专利名称：一种纳米二氧化锰/纳米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材料技术领域，具体涉及一种纳米二氧化锰/纳米氢氧化镍正极极片。适用于制造卷绕式镍氢、镍锌及镍镉二次电池，特别适用于制造高倍率充放电的卷绕式和层叠式镍基碱性动力电池。
技术背景目前，现有工业所用的卷绕式或层叠式镍基碱性电池正极，一般为泡沫镍集流体、正极活性物质涂层、单极耳或多极耳等三个部分构成。这种构造的正极制造的镍基碱性电池存在显著的不足1)正极活性物质利用率相对较低，主要只有靠近集流体表面的活性物质才能被充分利用；2)大电流或者高倍率充放电性能差，由于正极活性物质与泡沫镍集流体的有效接触面积较小、导致电子传递到集流体上的几率减小，从而限制了有效电极电化学反应的进行，影响电极的大电流充放电效果；3)正极活性物质与集流体丝状金属镍收之间的附着力较低，在充放电循环工程中容易造成活性物质脱落，从而降低了电池的有效放电容量，进而影响电池的循环使用寿命；4)由于正极活性物质为单一粒径的球形氢氧化镍，其导电性能、与电解液之间形成SEI (固体溶剂界面膜)性能差，电极活性物质与电解液之间的相容性也较差，导致电池高倍率充放电性能降低。
实用新型内容本实用新型的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种纳米二氧化锰/纳米氢氧化镍正极极片，具有较好的大电流充放电性能、较长的循环使用寿命，在2C及2C以上倍率条件下充放电循环使用寿命(放电容量不小于设计容量60%的充放电循环次数)超过480次。本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现一种纳米二氧化锰/纳米氢氧化镍正极极片，包括正极极耳，还包括正极集流体和正极活性物质涂层，正极极耳一端与正极集流体焊接连接，正极活性物质涂层设置在正极集流体上。如上所述的正极集流体为厚度为I 50 ii m的镀镍不锈钢箔。如上所述的正极极耳为厚度5 25 ii m、宽度为2 5mm的镍带。如上所述的正极极耳至少为I个。如上所述的正极极耳至少为2个，各个正极极耳平行设置在正极集流体上。如上所述的正极极耳等间距设置在正极集流体上。如上所述的正极活性物质涂层设置在正极集流体的单侧面上。如上所述的正极活性物质涂层设置在正极集流体的双侧面上。本实用新型与现有技术相比，具有以下优点本实用新型使用了镀镍不锈钢箔集流体结构正极，并采用了颗粒粒径在5 20nm范围的纳米氢氧化镍、颗粒粒径在I IOnm范围的纳米二氧化锰、颗粒粒径在I 5Mm范围的球形氢氧化镍活性物质混合物，使得正极活性物质涂层与正极集流体之间的有效接触面积显著增加，正极活性物质与正极集流体之间的粘结性能大大提高，正极活性物质与导电剂之间的相容性大大增强，正极活性物质与导电剂之间形成的SEI膜电化学性能稳定，从而提高了正极活性物质的有效利用，减少了正极活性物质在使用过程中的脱落，使电极的大电流充放电效果显著提高，使得以此正极制造的电池具有较好的大电流充放电性能、较长的循环使用寿命，在2C以上倍率条件下充放电循环使用寿命(放电容量不小于设计容量60%的充放电循环次数)超过480次，最高达到588次(详见说明书附图6)。
图I为本实用新型的单极耳单面涂层纳米二氧化锰/纳 米氢氧化镍正极极片立体示意图；图2为本实用新型的二极耳双面涂层纳米二氧化锰/纳米氢氧化镍正极极片立体示意图；图3为本实用新型的三极耳双面涂层纳米二氧化锰/纳米氢氧化镍正极极片立体示意图；图4为本实用新型的四极耳单面涂层纳米二氧化锰/纳米氢氧化镍正极极片立体示意图；图5为本实用新型的五极耳单面涂层纳米二氧化锰/纳米氢氧化镍正极极片侧视示意图；图6为利用本实用新型组装的实验电池2C倍率充放电循环容量曲线。图中1 一正极活性物质涂层、2 —正极集流体、3 —正极极耳、4 一预留的空位置、5一极耳与集流体连接的焊点。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的技术方案作进一步详细描述。实施例I如图f图5所示，一种纳米二氧化锰/纳米氢氧化镍正极极片，包括正极极耳3，还包括正极集流体2和正极活性物质涂层1，正极极耳3 —端与正极集流体2焊接连接，正极活性物质涂层I设置在正极集流体2上。正极集流体2为厚度为I 50 μ m的微孔镀镍不锈钢箔。正极极耳3为厚度5 25 μ m、宽度为2 5mm的镍带。作为一种优选方案，正极极耳3至少为I个。作为一种优选方案，正极极耳3至少为2个，各个正极极耳3平行设置在正极集流体2上。正极极耳3等间距设置在正极集流体2上。作为一种优选方案，正极活性物质涂层I设置在正极集流体2的单侧面上。作为一种优选方案，正极活性物质涂层I设置在正极集流体2的双侧面上。正极活性物质涂层I包括的镍基碱性电池正极活性物质颗粒粒径在5 20nm范围的纳米氢氧化镍、颗粒粒径在I IOnm范围的纳米二氧化锰、颗粒粒径在I 5Mm范围的球形氢氧化镍、导电剂、正极添加剂和粘结剂，并经过制浆、涂布等工艺涂敷于正极集流体2上。正极集流体2为厚度为I 50 ii m镀镍不锈钢箔制成，正极极耳3为厚度5 25 ii m、宽度为2 5mm的镍带制成。正极活性物质涂层I为正极活性物质浆料经涂布工序、烘干后粘接于多孔镀镍不锈钢箔的正极集流体2上，镀镍不锈钢箔的正极集流体2上预留点焊正极极耳3的预留空白位置4，正极极耳3于预留空白4处点焊于集流体2上，根据镍基碱性电池工艺设计要求的容量大小，对应的极片的大或小选择点焊I 5个或者更多的正极极耳3于集流体上。用于所述的正极活性物质涂层I的正极活性物质浆料的由如下步骤制备第一步将质量比为0. 8 1:0. I 0. 2:0. 2^0. 3的纳米氢氧化镍、纳米二氧化锰、球形氢氧化镍的正极活性物质球磨0. I 2小时，混合均匀；第二步，将第一步混合均匀的正极活性物质与占活性物质百分比I 5%的添加剂球磨混合均匀；第三步将第二步得到的混合物与纳米石墨或超级炭黑(Super-p)中的一种或两种按照质量比为1:0. 3 1:1. 5的比例球磨混合均匀；第四步，将第三步得到的混合物与聚四氟乙烯或者聚偏氟乙烯粘结剂按照质量 比为100:1 100:5的比例混合均匀；第五步，将第四步得到的混合物与等质量比混合的N-甲基比咯烷酮和羧甲基纤维素钠按照质量比为10:1 10:3的比例混合均匀；第六步，向第五步得到的混合物中加入占其质量百分比为20 35%的去离子水，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采用制造锂离子电池电极所用的所谓“涂布工序”，单面或双面涂敷于镀镍不锈钢箔正极集流体2上(图I 图5)，经过65 85°C温度烘干，根据电池容量设计要求，对滚压制为一定的厚度，即在正极集流体2上形成正极活性物质涂层1，再经切片、切分一定尺寸大小的正极集流体2(附图I 5)、点焊正极极耳3于正极集流体2的预留空白4即得一种镍基碱性电池正极。所述的正极极耳3由金属镍带制作而成；组装成镍氢实验电池，在2C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60%时的充放电循环次数)超过480次，最高达588次(详见附图6)。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
权利要求1.一种纳米二氧化锰/纳米氢氧化镍正极极片，包括正极极耳(3)，其特征在于还包括正极集流体(2)和正极活性物质涂层(1)，正极极耳(3)—端与正极集流体(2)焊接连接，正极活性物质涂层(I)设置在正极集流体(2)上。
2.根据权利要求I所述的一种纳米二氧化锰/纳米氢氧化镍正极极片，其特征在于所述的正极集流体(2)为厚度为I 50 μ m的镀镍不锈钢箔。
3.根据权利要求2所述的一种纳米二氧化锰/纳米氢氧化镍正极极片，其特征在于所述的正极极耳(3)为厚度5 25 μ m、宽度为2 5mm的镍带。
4.根据权利要求3所述的一种纳米二氧化锰/纳米氢氧化镍正极极片，其特征在于所述的正极极耳(3)至少为1个。
5.根据权利要求4所述的一种纳米二氧化锰/纳米氢氧化镍正极极片，其特征在于所述的正极极耳(3)至少为2个，各个正极极耳(3)平行设置在正极集流体(2)上。
6.根据权利要求5所述的一种纳米二氧化锰/纳米氢氧化镍正极极片，其特征在于所述的正极极耳(3)等间距设置在正极集流体(2)上。
7.根据权利要求I飞所述的一种纳米二氧化锰/纳米氢氧化镍正极极片，其特征在于所述的正极活性物质涂层(I)设置在正极集流体(2)的单侧面上。
8.根据权利要求I飞所述的一种纳米二氧化锰/纳米氢氧化镍正极极片，其特征在于所述的正极活性物质涂层(I)设置在正极集流体(2)的双侧面上。
专利摘要本实用新型公开了一种纳米二氧化锰/纳米氢氧化镍正极极片，包括正极极耳，还包括正极集流体和正极活性物质涂层，正极极耳一端与正极集流体焊接连接，正极活性物质涂层设置在正极集流体上。正极集流体为厚度为1～50μm的镀镍不锈钢箔。正极极耳为厚度5～25μm、宽度为2～5mm的镍带。正极极耳至少为1个，各个正极极耳平行等间距设置在正极集流体上。正极活性物质涂层设置在正极集流体的单侧面或双侧面上。本实用新型具有较好的大电流充放电性能、较长的循环使用寿命，在2C及2C以上倍率条件下充放电循环使用寿命(放电容量不小于设计容量60％的充放电循环次数)超过480次。
文档编号H01M4/24GK202549983SQ201220179220
公开日2012年11月21日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者唐帮助, 詹炳然, 詹金俊 申请人:广州市云通磁电有限公司