专利名称：一种大电流镍氢电池氢氧化镍正极极片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及化学电源即电池制造领域，更具体涉及一种大电流镍氢电池专用氢氧化镍正极极片，适用于制造各种型号的一次、二次大电流镍氢电池。
背景技术：
目前电池工业生产的各种型号的镍氢电池正极极片，采用的正极集流体大多是泡沫镍，所用的正极活性物质也都是由晶体结构为型、形貌为球形的氢氧化镍、石墨导电剂、CMC发泡剂以及其他添加剂混合制作成浆料，浆料经上浆工艺涂敷到泡沫镍集流体上， 再点焊上极耳制得大电流镍氢电池正极片。由于使用的正极集流体是泡沫镍，正极生产过程中切片、分片及卷绕等生产工序极易产生“毛刺”，即暴露于极片边缘未被活性物质包住的镍金属丝。毛刺的存在会使得电池内部容易产生微小短路甚至刺穿隔膜而产生短路，从而引起电池自放电、容量降低和循环寿命缩短、甚至电池短路而报废。此外，由于正极活性物质都是粒径为微米级的球形氢氧化镍，其浆料不能采用锂离子电池正极制造所用的、所谓“涂布”工艺，电极容量及电池容量受到限制，同时，以球形氢氧化镍为正极活性物质生产的电池存在比容量低、大电流放电效果差和循环寿命短等缺点，很难满足大功率电动工具、 电动汽车动力等对动力电池大电流、快速充放电的要求。
发明内容为了解决现有技术中存在的上述主要问题，本实用新型的目的是在于提供了一种大电流镍氢电池专用氢氧化镍正极极片。结构简单，操作方便，用所述的正极极片制造的镍氢电池容量高、高倍率，即大电流快速充放电的效果好，能够比较有效地提高大电流镍氢电池的放电容量、提高了镍氢电池的大电流放电效果，并有效地延长了镍氢电池使用寿命。为了实现上述的目的，本实用新型采用以下述技术方案一种大电流镍氢电池专用氢氧化镍正极极片，由正极活性物质涂层、带圆形微孔的集流体和极耳等三个部分构成。这三部分的连接关系是正极活性物质涂层涂覆在集流体上，集流体上带有圆形微孔，极耳(单极耳或多极耳，根据极片的大小或者容量的大小选择1 4个极耳)通过点焊工艺点焊于集流体的预留空白处。所述的集流体由厚度0. 05 0. Imm的带半径为1 20 μ m的圆形微孔的铝箔、镍箔或镀镍不锈钢箔制作而成。所述的正极活性物质浆料由如下步骤制备第一步将纳米氢氧化镍与占等比例混合的碳纳米管和纳米氧化亚钴添加剂按100:5 1的比例混合，球磨0. 5 3小时，混合均勻；第二步将第一步得到的混合物与粒径10 50nm的乙炔黑导电剂按照质量比为 100:40 30的比例球磨混合均勻；第三步，将第二步得到的混合物与聚四氟乙烯粘结剂， 按照质量比为1:0. 01 0. 03的比例混合均勻；第四步，将第三步得到的混合物与质量比浓度为5 25%的羧甲基纤维素钠水溶液，按照质量比为1:0. 5 0. 10的比例混合均勻；第五步，向第四步得到的混合物中，加入占其质量百分比30 45%的二次蒸馏水或去离子水搅拌混合得到正极活性物质浆料。将上述制备的正极活性物质浆料通过涂布工序涂敷于集流体的表面，经过80 95°C温度烘干、对滚压制厚度为0. 1 1. OOmm,即在集流体上形成正极活性物质涂层，再经切片、切分尺寸为300 1200X25. 0 200mm的极片、点焊长度为25. 0 350mm的极耳于极片的集流体上的预留空白部分即得大电流镍氢电池正极极片。所述的极耳由厚度为 0. 05 0. 5mm的金属镍带或者镀镍钢带制作而成。采用本实用新型的技术方案，可以取得如下明显的有益效果采用本实用新型的大电流镍氢电池氢氧化镍正极极片所生产的电池，由于采用了新型的带圆形微孔的铝箔、镍箔或镀镍不锈钢箔，不会产生“毛刺”，消除了微短路、刺穿隔膜短路的现象，能有效地提高正极活性物质的附料量，活性物质与集流体结合更牢固，增强活性物质在集流体上的附着力，不仅有效提高了所制造的镍氢电池的放电比容量及容量， 而且大大提高了电池的循环使用寿命。同时使用了具有α-晶体结构、放电比容量较高、导电性能良好的纳米氢氧化镍作为正极活性物质，从而较有效地提高镍氢电池的放电比容量和大电流放电效果，在高倍率及超高倍率的10 60C充放电条件下，镍电极氢氧化镍活性物质的最高放电比容量均超过260mAh/g，且放电曲线平台具有较高的放电电压；同时，由于正极活性物质中添加了一定比例的乙炔黑或者活性炭导电剂，增加了导电性能优良的纳米氧化亚钴，从而进一步增强和提高了镍氢电池的大电流放电效率，由于同时使用了高比容量、高导电性能的α-晶体结构Al掺杂纳米氢氧化镍以及采用了锂离子电池制造的“涂布”技术制造的镍氢电池正极片，使得所制造的镍氢电池的循环使用寿命显著延长，将制造的电极片组装成大电流镍氢电池，在10 60C高倍率充放电条件下，电池的循环寿命(放电容量小于设计容量65%时的充放电循环次数)均超过600次。本实用新型适用于各种类型、各种型号的圆柱形、方形镍氢电池和镍氢动力型电池。
图1为一种大电流镍氢电池4极耳氢氧化镍正极极片的俯视平面图；图2为一种大电流镍氢电池双涂层3极耳氢氧化镍正极极片的侧视图；图3为一种大电流镍氢电池双面涂层单极耳氢氧化镍正极极片的侧视图；图4 一种大电流镍氢电池单面涂层单极耳氢氧化镍正极极片的侧视图；图5 —种大电流镍氢电池单面涂层双极耳氢氧化镍正极极片的侧视图。其中1-正极活性物质涂层；2-集流体；2a_集流体圆形微孔；3-极耳；3a_点焊点； 4-预留空白处。
具体实施方式
实施例1
以下结合附图和具体的实施例，对本实用新型作进一步的详细描述。根据图1和图2可知，一种大电流镍氢电池专用氢氧化镍正极极片，由纳米氢氧化镍、添加剂、导电剂、粘结剂及溶剂等物质制作成的正极活性物质浆料经涂布工序涂覆于集流体表面后烘干而得的正极活性物质涂层1、带圆形微孔加的集流体2以及极耳3构成，在集流体2的一端及设计的位置预留有点焊极耳3的预留空白4。所述的极耳3为1-4个。一种大电流镍氢电池专用氢氧化镍正极极片各个部分的连接关系是正极活性物质涂层1涂覆在集流体2上，集流体2上带有集流体圆形微孔2a，极耳3(单极耳或多极耳， 根据极片的大小或者容量的大小选择1 5个极耳)通过点焊工艺点焊点3a于集流体2的预留空白处4。所述的集流体2由带有集流体圆形微孔加的铝箔、镍箔或镀镍不锈钢箔制成。所述的根据极片的大小或者容量的大小选择1 5个极耳3。所述的极耳3由金属镍带或者镀镍钢带制成。所述的集流体圆形微孔加的半径为1 20 μ m。用于所述的正极活性物质涂层1的正极活性物质浆料的由如下步骤制备第一步将纳米氢氧化镍与占等比例混合的碳纳米管和纳米氧化亚钴添加剂按100:5 1的比例混合，球磨0. 5 3小时，混合均勻；第二步将第一步得到的混合物与粒径10 50nm的乙炔黑导电剂按照质量比为100 40 30的比例球磨混合均勻；第三步，将第二步得到的混合物与聚四氟乙烯粘结剂，按照质量比为1:0.01 0. 03的比例混合均勻；第四步，将第三步得到的混合物与质量比浓度为5 25%的羧甲基纤维素钠水溶液，按照质量比为1:0. 5 0. 10的比例混合均勻；第五步，向第四步得到的混合物中，加入占其质量百分比30 45% 的二次蒸馏水或去离子水搅拌混合得到正极活性物质浆料。将上述制备的正极活性物质浆料通过涂布工序双面涂敷于厚度为0. Imm带半径为10 μ m的圆形微孔加的铝箔、镍箔或镀镍不锈钢箔集流体2上(附图3)，经过95°C温度烘干、对滚压制厚度为0. 25mm，即在集流体2上形成正极活性物质涂层1，再经切片、切分尺寸为750X65mm的极片(附图1)、点焊长度为80、70、65mm的三个极耳3于集流体2的预留空白4即得大电流镍氢电池专用氢氧化镍正极极片(附图2)。所述的极耳3由金属镍带或者镀镍钢带制作而成(附图3、附图4、附图5 )；组装成大电流镍氢电池，在60C高倍率充放电条件下，电池的循环寿命(放电容量小于设计容量65%时的充放电循环次数)超过600次。然而，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此而局限本实用新型的保护范围，所有运用本实用新型说明书内容所进行的等效变化，均包含在本实用新型的范围内。
权利要求1.一种大电流镍氢电池专用氢氧化镍正极极片，它由正极活性物质涂层(1 )、集流体 (2)及极耳(3)组成；其特征在于正极活性物质涂层(1)涂覆在集流体(2)上，集流体(2) 上带有集流体圆形微孔(2a)，极耳(3)通过点焊点(3a)于集流体(2)的预留空白处(4)。
2.根据权利要求1所述的一种大电流镍氢电池专用氢氧化镍正极极片，其特征在于 所述的集流体(2)由带有集流体圆形微孔(2a)的铝箔、镍箔或镀镍不锈钢箔制成。
3.根据权利要求1所述的一种大电流镍氢电池专用氢氧化镍正极极片，其特征在于 所述的极耳(3)为1-5个。
4.根据权利要求1所述的一种大电流镍氢电池专用氢氧化镍正极极片，其特征在于 所述的极耳(3)由金属镍带或者镀镍钢带制成。
5.根据权利要求2所述的一种大电流镍氢电池专用氢氧化镍正极极片，其特征在于 所述的集流体圆形微孔(2a)的半径为1 20 μ m。
专利摘要本实用新型公开了一种大电流镍氢电池氢氧化镍正极极片，它由正极活性物质涂层、集流体及极耳组成。正极活性物质涂层涂覆在集流体上，集流体上带有集流体圆形微孔，极耳通过点焊点于集流体的预留空白处。集流体由带圆形微孔的铝箔、镍箔或者镀镍不锈钢箔制成，极耳由金属镍带或者镀镍钢带制成。结构简单，操作方便，用所述的正极极片制造的镍氢电池容量高、高倍率，即大电流快速充放电的效果好，能够比较有效地提高大电流镍氢电池的放电容量、提高了镍氢电池的大电流放电效果，并有效地延长了镍氢电池使用寿命。
文档编号H01M4/62GK202172103SQ20112025598
公开日2012年3月21日 申请日期2011年7月19日 优先权日2011年7月19日
发明者何志艳, 周环波, 夏攀, 沈萌, 程凡, 罗社科, 詹炳然, 詹金俊, 郑丽兰, 闫钱钱 申请人:孝感学院, 广州市云通磁电有限公司