专利名称：可充电池的制作方法
技术领域：
本实用新型关于可充电池，尤其是包括卷绕式电极组的可充电池，以及可充电池的负极电极片。
背景技术：
可充电池的电池电极组通常包括一块正极电极片，一块负极电极片以及将正极电极及负极电极片分隔的分隔片。分隔片通常是具有气孔的绝缘片，使正负极片可透过分隔片里的电解液进行作用。卷绕式充电池为一种常见的可充电池，其包括一组卷绕式的电池极片组。卷绕式充电池的电极片组的负极电极片使用的物料包括活性物料尤其昂贵。而现在的卷绕式电池 未有对负极活性料充分利用。
实用新型内容本实用新型提供的一种可充电池包括一个卷绕式电池电极片组，其中，电池的负极电极片包括一负极金属基片及涂于负极金属基片两面上的活性物料，所述负极电极片面对负极电流收集面的一面上的活性物料的厚度较所述负极电极片面对正极电极片一面上的活性物料的厚度低，所述活性物料的厚度是在金属基片一面上的活性物料的厚度。通过控制负极电极片上两个表面涂层的厚度，可减少电池负极电极片上的活性物料的用量而同时维持电池容量。由于负极电极片两面的活性物料得到更有效的利用，因此在活性物料涂层总用料重量不变的情况下，负极的有效容量密度(mAh/g)显著提升。所述负极电极片面对负极电流收集面的一面为所述卷绕式电池电极片组的最外面。在所述卷绕式电池电极片组最内面的所述负极电极片的活性物料的厚度较所述负极电极片面对正极电极片一面的活性物料的厚度低。在所述卷绕式电池电极片组最内面的所述负极电极片的活性物料的厚度为所述负极电极片面对正极电极片一面的活性物料的厚度的0-80%。所述负极电极片面对负极电流收集面的一面的活性物料的厚度为所述负极电极片面对正极电极片一面的活性物料的厚度的0-80%。在所述卷绕式电池电极片组最内面的所述负极电极片面对所述卷绕式电池电极片组的中空空间。所述可充电池为镍氢可充式电池，所述负极金属基片为镍片。所述负极电极片面对正极电极片一面的活性物料的厚度在O. 3mm与O. 4mm之间。在金属基片面上的活性物料的厚度因应在所述金属基片表面上的不同长度位置而改变。在一个实施例中，所述负极电极片面对负极电流收集面的一面的活性物料的厚度为所述负极电极片面对正极电极片一面的活性物料的厚度的0%-80%。由于负极电极片面对负极电流收集面的一面占负极电极片长度的颇大比例，因此减少此面上的活性物料厚度能在不影响电池性能的情况下提升活性物料的容量密度。
本实用新型将通过以下具体实施例作为例子，其中图I为本新型充电池的卷绕式电池电极组的斜视图；图2A为图I中负极电极片的侧视示意图；图2B为图2A负极电极片的斜视图；图3为隔膜纸的斜视图；图4为隔膜纸，正极片及负极片的半组合件； 图5为将图4的半组合件卷绕成卷绕式电池电极组的过程的示意图；图6为绕卷式电池电极组的成品示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对实用新型进行具体说明。图I所示的电极组100为卷绕式可充电电池电极组的一个具体实施例。其中，电极组100包括正极电极片110，负极电极片120以及置于正、负极电极片之间以隔离正、负极电极片的分隔片130。将此卷绕式电极组100插入一个圆筒形金属壳体，并将电极组的负极电极片与圆筒形金属壳体上的线接头连接，之后向金属壳体中注入电解液，最后密封金属壳体，即形成了一个具有卷绕式电极组的可充电电池。卷绕式电极组适用于制造多种型号的可充电池，包括标准AA，AAA, C和D型。本实施例中的电极组为镍氢(Nickel Metal Hydride, NiMH)电极组。镍氢电极组被组装入金属壳体即形成典型的镍氢可充电电池。镍氢可充电电池的正极电极片是涂有氢氧化镍(Ni (OH)2)的镍片，镍氧化物在正极电极片上形成活性区域。镍氢可充电电池的负极电极片是涂有作为活性物料的氢吸藏合金的金属基片。金属基片采用镍片。负极电极片上的活性物料选用金属互化物，最常见的为AB5类。其中，A是稀土元素镧、铈、钕、镨的混合物，B是镍、钴、锰和/或铝。分隔片由可渗透聚丙烯或亲水性聚烯烃无纺布制成。镍氢电池单元使用碱性电解液。氢氧化钾(KOH)溶液因其高导电性在镍氢电池中被广泛使用。因为制造可充电电池的原料比如镍和稀土元素都十分昂贵，而且因电池在充放电过程中进行的电化学反应主要发生在电极片的表层，因此电极片被制造成尽可能薄以降低成本同时减轻重量。另外，只有当负极电极片的活性区域和与其相对且相邻的正极电极片的活性区域大致重叠时，电化学反应才能在此重叠区域发生。图2A及图2B所示的负极电极片包括涂有活性物料的金属基片。金属基片为镍片或镀镍铁片。金属基片的上下两侧均涂有活性物料，使基数基片置于两层活性物料之间。涂有活性物料的区域形成负极电极片的活性区域。与负极电极片相对但被分隔片隔开的正极电极片上相对应区域上也有一活性区域。正、负极电极板上的活性物料在正、负极电极板重叠的活性区域内发生电化学反应。如图2A及图2B所示，在镍基片122的一面涂上活性物料形成负极电极片120的第一活性物料层124，在镍基片122的另一面涂上活性物料形成负极电极片120的第二活性物料层126。负极电极片120为复合电极片，具体包括金属基片122和第一 124、第二活性物料层126。负极电极片120绕卷绕轴160卷绕成为卷绕式负极电极片，且卷绕过程中，保持第一活性物料层124向内，即面向轴160，第二活性物料层126向外，即背向轴160。卷绕过程结束后，因第一活性物料层126的第一纵向最远端125成为卷绕式负极电极片的最里端，并面向卷绕轴160抽离后所留下的中空空间。因为中空空间并不提供可与负极电极片上的活性物料发生电化学反应的活性物料，所以负极电极板上的此第一纵向最远端125上的活性物料并不参与电化学反应，因此可相应减少此端上的活性物料层的厚度。图2A及图2B中的第一纵向最远端125的厚度减少至第二活性物料层126的同一纵向侧端(位于第一径向最远端125之下)的厚度的50%。另一方面，第二活性物料层126的第二纵向最远端127沿金属基片的长度方向与第一纵向最远端125具有最大距离，即与第一纵向最远端125分别位于金属基片122沿长度方向的两端。第二纵向最远端127是卷绕式负极电极片的最外层且面向外(背向轴)，同时与圆筒形金属壳体的内壁相连形成电池的负极。同样地，第二纵向最远端127上的活性 物料因没有可与之产生电化学反应的活性物料，不能参与电化学反应，因此可相应减少此端上的活性物料层的厚度。图2A及图2B中的第二纵向最远端127的厚度减少至第一活性物料层124的同一纵向侧端(位于第二径向最远端127之上)的厚度的50%。因第二活性物料层126的第二纵向最远端127为卷绕式负极电极片的最外层，并环绕住负极电极片的其它部分，因此第二纵向最远端127的长度与圆筒形金属壳体的内壁圆周相关且一定大于第一纵向最远端125的长度。图4所示为包括分隔片，正极片及负极片的半组合件，即进行卷绕操作之前的电极组状态。带有正集电器112的正极电极片110放置于图3所示分隔片130的第一面上，且正极电极片110的较长边与分隔片130的较长边对齐，同时也使正集电极112的自由端沿与卷绕轴160平行的方向伸出。之后将分隔片130绕过卷绕轴160折起，使分隔片130的一部分位于其上放置有正极电极片110的分隔片130的另一部分之下，且使分隔片130上下两部分的较长边对齐。负极电极片120插入分隔片130上下两部分之间，保持负极电极片120的较长边与分隔片130的较长边平行或对齐。此时形成的电极组如图4所示。之后，如图5所示将电极组围绕卷绕轴160进行卷装形成卷绕式电极组100，如图6所示。卷装完成后，将卷绕式电极组100插入并固定于一个圆筒形金属壳体中，之后形成负极，然后经过对金属外壳上部进行车坑，并向金属壳体中注入碱性电解液，放绝缘垫圈，放顶组合，封口，活化等正常电池電池生产工序，即形成了一个具有卷绕式电极组的镍氢可充电电池。如图6所示，负极电极片120上的第二活性物料层126的第二纵向最远端127形成了卷绕式电极组100的最外端，而此端上活性物料厚度的减少节约了成本却并不影响电池的效能。上述实施例仅限于对本实用新型进行说明并非用于对本实用新型进行任何限制。本实用新型还可采用其它方案以实现此实用新型的目的，比如，具体实施例中将两纵向最远端的厚度减少至另一活性物料层的同一纵向侧端的厚度的50%，但在具体实施中可将厚度设置为同一侧的另一活性物料层的厚度的O至80%。具体实施例中以镍氢电池为例，但其它具有卷绕式电极组的可充电电池均适用于本实用新型。此外，具体实施例中将负极电极片的最外端与金属壳体的内壁连接形成电池的负极，实际上，可连接负极电极片的最内端或其他部分以形成电池的负极。又例如，具体实施例中负极电极片的总厚度在负极电极片的两端间是一致的，本领域技术人员当可理解负极电极片的厚度可因应活性物料的厚度减少而随之减少而不影响负极电极片的性能。·
权利要求1.一种可充电池，包括一个卷绕式电池电极片组，其中，所述可充电池的负极电极片包括一负极金属基片及涂于负极金属基片两面上的活性物料，其特征在于，所述负极电极片面对负极电流收集面的一面上的活性物料的厚度较所述负极电极片面对正极电极片一面上的活性物料的厚度低，所述活性物料的厚度是在金属基片一面上的活性物料的厚度。
2.根据权利要求I所述的可充电池，其特征在于，所述负极电极片面对负极电流收集面的一面的活性物料的厚度为所述负极电极片面对正极电极片一面的活性物料的厚度的0% -80%。
3.根据权利要求I所述的可充电池，其特征在于，所述负极电极片面对负极电流收集面的一面为所述卷绕式电池电极片组的最外面。
4.根据权利要求I所述的可充电池，其特征在于，在所述卷绕式电池电极片组最内面的所述负极电极片的活性物料的厚度较所述负极电极片面对正极电极片一面的活性物料的厚度低。
5.根据权利要求4所述的可充电池，其特征在于，在所述卷绕式电池电极片组最内面的所述负极电极片的活性物料的厚度为所述负极电极片面对正极电极片一面的活性物料的厚度的0-80%。
6.根据权利要求5所述的可充电池，其特征在于，所述负极电极片面对负极电流收集面的一面的活性物料的厚度为所述负极电极片面对正极电极片一面的活性物料的厚度的0-80%。
7.根据权利要求4所述的可充电池，其特征在于，在所述卷绕式电池电极片组最内面的所述负极电极片面对所述卷绕式电池电极片组的中空空间。
8.根据权利要求I所述的可充电池，其特征在于，所述可充电池为镍氢可充式电池，所述负极金属基片为镍片。
9.根据权利要求I所述的可充电池，其特征在于，所述负极电极片面对正极电极片一面的活性物料的厚度在O. 3mm与O. 4mm之间。
10.一种可充电池电池的负极电极片，包括一负极金属基片及涂于负极金属基片两面的活性物料，其特征在于，在金属基片面上的活性物料的厚度因应在所述金属基片表面上的不同长度位置而改变。
专利摘要本实用新型提供的一种可充电池，包括一个卷绕式电池电极片组，其中，电池的负极电极片包括一负极金属基片及涂于负极金属基片两面上的活性物料，所述负极电极片面对负极电流收集面的一面上的活性物料的厚度较所述负极电极片面对正极电极片一面上的活性物料的厚度低，所述活性物料的厚度是在金属基片一面上的活性物料的厚度。通过控制负极电极片上两个表面涂层的厚度，可减少电池负极电极片上的活性物料的用量而同时维持电池容量。由于负极电极片两面的活性物料得到更有效的利用，因此在活性物料涂层总用料重量不变的情况下，负极的有效容量密度显著提升。
文档编号H01M10/30GK202616361SQ201120521690
公开日2012年12月19日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者游沛业, 蔡晋春, 于红帅 申请人:惠州时代电池有限公司