专利名称：电池极板及其制备方法
技术领域：
本发明涉及极板及其制备方法，特别是使用金属作为活性物质粘合剂的电池极板。金属的熔点低于活性物质。
如今，就广泛使用的各种移动式电子设备而言，如照相机、摄像机、移动CDP、收音机、盒式磁带、笔记本式计算机、无线寻呼和蜂窝式电话等等，所述设备都需要高容量和长寿命的电池。
通常，电池是一种将化学能转化成电能的装置并且已研制出多种电池。电化学电池一般可分为非充电的原电池、可再充电的二次电池、将烃类的燃烧热转化为电能的燃料电池以及将光能转化为电能的太阳能电池。电化学电池和蓄电池可按电解质的组成和电池与蓄电池的型式而进行分类。电解质的组成和型式分别是碱性，固体或非水电池和圆柱型、钮扣型或硬币型。
在这些种类的电池中，圆柱形电池(糊状物-卷筒型)能放出电流并且由阳极、阴极、防止阳极和阴极短路的隔板、电解质、阳极端头和阴极端头组成。为了具体地说明，镍-氢电池的结构示于图3。
圆柱形镍-氢电池是由阳极15、氢化合金的阴极43、隔板41、作为阳极端头顶盖56、和作为阴极端头和包装装置的外壳58，还有垫圈57、安全孔55、覆盖板53、绝缘管51、绝缘板59组成，其中阳极涂有作为阳极活性物质的Ni(OH)2，阴极涂有阴极活性物质，主要由LaNi5、MmNi5的AB5基合金、Ti、V、Zr、等的AB2基合金组成，隔板是由非织造纤维和玻璃纸带制成以防止阳极15和阴极43的短路。
关于按照上面方法制造圆柱形镍-氢电池的充电和放电反应详细的说明如下。
把氢化合金用作阴极活性物质，把氢氧化镍用作阳极活性物质而把氢氧化钾(KOH)的水溶液用作电解质。氢化合金能贮存充电过程中因电解质中的水解离所产生的氢离子，而在放电过程中能向电解质释放氢离子。充电和放电反应如下。
放电→在阳极上Ni(OH)2+OH NiOOH+H2O+e←充电放电→在阴极上M+H2O+e-MH+OH←充电放电→总的MH+NiOOH M+Ni(OH)2←充电在上述反应中，M是能吸附和放出氢离子的氢化合金，被认为是由希土元素制造的AB5类或由Ti、Zr、V、等制造的AB2类。按照上面的反应，电池可完成多于数百次的充电和放电。
生产圆柱形镍-氢电池的方法如下。首先，阳极是通过在金属载体(网格)上涂上阳极活性物质浆料、干燥再滚压而制备，然后通过在金属载体上涂覆阴极活性物质浆料、干燥、和滚压而制备阴极。之后，将隔板放在阳极和阴极之间，再卷紧。把以这样卷紧的极板和隔板的组合件插入外壳中。之后，把电解质倒入外壳内并顶盖组件安装在上部的口上。
正如在上面说明书中描述和
图1所示，常规阳极板和阴极板的生产是通过把浆状活性物质2涂在金属载体3上以防止活性物质脱离。有机粘合剂1通常用于提高金属载体和活性物质间的粘合力。另外，在制备阳极和阴极板的工艺过程中可加入增粘剂、分散剂、以及限制泡沫产生的消泡剂。此外，另外使用导电剂也是必要的，因为上述添加剂能降低极板的导电性。尽管加入了上述添加剂，但仍存在导电性某种程度下降的问题。此外，加入的添加剂会引起极板的腐蚀与膨胀的问题并引起极板制备的工艺的困难性，和增加生产费用。
本发明的目的是提供电池极板及其制备方法。极板能充分防止活性物质的脱离和因降低内部电阻而改进导电性，提高使用寿命和电池的容量。在本发明的极板中不会引起极板的腐蚀与膨胀，而且极板的生产方法易于实施且生产费用低。
引入本说明书并构成本说明书一部分的附图，说明本发明的实施方案，并且和说明书一起用于阐述本发明的目的、优点和原理。
附图中图1是作为一类卷绕极板电池的常规极板截面图。
图2是作为一类本发明卷绕极板电池的极板截面图。
图3是表明作为一类卷绕电极电池的镍-氢电池的示意图。
为了达到上述目的，本发明提供一种极板，该极板具有用于提供电流的活性物质，以及结合所述活性物质的金属，其中所述金属的熔点低于所述活性物质的熔点。优选的是金属选自铜、锌、铟、铝、镁或其混合物。也优选的是活性物质选自Ni(ON)2、AB5基氢化合物或AB2基氢化合金，其中“A”是希土元素的合金而“B”选自Ni、Al、Mn、或Co。活性物质间的平均距离优选为0.1-50μm，而极板优选用于卷绕极板电池类、钮扣型电池或硬币型电池中。
本发明还提供一种制备极板的方法。该方法包括步骤1)熔融结合活性物质的金属，其中所述金属的熔点低于所述活性物质的熔点，2)把熔融金属与活性物质混合以产生极板的预组合物，和3)以冷却处理极板预组合物并成型以产生极板。优选的是金属选自铜、锌、铟、铝、镁或其混合物。另外优选的是活性物质选自Ni(ON)2、AB5基的氢化合金或AB2基的氢化合金，其中“A”是希土元素合金而“B”选自Ni、Al、Mn、或Co。活性物质间的平均距离优选为0.1-50μm，混合步骤优选在惰性或真空条件下完成。最佳实施方案的详细描述为了检测本发明的效果，根据本发明的原理制备镍-氢电池阴极板的一类卷绕极板电池组的方法，描述如下把容点低于用作镍-氢电池阴极板活性物质(氢化合金)的金属进行熔化。通常，用于本发明的金属是粉末状。具有优选延伸和收缩性质以及在电解质中具有稳定性的金属都能使用。优选的金属实例是铜、锌、铟、铝、镁或其混合物。熔化的金属与上述活性物质混合，再均匀地搅拌以产生极板的预组合物。混合和搅拌步骤优选在惰性或真空条件下完成。如图2所示，如果搅拌程序能进行得均匀，则活性物质2能分布在熔化金属4中。为了使活性物质有足够的活性，最好使活性物质颗粒的平均距离在0.1-50μm。所述距离可通过混合金属量而得到控制。之后，把搅拌过的预组合物进行快速冷却或逐步冷却处理。然后通过切割等步骤产生用于镍-氢电池中的阴极板。
在下文将描述优选工作例和参考例。这些实施例仅作为示范性，本发明并不限制在实施例的范围内。工作例1把10g作为氢化合金的MmNi3.55Al0.3Mn0.4Co0.75与10g熔化的铜溶液混合，再于氩气下均匀搅拌以形成镍-氢电池的阴极板预组合物。之后，使搅拌过的预组合物进行逐步冷却处理。然后通过滚压和切割步骤产生用于本发明镍-氢电池中的阴极板。工作例2-5用于本发明镍-氢电池的阴极板分别按工作例1的阴极板方法生产，只是用锌、铟、铝和镁金属代替铜。参考例1通过用镍镀敷穿孔钢板而生产用于镍-氢电池的活性物质截体。把混合有活性物质和诸如有机粘合剂、导电剂、增粘剂、分散剂和消泡剂的添加剂的浆料涂在载体上。然后通过滚压和切割步骤生产用于镍-氢电池中的阴极板。
如上面实施例所述，工作例的方法比参考例易于完成，因为各种添加剂在工作例中都没有必要。采用本发明阴极板的镍-氢电池表明有创新的低的内电阻。因此，能获得优良的寿命、高效充电-放电性能，提高容量，可改进活性物质间的粘合性和优选内压的电池。
权利要求
1.一种极板，包括用于提供电流的活性物质；和用于结合所述活性物质的金属，其中所述金属的熔点低于所述活性物质。
2.按权利要求1的极板，其中所述金属选自铜、锌、铟、铝、镁及其混合物。
3.按权利要求1的极板，其中所述活性物质选自Ni(OH)2、AB5基的氢化合物和AB2基的氢化合金，其中所述A是希土元素的合金而所述B选自Ni、Al、Mn、和Co。
4.按权利要求1的极板，其中所述活性物质间的平均距离为0.1-50μm。
5.按权利要求1的极板，其中所述极板用于选自一类卷绕极板电池、钮扣型电池和硬币型电池。
6.一种制备极板的方法，该方法包括熔化结合活性物质用的金属，其中所述金属的熔点低于所述活性物质的熔点；把所述熔融金属与所述活性物质混合以产生极板预组合物；和冷却处理所述极板预组合物并成型以产生极板。
7.按权利要求6的方法，其中所述金属选自铜、锌、铟、铝、镁及其混合物。
8.按权利要求6的方法，其中所述活性物质选自Ni(OH)2、AB5基的氢化合金和AB2基的氢化合金，其中所述A是希土基元素的合金而所述B选自Ni、Al、Mn、和Co。
9.按权利要求6的方法，其中所述活性物质间的平均距离为0.1-50μm。
10.按权利要求6的方法，其中所述混合步骤是在惰性或真空条件下进行的。
全文摘要
极板的生产是通过熔融用于结合活性物质的金属,其中所述金属的熔点低于所述活性物质,把熔融的金属与活性物质混合以产生极板的预组合物,再冷却处理极板预组合物并成型以产生足以能防止活性物质脱离且改进导电性的极板,它导致内电阻降低,增加电池寿命和容量。在本发明的极板中不会引起极板的腐蚀与膨胀,而且本发明极板的制备方法易于实施且生产费用低。
文档编号H01M4/04GK1180937SQ9711272
公开日1998年5月6日 申请日期1997年6月17日 优先权日1996年10月23日
发明者崔水石 申请人:三星电管株式会社