专利名称：一种碱性二次电池用正极集流体和碱性二次电池的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种电池用集流体和使用该集流体的电池，更具体地是关于一种碱性二次电池用正极集流体和使用该集流体的碱性二次电池。
背景技术：
碱性二次电池，如镍-镉二次电池或镍-氢二次电池，一般包括密封在电池壳体内的电极组和碱性电解液。所述电极组包括正极、负极及隔板。正极包括正极集流体和正极材料，正极集流体包括正极导电基体和正极极耳，正极材料负载在正极导电基体上。
目前，通常的碱性二次电池采用泡沫镍或穿孔镀镍钢带作为正极导电基体。从电池的制造成本及电池制造工艺考虑，采用穿孔镀镍钢带具有强度高、韧性好、制作成本低、容量高、充放电性能稳定等优点，因此穿孔镀镍钢带成为碱性二次电池正极导电基体的首选材料。
正极极耳与正极导电基体和正极盖帽相连，在盖帽与正极极板之间起到连通电流的作用。
传统的正极的制备方法包括通过电阻焊或其它焊接方式将正极极耳焊接在导电基体上，然后涂覆浆状的正极材料，干燥、压制最后裁切成规定的尺寸。但是，这利方法不适合采用正极连续拉浆工艺。因为连续拉浆工艺要求将正极材料涂覆在导电基体上并干燥、压制、裁切后，再焊接正极极耳，而正极材料是电的不良导体无法进行焊接，因此需要将焊接极耳部位的正极材料清除掉，一般在涂覆有正极材料的正极导电基体的其中一面的边缘处刮去正极材料而得到正极极耳槽位，然后在正极极耳槽位焊接正极极耳。
在上述使用现有的正极集流体制作碱性二次电池的过程中，需要大量的手工或机器刮槽作业，还需要很多的人工或机器焊接极耳，因此生产效率低，制作成本高；而且在刮集流导电的极耳槽位时，如果槽位上的粉料清理不干净，则焊接极耳时将会产生炸火现象，使焊接不牢，从而导致正极集流体的导电性差，电池的内阻大。
实用新型内容本实用新型的目的是为了克服使用现有的正极集流体制作碱性二次电池时生产效率低、制作成本高以及正极集流体导电性差，电池内阻大的缺点，提供一种能提高碱性二次电池的生产效率，降低电池制作成本和内阻，并且导电性好的正极集流体。
本实用新型的另外一个目的是提供使用本发明的集流体的碱性二次电池。
本实用新型提供了一种碱性二次电池用正极集流体，该集流体包括正极导电基体1和正极极耳2，其中，所述正极导电基体1和正极极耳2为一体结构。
本实用新型提供的碱性二次电池包括电极组、碱性电解液和电池壳体，所述电极组和碱性电解液密封在电池壳体内，所述电极组包括正极、负极和隔板，正极包括正极集流体和正极材料，集流体包括正极导电基体1和正极极耳2，正极材料负载在正极导电基体1上，其中，所述正极导电基体1和正极极耳2为一体结构。
按照本实用新型提供的碱性二次电池用正极集流体，正极导电基体和正极极耳为一体结构，在用于制作碱性二次电池时，不需要常规的刮槽和焊接操作，因此提高了碱性二次电池的生产效率，降低电池制作成本；而且由于正极导电基体和正极极耳为一体结构，二者之间的连接紧密，因此正极集流体的导电性很好，从而降低使用该正极集流体的电池的内阻。
图1为本实用新型提供的正极集流体的示意图；图2为表示本实用新型提供的正极集流体的制作过程的示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型提供的碱性二次电池用正极集流体包括正极导电基体1和正极极耳2，其中，所述正极导电基体1和正极极耳2为一体结构。
其中，所述正极导电基体1优选为具有穿孔的带状体，例如穿孔镀镍钢带。所述穿孔镀镍钢带的孔的孔直径可以为0.5-8毫米，优选为1-5毫米；孔密度可以为500-5000个/平方分米，优选为1000-4000个/平方分米；镍层的厚度可以为0.5-15微米，优选为1-10微米。穿孔镀镍钢带的尺寸可以为常规的正极导电基体的尺寸，只要满足电池的要求即可，例如穿孔镀镍钢带的长度可以为35-100毫米，优选为40-90毫米，宽度可以为10-70毫米，优选为15-65毫米，厚度可以为0.03-0.1毫米，优选为0.04-0.08毫米。
优选情况下，所述具有穿孔的带状体的边缘0.1-2毫米，优选为0.1-1毫米的范围内没有穿孔。在这种情况下，可以避免在正极导电基体1的边缘产生毛刺，从而提高电池的安全性能。
所述正极极耳2优选为带状体，如镀镍钢带。镀镍钢带的镍层的厚度可以为0.5-15微米，优选为1-10微米。镀镍钢带的尺寸可以为常规的正极极耳的尺寸，只要满足电池的要求即可，例如镀镍钢带的长度可以为8-25毫米，优选为10-18毫米，宽度可以为1-8毫米，优选为2-5毫米，厚度可以为0.03-0.1毫米，优选为0.04-0.08毫米。
正极极耳2可以位于正极导电基体1的任意一边上的任意位置。由于正极集流体制成正极后需要与电池负极和隔膜一起卷绕，因此如图1所示，可以将正极导电基体1的四个边分为卷绕边1a和非卷绕边1b。正极集流体卷绕后，正极极耳还需要与正极盖帽相连，因此正极极耳2优选位于正极导电基体1的卷绕边1a上。在卷绕之前，正极极耳2的中心到两个非卷绕边1b的距离之比为1∶2至1∶5。
图2表示本实用新型提供的正极集流体的制作过程。如图2所示，在镀镍钢带3的需要形成正极导电基体的带面上冲孔，并根据正极极耳2以及正极导电基体1的尺寸裁去一部分钢带，一体形成如图2中间部分所示的多个彼此相连的正极集流体；在多个彼此相连的正极集流体上涂覆正极浆料，然后干燥、辊压并将多个彼此相连的正极集流体分切即可得到如图2下面部分所示的单个正极集流体，其中所述单个正极集流体的正极导电基体负载有正极材料。
在上述制作过程中，只有正极导电基体1上有穿孔，正极材料与正极导电基体的结合强度比较大，而正极极耳2上没有穿孔，正极材料与正极极耳的结合强度比较小，在辊压时，正极极耳上涂覆的正极材料自然脱落。
从以上描述可以看出，本实用新型提供的正极集流体的正极导电基体和正极极耳为一体结构，在用于制作碱性二次电池时，不需要常规的刮槽和焊接操作，因此提高了碱性二次电池的生产效率，降低电池制作成本；而且由于正极导电基体和正极极耳为一体结构，二者之间的连接紧密，因此正极集流体的导电性很好，从而降低使用该正极集流体的电池的内阻。
本实用新型提供的碱性二次电池包括电极组、碱性电解液和电池壳体，所述电极组和碱性电解液密封在电池壳体内，所述电极组包括正极、负极和隔板，正极包括正极集流体和正极材料，集流体包括正极导电基体1和正极极耳2，正极材料负载在正极导电基体1上，其中，所述正极导电基体1和正极极耳2为一体结构。
正极集流体在上文中已经进行了详细描述，在此不再赘述。
所述正极材料含有作为正极活性物质的氢氧化镍和粘合剂。所述粘合剂的种类和含量为本领域技术人员所公知，例如，所述粘合剂可以选自羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、聚丙烯酸钠、聚四氟乙烯中一种或几种；一般来说，粘合剂的含量为氢氧化镍的0.01-5重量％，优选为0.02-3重量％。
所述正极材料中还可以含有添加剂，所述添加剂的种类和含量为本领域技术人员所公知。例如，所述添加剂可以选自钴、所述钴、锌、镉、锰的金属和化合物中的一种或几种。一般来说，以金属元素计，所述添加剂的含量为氢氧化镍的0-15重量％，优选为2-10重量％。在正极材料中加入钴添加剂可以提高正极活性物质之间及正极活性物质与导电基体之间的导电性。在正极材料中引入锌、镉、锰等添加剂可以改善电池在充放电过程中结构的稳定性，从而提高电池的循环寿命。
所述正极可以采用常规的制备方法来制备。优选情况下，本实用新型的正极与正极集流体一起制备。
如图2所示，在镀镍钢带3的需要形成正极导电基体的带面上冲孔，并根据正极极耳2以及正极导电基体1的尺寸裁去一部分钢带，一体形成如图2中间部分所示的多个彼此相连的正极集流体；在多个彼此相连的正极集流体上涂覆正极浆料，然后干燥、辊压并将多个彼此相连的正极集流体分切即可得到如图2下面部分所示的单个正极集流体，其中所述单个正极集流体的正极导电基体负载有正极材料。因此，在制得单个正极集流体的过程中，也制成了正极。在上述制作过程中，只有正极导电基体1上有穿孔，正极材料与正极导电基体的结合强度比较大，而正极极耳2上没有穿孔，正极材料与正极极耳的结合强度比较小，在辊压时，正极极耳上涂覆的正极材料自然脱落。
所述正极浆料通过将所述氢氧化镍、粘合剂和溶剂以及选择性含有的添加剂混合均匀而制得的。所述溶剂优选为水。溶剂的用量能够使正极浆料能够涂覆到所述导电基体上即可。一般来说，所述溶剂的含量为氢氧化镍的15-40重量％，优选为20-35重量％。其中，干燥，辊压的方法和条件为本领域技术人员所公知。
按照本发明所提供的碱性二次电池，所述隔板设置于正极和负极之间，它具有电绝缘性能和液体保持性能，并使所述电极组和碱性电解液一起容纳在电池壳中。所述隔板可以选自碱性二次电池中所用的各种隔板，如聚烯烃纤维无纺布且表面引入亲水性纤维或经磺化处理的片状元件。所述隔板的位置、性质和种类为本领域技术人员所公知。
所述负极包括负极导电基体和负极材料，负极材料负载在负极导电基体上。
所述负极导电基体可以用现有的碱性二次电池的常规负极导电基体，例如，泡沫镍基体、毛毡片结构的基体、金属穿孔板或多孔拉制金属网。
所述负极材料的组成已为本领域技术人员所公知。一般来说，所述负极材料含有主组分和粘合剂，如镍-镉二次电池的主组分为镉的单质、氧化物和/或氢氧化物，镍-氢二次电池的主组分为储氢合金。
所述储氢合金可以选自能作为碱性二次电池负极主要组分的任何储氢合金，该储氢合金可以将碱性电解液在电化学反应中产生的氢吸收，并且，在放电时能够使吸收的氢可逆地解析。
所述粘合剂的种类和含量为本领域技术人员所公知，例如，所述粘合剂可以选自羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、聚丙烯酸钠、聚四氟乙烯中一种或几种；一般来说，根据所用粘合剂种类的不同，粘合剂的含量为主组分的0.01-5重量％，优选为0.02-3重量％。
所述负极材料还可以含有添加剂，添加剂的种类和含量为本领域技术人员所公知。例如，所述添加剂选自石墨、炭黑、镍粉、钴粉等中的一种或几种。一般来说，所述添加剂的含量为主组分的0.1-15重量％，优选为0.5-10重量％。
所述负极可以采用本领域公知的制备方法进行制备。例如，将负极材料和溶剂混合得到负极浆料，然后将负极浆料涂覆和/或填充在负极导电基体上，干燥，压模或不压模，即可得到所述负极。其中，所述溶剂优选为水。溶剂的用量能够使所述负极浆料具有粘性和流动性，能够涂覆到负极导电基体上即可。一般来说，所述溶剂的含量为主组分的10-30重量％，优选为15-25重量％。其中，干燥，压模的方法和条件为本领域技术人员所公知。
所述电解液为碱性二次电池所用的常规电解液，如氢氧化钾水溶液、氢氧化钠水溶液、氢氧化锂水溶液中的一种或几种。电解液的浓度一般为6-8摩/升，电解液的注入量一般为0.9-4.5g/Ah。
电池的组装过程和方法已为本领域技术人员所公知。例如，将所述制备好的正极和负极之间设置隔板，构成一个电极组，将该电极组容纳在电池壳体中，注入电解液，然后将电池壳体密闭，即可得到本发明提供的碱性二次电池。
本实用新型提供的碱性二次电池的生产效率高，电池制作成本低，而且电池内阻低。
权利要求1.一种碱性二次电池用正极集流体，该集流体包括正极导电基体(1)和正极极耳(2)，其特征在于，所述正极导电基体(1)和正极极耳(2)为一体结构。
2.根据权利要求1所述的正极集流体，其中，正极导电基体(1)包括卷绕边(1a)和非卷绕边(1b)，正极极耳(2)位于正极导电基体(1)的卷绕边(1a)上。
3.根据权利要求2所述的正极集流体，其中，正极极耳(2)的中心到正极导电基体(1)的两个非卷绕边(1b)的距离之比为1∶2至1∶5。
4.根据权利要求1所述的正极集流体，其中，所述正极导电基体(1)为具有穿孔的带状体，所述正极极耳(2)为带状体。
5.根据权利要求4所述的正极集流体，其中，所述具有穿孔的带状体的孔的孔直径为0.5-8毫米，孔密度为500-5000个/平方分米。
6.根据权利要求5所述的正极集流体，其中，所述具有穿孔的带状体的孔的孔直径为1-5毫米，孔密度为1000-4000个/平方分米。
7.根据权利要求4所述的正极集流体，其中，所述具有穿孔的带状体的边缘0.1-2毫米的范围内没有穿孔。
8.一种碱性二次电池，该电池包括电极组、碱性电解液和电池壳体，所述电极组和碱性电解液密封在电池壳体内，所述电极组包括正极、负极和隔板，正极包括正极集流体和正极材料，集流体包括正极导电基体(1)和正极极耳(2)，正极材料负载在正极导电基体(1)上，其特征在于，所述正极导电基体(1)和正极极耳(2)为一体结构。
9.根据权利要求8所述的电池，其中，所述正极导电基体(1)为具有穿孔的带状体，所述正极极耳(2)为带状体。
10.根据权利要求9所述的电池，其中，所述具有穿孔的带状体的边缘0.1-2毫米的范围内没有穿孔。
专利摘要一种碱性二次电池用正极集流体包括正极导电基体(1)和正极极耳(2)，其中，所述正极导电基体(1)和正极极耳(2)为一体结构。本实用新型还提供了使用该集流体的碱性二次电池。按照本实用新型提供的碱性二次电池用正极集流体，正极导电基体和正极极耳为一体结构，在用于制作碱性二次电池时，不需要常规的刮槽和焊接操作，因此提高了碱性二次电池的生产效率，降低电池制作成本；而且由于正极导电基体和正极极耳为一体结构，二者之间的连接紧密，因此正极集流体的导电性很好，从而降低使用该正极集流体的电池的内阻。
文档编号H01M10/24GK2924799SQ200620121180
公开日2007年7月18日 申请日期2006年7月25日 优先权日2006年7月25日
发明者罗万春 申请人:比亚迪股份有限公司