本发明涉及一种镍氢电池，具体地说，涉及一种大容量动力电池及其制备方法。
背景技术：
随着电子产品的高速发展，便携式的电子移动设备得到广泛的应用。伴随电子移动设备的推广，对其内使用的环境污染低、可多次循环使用的镍氢电池的需求也越来越大；除了对镍氢电池的使用寿命需求变高以外，对镍氢电池的容量也提出了较高的要求。
技术实现要素：
为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种大容量动力电池及其制备方法，以克服现有技术中的缺陷。
为了实现上述目的，本发明提供了一种大容量动力电池，所述大容量动力电池包括外壳体、正极片、负极片、第一隔膜、第二隔膜、负极集电体和正极集电体；其中，外壳体为底部密封上部开口的空心筒体，外壳体的上部开口处盖设有密封圈，密封圈上表面中心处具有密封阀，在密封阀的外侧由正极盖帽将外壳体进行密封；负极片、第一隔膜、正极片和第二隔膜由内向外依次叠加并卷绕成圆柱体且设置于外壳体内部，所述隔膜由内至外依次分别为底层、中间层和外层，所述底层和外层膜上分别均匀形成有若干贯穿所述底层膜和外层膜的第一微孔，所述中间层膜上均匀形成有若干贯穿所述中间层膜的第二微孔；所述负极片底部焊接有负极集电体，所述正极片顶部焊接有正极集电体，负极集电体与外壳体内底部电连接，正极集电体与正极盖帽电连接；正极片采用球形氢氧化镍，并在正极片表面裹覆一层正极活性膜，正极片的厚度为0.4～0.5mm；负极片采用镀镍铜网，并在负极片表面裹覆一层负极活性膜，负极片的厚度为0.3～0.4mm；所述正极活性膜和负极活性膜使动力电池的放电容量可达1000mAH/g以上，外壳体内还填充有电解液。
作为对本发明所述的大容量动力电池的进一步说明，优选地，所述正极活性膜为单层活性膜，所述正极活性膜的厚度为0.25～0.35mm。
作为对本发明所述的大容量动力电池的进一步说明，优选地，所述正极活性膜由钴锌合金粉、镍粉、聚四氟乙烯、羟甲基纤维素制成。更优选地，所述正极活性膜由15～20重量份钴锌合金粉、10～15重量份镍粉、2～3重量份聚四氟乙烯、1～2重量份羟甲基纤维素制成。
作为对本发明所述的大容量动力电池的进一步说明，优选地，所述负极活性膜为单层活性膜，所述负极活性膜的厚度为0.7～0.8mm。
作为对本发明所述的大容量动力电池的进一步说明，优选地，所述负极活性膜由ZrNi2合金和Me0.4Si0.2Ce0.05MnV0.45合金制成。更优选地，所述负极活性膜由8～10重量份ZrNi2合金和12～15重量份Me0.4Si0.2Ce0.05MnV0.45合金制成。
作为对本发明所述的大容量动力电池的进一步说明，优选地，第一隔膜和第二隔膜结构相同，第一隔膜和第二隔膜的厚度分别为0.3～0.4mm。。
作为对本发明所述的大容量动力电池的进一步说明，优选地，所述第一微孔和第二微孔的孔径分别为0.15～0.25微米。
作为对本发明所述的大容量动力电池的进一步说明，优选地，所述底层膜和外层膜由磺化聚丙烯树脂制成，所述中间层膜由聚苯乙烯树脂制成。
本发明还提供了一种利用所述的大容量动力电池的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：步骤1)制作正极片：利用络合沉淀法制备球形氢氧化镍制作正极片，将钴锌合金粉、镍粉、聚四氟乙烯、羟甲基纤维素混合后裹覆在正极片表面，经压片机碾压、切片机切片后，焊接正极集电体；步骤2)制作负极片：先在网状铜网上镀一层镍层，以制成负极片，将经过HF溶液处理的ZrNi2合金和Me0.4Si0.2Ce0.05MnV0.45合金后电镀在负极片外，经压片机碾压、切片机切片后，焊接负极集电体；步骤3)制作隔膜：将底层膜、中间层膜和外层膜依次叠加，在150～200℃经热压机热压、裁切机裁切，分别制得第一隔膜和第二隔膜；步骤4)配制电解液：将氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂溶解于去离子水中，搅拌并在室温下冷却24h后，得到组成为30～40％氢氧化钾、2～3％氢氧化钠、4～5％氢氧化锂的电解液；步骤5)电池装配：将制作好的负极片、第一隔膜、正极片和第二隔膜由内向外依次叠加并卷绕成圆柱体，装入外壳体中，再将制作好的电解液填充到外壳体中，将外壳体进行密封。
本发明采用球形氢氧化镍作为正极活性物质，并在其外裹覆一层正极活性膜作为改善正极的物质，选用镍粉作为导电剂以增加正极的导电性并延长正极循环寿命，并选用钴锌合金粉作为添加剂，防止极片膨胀，提高正极放电反应的转化率，从而提高电池正极的放电容量，；采用ZrNi2和Me0.4Si0.2Ce0.05MnV0.45形成负极活性膜作为负极活性物质并裹覆在镀镍铜网，以达到增加镍氢电池容量的作用，将若干装配好的大容量动力电池串联起来正常使用，放电容量可达1000mAH/g以上。
附图说明
图1为本发明的大容量动力电池的结构示意图。
具体实施方式
为了能够进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
如图1所示，图1为本发明的大容量动力电池的结构示意图；所述大容量动力电池包括外壳体1、正极片2、负极片3、第一隔膜4、第二隔膜5、负极集电体6和正极集电体7；其中，外壳体1为底部密封上部开口的空心筒体，外壳体1的上部开口处盖设有密封圈11，密封圈11上表面中心处具有密封阀12，在密封阀12的外侧由正极盖帽13将外壳体1进行密封；负极片3、第一隔膜4、正极片2和第二隔膜5由内向外依次叠加并卷绕成圆柱体且设置于外壳体1内部，所述负极片3的底部焊接有负极集电体6，所述正极片2的顶部焊接有正极集电体7，负极集电体6与外壳体1内底部电连接，正极集电体7与正极盖帽13电连接。
本发明采用两层结构相同的隔膜即第一隔膜4和第二隔膜5，所述隔膜由由内至外的底层、中间层和外层膜热压复合而成，所述底层和外层膜上分别均匀形成有若干贯穿所述底层膜和外层膜的第一微孔，所述中间层膜上均匀形成有若干贯穿所述中间层膜的第二微孔，所述底层膜和外层膜由磺化聚丙烯树脂制成，所述中间层膜由聚苯乙烯树脂制成，第一隔膜4设置在正极片2和负极片3之间，以防止正负极片接触发生短路，所述隔膜采用三层膜复合制作，也是为了防止极片上的金属毛刺刺穿隔膜导致电池内部短路，并且经磺化后的聚丙烯树脂膜聚有很好的亲水性，易于吸收电解液，持液量大而且耐碱液腐蚀，利于析出的离子加快透过膜到负极，中间层的聚苯乙烯树脂膜具有强度大的特点，聚苯乙烯树脂膜起到增强复合膜的强度的作用，防止隔膜制作过程中发生破损导致电池寿命减少；第二隔膜5将正极片2与外壳体1隔开，一方面防止正极片2与外壳体1粘接在一起导致正负极接触短路，另一方面电解液可以均匀散布在第二隔膜5上，为正极片2外侧的正极活性膜提供良好的反应环境，优选地，第一隔膜4和第二隔膜5的孔径为0.15～0.25微米，略大于普通镍氢电池隔膜的孔径，保证离子透过率，提高吸氢率。
本发明的正极片2采用球形氢氧化镍，正极片2的厚度为0.4～0.5mm，略大于普通镍氢电池正极片2的厚度，来增加镍氢电池的容量；在正极片2表面裹覆一层正极活性膜，所述正极活性膜由钴锌合金粉、镍粉、聚四氟乙烯、羟甲基纤维素制成，所述正极活性膜的厚度为0.25～0.35mm，通过使用粘结剂聚四氟乙烯和羟甲基纤维素，将钴锌合金粉和镍粉与氢氧化镍结合；正极活性膜主要用于提高正极反应的活性，来提高镍氢动力电池的电容量：钴锌合金粉用于提高正极电极的电容量，并且可以减少正极膨胀，提高正极放电反应的转化率，从而提高电池正极的放电容量，镍粉可增加正极导电性并延长正极循环寿命。
本发明的负极片3采用镀镍铜网，负极片3的厚度为0.3～0.4mm，主要用于作为负极活性物质的附着基体，负极片3表面电镀一层负极活性膜，负极活性膜的厚度为0.7～0.8mm，为了保证镍氢电池容量，需要设置足够厚度的负极活性膜，所述负极活性膜由ZrNi2和Me0.4Si0.2Ce0.05MnV0.45制成，采用ZrNi2以增加负极储氢容量，并通过Me0.4Si0.2Ce0.05MnV0.45来提高负极的反应活性，Me用于提高初始容量以及提高吸氢能力，Si用于加快镍氢电池的活化，并增强负极的稳定性，Ce降低反应对正极和负极的腐蚀速度，Mn有效地提高镍氢电池的容量。
外壳体1内还填充有电解液，电解液均匀地附着在第一隔膜4和第二隔膜5，并填充在外壳体1内。
实施例1
步骤1)制作正极片：利用络合沉淀法制备0.4mm球形氢氧化镍作为正极片，将15g钴锌合金粉、10g镍粉、2g聚四氟乙烯、1g羟甲基纤维素混合后裹覆在正极片表面形成0.25mm正极活性膜，经压片机碾压、切片机切片后，焊接正极集电体。
步骤2)制作负极片：先在网状铜网上镀一层镍层，以制成0.3mm负极片，将经过HF溶液处理的8g ZrNi2和12g Me0.4Si0.2Ce0.05MnV0.45电镀在负极片外，形成0.7mm负极活性膜，经压片机碾压、切片机切片后，焊接负极集电体。
步骤3)：制作隔膜：将底层膜(0.15微米孔径的磺化聚丙烯树脂膜)、中间层膜(0.15微米孔径的聚苯乙烯树脂膜)和外层膜(0.15微米孔径的磺化聚丙烯树脂膜)依次叠加，在150℃下经热压机热压得到复合膜，经裁切机裁切成适合大小后，制得0.3mm的隔膜。
步骤4)配制电解液：将氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂溶解于去离子水中，搅拌并在室温下冷却24h后，得到组成为30％氢氧化钾、2％氢氧化钠、4％氢氧化锂的电解液。
步骤5)电池装配：将制作好的负极片、第一隔膜、正极片和第二隔膜由内向外依次叠加并卷绕成圆柱体，装入外壳体中，再将制作好的电解液填充到外壳体中，将外壳体进行密封。
将至少两个装配好的大容量动力电池串联起来正常使用，经测试放电容量大于等于1065mAH/g。
实施例2
步骤1)制作正极片：利用络合沉淀法制备0.45mm球形氢氧化镍制作正极片，将17g钴锌合金粉、12g镍粉、2.5g聚四氟乙烯、1.5g羟甲基纤维素混合后裹覆在正极片表面形成的0.3mm正极活性膜，经压片机碾压、切片机切片后，焊接正极集电体。
步骤2)制作负极片：先在网状铜网上镀一层镍层，以制成0.35mm负极片，将经过HF溶液处理的9g ZrNi2和13g Me0.4Si0.2Ce0.05MnV0.45电镀在负极片外形成0.75mm负极活性膜，经压片机碾压、切片机切片后，焊接负极集电体。
步骤3)：制作隔膜：将底层膜(0.2微米孔径的磺化聚丙烯树脂膜)、中间层膜(0.2微米孔径的聚苯乙烯树脂膜)和外层膜(0.2微米孔径的磺化聚丙烯树脂膜)依次叠加，在190℃下经热压机热压得到复合膜，经裁切机裁切成适合大小后，制得0.35mm的隔膜。
步骤4)配制电解液：将氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂溶解于去离子水中，搅拌并在室温下冷却24h后，得到组成为35％氢氧化钾、2.5％氢氧化钠、4.5％氢氧化锂的电解液。
步骤5)装配电池：将制作好的负极片、第一隔膜、正极片和第二隔膜由内向外依次叠加并卷绕成圆柱体，装入外壳体中，再将制作好的电解液填充到外壳体中，将外壳体进行密封。
将至少两个装配好的大容量动力电池串联起来正常使用，经测试放电容量大于等于1082mAH/g。
实施例3
步骤1)制作正极片：利用络合沉淀法制备0.5mm球形氢氧化镍制作正极片，将20g钴锌合金粉、15g镍粉、3g聚四氟乙烯、2g羟甲基纤维素混合后裹覆在正极片表面形成的0.35mm正极活性膜，经压片机碾压、切片机切片后，焊接正极集电体。
步骤2)制作负极片：先在网状铜网上镀一层镍层，以制成0.4mm负极片，将经过HF溶液处理的10g ZrNi2和15g Me0.4Si0.2Ce0.05MnV0.45电镀在负极片外形成0.8mm负极活性膜，经压片机碾压、切片机切片后，焊接负极集电体。
步骤3)：制作隔膜：将底层膜(0.25微米孔径的磺化聚丙烯树脂膜)、中间层膜(0.25微米孔径的聚苯乙烯树脂膜)和外层膜(0.25微米孔径的磺化聚丙烯树脂膜)依次叠加，在200℃下经热压机热压得到复合膜，经裁切机裁切成适合大小后，制得0.4mm的隔膜。
步骤4)配制电解液：将氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂溶解于去离子水中，搅拌并在室温下冷却24h后，得到组成为40％氢氧化钾、3％氢氧化钠、5％氢氧化锂的电解液。
步骤5)电池装配：将制作好的负极片、第一隔膜、正极片和第二隔膜由内向外依次叠加并卷绕成圆柱体，装入外壳体中，再将制作好的电解液填充到外壳体中，将外壳体进行密封。
将至少两个装配好的大容量动力电池串联起来正常使用，经测试放电容量大于等于1150mAH/g。
需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。