專(zhuān)利名稱(chēng)：一種鎳鎘電池負(fù)極用電鍍液及其鎳鎘電池負(fù)極的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎳鎘電池用電渡及電池的制制備方法，尤其是涉及鎳鎘電池負(fù)極用電鍍液及電池負(fù)極的制造方法。
背景技術(shù)：
鎳鎘電池是以泡沫鎳為正極，電沉積鎘為負(fù)極，這種電池具有高容量、高倍率放電的特性，但其生產(chǎn)條件苛刻，尤其是負(fù)極板的生產(chǎn)條件受到多方面因素的影響，使電池的其它一些性能未得到開(kāi)發(fā)，這種負(fù)極制備是以硫酸鎘或氯化鎘為主鹽，硫酸鎳為導(dǎo)電鹽，在酸性鍍液19-27℃條件下電鍍，經(jīng)一些后處理得到電沉積負(fù)極，然后裝配成為電池，這種方法制造鎳鎘電池，電鍍時(shí)放熱反應(yīng)嚴(yán)重，要保持這個(gè)范圍的溫度相當(dāng)困難，難以工業(yè)化生產(chǎn)，此外，電流效率也不高，不能有效地節(jié)約成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中電鍍液制造的負(fù)極放熱反應(yīng)嚴(yán)重的問(wèn)題，提供一種使電池負(fù)極鍍層結(jié)合緊密、放熱性能好的鎳鎘電池負(fù)極用電鍍液。
本發(fā)明還提供一種工藝簡(jiǎn)單、電流效率高且能工業(yè)化生產(chǎn)的鎳鎘電池負(fù)極的制造方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明提供一種鎳鎘電池負(fù)極負(fù)極用電鍍液，主鹽是硫酸鎘，其中所述的電鍍液還包括多種添加劑，所述的添加劑是在酸性條件下穩(wěn)定的光亮劑、潤(rùn)濕劑、乳化劑中的兩種或三種組成。
所述的光亮劑是鄰氯苯甲醛或芐叉丙酮，所述的乳化劑是OP化乳劑，所述的潤(rùn)濕劑是糖精、102A潤(rùn)濕劑。
所述的添加劑是OP乳化劑和糖精或102A潤(rùn)濕劑中的兩種或三種。
所述的添加劑按單位重量份計(jì)分別為OP乳化劑0-3.0份、糖精0.01-0.5份、102A潤(rùn)濕劑0.01-1份，優(yōu)選OP乳化劑0.1-2.0份、糖精0.01-0.2份、102A潤(rùn)濕劑0.05-0.5份。
本發(fā)明提供一種鎳鎘電池負(fù)極的制備方法，包括以金屬鎘為陽(yáng)極，導(dǎo)電金屬網(wǎng)為陰極，導(dǎo)電鹽為硫酸鎳，在陰極基體上電鍍沉積海綿鎘金屬而制得，其中電鍍時(shí)所采用的電鍍液由主鹽硫酸鎘和多種添加劑構(gòu)成，所述的添加劑是光亮劑、潤(rùn)濕劑、乳化劑中的兩種或三種組成。
所述的光亮劑是鄰氯苯甲醛或芐叉丙酮，所述的乳化劑是OP化乳劑，所述的潤(rùn)濕劑是糖精、102A潤(rùn)濕劑。
所述的添加劑是OP乳化劑和糖精或102A潤(rùn)濕劑中的兩種或三種。
所述的添加劑按單位重量份計(jì)分別為OP乳化劑0-3.0份、糖精0.01-0.5份、102A潤(rùn)濕劑0.01-1份，優(yōu)選OP乳化劑0.1-2.0份、糖精0.01-0.2份、102A潤(rùn)濕劑0.05-0.5份。
所述的鎳鎘電池負(fù)極的制備方法，電鍍時(shí)的溫度是10-55℃。
所述的硫酸鎘的濃度是0.09-1mol/L。
所述的鎳鎘電池負(fù)極的制備方法，電鍍時(shí)的電流密度是0.1-1A/cm2。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所述的鎳鎘電池用電解液中含有的多種添加劑，能使陰極極化增大，鍍層細(xì)致光亮的作用，同時(shí)可以使電極鎘鍍層較緊密、結(jié)合力好而又不失去活性，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中電鍍液制造的負(fù)極放熱嚴(yán)重的問(wèn)題；本發(fā)明采用上述電鍍液制造鎳鎘電池負(fù)極，可以使電池負(fù)極在較高溫度下電鍍，該方法工藝簡(jiǎn)單，適合工業(yè)化鎳鎘電池的生產(chǎn)，所制得的電池在保持了原有電沉積鎘負(fù)極電池高容量、高倍率放電的基礎(chǔ)上，提高了放電性能力，同時(shí)具有良好的快充能力及高的電流效率。


圖1是本發(fā)明中D-AA700電池的1C放電曲線(xiàn)圖；圖2是對(duì)比例中D-AA700電池的1C放電曲線(xiàn)圖；圖3是本發(fā)明中的D-AA700電池的1C循環(huán)曲線(xiàn)圖；圖4是本發(fā)明中的D-AA700電池的3A循環(huán)曲線(xiàn)圖；圖5本發(fā)明中的D-SC1700電池的1C循環(huán)曲線(xiàn)圖；圖6本發(fā)明中的D-SC1700電池的10C循環(huán)曲線(xiàn)圖；圖7本發(fā)明中的D-SC1700電池的30A循環(huán)曲線(xiàn)圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施例是以D-AA1700和D-SC1700兩種型號(hào)的電池為例，但實(shí)際生產(chǎn)中并不限于這兩種型號(hào)的電池。
實(shí)施例1正極的制作采用常規(guī)工藝制成長(zhǎng)63±2mm、寬39±0.5mm、厚0.65±0.035mm的鎳正極片，活性物質(zhì)混合物干重約為3.5-3.6g。
負(fù)極的制作以金屬鎘為陽(yáng)極，導(dǎo)電金屬網(wǎng)為陰極，主鹽為硫酸鎘溶液，導(dǎo)電鹽為硫酸鎳，在陰極基體上電鍍沉積海綿鎘金屬而制得。電鍍時(shí)所用的電解液由0.1mol/L的硫酸溶液，0.1mol/L的硫酸鎘和混合添加劑組成，所述的添加劑是在酸性條件下穩(wěn)定的光亮劑、潤(rùn)濕劑、乳化劑中的兩種或三種組成，鍍液按100單位重量份計(jì)，本實(shí)施例的混合添加劑是OP乳化劑0.5份、潤(rùn)濕劑糖精0.05份和102A0.2份，102A是從深圳市奧特佳科技有限公司購(gòu)買(mǎi)的潤(rùn)濕劑。陽(yáng)極面積與陰極面積的比例為2∶1，鍍液溫度30℃，電流密度為0.7A/cm2進(jìn)行電沉積，陰極為沖孔鋼帶；電沉積出來(lái)的鎘負(fù)極經(jīng)預(yù)壓后在80℃溫度下進(jìn)行烘干，再壓片烘干后，放電處理再清洗烘干，制成長(zhǎng)97±1mm，寬40.7±0.2mm，厚0.52±0.2mm的鎘負(fù)極片，活性物質(zhì)干重為4.8-5.4g。
電池的裝配按照常規(guī)工藝進(jìn)行裝配，將上述制得的正極片、隔膜、上述制得的負(fù)極片依次層疊卷繞成渦卷狀的電極組，將得到的電極組放入一端開(kāi)口的圓柱形電池外殼中，注入電解液，密封后制成為標(biāo)稱(chēng)容量為700mAh的AA型鎳鎘電池。
電池性能測(cè)試1C循環(huán)測(cè)試
1.1C充電，-DeltaV＝15mV限時(shí)75min；2.擱置15min；3.以700mA放電到1.0V；4.擱置5min 5.重復(fù)1-4步999次，即循環(huán)1000次。
3A循環(huán)測(cè)試除了放電電流改為3000mA以外，其余與1C循環(huán)測(cè)試一致，循環(huán)800次。
記錄D-AA700電池容量保持率，如表1所示并按照下式計(jì)算出容量保持率終止容量/初始容量×100％。

表1經(jīng)過(guò)測(cè)試，其1C放電的曲線(xiàn)見(jiàn)圖1，其1C循環(huán)曲線(xiàn)見(jiàn)圖3，3A循環(huán)曲線(xiàn)見(jiàn)圖4。從圖中可以看出，測(cè)試電池實(shí)際容量近800mAh，其放電平臺(tái)高，1C放電中值電壓達(dá)1.279V，3A放電中值電壓達(dá)1.24V，比常規(guī)的電池高0.05V左右，且放電時(shí)間長(zhǎng)即容量高，循環(huán)性能好。
從圖1、圖3和圖4的曲線(xiàn)上可以看到以700mA電流放電，放電時(shí)間可達(dá)67.33min；1C循環(huán)到近1000個(gè)循環(huán)時(shí)容量保持率為96.2％；3A循環(huán)800次后容量保持率為93.68％。
實(shí)施例2將實(shí)施例一中的制作AA電池?fù)Q成制作SC電池，只是將其中的正負(fù)極片的重量換成D-SC1700的重量，100重量份電解液中的添加劑為OP乳化劑1.0份、糖精0.1份、102A0.3份其余制作工藝與實(shí)施1相同。所得極片表面呈多孔但比較致密，用水沖洗都不會(huì)出現(xiàn)掉料，制得極片效果良好。
其1C容量高達(dá)1750mAh，但這類(lèi)電池的主要性能要求是大電流放電，因此本實(shí)例旨在驗(yàn)證其大電流放電的循環(huán)性能1C循環(huán)1C充電，-DeltaV＝15mV限時(shí)75min，擱置20min，1700mA放電到1.0V，擱置30min，循環(huán)，具體見(jiàn)附圖的圖5，10C循環(huán)則是把1C放電中放電電流改為17A，終止電壓改為0.8V，具體見(jiàn)圖6，30A循環(huán)則是把1C放電中放電電流改為30A，終止電壓改為0.6V，具體見(jiàn)圖7。
記錄D-SC1700電池容量保持率，如表2所示并按照下式計(jì)算出容量保持率終止容量/初始容量×100％。

表2從表2來(lái)看，經(jīng)過(guò)了1C循環(huán)500次后容量保持率為98.32％；經(jīng)過(guò)了10C循環(huán)650次后容量保持率為89.73％；經(jīng)過(guò)了30A循環(huán)了240次后容量保持率為75.76％。
從圖5、圖6和圖7來(lái)看，在循環(huán)過(guò)程中該類(lèi)電池的容量穩(wěn)定性很好，容量循環(huán)次數(shù)曲線(xiàn)平穩(wěn)。
實(shí)施例3將實(shí)施例一中的制作AA電池時(shí)的鍍液溫度換成55℃，其余條件不變。
其充放電曲線(xiàn)與實(shí)施例1中的基本一致，循環(huán)性能和容量保持率也較好。
實(shí)施例4將實(shí)施例一中的制作AA電池時(shí)的鍍液溫度換成10℃，其余條件不變，該種方案的電流效率略低于實(shí)施例1、3。極片的質(zhì)量與實(shí)施例1的相同，穩(wěn)定性好，沒(méi)有出現(xiàn)掉料現(xiàn)象。做成的D-AA700電池的性能與實(shí)施例1中的基本相同。
實(shí)施例5將實(shí)施例一中的制作AA電池時(shí)的電流密度換成0.5A/cm2，其余條件不變，電鍍出來(lái)的極片相對(duì)比較疏松，但在壓片和氧化過(guò)程中未出現(xiàn)掉料現(xiàn)象。
該類(lèi)電池的性能與實(shí)施例1的相比是放電曲線(xiàn)相同，與實(shí)施例3中的容量保持率基本一致。
實(shí)施例6將實(shí)施例一中的制作AA電池時(shí)，將硫酸鎘的濃度換為1mol/L，電流密度是0.1A/cm2，其余條件不變，所得到的電沉積負(fù)極的極片質(zhì)量同實(shí)施例3。
其充放電曲線(xiàn)與實(shí)施例1中的一致，循環(huán)性能和容量保持率也較好。
記錄D-AA700電池容量保持率，見(jiàn)表3所示并按照下式計(jì)算出容量保持率終止容量/初始容量×100％。

表3實(shí)施例7在實(shí)施例二中的制作SC電池過(guò)程中，將100重量份電解液中的添加劑按單位重量份計(jì)是鄰氯苯甲醛0.01份或芐叉丙酮0.02份、OP乳化劑2.5份、糖精0.03份、102A潤(rùn)濕劑0.25份，其余制作工藝與實(shí)施2相同。
其1C容量也能達(dá)到1710mAh左右，容量雖然不如實(shí)施例2的高，但其大電流放電性能卻與實(shí)施例2的幾乎一樣好經(jīng)過(guò)了1C循環(huán)500次后容量保持率為94.39％；經(jīng)過(guò)了10C循環(huán)650次后容量保持率為86.3％；經(jīng)過(guò)了30A循環(huán)了250次后容量保持率為77.96％。其循環(huán)過(guò)程中的容量隨循環(huán)次數(shù)變化曲線(xiàn)與實(shí)施例2中的變化趨勢(shì)是相同的。
記錄D-SC1700電池容量保持率，如表4所示并按照下式計(jì)算出容量保持率終止容量/初始容量×100％。

表4實(shí)施例8將實(shí)施例一中的制作AA電池時(shí)，將復(fù)合添加劑換成OP乳化劑0.1份、糖精0.2份、102A0.5份，其余條件不變，電鍍出來(lái)的極片相對(duì)比較疏松，但在壓片和氧化過(guò)程中未出現(xiàn)掉料現(xiàn)象。
該類(lèi)電池的性能與實(shí)施例1的相比是放電曲線(xiàn)相同，與實(shí)施例3中的容量保持率基本一致。
實(shí)施例9將實(shí)施例一中的制作AA電池時(shí)，將復(fù)合添加劑換成OP乳化劑1.8份、糖精0.5份、102A1份，其余條件不變，所得到的電沉積負(fù)極的極片比較緊密，該類(lèi)電池的性能與實(shí)施例1的相比是放電曲線(xiàn)相同，與實(shí)施例3中的容量保持率基本一致。
對(duì)比例1將實(shí)施例一中的制作AA電池時(shí)的鍍液溫度換成65℃，其余條件不變，在電沉積過(guò)程中，極片上出現(xiàn)鱗片狀光亮金屬體，鍍液溫度更高時(shí)出現(xiàn)了電鍍出了金屬鎘網(wǎng)，在壓片和氧化過(guò)程中有50％以上的極片出現(xiàn)不同程度的掉料，由于極片質(zhì)量過(guò)差所以未能對(duì)該類(lèi)電池進(jìn)行測(cè)試。
對(duì)比例2將實(shí)施例一中的制作AA電池時(shí)的電流密度用0.08A/cm2、1.1A/cm2替換，在此基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)鍍液溫度，在0.08A/cm2時(shí)，在較低溫度下就出現(xiàn)了比較例1中的現(xiàn)象，而在1.1A/cm2時(shí)，雖然可電鍍溫度升高了，但電鍍出來(lái)的極片上的敷料卻十分致密，在氧化階段紛紛掉料，鍍層內(nèi)部的結(jié)合力好，但與鋼帶結(jié)合力差。
對(duì)比例3在電沉積時(shí)，把硫酸鎘濃度換成1.1mol/L、0.05mol/L，來(lái)尋找合適的溫度范圍，發(fā)現(xiàn)當(dāng)其濃度為1.1mol/L時(shí)，鍍液溫度在30度都不到時(shí)，極片上就出現(xiàn)了對(duì)比例1中的現(xiàn)象；當(dāng)濃度為0.05mol/L時(shí)，在75度時(shí)極片質(zhì)量都很好，但電鍍效率很低，電鍍時(shí)間長(zhǎng)但仍達(dá)不到敷料重量要求；若在正常溫度下電鍍，電流效率更低，且極片敷料很致密，從圖2可看出，其放電時(shí)為55.10min，不如本發(fā)明好。
對(duì)比例4在電沉積時(shí)，鍍液中不加添加劑，在電鍍時(shí)出現(xiàn)了僅在20-25℃時(shí)鍍層質(zhì)量較好，但條件比較難控制，放熱嚴(yán)重，在低溫時(shí)，鍍不上，高溫時(shí)出現(xiàn)比較例1的現(xiàn)象。
對(duì)比例5在電沉積時(shí)，以極片表面的致密度和結(jié)合力為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)添加劑的組分和含量，發(fā)現(xiàn)當(dāng)卻少糖精和102A中任何一種，極片的質(zhì)量都會(huì)變差。
權(quán)利要求
1.一種鎳鎘電池負(fù)極用電鍍液，主鹽是硫酸鎘，其特征在于所述的電鍍液還包括多種添加劑，所述的添加劑包括在酸性條件下穩(wěn)定的光亮劑、潤(rùn)濕劑、乳化劑中的兩種或三種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鎘電池負(fù)極用電鍍液，其特征在于所述的光亮劑是鄰氯苯甲醛或芐叉丙酮，乳化劑是OP化乳劑，潤(rùn)濕劑是糖精或102A潤(rùn)濕劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎳鎘電池負(fù)極用電鍍液，其特征在于所述的添加劑是OP乳化劑和糖精或102A潤(rùn)濕劑中的兩種或三種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鎳鎘電池負(fù)極用電鍍液，其特征在于所述的添加劑按單位重量份計(jì)分別為OP乳化劑0-3.0份、潤(rùn)濕劑糖精0.01-0.5份、102A潤(rùn)濕劑0.01-1份。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鎳鎘電池用電鍍液，其特征在于所述的添加劑按單位重量份計(jì)分別為OP乳化劑0.1-2.0份、糖精0.01-0.2份、102A潤(rùn)濕劑0.05-0.5份。
6.一種鎳鎘電池負(fù)極的制備方法，包括以金屬鎘為陽(yáng)極，導(dǎo)電金屬網(wǎng)為陰極，導(dǎo)電鹽為硫酸鎳，在陰極基體上電鍍沉積海綿鎘金屬而制得，其特征在于電鍍時(shí)所采用的電鍍液由主鹽硫酸鎘和多種添加劑構(gòu)成，所述的添加劑是光亮劑、潤(rùn)濕劑、乳化劑中的兩種或三種組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鎳鎘電池負(fù)極的制備方法，其特征在于所述的光亮劑是鄰氯苯甲醛或芐叉丙酮，乳化劑是OP化乳劑，潤(rùn)濕劑是糖精或102A潤(rùn)濕劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鎳鎘電池負(fù)極的制備方法，其特征在于所述的添加劑是OP乳化劑和糖精或102A潤(rùn)濕劑中的兩種或三種。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鎳鎘電池負(fù)極的制備方法，其特征在于所述的添加劑按單位重量份計(jì)分別為OP乳化劑0.0-3.0份、糖精0.01-0.5份、102A潤(rùn)濕劑0.01-1份。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鎳鎘電池負(fù)極的制備方法，其特征在于所述的添加劑按單位重量份計(jì)分別為OP乳化劑0.1-2.0份、糖精0.01-0.2份、102A潤(rùn)濕劑0.05-0.5份。
11.根據(jù)權(quán)利要求6-10中任意一項(xiàng)所述的鎳鎘電池負(fù)極的制備方法，其特征在于電鍍時(shí)的溫度是10-55℃。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的鎳鎘電池負(fù)極的制造方法，其特征在于所述的硫酸鎘的濃度是0.09-1mol/L。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鎳鎘電池負(fù)極的制造方法，其特征在于電鍍時(shí)的電流密度是0.1-1A/cm2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎳鎘電池負(fù)極用電鍍液，該電鍍液是由硫酸鎘和多種添加劑組成，所述的添加劑包括在酸性條件下穩(wěn)定的光亮劑、潤(rùn)濕劑、乳化劑中的兩種或三種，使用這種電鍍液制備的鎳鎘電池，電極鎘鍍層較緊密、結(jié)合力好而又不失去活性；本發(fā)明還涉及一種采用上述電解液來(lái)制作鎳鎘電池負(fù)極的制造方法，用該方法制作的鎳鎘電池在保持了原有電沉積鎘負(fù)極電池高容量、高倍率放電的基礎(chǔ)上，還提高了放電性能力，同時(shí)具有良好的快充能力及高的電流效率。
文檔編號(hào)H01M4/29GK101082136SQ200610060928
公開(kāi)日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2006年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月30日
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