專利名稱：：一種泡沫金屬的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種泡沫金屬的制備方法。
背景技術(shù)：
：堿性電池是由正極片、負(fù)極片、電解質(zhì)和隔膜在電池鋼殼內(nèi)組裝而成。正、負(fù)極片一般是通過將活性物質(zhì)、添加劑和粘結(jié)劑的混合物涂覆在導(dǎo)電基體上而制成。導(dǎo)電基體一般采用泡沫金屬例如泡沫鎳或泡沫銅、穿孔金屬帶、穿孔電鍍金屬的鋼帶等材料，由于泡沫金屬例如泡沬鎳或泡沫銅的特殊的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、大的比表面積、高的孔隙率、優(yōu)良的滲透性和很大的可填充性能而被優(yōu)先選作導(dǎo)電基體。泡沫金屬的特殊的微孔結(jié)構(gòu)可使電極的活性物質(zhì)得到充分利用，減少電池內(nèi)電阻，增大反應(yīng)面積，從而提高電池性能。通常的泡沫金屬的生產(chǎn)工藝為，先將泡沫塑料基體導(dǎo)電化后，進(jìn)行金屬的電沉積，然后熱處理除去泡沫塑料基體。在該工藝中的電沉積是采用待鍍的金屬作為陽(yáng)極，導(dǎo)電化后的泡沫塑料基體作為陰極，進(jìn)行電鍍，一般將金屬裁切成25X25mm的大小裝在鈦藍(lán)中作為陽(yáng)極，陽(yáng)極上的金屬塊不斷消耗，進(jìn)入溶液中并鍍覆在泡沫塑料基體上，導(dǎo)致在鈦籃中架空，使電場(chǎng)強(qiáng)度不均衡，最終使泡沫金屬的面密度(單位面積的泡沫金屬上金屬的重量)不均勻。如上所述，泡沫金屬特別是泡沫鎳作為電池正、負(fù)極的導(dǎo)電基體時(shí)，電池的正極或負(fù)極漿料(活性物質(zhì))填充在泡沫鎳的多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)，如果泡沫鎳導(dǎo)電基體的面密度不均勻，則使正極、負(fù)極活性物質(zhì)的填充量不均勻，直接影響到電池的容量，導(dǎo)致電池容量不均勻。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中泡沫金屬的面密度不均勻的缺陷，提供--種使泡沫金屬的面密度均勻的泡沫金屬的制備方法。本發(fā)明提供了一種泡沫金屬的制備方法，該方法包括將泡沫塑料基體導(dǎo)電化，在導(dǎo)電化的泡沫塑料基體上電鍍金屬，然后去除泡沫塑料基體；在導(dǎo)電化的泡沫塑料基體上電鍍金屬的方法包括，將導(dǎo)電化的泡沫塑料基體作為陰極與電鍍液接觸，在電鍍的條件下進(jìn)行電鍍，所述電鍍液為電鍍金屬的鹽的水溶液，其特征在于，在電鍍過程中，采用不溶性陽(yáng)極，保持電鍍液中電鍍金屬的鹽的含量為100-500克/升，pH值為2-5。采用本發(fā)明提供的泡沫金屬的制備方法，使獲得的泡沫金屬面密度均勻，從而使由本發(fā)明得到的泡沫金屬制成電池的性能如電池容量及內(nèi)阻均勻，同時(shí)容量保持率較好。另外，由于金屬化合物尤其是鎳或銅化合物的價(jià)格比金屬的價(jià)格尤其是鎳或銅的價(jià)格低很多，因此采用本發(fā)明提供的方法大大降低了制備泡沫金屬的成本。具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的泡沫金屬的制備方法包括，該方法包括將泡沫塑料基體導(dǎo)電化，在導(dǎo)電化的泡沬塑料基體上電鍍金屬，然后去除泡沫塑料基體；在導(dǎo)電化的泡沫塑料基體上電鍍金屬的方法包括，將導(dǎo)電化的泡沫塑料基體作為陰極與電鍍液接觸，在電鍍的條件下進(jìn)行電鍍，所述電鍍液為電鍍金屬的鹽的水溶液，其特征在于，在電鍍過程中，采用不溶性陽(yáng)極，保持電鍍液中電鍍金屬的鹽的含量為100-500克/升、優(yōu)選為200-400克/升，pH值為2-5、優(yōu)選為2.5-3.8。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，在電鍍過程中所發(fā)生的反應(yīng)為，陽(yáng)極主反應(yīng)40H——4e=2H20+02陰極主反應(yīng)Ax++xe=A(A為電鍍金屬)由于在陽(yáng)極不斷消耗OH—離子，而在陰極不斷消耗電鍍金屬離子，因此需要向電鍍液中添加可形成OH—離子和電鍍金屬離子的化合物，以保持電鍍液中電鍍金屬的鹽的含量和pH值。因此為了保持電鍍液中電鍍金屬鹽的含量和pH值，在電鍍過程中，可以選擇向電鍍液中添加電鍍金屬的氫氧化物和/或氧化物，或者也可以選擇向電鍍液中添加電鍍金屬的鹽并同時(shí)加堿。在優(yōu)選情況下，選擇向電鍍液中添加電鍍金屬的氫氧化物和/或氧化物的方式，既可以保持電鍍金屬的鹽的含量，也可以調(diào)節(jié)pH值。所述金屬的氫氧化物和/或氧化物為鎳、銅、錫、鈀、金或銠的氫氧化物和/或氧化物。上述添加的方式可選擇連續(xù)添加或間歇添加的方式。優(yōu)選情況下，為了保持電鍍液的pH值以及電鍍金屬的鹽的濃度保持恒定，選擇連續(xù)加入的方式。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，所采用的不溶性陽(yáng)極為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種不溶性陽(yáng)極，例如銥鈦網(wǎng)、鉭銥鈦網(wǎng)、釕銥鈦網(wǎng)、鉑金或石墨。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，為了緩沖電鍍液中pH值的變動(dòng)，在優(yōu)選情況下，所述電鍍液還含有10-50克/升的pH值緩沖劑。所述pH值緩沖劑為所述pH值緩沖劑為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種pH值緩沖劑，例如硼酸、氨基磺酸、硫酸和鹽酸中的一種或幾種，優(yōu)選為硼酸。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，優(yōu)選情況下，所述電鍍金屬的鹽為鎳、銅、錫、鈀、金或銠的鹽。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，所述電鍍金屬的鹽可以為各種可溶于水的鹽，例如硫酸鹽、碳酸鹽、氯化物和有機(jī)酸鹽中的一種或幾種，所述有機(jī)酸鹽優(yōu)選為氨基磺酸鹽。上述各種鹽中優(yōu)選采用硫酸鹽。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，所述電鍍的條件為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，例如該條件包括，電流密度為5-15A/dm2、優(yōu)選為8-12A/dm2,電鍍液的溫度為40-70'C、優(yōu)選為50-60'C，電鍍的時(shí)間為20-60分鐘、優(yōu)選10-50分鐘。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，將泡沫塑料基體導(dǎo)電化的方法可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種方法，例如可采用涂覆導(dǎo)電膠、化學(xué)鍍或真空鍍的方法，優(yōu)選在泡沫塑料基體上涂覆導(dǎo)電膠以使泡沫塑料基體導(dǎo)電化。一般情況下，涂覆導(dǎo)電膠的過程包括將所述泡沫塑料基體在導(dǎo)電膠中浸漬3-10分鐘，然后將泡沫塑料基體取出并擠出多余的導(dǎo)電膠，并在溫度為卯-110'C下干燥。所述導(dǎo)電膠含有石墨、樹脂類粘接劑和水，以導(dǎo)電膠的重量為基準(zhǔn)，石墨在導(dǎo)電膠中的含量為5-16重量％，樹脂類粘接劑的含量為1-5重量％，水的含量為80-卯重量％。導(dǎo)電膠中還可以含有氨水，氨水的量使導(dǎo)電膠的pH值為10-ll。所述樹脂類粘接劑可以為丙烯酰胺或酚醛類粘接劑。一般情況下，化學(xué)鍍的方法包括將泡沫塑料基體與含有鎳鹽和還原劑的化學(xué)鍍液接觸。鎳鹽優(yōu)選為氯化鎳和/或硫酸鎳。還原劑選自次磷酸鹽、甲醛和硼氫化物中的一種或幾種，所述次磷酸鹽優(yōu)選為次磷酸鈉和/或次磷酸鉀?；瘜W(xué)鍍的反應(yīng)條件包括化學(xué)鍍液的溫度為40-卯'C，優(yōu)選為40-80'C;化學(xué)鍍液pH值為4-12;化學(xué)鍍的時(shí)間為0.05-0.5小時(shí)，優(yōu)選為0.1-0.2小時(shí)；化學(xué)鍍液中所述還原劑的濃度為0.2-1.0摩爾/升，鎳鹽的濃度為0.1-0.25摩爾/升。其中，在進(jìn)行化學(xué)鍍之前可以對(duì)泡沫塑料基體的表面進(jìn)行活化，活化的方法可以為現(xiàn)有的各種活化方法，例如可以使用膠體鈀活化法，在35-45'C下將泡沫塑料基體在LH8305A活化液(廣州國(guó)際化工公司出品)中處理4分鐘，然后用濃度為40-60克/升的硫酸溶液在35-45'C下處理100秒。一般情況下，真空鍍的方法包括在真空條件下(絕對(duì)壓力為2-10帕)，用電子束打擊鎳耙，鎳原子在磁場(chǎng)的作用下落在泡沫塑料基體上。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，去除泡沫塑料基體的方法可以采用現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的各種方法。例如，先將電鍍金屬后的泡沫塑料在氧化氣氛中在300-700'C下燃燒，優(yōu)選燃燒時(shí)間為0.1-0.5小時(shí)使其中的泡沫塑料被燃燒除去并脫碳，然后在氫氣還原氣氛中在500-1100'C下還原，優(yōu)選還原時(shí)間為0.5-2小時(shí)使被氧化的金屬還原，所述還原氣氛優(yōu)選為氫氣氣氛。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，在優(yōu)選情況下，在導(dǎo)電化的泡沫塑料基體上電鍍的金屬為鎳、銅、錫、鈀、金或銠。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，所述泡沫塑料可以為現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)使用的各種泡沫塑料，優(yōu)選為聚氨酯海綿或無紡布，更優(yōu)選為聚氨酯海綿。下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例11、制備泡沫鎳選用50平方米連續(xù)聚氨酯海綿(孔密度110PPI(—英寸長(zhǎng)度上孔的數(shù)量)、寬度1000毫米、厚度1.9毫米)作為泡沫塑料基體。將聚氨酯海綿基體在導(dǎo)電膠(含有8重量％石墨和2重量％丙烯酰胺粘接劑，pH為lO)中浸漬8分鐘，然后將聚氨酯海綿基體取出并擠出多余的導(dǎo)電膠，然后在100'C下干燥。將涂覆有導(dǎo)電膠的聚氨酯海綿基體作為陰極浸入到電鍍液(200克/升硫酸鎳，50克/升硼酸，pH為2.5),以鉭銥鈦網(wǎng)作為陽(yáng)極。接通直流電源，電流密度為10A/dm2，在50'C下電鍍50分鐘，同時(shí)在電鍍的過程中以20克/分鐘的添加速度連續(xù)加入氫氧化鎳。將鍍鎳后的聚氨酯海綿基體在600'C下在空氣中燃燒0.3小時(shí)，將聚氨酯海綿燃燒除去并脫碳，然后在IOOO'C下在氫氣氣氛下還原60分鐘將被氧化的金屬還原，得到泡沫鎳。2、帶怖SC-1700mAh鎳鎘電池釆用上述得到的泡沫鎳制作電池正極，使用普通鍍鎳鋼帶制作電池負(fù)極，制作出30支SC-1700mAh鎳鎘電池。正極的制作。將上述得到的泡沫鎳壓片、裁片制作成200x61x1.4毫米的泡沫鎳基片15片，在泡沫鎳基片的中間位置輥焊200x3x0.2毫米的鎳帶(即集流帶)。將正極漿料涂覆在上述輥焊了鎳帶的泡沫鎳基片上，在溫度為160'C下烘千，然后刮片、并碾壓成型，制作出15片200x61x0.6毫米的電池正極片。正極漿料由重量比為60:4:8:3:25的氫氧化鎳、氧化鈷、鎳、粘合劑羧甲基纖維素鈉(CMC)和水配制而成。將上述電池正極片從輥焊鎳帶的中間位置分切成長(zhǎng)200毫米、寬30亳米的正極片30片，作為電池的正極。每個(gè)正極含有氫氧化鎳活性物質(zhì)8克。負(fù)極的制作。采用連續(xù)沖孔的SPCC鍍鎳沖孔鋼帶(孔徑為36.63毫米，厚度為0.08毫米，寬度為210毫米)作為氧化鎘負(fù)極基體，將負(fù)極漿料涂覆在該負(fù)極基體上，在160'C的溫度下烘干，然后刮片、并碾壓成型，制作出30片250x32x0.6毫米的電池負(fù)極片，作為電池的負(fù)極。負(fù)極漿料由重量比為60:10:10:20的氧化鎘、鎘、粘結(jié)劑羧甲基纖維素鈉(CMC)和水配制而成。每個(gè)負(fù)極含有氧化鎘活性物質(zhì)10克。將上述正極、隔膜紙和上述負(fù)極疊層巻繞，裝進(jìn)電池殼，進(jìn)行端面焊，注入電解液1.1g/Ah(電解液為KOH和LiOH混合水溶液，混合水溶液中含有30重量。/。KOH和15克/升的LiOH)，制作成SC-1700mAh鎳鎘電池30支。對(duì)比例11、制備泡沫鎳按照實(shí)施例1中描述的方法制備泡沫鎳，不同的是，在電鍍迕程中采用鎳塊作為陽(yáng)極，而且電鍍液中含有200克/升的硫酸鎳、30克/升的硼酸和10-50克/升的氯化鎳，電鍍液的pH值為4，同時(shí)在電鍍的過程中以0.05ml/Ah的添加速度連續(xù)加入硫酸。由此得到泡沫鎳。2、制怖SC-1700mAh鎳鎘電池按照實(shí)施例1中描述的方法制作電池，不同的是，采用此對(duì)比例1得到的泡沫鎳制作電池的正極。得到SC-1700mAh鎳鎘電池30支。實(shí)施例2按照實(shí)施例1中描述的方法制備泡沫鎳并制作電池，不同的是在電鍍過程中，電鍍液中含有400克/升的硫酸鎳、20克/升的硼酸、pH為3.8，并且以60克/分鐘的添加速度連續(xù)加入硫酸鎳，以20克/分鐘的添加速度加入氫氧化鈉。得到泡沫鎳并制成鎳鎘SC-1700mAh型號(hào)的電池30支。性能測(cè)試1、泡沫鎳的理化性能測(cè)試(1)面密度均勻性測(cè)試采用清華大學(xué)核能研究所的QNG-3型質(zhì)量厚度測(cè)試儀測(cè)定；(2)孔密度測(cè)試在顯微鏡(XTL-2400型，上海儀器設(shè)備廠)下觀測(cè)泡沫鎳一英寸長(zhǎng)度上的孔的數(shù)量；(3)縱向抗拉強(qiáng)度和橫向抗拉強(qiáng)度將泡沫鎳按縱、橫向裁切成2xl0厘米大小，然后按縱、橫向用拉力計(jì)(NK-50指針式拉力計(jì)，杭州科能儀器有限公司)拉，斷裂時(shí)的力/2得到縱向抗拉強(qiáng)度和橫向抗拉強(qiáng)度；(4)柔韌性對(duì)折180度打開，沒有開裂作為一次；(5)鎳、鐵、銅、錳、硫及碳的含量采用北京科創(chuàng)海光儀器有限公司GGX型儀器用原子吸收法測(cè)定。2、電池的性能測(cè)試(按正C285:1993標(biāo)準(zhǔn))釆用上述的理化性能測(cè)試方法對(duì)實(shí)施例l-2和對(duì)比例1所得到的泡沫鎳進(jìn)行測(cè)試，所得到的結(jié)果列于表1中。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>采用上述的電池性能測(cè)試方法，對(duì)實(shí)施例l-2和對(duì)比例1中各得到的30支電池進(jìn)行性能測(cè)試，所得到的結(jié)果列于表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>從表1可以看出，實(shí)施例1中所得到泡沫鎳的面密度均勻性(99.8%)比對(duì)比例1中所得到泡沫鎳的面密度均勻性(卯％)高很多，而其它的理化性能如縱向抗拉強(qiáng)度、橫向抗拉強(qiáng)度、柔韌性以及鎳、鐵、銅、錳、硫和碳的含量基本相當(dāng)。從表2可以看出，實(shí)施例1所得到的電池容量和內(nèi)阻的均勻性均比對(duì)比例1中的高，并且容量保持率也較高。因此表和表2中的數(shù)據(jù)可以說明，由于采用本發(fā)明提供的方法得到的泡沫鎳的面密度更為均勻，因而由本發(fā)明的泡沫鎳制得的電池的容量、內(nèi)阻的均勻性均很好，制得電池的合格率較高，且容量保持率較高。權(quán)利要求1、一種泡沫金屬的制備方法，該方法包括將泡沫塑料基體導(dǎo)電化，在導(dǎo)電化的泡沫塑料基體上電鍍金屬，然后去除泡沫塑料基體；在導(dǎo)電化的泡沫塑料基體上電鍍金屬的方法包括，將導(dǎo)電化的泡沫塑料基體作為陰極與電鍍液接觸，在電鍍的條件下進(jìn)行電鍍，所述電鍍液為電鍍金屬的鹽的水溶液，其特征在于，在電鍍過程中，采用不溶性陽(yáng)極，保持電鍍液中電鍍金屬的鹽的含量為100-500克/升，pH值為2-5。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，保持電鍍液中電鍍金屬的鹽的含量為200-400克/升，pH值為2.5-3.8。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，通過向電鍍液中加入電鍍金屬的氫氧化物和/或氧化物來保持電鍍液中電鍍金屬的鹽的含量和pH值。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述金屬的氫氧化物和/或氧化物為鎳、銅、錫、鈀、金或銠的氫氧化物和/或氧化物。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述不溶性陽(yáng)極為銥鈦網(wǎng)、鉭銥鈦網(wǎng)、釕銥鈦網(wǎng)、鉑金或石墨。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電鍍液還含有10-50克/升的pH值緩沖劑。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述pH值緩沖劑為硼酸、氨基磺酸、硫酸和鹽酸中的一種或幾種。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電鍍金屬的鹽為鎳、銅、錫、鈀、金或銠的可溶性鹽。9、根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的方法，其中，所述電鍍金屬的鹽為硫酸鹽、碳酸鹽、氯化物和有機(jī)酸鹽中的一種或幾種。10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電鍍的條件包括電流密度為5-15A/dm2，電鍍液的溫度為40-70'C，電鍍的時(shí)間為10-50分鐘。11、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將泡沫塑料基體導(dǎo)電化的方法包括采用涂覆導(dǎo)電膠、化學(xué)鍍或真空鍍的方法。12、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，去除泡沫塑料基體的過程包括，先將電鍍金屬后的泡沫塑料在氧化氣氛中在300-700'C下燃燒，然后在氫氣還原氣氛中在500-1100'C下還原。全文摘要本發(fā)明涉及一種泡沫金屬的制備方法，該方法包括將泡沫塑料基體導(dǎo)電化，在導(dǎo)電化的泡沫塑料基體上電鍍金屬，然后去除泡沫塑料基體；在導(dǎo)電化的泡沫塑料基體上電鍍金屬的方法包括，將導(dǎo)電化的泡沫塑料基體作為陰極與電鍍液接觸，在電鍍的條件下進(jìn)行電鍍，所述電鍍液為電鍍金屬的鹽的水溶液，其中，在電鍍過程中，采用不溶性陽(yáng)極，保持電鍍液中電鍍金屬的鹽的含量為100-500克/升，pH值為2-5。采用本發(fā)明提供的方法制成的泡沫金屬面密度的均勻性很好。文檔編號(hào)C25D1/00GK101298686SQ20071010202公開日2008年11月5日申請(qǐng)日期2007年4月30日優(yōu)先權(quán)日2007年4月30日發(fā)明者濤劉,畢國(guó)忠,薜永標(biāo)申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司