專利名稱：一種圓柱形鋅鎳電池及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種電池及其制作方法，尤其是一種圓柱形鋅鎳電池及其制作方法。
背景技術(shù)：
目前，由于日益嚴(yán)峻的環(huán)保形勢迫使各國政府出臺日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)，而國際 油價居高不下以及國際互聯(lián)網(wǎng)和電子產(chǎn)品的繁榮，給電池市場帶來了新的快速增長，比如 混合動力汽車，電動汽車，可充電的能量儲存系統(tǒng)，數(shù)據(jù)中心的不間斷電源系統(tǒng)等等，隨著 混合動力汽車(HEV)，可插拔式混合動力汽車(PHEV)，以及純電動汽車(EV)的繁榮發(fā)展，市 場上迫切需要一種可以滿足未來對于高功率、高儲能、高可靠性和安全性、更環(huán)保的電池產(chǎn) 品。而過去最主要的電池技術(shù)，鉛酸電池和鎳鎘電池(NiCd)，無法跟上市場發(fā)展的需求，同 時它們也不具備環(huán)保的要求，鋰電子電池雖然在便攜式電子設(shè)備中獲得成功，但是由于功 率不足、價格昂貴、安全隱患問題，無法滿足大型系統(tǒng)的要求。新興的鋅鎳電池技術(shù)可以滿 足以上所有要求；鋅鎳電池是功率高、能量足(高達(dá)鉛酸電池的4倍)、無環(huán)境污染(不含 鉛、不含鎘、不含汞)、高可靠性和安全性好(不易燃)、成本低廉、使用壽命長的可充電電 池。 二十世紀(jì)六十年代，人們花費了相當(dāng)多的努力研發(fā)鋅鎳電池永久取代軍事上的銀 鋅電池。七十年代由于能源危機和日益增長的石油價格，電動交通工具的優(yōu)勢日益增長，為 此人們又花費了許多努力研究它。但是由于鋅在堿性電解液中易溶解，其壽命有限；(2) 在鋅電極充電過程中易產(chǎn)生樹狀枝晶導(dǎo)致短路；(3)循環(huán)過程中鋅極變形。由于以上原因， 鋅鎳電池多年被阻礙發(fā)展。 在鋅鎳電池中，電流的均衡是減少負(fù)極變形以及防止枝晶生長的關(guān)鍵之一?，F(xiàn)在 的鋅鎳電池設(shè)計中基本上采用將極耳焊接到集流基上然后連接到蓋帽和鋼殼上。這樣做 帶來的問題是電流分布不均勻，在有極耳位的地方電流密度大，遠(yuǎn)離極耳位的地方電流密 度就小，這樣在電池充放電(循環(huán))的情況下就容易引起極片的變形，特別是負(fù)極片的變 形；由于電流分布不均勻，就更容易長枝晶而造成短路，降低電池的循環(huán)壽命。另外，鋅鎳電 池的隔膜紙，特別是防枝膜，不能承受很高的溫度，在焊接的過程中容易將隔膜紙燙壞。
圓柱形鋅鎳電池包括電池殼體，電極組和電解液，所述電極組和電解液收納于電 池殼中，所述電極組包括巻繞的柔性鎳正極，柔性鋅負(fù)極和隔膜，隔膜位于鎳正極與鋅負(fù)極 之間，所述鋅負(fù)極包括負(fù)極材料和載有該材料的負(fù)極集流體。 圓柱形鋅鎳電池的電池殼體是金屬尤其是鋼鐵材料制成，例如，由鍍鎳鋼殼制成， 因此鋅鎳電池的鋅負(fù)極與鐵金屬接觸會形成嚴(yán)重析氫反應(yīng)，帶來電池內(nèi)部壓力升高，倶有 較大安全隱患。 此外，有時圓柱形鋅鎳電池以鋼鐵材料制成的電池殼體作為正極端，以電池封口 蓋帽作為負(fù)極端，而且鋅負(fù)極的集流體與電池封口蓋帽焊接，鋅負(fù)極表面一般由析氫過電 位較高的金屬鍍層覆蓋，如Sn， SnCu合金、Ag、 Pb、 Bi、或合金， 一旦兩者聯(lián)接也會發(fā)生較嚴(yán)重的析氫反應(yīng)，導(dǎo)致電池內(nèi)部壓力增加使電池有安全隱患。 在現(xiàn)有技術(shù)中，一般將電極組中的Zn電極做得比正極短，從而使電極組在巻繞 后，由正極與鋼鐵材質(zhì)殼體接觸，這種做法會較大降低負(fù)極比表面，使電流密度增加而無法 大電流放電，同時Zn極很容易發(fā)生鈍化，而失去活性。另外負(fù)極表面過小，鎳電極在充電過 程中析出的氧氣也無法迅速在鋅電極被吸附從而導(dǎo)致內(nèi)壓升高，造成比較大的安全隱患。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種工藝簡單、成本低廉、安 全可靠、可長期貯存、循環(huán)壽命長、抗震動性強、大電流放電性能好的圓柱形鋅鎳電池及制 作方法。 本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，所述的圓柱形鋅鎳電池，它包括有
電池殼體，蓋帽，電極組和電解液，所述的電極組和電解液收納于密封的電池殼體內(nèi)，電極 組的上部相連有蓋帽，所述的電極組包括有柔性巻繞的鎳正極，柔性巻繞的鋅負(fù)極，以及位
于鎳正極和鋅負(fù)極內(nèi)的復(fù)合隔膜；所述的鎳正極和鋅負(fù)極未被物質(zhì)覆蓋的邊緣分別于電極 組兩端露出，且露出段分別由外向內(nèi)彎曲窩邊，以形成袋狀并分別將負(fù)極和正極裝入各自 的袋中隔離，在電極組兩端面形成平整的兩個導(dǎo)電金屬端面。 所述的電極組上端面為負(fù)極導(dǎo)電金屬端面，其上壓接并焊連有帶剌的負(fù)極集流 片；而電極組下端面為正極導(dǎo)電金屬端面，其上壓接并焊連有帶剌的正極集流片；所述的 負(fù)極集流片上方通過至少一尼龍密封圈相連有由蓋帽上組件、蓋帽下組件以及中間防爆閥 構(gòu)成的蓋帽；所述的復(fù)合隔膜由一層PP或PE，或兩種材質(zhì)共同組成的微孔經(jīng)親水處理后的 隔膜與一層維尼侖或聚丙烯或無紡布貯液膜通過焊接或由MC、 CMC、 HPMC、 PVA、 PV、 PTFE其 中的一種或多種粘合干燥而成。 所述的蓋帽下部件表面鍍有Ag、 Cu、 In、 Pb、 Sn、 Zn或其中的一種或多種合金；所 述的蓋帽上組件表面鍍有Cu、 Ni、 Sn、 Ag、 B、 Zn、 Pb、 Pt、 Sb、 Se、 Ti的一種或多種金屬組成 的合金鍍層；負(fù)極集流件材料可為不銹鋼、彈簧鋼、鍍銅鋼帶、銅合金、鎳、或多種金屬覆合 帶其中的一種或多種，其表面可鍍Ag、 Pb、 Bi、 Ni、 Zn、 Sn、 Cu的其中的一種或合金；正極集 流片可由表面鍍Ag、 Ni、 Sb、 Se、 Ti、 Cu、 Zn、 In、 Sn的其中的一種或多種金屬組成的合金構(gòu) 成，包括不銹鋼、彈簧鋼、鍍鎳鋼片、滲鎳鐵片、紫銅、黃銅、鎳箔、鋅箔、錫箔、銀箔、紫銅的其 中的一種或由多種合金共同組成。 所述的負(fù)極集流片和正極集流片的一面均帶有高O. l-10mm毛剌；其中所述的負(fù) 極集流片與蓋帽下組件焊連；所述的正極集流片與電池殼體焊連在一起；在所述負(fù)極集流 片與正極集流片之間的電極組，其外表層覆蓋有耐堿絕緣膠帶層，且該耐堿絕緣膠帶層高 出電極組端面0. 5-50mm。 所述的耐堿絕緣膠帶層選用PP、 PE、 PTFE、尼龍中的一種或多種材料共同組成，其 一面有膠面、而另一面為光滑面。 所述的蓋帽上組件選用不銹鋼或鍍鎳鋼片制成，它以部件為中心，對稱分布有用
以保障電池在意外情況下可以及時將內(nèi)部的壓力外泄的i-io排氣孔。 所述的蓋帽下組件與負(fù)極集流片之間放置有用PP、 PE或其它具有耐堿、耐高溫、
延展性、彈性、填充性好的材料制成的密封圈，該密封圈的表面涂覆有改性瀝青、電解瀝青、航空石蠟、液體石蠟、專用密封膠中的一種或多種混合密封劑。 所述的蓋帽下組件與蓋帽上組件之間設(shè)置有由丁睛橡膠、聚胺脂、三元乙丙材料 制成的蓋帽防爆閥。 —種如上所述的圓柱形鋅鎳電池的制作方法，該方法是先制作鎳正極片和鋅負(fù) 極片，并通過柔性巻繞組成電極組，其中巻繞后的鎳正極未被物質(zhì)覆蓋的邊緣伸出極組端 面O. 5-50mm，將該伸出端用工裝加工成由外向內(nèi)彎曲形成一個平整的正極導(dǎo)電端面；巻繞 后的鋅負(fù)極未被物質(zhì)覆蓋的邊緣也伸出極組端面0. 5-50mm，將該伸出端也用工裝加工成 由外向內(nèi)彎曲形成一個平整的負(fù)極導(dǎo)電端面；在上述電極組的上端壓接有帶剌的負(fù)極集流 片，而在其下端壓接有帶剌的正極集流片，在巻繞后鋅負(fù)極的最外層完全覆蓋一層耐堿絕 緣膠帶層后，放入鍍鎳電池殼體內(nèi)，并將負(fù)極集流片與上面的蓋帽焊連在一起。
所述的鎳正極采用干法或濕法工藝制成柔性的鎳正極極板，其極板的基體邊緣 5-30mm未被物質(zhì)覆蓋，形成一條性能優(yōu)良的集流帶，巻繞后外露于極組的其中一個端面 5-30mm，窩邊彎曲后與正極集流片壓接；所述的鋅負(fù)極采用干法或濕法工藝制成柔性的鋅 負(fù)極極板，其極板的基體邊緣5-30mm未被物質(zhì)覆蓋，形成一條性能優(yōu)良的集流帶，巻繞后 外露于極組的其中一個端面5-30mm，窩邊彎曲后與負(fù)極集流片壓接。 本發(fā)明屬于對現(xiàn)有技術(shù)的一種改良，它具有工藝簡單、成本低廉、安全可靠、可長 期貯存、循環(huán)壽命長、抗震動性強、大電流放電性能好等特點。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的負(fù)極集流片示意圖。
圖3是本發(fā)明的正極集流片示意圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的介紹圖1所示，本發(fā)明所述的圓柱形鋅鎳電 池，它包括有電池殼體7，蓋帽，電極組和電解液，所述的電極組和電解液收納于密封的電池 殼體7內(nèi)，電極組的上部相連有蓋帽，所述的電極組包括有柔性巻繞的鎳正極IO，柔性巻繞 的鋅負(fù)極9，以及位于鎳正極10和鋅負(fù)極9內(nèi)的復(fù)合隔膜8 ;所述的鎳正極10和鋅負(fù)極9 未被物質(zhì)覆蓋的邊緣分別于電極組兩端分別露出，且露出段分別由外向內(nèi)彎曲窩邊，以形 成袋狀并分別將負(fù)極和正極裝入各自的袋中隔離，在電極組兩端面形成平整的兩個導(dǎo)電金 屬端面。 所述的電極組上端面為負(fù)極導(dǎo)電金屬端面，其上壓接并焊連有帶剌的負(fù)極集流片 3，見圖2所示；而電極組下端面為正極導(dǎo)電金屬端面，其上壓接并焊連有帶剌的正極集流 片11，見圖3所示；所述的負(fù)極集流片3上方通過至少一尼龍密封圈2相連有由蓋帽上組 件6、蓋帽下組件4以及中間防爆閥1構(gòu)成的蓋帽；所述的復(fù)合隔膜8由一層PP或PE，或兩
種材質(zhì)共同組成的微孔經(jīng)親水處理后的隔膜與一層維尼侖或聚丙烯或無紡布貯液膜通過 焊接或由MC、 CMC、 HPMC、 PVA、 PV、 PTFE其中的一種或多種粘合干燥而成。
所述的蓋帽下部件4表面鍍有Ag、Cu、In、Pb、Sn、Zn或其中的一種或多種合金；所 述的蓋帽上組件6表面鍍有Cu、 Ni、 Sn、 Ag、 Bi、 Zn、 Pb、 Pt、 Sb、 Se、 Ti的一種或多種金屬組成的合金鍍層；負(fù)極集流件3材料可為不銹鋼、彈簧鋼、鍍銅鋼帶、銅合金、鎳、或多種金屬 覆合帶其中的一種或多種，其表面可鍍Ag、 Pb、 Bi、 Ni、 Zn、 Sn、 Cu的其中的一種或合金；正 極集流片11可由表面鍍Ag、Ni、Sb、Se、Ti、Cu、Zn、In、Sn的其中的一種或多種金屬組成的 合金構(gòu)成，包括不銹鋼、彈簧鋼、鍍鎳鋼片、滲鎳鐵片、紫銅、黃銅、鎳箔、鋅箔、錫箔、銀箔、紫 銅的其中的一種或由多種合金共同組成。 所述的負(fù)極集流片3和正極集流片11的一面均帶有高0. l-10mm毛剌；其中所述
的負(fù)極集流片3與蓋帽下組件4焊連；所述的正極集流片11與電池殼體7焊連在一起；在
所述負(fù)極集流片3與正極集流片11之間的電極組，其外表層覆蓋有耐堿絕緣膠帶層5，且該
耐堿絕緣膠帶層5高出電極組端面0. 5-50mm。所述的耐堿絕緣膠帶層5選用PP、PE、PTFE、
尼龍中的一種或多種材料共同組成，其一面有膠面、而另一面為光滑面。 所述的蓋帽上組件6選用不銹鋼或鍍鎳鋼片制成，它以部件為中心，對稱分布有
用以保障電池在意外情況下可以及時將內(nèi)部的壓力外泄的i-io排氣孔。 所述的蓋帽下組件4與負(fù)極集流片3之間放置有用PP、 PE或其它具有耐堿、耐高
溫、延展性、彈性、填充性好的材料制成的密封圈2，該密封圈2的表面涂覆有改性瀝青、電
解瀝青、航空石蠟、液體石蠟、專用密封膠中的一種或多種混合密封劑。 所述的蓋帽下組件4與蓋帽上組件6之間設(shè)置有由丁睛橡膠、聚胺脂、三元乙丙材
料制成的蓋帽防爆閥l。 —種如上所述的圓柱形鋅鎳電池的制作方法，該方法是先制作鎳正極片和鋅負(fù) 極片，并通過柔性巻繞組成電極組，其中巻繞后的鎳正極未被物質(zhì)覆蓋的邊緣伸出極組端 面O. 5-50mm，將該伸出端用工裝加工成由外向內(nèi)彎曲形成一個平整的正極導(dǎo)電端面；巻繞 后的鋅負(fù)極未被物質(zhì)覆蓋的邊緣也伸出極組端面0. 5-50mm，將該伸出端也用工裝加工成 由外向內(nèi)彎曲形成一個平整的負(fù)極導(dǎo)電端面；在上述電極組的上端壓接有帶剌的負(fù)極集流 片，而在其下端壓接有帶剌的正極集流片，在巻繞后鋅負(fù)極的最外層完全覆蓋一層耐堿絕 緣膠帶層后，放入鍍鎳電池殼體內(nèi)，并將負(fù)極集流片與上面的蓋帽焊連在一起。
所述的鎳正極采用干法或濕法工藝制成柔性的鎳正極極板，其極板的基體邊緣 5-30mm未被物質(zhì)覆蓋，形成一條性能優(yōu)良的集流帶，巻繞后外露于極組的其中一個端面 5-30mm，窩邊彎曲后與正極集流片壓接；所述的鋅負(fù)極采用干法或濕法工藝制成柔性的鋅 負(fù)極極板，其極板的基體邊緣5-30mm未被物質(zhì)覆蓋，形成一條性能優(yōu)良的集流帶，巻繞后 外露于極組的其中一個端面5-30mm，窩邊彎曲后與負(fù)極集流片壓接。 本發(fā)明所述的圓柱鋅鎳電池，由于負(fù)極比正極長，因此該負(fù)極比表面增大，對鎳 電極充電時析出的氧可以完全吸附。巻繞后的鎳電極未被物質(zhì)覆蓋的邊緣伸出極組端面 0. 5-50mm將正極導(dǎo)電端面用工裝加工成由外至里彎曲90度形成一個平整正極導(dǎo)電端面， 兩層相鄰的隔膜形成袋狀將正極完全裝于其中。巻繞后的鋅電極未被物質(zhì)覆蓋的邊緣伸出 極組端面0. 5-50mm，將負(fù)極導(dǎo)電端面用工裝加工成由外至里彎曲90度形成一個平整負(fù)極 導(dǎo)電端面，兩層相鄰的隔膜形成袋狀將負(fù)極完全裝于其中形成一個平整負(fù)極導(dǎo)電端面，分 別在兩端與兩極集流片接觸或與端面焊接保證大電流放電的要求。巻繞后的鋅負(fù)極最外一 層被耐堿絕緣膠帶完全覆蓋，該耐堿絕緣膠帶可以將鋅負(fù)極與鋼鐵殼體完全隔離，從而克 服鋼鐵與鋅接觸所生的析氫反應(yīng)發(fā)生。 在鋅鎳電池的裝配中，為了防止這些問題的出現(xiàn)，我們采用壓極片的裝配方式，具體的做法是先將極片巻繞好，然后進(jìn)行窩邊將極片的頂部壓成平狀，這樣將整個正極組或 負(fù)極組的集流基都聯(lián)成了一片；將帶有剌的集流片或壓簧焊接到蓋帽和鋼制的電池殼體 上；然后再將電極組和帶剌的集流片或壓簧壓在一起。這樣整個電極組都能起到傳導(dǎo)電流 的作用，電流分布非常均勻，并適合大功率放電。 這樣組裝的電池，由于電流分布均勻，不會因為電流分布不均而引起極化；這樣就 可以大大減少電池在充放電過程中極片的變形；由于電流分布的均勻性，生長枝晶的機會 也大大降低，從而增加電池的循環(huán)壽命。 這樣組裝電池的另外一個好處是隔膜紙，特別是防枝膜，在組裝過程中不會被燙 壞。因為防枝膜與焊接的過程是分開的。在電池組裝過程中防枝膜與極片一起巻繞組成了 電極組，而電極組與蓋帽或鋼制電池殼體的連接是通過集流片的毛剌壓進(jìn)電極組的。
如圖1所示，本發(fā)明提供的圓柱形鋅鎳電池包括電池殼體7、電極組和電解液，所 述電極組和電解液收納于密封的電池殼體7內(nèi)，所述電極組包括巻繞的柔性鎳正極10、柔 性負(fù)極片9、復(fù)合隔膜8、位于柔性鎳電極10、柔性鋅負(fù)極9之間，其中正負(fù)極基體未被物質(zhì) 覆蓋的邊緣分別于電極組兩端露出0. 5-50mm并呈90度由外向內(nèi)彎曲形成袋狀分別將兩極 安全裝入袋中隔離開來。有效避免鎳極對鋅極污染，電極組兩端面形成平整導(dǎo)電金屬端面， 分別與兩極集流片3、11壓接或焊接保證大電流輸出。 所述結(jié)構(gòu)中，蓋帽下部件2表面鍍Ag、Cu、In、Pb、Sn、Zn或其中的一種或多種合金， 這樣可以隔離鋼鐵組件與負(fù)極板9壓接點產(chǎn)生微電池而析出氫氣。負(fù)極集流件3材料可為 不銹鋼、彈簧鋼、鍍銅鋼帶、銅合金、鎳、或多種金屬覆合帶其中的一種或多種，該部件具有 較強的彈性。其部件表面可鍍Ag、 Pb、 Bi、 Ni、 Zn、 Sn、 Cu、其中的一種或合金這樣可以隔離 與負(fù)極集流片端面所產(chǎn)生的微腐析氫反應(yīng)發(fā)生；材料優(yōu)選鋼片；表面鍍層優(yōu)選自Ag、 In與 Sn兩元合金。 所述結(jié)構(gòu)中，復(fù)合隔膜8由一層PP或PE，或兩種材質(zhì)共同組成的微孔經(jīng)親水處理 后的隔膜與一層維尼侖或聚丙烯或無紡布貯液膜通過焊接或由MC、CMC、HPMC、PVA、PV、PTFE 其中的一種或多種粘合干燥而成。其優(yōu)點在于形成單層后電池裝配更易操作，電池一致性 得到較好保障，生產(chǎn)效率增加5% -100%。微孔膜優(yōu)選自PP、PE或PPlPE覆合材料，無紡布 優(yōu)選自聚丙烯氈，兩層膜復(fù)合方式優(yōu)選自高頻焊。 所述結(jié)構(gòu)中，正極采用干法或濕法工藝制成柔性極板，基體邊緣0. 5-50mm未被物 質(zhì)覆蓋，形成一條性能優(yōu)良的集流帶，巻繞后外露于電極組的其中一個端面O. 5-50mm，彎曲 后與正極集流片ll壓接，可滿足大電流放電的需要。 所述結(jié)構(gòu)中，負(fù)極采用干法或濕法工藝制成柔性極板，基體邊緣0. 5-50mm未被物 質(zhì)覆蓋，形成一條性能優(yōu)良的集流帶，巻繞后外露于電極組的其中一個端面O. 5-50mm，彎曲 后與負(fù)極集流片3壓接，可滿足大電流放電的需要。 所述結(jié)構(gòu)中，負(fù)極集流片3可由表面鍍Sb、 Se、 Ti 、 Ag、 Ni 、 Cu、 Zn、 In、 Sn其中的一 種或多種金屬組成的合金鍍層，集流片材料可選用不銹鋼、彈簧鋼、鍍鎳鋼片、滲鎳鐵片、紫 銅、黃銅、硬鎳箔、鋅箔、錫箔、銀箔、鈹銅其中的一種或由多種合金共同組成。部件應(yīng)具有極 好彈性、該組件一面或帶有高0. l-10mm毛剌，其極大降低電池歐姆內(nèi)阻，提升電池高倍率 特性及可靠性，其首先與蓋帽下組件4焊接在一起。優(yōu)選自彈簧鋼、鈹銅。其表面鍍層優(yōu)選 自Ag、 In、 Sn。
所述結(jié)構(gòu)中，正極集流片11可由表面鍍Ag、Ni、Sb、Se、Ti、Cu、Zn、In、Sn其中的一 種或多種金屬組成的合金，集流片材料可選用、不銹鋼、彈簧鋼、鍍鎳鋼片、滲鎳鐵片、紫銅、 黃銅、鎳箔、鋅箔、錫箔、銀箔、紫銅其中的一種或由多種合金共同組成。該組件一面或帶有 高0. l-10mm毛剌，其極大降低電池歐姆內(nèi)阻，提升電池高倍率特性及可靠性，其與鋼制電 池殼體7首先焊接在一起。其中正極上原有1條或多條可由Cr、Cu、Fe、Ni、Sn、Zn、Ag、Bi、 Sb、Se、Ti材質(zhì)加工而成的導(dǎo)線穿過正極集流片與鋼制電池殼體7焊接在一起，從而極大提 高電池搞震動特性；優(yōu)選自鍍鎳鋼片、滲鎳鐵片。表面鍍層優(yōu)選自Cr、Ni。
所述結(jié)構(gòu)中，耐堿絕緣膠帶5可選自PP、 PE、 PTFE、尼龍其中和一種或多種材料共 同組成，該膠帶一面有膠一面為光滑面。同時具有在40^的K0H溶液中8(TC環(huán)境下放置12 小時，其仍具100%憎堿性，收縮變形率小于4%，它可以有效將鋼殼與負(fù)極進(jìn)行隔離，避免 電池短路或析氫發(fā)應(yīng)發(fā)生。優(yōu)選材料自PP、PE。 所述結(jié)構(gòu)中，鍍鎳上蓋組件6材料可選自不銹鋼、鍍鎳鋼片等，以部件為中心，對
稱分布有i-io排氣孔用以保障電池在意外情況下可以及時將內(nèi)部的壓力外泄，保證電池
安全。部件表面鍍層可選用Cu、Ni、Sn、Ag、Bi、Zn、Pb、Pt、Sb、Se、Ti、其中的一種或多種金 屬組成的合金鍍層，可以保證電池長貯期間外觀不受環(huán)境影響而銹蝕；優(yōu)選鍍鎳鋼片、不銹 鋼。 所述結(jié)構(gòu)中，負(fù)極基體可選用沖孔、三維、切拉網(wǎng)、編織金屬網(wǎng)、泡沫綿Ag、 Zn、 Sn、 Bi、 Ni、 Fe、黃Cu、紫Cu其中的一種或由其中的幾種合金或復(fù)合材料組成，其表面鍍層可選 析氫過是位較高的Sn、 Ag、 Cu、 Bi、 Pb、 Pt、 Sb、 Se、 Ti、 Ga、 Cr、 Ge其中的一種或多鐘合金鍍 層，其鍍層可降低電池在長期貯存與使用期間基體與鋅發(fā)生析氫反應(yīng)，大大降低電池內(nèi)部 壓力，從而保證電池的安全、容量可恢復(fù)性、鋅極的可逆性；優(yōu)選三維Ag、 Cu、 Zn作為基體。 表面鍍層優(yōu)選Ag、Bi、Sn、。 所述結(jié)構(gòu)中，密封圈2材料可選自PP、 PE其他具有耐堿、耐高溫、延展性、彈性、填 充性好的材料，其表面涂附如改性瀝青、電解瀝青、航空石蠟、液體石蠟、專用密封膠其中的 一種或多種混合密封劑，他能很好保證電池在長期貯存、使用過程堿液不會外泄。優(yōu)選PP、 PE作為密封圈加工原料。 所述結(jié)構(gòu)中，蓋帽防爆閥1材料可選自丁睛橡膠、聚胺脂、三元乙丙其材料應(yīng)具有 較好彈性、填充性、耐堿性、耐高溫性、抗氧化性好等特征；優(yōu)選三元乙丙橡膠或丁晴橡膠。
權(quán)利要求
一種圓柱形鋅鎳電池，它包括有電池殼體，蓋帽，電極組和電解液，所述的電極組和電解液收納于密封的電池殼體內(nèi)，電極組的上部相連有蓋帽，其特征在于所述的電極組包括有柔性卷繞的鎳正極(10)，柔性卷繞的鋅負(fù)極(9)，以及位于鎳正極(10)和鋅負(fù)極(9)之間的復(fù)合隔膜(8)；所述的鎳正極(10)和鋅負(fù)極(9)未被物質(zhì)覆蓋的邊緣分別于極組兩端露出0.5-50mm，并呈90度由外向內(nèi)彎曲窩邊形成袋狀分別將兩極裝入各自的袋中隔離，在電極組兩端面形成平整的導(dǎo)電金屬端面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱形鋅鎳電池，其特征在于電極組的上端面壓接并焊連有 帶剌的負(fù)極集流片(3);而在電極組下端面壓接并焊連有帶剌的正極集流片(11);所述的 負(fù)極集流片(3)上方通過至少一尼龍密封圈(2)相連有由蓋帽上組件(6)、蓋帽下組件(4) 以及中間防爆閥(1)構(gòu)成的蓋帽；所述的復(fù)合隔膜(8)由一層PP或PE，或兩種材質(zhì)共同 組成的微孔經(jīng)親水處理后的隔膜與一層維尼侖或聚丙烯或無紡布貯液膜通過焊接或由MC、 CMC、 HPMC、 PVA、 PV、 PTFE其中的一種或多種粘合干燥而成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的圓柱形鋅鎳電池，其特征在于所述的蓋帽下部件(2)表面鍍 Ag、 Cu、 In、 Pb、 Sn、 Zn或其中的一種或多種合金；所述的蓋帽上組件(6)表面鍍有Cu、 Ni、 Sn、Ag、Bi、Zn、Pb、Pt、Sb、Se、Ti的一種或多種金屬組成的合金鍍層；負(fù)極集流件(3)材料 可為不銹鋼、彈簧鋼、鍍銅鋼帶、銅合金、鎳、或多種金屬覆合帶其中的一種或多種，其表面 可鍍Ag、Pb、Bi、Ni、Zn、Sn、Cu的其中的一種或合金；正極集流片(11)可由表面鍍Ag、Ni、 Sb、 Se、 Ti、 Cu、 Zn、 In、 Sn的其中的一種或多種金屬組成的合金構(gòu)成，包括不銹鋼、彈簧鋼、 鍍鎳鋼片、滲鎳鐵片、紫銅、黃銅、鎳箔、鋅箔、錫箔、銀箔、紫銅的其中的一種或由多種合金 共同組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的圓柱形鋅鎳電池，其特征在于所述的負(fù)極集流片(3)和 正極集流片(11)的一面均帶有高O. l-10mm毛剌；其中所述的負(fù)極集流片(3)與蓋帽下組 件(4)焊連；所述的正極集流片(11)與鋼制電池殼體(7)焊連載一起；在所述負(fù)極集流片 (3)與正極集流片(11)之間的電極組，其外表層覆蓋有耐堿絕緣膠帶層(5)，且該耐堿絕緣 膠帶層(5)高出電極組端面0. 5-50mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的圓柱形鋅鎳電池，其特征在于所述的耐堿絕緣膠帶層(5)選 用PP、PE、PTFE、尼龍中的一種或多種材料共同組成，其一面有膠面、而另一面為光滑面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的圓柱形鋅鎳電池，其特征在于所述的蓋帽上組件(6)選 用不銹鋼或鍍鎳鋼片制成，它以部件為中心，對稱分布有用以保障電池在意外情況下可以 及時將內(nèi)部的壓力外泄的i-io排氣孔。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的圓柱形鋅鎳電池，其特征在于所述的蓋帽下組件(4)與負(fù)極 集流片(3)之間放置有用PP、PE或其它具有耐堿、耐高溫、延展性、彈性、填充性好的材料制 成的密封圈(2)，該密封圈(2)的表面涂覆有改性瀝青、電解瀝青、航空石蠟、液體石蠟、專 用密封膠中的一種或多種混合密封劑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的圓柱形鋅鎳電池，其特征在于所述的蓋帽下組件(4)與蓋帽 上組件(6)之間設(shè)置有由丁睛橡膠、聚胺脂、三元乙丙材料制成的蓋帽防爆閥(1)。
9. 一種如權(quán)利要求1-8中任一項圓柱形鋅鎳電池的制作方法，該方法是先制作鎳正 極和鋅負(fù)極并通過柔性巻繞組成電極組，其中巻繞后的鎳正極未被物質(zhì)覆蓋的邊緣伸出極 組端面O. 5-50mm，將該伸出端用工裝加工成由外向內(nèi)彎曲形成一個平整的正極導(dǎo)電端面；巻繞后的鋅負(fù)極未被物質(zhì)覆蓋的邊緣也伸出極組端面0. 5-50mm，將該伸出端也用工裝加工 成由外向內(nèi)彎曲形成一個平整的負(fù)極導(dǎo)電端面；在上述電極組的上端壓接有帶剌的負(fù)極集 流片，而在其下端壓接有帶剌的正極集流片，在巻繞后鋅負(fù)極的最外層完全覆蓋一層耐堿 絕緣膠帶層后，放入鍍鎳的鋼制電池殼體內(nèi)，并將負(fù)極集流片與上面的蓋帽焊連在一起。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圓柱形鋅鎳電池的制作方法，其特征在于所述的鎳正極采 用干法或濕法工藝制成柔性的鎳正極極板，其極板的基體邊緣5-30mm未被物質(zhì)覆蓋，形成 一條性能優(yōu)良的集流帶，巻繞后外露于電極組的其中一個端面5-30mm，窩邊彎曲后與正極 集流片壓接；所述的鋅負(fù)極采用干法或濕法工藝制成柔性的鋅負(fù)極極板，其極板的基體邊 緣5-30mm未被物質(zhì)覆蓋，形成一條性能優(yōu)良的集流帶，巻繞后外露于電極組的其中一個端 面5-30mm，窩邊彎曲后與負(fù)極集流片壓接。
全文摘要
一種圓柱形鋅鎳電池及制作方法，它包括有電池殼體，蓋帽，電極組和電解液，所述的電極組和電解液收納于密封的電池殼體內(nèi)，電極組的上部相連有蓋帽，所述的電極組包括有柔性卷繞的鎳正極和鋅負(fù)極，復(fù)合隔膜；所述的鎳正極和鋅負(fù)極未被物質(zhì)覆蓋的邊緣分別于電極組兩端分別露出，且露出段分別由外向內(nèi)彎曲窩邊，以形成袋狀并分別將負(fù)極和正極裝入各自的袋中隔離，在電極組兩端面形成平整的兩個導(dǎo)電金屬端面；它通過先制作鎳正極和鋅負(fù)極并組成電極組，在電極組的上端壓接有帶刺的負(fù)極集流片，而在其下端壓接有帶刺的正極集流片，在卷繞后鋅負(fù)極的最外層完全覆蓋一層耐堿絕緣膠帶層后，放入鍍鎳的鋼制電池殼體內(nèi)，并將負(fù)極集流片與上面的蓋帽焊連在一起；它具有工藝簡單、成本低廉、安全可靠、可長期貯存、循環(huán)壽命長、抗震動性強、大電流放電性能好等特點。
文檔編號H01M10/28GK101777671SQ200910099318
公開日2010年7月14日 申請日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者胡曉明, 馬福元 申請人:杭州富池動力能源有限公司