CN101552335B - 一种电池负极片的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池负极片的制作方法，包括烘干、辊压，其特征在于：在所述烘干、辊压前的上浆是连续上浆，且在负极片与钢壳接触的不上粉部分采取单面上浆。本发明与现有技术对比的有益效果是：本发明方法采用钢带基体于刮浆模间隙中间定位，在极片辊压前进行刮粉连续化作业，有利于减少极片制作过程中合金发生氧化以及在极片中引入杂质，有利于提高极片制作质量的一致性以及极片制作效率。

Description

一种电池负极片的制作方法

技术领域

本发明涉及电池制作，特别是涉及一种电池负极片的制作方法。

背景技术

现有小型圆筒形镍氢电池，一般采用卷绕的方式将正极、负极和间隔在正负极中间的隔膜层叠，然后卷绕成圆柱型极组装入圆筒形电池壳，添加电解液，将电池密封完成制作。电池安全阀连接正极片作为电池正极端，电池钢壳接触负极最外一圈作为电池负极端。其正极活性物质为球形氢氧化亚镍，一般采用发泡镍作为导电基体，采用涂浆或干粉嵌渗的方式压制而成；而负极的活性物质为贮氢合金粉，采用冲孔镀镍钢带、镀镍斜拉冲切钢网或铜网作为导电基体，同样采用涂浆或干粉嵌渗的方式压制而成。由于电池正负极的反应是液固界面反应，离子是在正负极之间以最小的距离或最小的阻力进行传递，如果负极或正极的某一面不是正面对应相应的正极或负极参与反应，电池负极最后一圈靠近钢壳的一面，其活性物质利用率比较低。中国专利CN1297031C公告的《圆筒形碱性蓄电池》、CN1301564C公告的《圆筒形碱性蓄电池》，以及CN2570999Y公告的《碱性二次电池》分别对提高电池负极非正面面对正极部分的利用率较低进行了改进，但是CN1297031C和CN1301564C没有提出如何实现上浆量为负极板对应部分的负极全部活性物质量的75～100％；而CN2570999Y的碱性二次电池应用于镍氢钢带刮浆的负极片制作时，存在以下问题：

1)负极片经上浆、干燥、辊压之后，裁切成规格尺寸的极片，再将负极利用率较低的部分进行刮粉。当负极片经过烘干、辊压之后，极片的密度在6.0～6.5g/cm3，这时候进行刮粉，极片的温度会上升的很高，合金粉会被氧化，影响合金粉的储氢能力，电池的内压、寿命等综合性能都会降低。而当温度上升不进行控制的情况下，甚至会致使合金粉着火；

2)当负极片中的钢带基体不处在全部浆料的中央时进行刮粉，容易把钢带刮破，还会在极片中引入杂质，甚至造成负极片报废，即使只是刮到钢带表层，也容易破坏钢带镀镍保护层，铁在碱性溶液中的氧化平衡电位为-0.877V，当负极片没有电时，不能产生电位保护，铁容易氧化，会影响与钢壳接触的导电性；

3)采用单个极片刮粉制作，会影响极片制作质量的一致性以及极片制作效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的不足，提出一种采用连续上浆、且在负极片与钢壳接触的不上粉部分采取单面上浆的电池负极片制作方法。

本发明的技术问题采用以下技术方案予以解决：

这种电池负极片的制作方法，包括烘干、辊压。

这种电池负极片的制作方法的特点是：

在所述烘干、辊压前的上浆是连续上浆，且在负极片与钢壳接触的不上粉部分采取单面上浆。

本发明的技术问题采用以下进一步的技术方案予以解决：

所述连续上浆采用刮浆模具，所述刮浆模具设置在装有浆料的料斗中间上方，所述料斗中设有固定钢带的两个导向轴，所述导向轴在浆料表面下5～15mm处，将钢带穿过导向轴进入料斗刮浆成型，导向轴使钢带处在极片的中间处，以减少极片发生不规则变形；所述刮浆模具的刀口一端为可变宽度与厚度的结构，宽度设置为电池极片设计厚度的50～60％，钢带刮浆成型后在极片宽度方向的一端是单面上浆负极片区，其厚度为另一端是两面上浆负极片区厚度的50～60％，所述单面上浆负极片区用于制作卷绕后靠近钢壳内壁的负极片。

所述刮浆模具的宽度由符合工艺设计的上浆量决定。

所述辊压采用辊压机，其上辊为整段直径相同的圆柱滚轮，下辊为两段直径不同的圆台滚轮，直径小的一段辊压两面上浆负极片区，直径大的一段辊压单面上浆负极片区，所述两面上浆负极片区与单面上浆负极片区受到的辊压力比例相同，极片密度相同，足以避免极片在辊压后发生不规则变形，保持极片平整。

所述极片密度为6.20～6.50g/cm³。

所述辊压机下辊圆台的台阶高度由两面上浆负极片区与单面上浆负极片区的厚度差决定。

所述辊压机下辊圆台的台阶高度是两面上浆负极片区与单面上浆负极片区的厚度差的30～60％。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明方法采用钢带基体于刮浆模间隙中间定位，在极片辊压前进行刮粉连续化作业，有利于减少极片制作过程中合金发生氧化以及在极片中引入杂质，有利于提高极片制作质量的一致性以及极片制作效率。在负极片靠钢壳内壁的尾圈部分没有活性物质的情况下，电池的循环寿命不但没有缩短，反而有所延长。因为电池内部的剩余空间变大，有利于在正极和负极膨胀时减少对隔膜的压缩，有利于隔膜保液以及减少负极合金粉，且在正极和隔膜中能多分配电解液，从而延长电池循环寿命。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的负极在电池中的位置示意图；

图2是本发明具体实施方式连续制作的负极片示意图；

图3是本发明具体实施方式的刮浆模具结构示意图；

图4是本发明具体实施方式的辊压机对辊结构示意图。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式并对照附图对本发明作进一步说明。

一种如图1所示的AA型镍氢电池，起卷处设有防毛刺引起短路的小隔膜1，正极2、隔膜3、负极4相互层叠卷绕，负极4最后一圈靠钢壳5的一面。

正极板的制作方法，包括将商品化的球形氢氧化镍93份、氧化亚钴5份、2份添加剂，与3份作为粘结剂的CMC水溶液和PTFE水溶液混合，制作成正极浆料，然后填充到发泡镍中，经干燥、辊压、裁切成90mm×43mm×0.70mm，正极中含活性物质总量为8.0g。

负极片的制作方法，包括制备浆料、连续上浆、裁切、烘干、与辊压。

制备浆料是将商品化的AB5贮氢合金，其中A为La、Ce、Pu、Ru，B为Ni、Co、Mn、Al元素，与CMC水溶液混合，制成负极浆料。

连续上浆是按下述方法将制成的负极浆料涂布到作为基体的镀镍钢带表面，制成尺寸为85mm×0.33mm负极片，如图2所示的两面上浆负极片区13的长度为85mm、厚度为0.33mm，与钢壳接触的不上浆部分即单面上浆负极片区12的长度为40mm、厚度为0.20mm，再裁切成高度为为43mm的规范极片，负极片中的活性物质总量为8.4g。

连续上浆采用如图3所示的刮浆模具6，刮浆模具6设置在装有浆料的料斗7中间上方，料斗7中设有固定钢带的两个导向轴8，导向轴8在浆料表面下10mm处，将钢带穿过导向轴8进入料斗7刮浆成型，导向轴8使钢带处在极片的中间处，以减少极片发生不规则变形；刮浆模具6的刀口一端为可变宽度与厚度的结构，宽度设置为电池极片设计厚度的50～60％，钢带刮浆成型后在极片宽度方向的一端是单面上浆负极片区12，其厚度为另一端是两面上浆负极片区13厚度的50～60％，单面上浆负极片区12用于制作卷绕后靠近钢壳内壁的负极片。刮浆模具6的宽度由符合工艺设计的上浆量决定。

经过刮浆处理的极片在温度为80-150℃下干燥8分钟。

对经过干燥处理的极片进行辊压，采用如图4所示的辊压机，辊压机的上辊9为整段直径相同的圆柱滚轮，下辊10为左右两段直径不同的圆台滚轮，直径小的一段辊压两面上浆负极片区13，直径大的一段辊压单面上浆负极片区12，下辊10圆台的台阶高度11由两面上浆负极片区13与单面上浆负极片区12的厚度差决定，是厚度差的30～60％，两面上浆负极片区13与单面上浆负极片区12受到的辊压力比例相同，极片密度为6.20～6.50g/cm³，足以避免极片在辊压后发生不规则变形，保持极片平整。

电池的制作方法，包括在所制作的正极片和负极片中间夹隔经过亲水处理的聚烯烃无纺布隔膜，厚度较薄的一段即单面上浆负极片区12朝径向外侧，使其卷绕后不上浆部分接触钢壳，然后卷绕成螺旋状，制作成电池极组，再将极组装入AA尺寸的圆形钢壳中，注入LiOH、NaOH、KOH的三元或二元电解液，最后封口制成AA2000的镍氢电池。

对照组的正极片制作与上述具体实施方式相同，负极片的制作材料和配方也与上述具体实施方式相同，区别是采用常规的连续刮浆方式，将负极浆料涂覆于冲孔镀镍钢带两面，经过干燥、辊压、裁切成125mm×43mm×0.32mm的负极片，负极中的活性物质总量为：10.0g。电池制作与上述具体实施方式也基本相同，区别仅在于不必区分负极片的两面，卷绕前后端也不必区分。

具体实施方式制作的电池与对照组制作的电池评价如下：

(1)0.2C容量的测定

按照IEC61951：2003的规定，在环境温度20±5℃的情况下，电池以相当于0.1C的电流充电16小时，之后，电池搁置1～4小时，然后以相当于0.2C的电流放电至电压为1.0V，测定电池的容量。

(2)循环寿命的测定

在环境温度20±5℃的情况下，以相当于1C的电流对电池进行充电，用电压降5mV进行充电控制，之后搁置1小时，以相当于1C的电流放电至1.0V，以此为一个循环，当容量衰减到初始容量的60％时截至循环，测定所能发生的充放电次数。

测定结果见下表：

	电池容量(mAh)	循环寿命(次数)
			具体实施方式	2080	330
对照组	2050	310

所述循环寿命是在一定条件下将充电电池进行反复充放电，当容量等电池性能达到规定的要求以下时所能发生的充放电次数。

由上表可见，在负极片靠钢壳内壁的厚圈部分没有活性物质的情况下，电池的循环寿命不但没有缩短，反而有所延长。因为电池内部的剩余空间变大，有利于在正极和负极膨胀时减少对隔膜的压缩，有利于隔膜保液以及减少负极合金粉，且在正极和隔膜中能多分配电解液，从而延长电池循环寿命。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电池负极片的制作方法，包括烘干、辊压，其特征在于：

在所述烘干、辊压前的上浆是连续上浆，且在负极片与钢壳接触的不上粉部分采取单面上浆；

所述连续上浆采用刮浆模具；

所述刮浆模具设置在装有浆料的料斗中间上方，所述料斗中设有固定钢带的两个导向轴，所述导向轴在浆料表面下5～15mm处，将钢带穿过导向轴进入料斗刮浆成型，导向轴使钢带处在极片的中间处；

所述辊压采用辊压机，其上辊为整段直径相同的圆柱滚轮，下辊为两段直径不同的圆台滚轮，直径小的一段辊压两面上浆负极片区，直径大的一段辊压单面上浆负极片区。

2.如权利要求1所述的电池负极片的制作方法，其特征在于：

所述刮浆模具的刀口一端为可变宽度与厚度的结构，宽度设置为电池极片设计厚度的50～60％，钢带刮浆成型后在极片宽度方向的一端是单面上浆负极片区，其厚度为另一端是两面上浆负极片区厚度的50～60％。

3.如权利要求1或2所述的电池负极片的制作方法，其特征在于：

所述刮浆模具的宽度由符合工艺设计的上浆量决定。

4.如权利要求3所述的电池负极片的制作方法，其特征在于：

所述两面上浆负极片区与单面上浆负极片区受到的辊压力比例相同，极片密度相同。

5.如权利要求4所述的电池负极片的制作方法，其特征在于：

所述极片密度为6.20～6.50g/cm³。

6.如权利要求5所述的电池负极片的制作方法，其特征在于：

所述辊压机下辊圆台的台阶高度由两面上浆负极片区与单面上浆负极片区的厚度差决定。

7.如权利要求6所述的电池负极片的制作方法，其特征在于：

所述辊压机下辊圆台的台阶高度是两面上浆负极片区与单面上浆负极片区的厚度差的30～60％。

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