，制作简单，满足电池大电流放电要求，内阻小， 比功率高，改善了电池高温性能，电池安全性能好，输出功率高。
图1为本发明正极结构示意图
图2为本发明负极结构示意图
图3为本发明正、负极、隔膜、巻绕针组合示意图
图4为本发明电池组装结构剖面示意图
图5为上集流盘平面示意图
图6为下集流盘平面示意图
图7为实施例l测试数据表
附图标注说明-，
1一——正极 2——负极 3——泡沫镍基体
4——活性物质面 5——锯齿边 6——隔膜
7——巻绕针 8——上集流盘 9——下集流盘
10——泡沫镍或泡沫铜垫片 11——钢壳
具体实施例方式
本发明主要是通过对活性材料的选择、正负集流结构的优化、极组结构的
改进，从而达到满足电池大电流放电的要求。
上述的活性材料包括正极基体材料、正极添加剂、正极球形氢氧化亚镍，
隔膜纸、负极合金粉；负极合金粉采用低钴动力型合金粉，正极基体采用高 面密度发泡镍，上述正极添加剂是Y203、 Er203和Ca (OH) 2中的至少一种， 隔膜是特殊处理的隔膜。
上述的正负极集流结构用镀镍、纯镍集流盘或其它金属网进行集流，既能 达到集流效果又能起到热量扩散作用，此种工艺负极不要采用极组面焊工艺， 既简单又实用。负极集流结构是在钢壳底部焊一个圆形带刺孔集流盘，再垫 -一圆形泡沫镍或泡沫铜，通过压极组将负极金属网露齿边通过泡沫镍或泡沫
铜同钢壳底部连接，从而达到面接触效果。正负极容量比在l: 1.3至l: 2.1
之间，正负极制造采用现有技术简单的千法上粉工艺(如专利《充电电池的电 极和电极制造方法及其设备》)。
本发明所述的极组结构的改进是正极采用发泡镍做基体材料，正极上边 留有一条2-6mm宽发泡镍边不填充活性物质与上集流盘焊接；极组底部负极 露出锯齿边，巻绕时正、负极错开，有活性物质面用隔膜进行相对应，极组 底部露出部分负极齿边，极组上部露出正极不填充活性物质的发泡镍边。
本发明上述的镀镍集流盘、镀镍垫片一般都是以钢带为基体材料，作为零 件后再在表面镀是一层1 10"m(微米)的镍层。例SC动力电池用的(H7.2 X 0.2X 28.4镀集流盘是以0.2mm优质钢带冲制成集流盘后，在其表面镀上 层lum的镍层。镀镍垫片与集流盘只是形状不同，其用材和镀镍是同样的。 实施例l、 SC4200mAh镍氢高功率动力电池
本发明的制作工艺是负极合金粉使用金峰航低钴动力合金粉，负极集流 体采用多孔金属铜网，极组底部负极露出隔膜0.3-1.3mm锯、齿形负极边;正极
基体采用长沙力元新材料公司生产的连续发泡镍做基体材料，面密度在
350-550g/m 正极添加剂用氧化钇、氧化铒或氢氧化钙，加入量为0.5%-4%，氢 氧化亚镍用河南科隆含锌球型氢氧化亚镍，隔膜采用氟化或枝接处理的粗纤维 膜或特殊尼龙隔膜(如日本三菱、NKK、德国FS2226系列、英国SciMaT系列 等)，正极上部留有一条发泡镍边不填充活性物质，正负极容量比为1:1.3-2.1, 正极用镀镍或纯镍集流盘进行集流，负极集流结构是在钢壳底部焊一带刺孔 集流盘，再垫一圆形泡沫镍或泡沬铜，通过压极组将负极金属网露齿边通过 泡沬镍或泡沫铜同钢壳底部连接，从而达到面接触效果。正、负极采用简单 的干法工艺，正、负极的示意结构见附图1、 2，然后正极、负极、隔膜进行 巻绕，巻绕时正、负极错开(如图3)，有活性物质的面用隔膜进行对应，钢 壳底部负极露出部分齿边，上部露出部分正极不填充活性物质的发泡镍边。 然后装上钢壳、点焊上集流盘(上集流盘如图5)、再注入电解液、点盖封口， 制作出SC4200mAh镍氢高功率动力电池。用此工艺制作出的SC4200mAh电 池可满足10倍率电流放电，正常工作电流可达10-40A, 30A放电中值电压在 1.18V以上，电池放电态内阻小于4毫欧。部分测试数据如图7所示数据表。 实施例2、 D10000mM镍氢动力电池
本发明的制作工艺是负极合金粉使用厦钨高温动力合金粉，负极基体采
用多孔金属铜网，极组底部负极留0.5-1.5mm齿边；正极基体采用连续发泡镍 做基体材料，面密度在320-550g/m 正极添加剂用氧化钇、氧化铒和氢氧化钙 加入量为0.5%-4%,氢氧化亚镍用含锌氢氧化亚镍，隔膜用氟化或枝接处理的透 气性好的隔膜(如日本三菱、NKK、德国FS2226系列、英国SciMaT系列等)， 正极上部留有2-5mm宽发泡镍边不填充活性物质，正负容量比为l丄7，正极用 镀镍开槽双极耳集流盘(如图5)进行集流；负极在钢壳底部焊一带刺孔镀镍
集流盘(如图6)，再垫一圆形泡沫镍或泡沫铜，通过压极组将负极金属网露 齿边通过泡沫镍或泡沫铜同钢壳底部连接，从而达到最佳负极面集流。正负 极采用已有技术简单的千法上粉工艺，然后正极、负极、隔膜进行巻绕(巻 绕示意结构见附图3)，巻绕时正、负极错开，有活性物质的面用隔膜进行相 对应，钢壳底部负极露出齿边，上部露出部分正极发泡镍边。然后装上钢壳
(如图4)、再点焊上集流盘、再注入电解液、点盖封口，制作出D10000mAh 镍氢动力电池。用此工艺制作出的D10000mAh电池可满足10倍率电流放电， 正常工作电流可达30-50A， 30A放电中值电压在1.22V以上,电池放电态内阻 小于3毫欧。
因此，本发明结构优化，制作简单，满足电池大电流放电要求，内阻小， 比功率高，改善了电池高温性能，电池安全性能好，输出功率高。
权利要求
1.一种高功率充电电池制作工艺，包括正极、负极、隔膜，正、负极填充活性物质，钢壳内并注入电解液，其特征在于正极在制作过程采用泡沫镍作基体材料，正极集流结构由正极基体泡沫镍、镀镍或纯镍上集流盘连接构成，负极采用多孔金属网作基体材料，钢壳内底点焊带孔毛刺镀镍片下集流盘，下集流盘上放置泡沫镍或泡沫铜垫片，负极下压与垫片、下集流盘、钢壳连接构成负极集流结构。
2. 根据权利要求1的高功率充电电池制作工艺，其特征在于正极上边留有 一定宽度的泡沫镍不填充活性物质，负极下边为锯齿边。
3. 根据权利要求1或2的高功率充电电池制作工艺，其特征在于正极、隔 膜、负极巻绕时，正、负极错开，有活性物质面用隔膜进行相对应隔开。
4. 根据权利要求1或2的高功率充电电池制作工艺，其特征在于正、负 极容量比为1 : 1.3 2.1。
5. 根据权利要求1或2的高功率充电电池制作工艺，其特征在于正极活 性物质包括正极添加剂、正极球形氢氧化亚镍，负极活性物质包括负极合金 粉。
6. 根据权利要求1或2的高功率充电电池制作工艺，其特征在于，正极 添加剂为Y203、 Er203和Ca (OH) 2中的至少一种，负极合金粉采用低钴动 力型合金粉。
全文摘要
一种高功率充电电池制作工艺，包括正极、负极、隔膜，正、负极填充活性物质，钢壳内并注入电解液，正极集流结构由正极基体泡沫镍、镀镍或纯镍上集流盘连接构成，钢壳内底点焊带孔毛刺镀镍片下集流盘，其上放置泡沫镍或泡沫铜垫片，负极下压与垫片、下集流盘、钢壳连接构成负极集流结构。本发明结构优化，内阻小，比功率高，改善了电池高温性能，满足电池大电流放电要求，技术性能好。
文档编号H01M10/28GK101165959SQ20061003243
公开日2008年4月23日 申请日期2006年10月20日 优先权日2006年10月20日
发明者周建明, 杨书胜, 旭 王, 钟发平 申请人:湖南科力远高技术有限公司