專利名稱：堿性電池負(fù)極中條形碼式電容極片內(nèi)置方法及混合負(fù)極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種堿性電池負(fù)極中條形碼式電容極片內(nèi)置方法及混合負(fù)極。
背景技術(shù)：
電容(capacity)，其作為電能儲(chǔ)存的器件，其有很高的功率密度，但能量密度較低。電池(galvanic element cell, cell,battery, galvanic pile),其作為化學(xué)能儲(chǔ)存的器件、或言之化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的轉(zhuǎn)換器件，其有很高的能量密度，但功率密度較低。將電容和電池組合起來(lái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，功率密度和能量密度的互補(bǔ)，這是百年來(lái)、人類夢(mèng)寐以求的事情；也是百年來(lái)，人類通過(guò)將電池外部并聯(lián)一個(gè)電容，達(dá)到功率和能量密度 “雙收”、一直采用的措施之一(如中國(guó)專利局公開(kāi)的申請(qǐng)?zhí)枮?00620097371. 7)。然而，電容和電池組合獲得各自優(yōu)點(diǎn)集合同時(shí)，電容和電池所表現(xiàn)出來(lái)的“江山易改、本性難移”的科學(xué)特征、一直是制約著人類、對(duì)其的“拉郎配”過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的主要科學(xué)問(wèn)題之一。換言之，電容和電池組合，其科學(xué)問(wèn)題表現(xiàn)形式為電容堅(jiān)守自身物理電荷儲(chǔ)存隨電壓“水漲船高”的科學(xué)特性，電池操守自身化學(xué)反應(yīng)提供電荷的科學(xué)特性；這種電容和電池恪守各自科學(xué)行為準(zhǔn)則的矛盾，為人類根據(jù)自身需要，強(qiáng)行將二者組合到一起過(guò)程中、所遇到的主要科學(xué)問(wèn)題之一。該科學(xué)問(wèn)題、百年來(lái)一直以“三個(gè)節(jié)點(diǎn)”的形式來(lái)表現(xiàn)其具體指標(biāo)，即人類目前不能超過(guò)I. 9V、2. 5V和4. 6V三個(gè)節(jié)點(diǎn)。20年前，對(duì)于水性電解質(zhì)電池，當(dāng)人類將電容器與電池外部直接并聯(lián)時(shí)，由于電容和電池等勢(shì)點(diǎn)(電勢(shì)相等的點(diǎn))客觀存在性，電壓超過(guò)I. 9V， 堿性單電池中電解質(zhì)的水已經(jīng)開(kāi)始分解；電壓超過(guò)2. 5V，酸性單電池中電解質(zhì)的水的分解已經(jīng)達(dá)到(熱)失控狀態(tài)；近20年，對(duì)于諸如鋰離子二次電池這類非水電解質(zhì)電池的興起， 人類所開(kāi)創(chuàng)的非水電解質(zhì)電池可實(shí)際應(yīng)用的電化學(xué)窗口承受的電壓不超過(guò)4. 6V，若超過(guò) 4. 6V，電解質(zhì)會(huì)失效。而對(duì)于被人類組合到一起的電容而言，其電壓可連續(xù)攀高、由此儲(chǔ)存更多電能的功能特性，受到此電池電壓的限制，已失去“表現(xiàn)的機(jī)會(huì)”。人類中的“智者”一直嘗試將電容和電池“本性難易”的“天性”轉(zhuǎn)化為“稟性”。通過(guò)電容和電池“外并”方法將“天性”轉(zhuǎn)變?yōu)椤胺A性”嘗試后，進(jìn)入本世紀(jì)的人類，開(kāi)始嘗試采用在將電容或電容材料在電池內(nèi)部實(shí)行“內(nèi)并”或“連體嬰兒式”的“雜交”或“雜化”手段；然而，這種努力至今仍未突破“I. 9V、2. 5V和4. 6V三個(gè)個(gè)節(jié)點(diǎn)”限制。這也是一部分學(xué)者認(rèn)為“該三個(gè)節(jié)點(diǎn)是存在于電池電容組合科學(xué)問(wèn)題之中技術(shù)壁壘”的主要原因。據(jù)此有人擔(dān)心，人類幾十年來(lái)一直不能逾越該壁魚(yú)，未來(lái)10年內(nèi)，難以逾越該技術(shù)壁魚(yú)的風(fēng)險(xiǎn)仍然存在。以往，人們只能將電池外并一個(gè)電容、客氣的稱為“電池電容的組合體或組合模塊”；上世紀(jì)末，加拿大和美國(guó)的同行、將電容材料安插到電池內(nèi)部、起了一個(gè)名為 Ultrabattery新名字(英文直譯為“超電池”)，對(duì)Ultrabattery追根溯源,名字的最初內(nèi)涵為將活性炭等電容器材料通過(guò)碳?xì)值容d體植入到鉛酸電池中，從該英文命名和名字來(lái)源顯見(jiàn)Ultrabattery這種“超電池”，本質(zhì)上還是電池；其中“超(Ultra-) ”表現(xiàn)在“將電容的材料和器件植入到酸性電池中”。進(jìn)入到本世紀(jì)，鋰離子電池和堿性電池中金屬氫化物-鎳電池(簡(jiǎn)稱鎳-氫電池， 以下同)效仿“鉛酸電池中植入電容的材料和器件”的案例急劇增加，其中鋰離子電池增加數(shù)量最快。為了與原有的鋰離子電池等區(qū)別，中國(guó)人命名為“電容電池”，按照漢語(yǔ)習(xí)慣，該中文名字的主體也是電池，其中“電容”僅僅作為限制性成分。然而，中文中的“電容電池”，摻雜縮略語(yǔ)習(xí)慣后，“電容”和“電池”并列程度過(guò)高, 不如Ultrabattery揭示其本質(zhì)是電池的命名準(zhǔn)確。尤其是這種命名，表觀上反映出對(duì)電容和電池各自稟性的“重視”態(tài)度，本質(zhì)上或多或少表現(xiàn)出缺少科學(xué)精神；這為一些具有商業(yè)炒作嫌疑的宣傳、鑒定提供了“電容電池”一詞隨意濫用的機(jī)會(huì)；更不該發(fā)生的事情是一些中文專利或發(fā)表的研究論文中，對(duì)“電容電池”一詞的概念界定不清或根本不做界定，給中國(guó)電源行業(yè)帶來(lái)一定的混亂，也形成一定程度的誤導(dǎo)。電源行業(yè)和電子電路行業(yè)同行周知電容器在電路中的天然本性之一是在電路中阻斷直流。電池和電容如果作為直流電源，這一本性使得人類無(wú)法實(shí)現(xiàn)電容器極片與電池的極片在電池內(nèi)部串聯(lián)；而將電容器的極片與電池的極片在電池內(nèi)部并聯(lián)，站在空間占用率的角度，前者并不比電池外部直接并聯(lián)電容器有任何優(yōu)勢(shì)。其中原因之一為電容器集流體并未減少。近年的一些發(fā)明揭示解決電容極片與電池的極片在電池內(nèi)部并聯(lián)所導(dǎo)致的空間占用率過(guò)高難題的方法之一為將電容器活性物質(zhì)材料和電池活性物質(zhì)材料，植入到同一集流體上；這種電容和電池同用一個(gè)集流體，類同于連體嬰兒中、共同使用某一器官的發(fā)明。在以鋰離子電池為基體的“電容電池”中，似乎顯現(xiàn)出“主要發(fā)展方向”之趨勢(shì)，典型的 “同用一器官連體嬰兒式”的“電容電池”發(fā)明專利如(I)、中國(guó)專利局公開(kāi)的華南師范大學(xué)申請(qǐng)題目為“一種電容電池電芯及其制作方法”的CN201110101605. 6號(hào)專利，該專利揭示在鋰離子正負(fù)極的銅箔或鋁箔上，按照正常鋰離子電池制漿涂布工藝涂上電池活性物質(zhì)，然后、在銅箔或鋁箔的背面涂上電容活性材料、諸如活性炭等，構(gòu)成電池和電容的活性物質(zhì)收集電流、共用同一塊銅箔或鋁箔集流體的電容電池內(nèi)芯，即類同于連體嬰兒中、共同使用某一器官的“同用一個(gè)器官連體嬰兒式”的 “電容電池內(nèi)臟”。該發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于滿足電池和電容的電極漿料自身所存在的差異化要求，避免了共混所造成的電池和電容材料交互作用、而影響活性物質(zhì)利用率問(wèn)題。該發(fā)明的不足表現(xiàn)在通過(guò)對(duì)輥、將涂布到集流體上的電容和電池漿料壓實(shí)，即工業(yè)上所稱的“軋膜”，其是電池和電容制造的關(guān)鍵和必不可少的步驟，該軋膜步驟好壞、直接決定集流體收集電流能力、內(nèi)阻大小和循環(huán)過(guò)程中的掉粉程度，盡管該發(fā)明步驟和方法中對(duì)壓延步驟和方法避而不談。然而,業(yè)內(nèi)人士易于想到如果采用兩次分別壓延,后一次壓延對(duì)前一次破壞作用在所難免；如果采用一次壓延，電容中的活性碳與鋰離子電池正極材料中磷酸亞鐵鋰、錳酸鋰等鹽類相比，其是如此的輕飄，當(dāng)壓延壓力小時(shí)，涂覆磷酸亞鐵鋰、錳酸鋰等鹽類那面難以壓實(shí)。反之，當(dāng)壓力增加、按照壓實(shí)涂覆磷酸亞鐵鋰、錳酸鋰等鹽類那面施加壓力，活性碳那面壓力過(guò)大在所難免。(2)、中國(guó)專利局公開(kāi)的中南大學(xué)申請(qǐng)題目為“一種超級(jí)電容電池的制作方法”的CN200810031490. 6號(hào)專利，該發(fā)明特征也是采用“連體嬰兒共用器官式”的設(shè)計(jì)，其與之上的CN201110101605. 6號(hào)專利相同點(diǎn)為①電容器和電池的漿料分別配料電容器和電池的漿料涂覆到同一集流體上。不同之處為①不是分別涂鋁箔或覆銅箔的兩面，而是涂覆漿料在鋁箔或覆銅的同一面，并且類似條形碼式交替涂覆電容和電池漿料；②該發(fā)明沒(méi)有對(duì)軋膜步驟避而不談。該發(fā)明的涂覆優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在①分開(kāi)配漿料，避免了由于電容、電池兩類電極材料的物化性能差異而引起對(duì)粘結(jié)劑、溶劑要求的不同，以及電極材料混合不均勻軋膜、分層等問(wèn)題；②交替涂料，利于根據(jù)需要，通過(guò)控制涂寬、涂窄、涂薄或涂厚的手段，從而達(dá)到電容或電池的設(shè)計(jì)份額。該發(fā)明的涂覆不足表現(xiàn)在盡管明示存在軋膜步驟，然而，軋膜工藝中、電容碳材料輕飄而電池漿料密實(shí)、在同一軋膜壓力下、電容漿料和電池漿料不能兼顧的技術(shù)缺陷存在性、以及如何克服該技術(shù)壁壘問(wèn)題不做任何表露。業(yè)內(nèi)同行攻關(guān)許久都難以攻克的技術(shù)壁壘避而不談，難免使人懷疑該技術(shù)缺陷留存性。(3)、中國(guó)專利局公開(kāi)的南京雙登科技發(fā)展研究院有限公司申請(qǐng)題目為“一種鉛碳超電容電池負(fù)極制作方法”的CN200910183503. 6號(hào)專利，該發(fā)明特征也是采用“連體嬰兒共用器官式”的設(shè)計(jì)，其與之上的CN201110101605. 6號(hào)和200810031490. 6鋰離子基體的電容電池相比，專利相同點(diǎn)為①電容器和電池的漿料分別配料；②電容器和電池的漿料涂覆到同一集流體上。不同之處為①將電池材料“鉛膏”涂敷在臨近極耳地方、而將電容的碳材料涂覆在電極基體上下兩面的遠(yuǎn)離極耳的區(qū)域。該發(fā)明涂覆的主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在電池材料“鉛膏”涂敷在臨近極耳地方，可增加極耳抗熱沖擊性，因?yàn)闃O耳畢竟是電池內(nèi)熱量容易積累的地方。該發(fā)明的不足表現(xiàn)在電容的碳材料涂覆在鉛板上后沒(méi)有軋膜，而是用AGM(玻璃纖維棉)簡(jiǎn)單的包裹了一下，顯然，沒(méi)有簡(jiǎn)單壓延導(dǎo)致電容碳材料如此松散，界面電阻如此之大，電容作用幾乎發(fā)揮不出來(lái)。總之，目前為止，以鉛酸為基體的酸性“電容電池”，電容器碳材料，由于集流體薄鉛板太軟，壓延過(guò)程中集流體鉛板變形過(guò)大或被破壞，而取消軋膜步驟。而對(duì)于以鋰離子為基體的“電容電池”，盡管實(shí)施了軋膜步驟，但電容材料和電池材料難以在同一軋膜壓力下獲得最佳工藝條件，其技術(shù)缺陷導(dǎo)致極片的長(zhǎng)壽命、低內(nèi)阻和高強(qiáng)度等性能無(wú)法獲得。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供堿性電池負(fù)極中條形碼式電容極片內(nèi)置方法及混合負(fù)極。 特別是提供一種將電容極片和電池極片分別軋膜、然后再焊接到一起、構(gòu)造出電容和電池極片平行并存、條形碼式混合負(fù)極片制造方法以及將該混合負(fù)極片內(nèi)置到堿性電池中的方法。一種“堿性電池負(fù)極中條形碼式電容極片內(nèi)置方法及混合負(fù)極”設(shè)計(jì)原理(I) “包容”電容或電池材料的泡沫鎳集流體厚度差異化設(shè)計(jì)原理作為電池活性物質(zhì)的儲(chǔ)氫合金粉，其松裝密度通常為3. 0g/cm3-3. 2g/cm3 ;其振實(shí)密度通常為4. 5g/cm3-5. Og/cm3之間。而電容器用的活性炭由于碳源不同、粒度不同和酸堿鹽處理方法不同等，導(dǎo)致松裝密度和振實(shí)密度都有顯著差別，通常說(shuō)來(lái)，超級(jí)電容器上的活性炭，如果選用粒徑在5微米左右的椰殼活性炭，其松裝密度通常為O. lg/cm3-0. 15g/cm3 ； 其振實(shí)密度通常為O. 25g/cm3-0. 38g/cm3之間；只有比較高檔的振實(shí)機(jī)，連續(xù)振動(dòng)1000次以上，活性炭的振實(shí)密度才能在O. 35g/cm3左右。由電池和電容核心活性物質(zhì)的振實(shí)密度比較可見(jiàn)，儲(chǔ)氫合金粉的振實(shí)密度高于活性炭的振實(shí)密度I個(gè)數(shù)量級(jí)以上。這種由于“輕飄”和“實(shí)在”之間的巨大反差，影響體積比能量的同時(shí)，更為重要的是，對(duì)界面以及顆粒之間電阻生成的內(nèi)阻影響巨大。例如如果儲(chǔ)氫合金粉不壓實(shí)或壓得不實(shí)，不僅儲(chǔ)氫合金粉數(shù)量少導(dǎo)致承載電荷數(shù)量受損，更為嚴(yán)重的問(wèn)題是放電過(guò)程中、本來(lái)原存的部分電荷也會(huì)消耗在電源內(nèi)阻上做無(wú)用功。為了使電容器材料在集流體上壓得更實(shí)，而又能夠兼顧電池電極板的厚度使之在電池中匹配，一種可行的方法為用作電容片的泡沫鎳集流體厚度小于用于電池片的泡沫鎳集流體厚度O. 2mm-0. 4mm，使得泡沫鎳空洞中容納稍少“輕飄”的活性炭，軋膜步驟中，依賴含有活性炭的電容片的縮進(jìn)比小于電池的縮進(jìn)比，使得電池和電容膜片軋的更實(shí)。(2)電容極片與電池極片內(nèi)置過(guò)程中厚度差異化設(shè)計(jì)原理作為電池極片，要求正負(fù)兩極之間垂直距離越短，離子遷移的路途越近、由于極化電阻而消耗的無(wú)用功越少，同時(shí)電池的體積比能量也越高；其原因在于作為化學(xué)電源的電池，外電路中產(chǎn)生的電流來(lái)源于伽伐尼(galvanic)電流，即站在“飲水思源”的視角，該外電路的電流來(lái)源之一為化學(xué)反應(yīng)。而遷移擴(kuò)散為化學(xué)反應(yīng)必不可少的要素。電池正負(fù)兩極之間距離越短，離子遷移擴(kuò)散越捷徑。工業(yè)上可操作方法之一為對(duì)于卷繞式的極片，調(diào)節(jié)卷繞機(jī)使得極片卷繞的盡可能緊一些為佳。作為電容極片，正負(fù)極的極片卷繞的緊一些效果在于提高電容的體積比能量。而站在“飲水思源”的視角，外電路充電給予電容極片的物理電荷，該電容極片只是暫時(shí)存儲(chǔ)一下物理電荷而已，物理電荷的存亡與正負(fù)極之間的絕緣介質(zhì)的絕緣能力和正負(fù)極之間剩余空間密切相關(guān)，正負(fù)極之間距離過(guò)短，相異兩種電性的電荷，容易通過(guò)絕緣介質(zhì)存在絕緣缺陷的地方而快速中和掉，導(dǎo)致電容極片上一些物理電荷消亡。事實(shí)上,無(wú)任何缺陷的絕緣隔板是不存在的，所以，通常說(shuō)來(lái)，電容極片卷繞的緊密程度要低于電池。當(dāng)將電容極片與電池極片焊接到一起，構(gòu)成混合負(fù)極時(shí)，如果電容極片厚度超過(guò)電池極片的厚度，卷繞機(jī)卷繞結(jié)果是電容極片卷繞的緊密程度要要高于電池極片，這種設(shè)計(jì)是不合理的。顯然，其相反的設(shè)計(jì)利于獲得更好的內(nèi)置效果。一種可操作方法是， 軋膜過(guò)程中，電容極片軋的相對(duì)薄一些。通常說(shuō)來(lái)，電容極片厚度比電池極片的厚度薄 O. 02mm-0. 05mm，如果電容極片和電池極片厚度差小于O. 02mm，活性物質(zhì)空間利用率低；而該厚度差大于O. 05mm，不能滿足本發(fā)明電池新建“呼吸系統(tǒng)”要求。本發(fā)明設(shè)計(jì)新建電池“呼吸系統(tǒng)”。之所以強(qiáng)調(diào)其為本發(fā)明“電容極片與電池極片內(nèi)置過(guò)程中、厚度差異化設(shè)計(jì)目的之一”；其原理簡(jiǎn)言之對(duì)于伽伐尼原理的可充電電池，電池過(guò)充時(shí)要產(chǎn)生氣體，對(duì)于鎳-氫電池而言，正負(fù)極分別產(chǎn)生氧氣和氫氣，兩種氣體不能及時(shí)化合成水。電池內(nèi)壓增加與氣閥松動(dòng)失去水都是不希望發(fā)生的事情，經(jīng)驗(yàn)證明，留有一定的氣體擴(kuò)散通道，使得臨時(shí)過(guò)量而未化合成水的氣體、進(jìn)入氣體復(fù)合專用艙室是十分必要的。本發(fā)明條形碼式電容極片與條形電池極片的條形方向與極耳方向平行(圖1)， 當(dāng)電容極片厚度比電池極片的厚度薄O. 02mm-0. 05mm時(shí),卷繞后電容極片與對(duì)極之間的O. 02mm-0. 05mm間隙承擔(dān)起電池的“呼吸系統(tǒng)”中“煙筒”作用，使得氣體通過(guò)該“煙筒”，順利的進(jìn)入極耳所處的氣體復(fù)合專用艙室位置。(3)電容極片與電池極片連接過(guò)程中，焊點(diǎn)數(shù)量差異化設(shè)計(jì)原理本發(fā)明中沒(méi)有將電池和電容的活性物質(zhì)涂覆到同一塊集流體泡沫鎳上，規(guī)避了以往發(fā)明中“連體嬰兒式”設(shè)計(jì)所帶來(lái)的多種弊端。然而，利弊共存為眾所周知的常識(shí)；與 “連體嬰兒式”同用一塊集流體而不預(yù)先分割集流體相比，本發(fā)明的電容極片與電池極片成型后、再焊接到一起的流程，焊接面增加傳到電流的電阻，即通常說(shuō)得導(dǎo)流電阻增加在所難免；焊接集流體與原有集流體強(qiáng)度降低在所難免。為了降低這種設(shè)計(jì)中的負(fù)面影響，本發(fā)明趨利避害的平衡措施主要采用其一，本發(fā)明電容極片與電池極片的焊點(diǎn)數(shù)量至少三個(gè)，其 “抓兩頭、帶中間”焊點(diǎn)位置設(shè)計(jì)主要基于保證一定強(qiáng)度和卷繞平行；其中“三點(diǎn)成一線”原理可保證卷繞平行；本發(fā)明條形碼式電容極片與條形電池極片的兩個(gè)端點(diǎn)焊點(diǎn)，保證卷繞中不會(huì)因?yàn)閮深^撕開(kāi)而使卷繞失敗。通常來(lái)說(shuō)，對(duì)于銅導(dǎo)線，Imm2截面積、載流量為4A-8A，極片焊接的脈沖電焊機(jī)對(duì)泡沫鎳焊接容易實(shí)現(xiàn)每個(gè)焊點(diǎn)Imm2指標(biāo)，而泡沫鎳焊點(diǎn)Imm2截面積、載流量在銅導(dǎo)線載流量的1/5-1/10之間，當(dāng)設(shè)計(jì)的“電池”倍率放電性能確定后，可根據(jù)最終“電池”倍率放電性能參數(shù)來(lái)增加焊點(diǎn)數(shù)，例如，當(dāng)確定電池為高倍率放電電池，且至少達(dá)到5C放電水平的參數(shù)確定后，根據(jù)電池額定容量換算出具體輸出電流密度，再根據(jù)泡沫鎳焊點(diǎn)Imm2截面積可以載O. 4A-1. 6A的參數(shù)計(jì)算出所需要的焊點(diǎn)數(shù)量。值得強(qiáng)調(diào)的是，至少三個(gè)焊點(diǎn)是必須的， 載流量參數(shù)必須建立在保證強(qiáng)度之上。總之，電容極片與電池極片連接過(guò)程中，焊點(diǎn)數(shù)量可依據(jù)倍率放電性能的設(shè)計(jì)而進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)。(4)電容極片與電池極片負(fù)極差異化，而正極“兼職化”的設(shè)計(jì)原理本發(fā)明的堿性電池，其正極采用濕法制造的燒結(jié)鎳陽(yáng)極，選用原理為濕法制造的燒結(jié)鎳陽(yáng)極，其氫氧化亞鎳載體一多孔碳材料，其本身就是炭電容器的極片材料，而氫氧化亞鎳又是傳統(tǒng)的鎳-氫電池的正極活性材料。所以，選用濕法制造的燒結(jié)鎳陽(yáng)極，其即可作為電容中的極片，也可作為電池中極片，這種“ 一兼二職”功效，滿足對(duì)電極中、既含有電容極片，也含有電池極片的“兼職化”的設(shè)計(jì)要求。本發(fā)明中的鎳-氫電池負(fù)極中置入條形碼式電容極片的混合負(fù)極，其置入電容極片的目的有二，其一是增加功率密度，其二是減少電池大電流充電或者過(guò)充過(guò)程中、對(duì)電極極片的破壞性。對(duì)于燒結(jié)鎳陽(yáng)極而言，由于高溫?zé)Y(jié)獲得牢固與多孔性能，完全能夠抵抗電池大電流充電或者過(guò)充過(guò)程中對(duì)電極極片的破壞作用，站在電池整體角度，負(fù)極中置入電容極片，減少電池大電流充電或者過(guò)充過(guò)程中、對(duì)電極極片的破壞性非常必要。電容極片與電池極片、在混合負(fù)極中所占有條形碼面積比例直接決定電池大電流充電能力提高和抗過(guò)充能力。一定比例電容極片的置入，并且在置入過(guò)程中能夠平衡優(yōu)化電池的能量密度與功率密度為核心問(wèn)題。顯然，置入電容極片過(guò)大，會(huì)降低電池的能量密度；反之，過(guò)小，又起不到提升電池功率密度的設(shè)計(jì)目的。一種便于設(shè)計(jì)目實(shí)現(xiàn)的手段為根據(jù)提升電池增加功率密度具體需求，來(lái)設(shè)計(jì)電容極片在混合負(fù)極中所占有條形碼面積比例，諸如需要IOC放電的電池，其電容極片在混合負(fù)極中所占有條形碼面積比例要明顯高于需要5C放電的電池。
總之，電容極片在混合負(fù)極中所占有條形碼面積比例，可依據(jù)電池大功率放電需求而進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)。一種堿性電池負(fù)極中條形碼式電容極片內(nèi)置方法及混合負(fù)極，其制造步驟、工藝條件及內(nèi)置方法如下第一步、選料和備料(I)負(fù)極集流體作為條形電容極片的集流體和作為條形電池負(fù)極片的集流體均選擇電池材料中的泡沫鎳商品，其中用作電容極片集流體的泡沫鎳厚度比用于條形電池負(fù)極片集流體的泡沫鎳厚度厚出O. 2mm ；(2)條形電容極片刮涂料600目的活性炭粉、600目的石墨粉和固含量為52wt% 的聚四氟乳液。三者按照90被％、7被％和3被％的比例混勻備用；三者重量百分比總和構(gòu)成 IOOwt % ；(3)條形電池負(fù)極片刮涂料250目-300目AB5型儲(chǔ)氫合金粉，獲得該目數(shù)合金粉的方法是上下兩層疊加的250目-300目標(biāo)準(zhǔn)篩對(duì)工業(yè)AB5型儲(chǔ)氫合金粉篩分，收取兩層篩中間顆粒而得；固含量為52wt%的聚四氟乳液；該儲(chǔ)氫合金粉與該聚四氟乳液按照97wt% 和3 〖％的比例混勻備用；二者重量百分比總和構(gòu)成IOOwt% ；(4)電池正極片的選用選擇濕法制造的燒結(jié)鎳陽(yáng)極為電池正極片的原料；(5)電池電解質(zhì)的選用選擇氫氧化鉀、氫氧化鈉和氫氧化鋰為堿性電解質(zhì)的溶質(zhì)，以水為溶劑；該溶質(zhì)中的氫氧化鉀、氫氧化鈉和氫氧化鋰按照和2wt% 的比例混勻，三者重量百分比總和滿足100wt% ;再加水溶解三者混合物，使得堿液密度達(dá)到 I. 31g/cm3 備用；(6)電池隔膜的選用選擇鎳-氫電池隔膜商品中的磺化膜；(7)電池殼體及零配件的選用選擇鎳-氫電池材料商品中AA型圓柱電池的殼體及上蓋、密封圈等零配件備用；第二步、條形極片成型(I)條形電容極片成型將原始厚度為I. 2mm泡沫鎳集流體預(yù)壓至1mm，再將條形電容極片刮涂料刮涂其上，接著將含刮涂料的Imm泡沫鎳帶，放入間隙調(diào)節(jié)為O. 3mm的輥壓機(jī)進(jìn)行軋膜處理；軋膜后獲得O. 3mm厚、并且單位面積上含有活性炭的數(shù)量滿足O. 07g/ cm2指標(biāo)的極片；該極片剪裁成條形并在柔片機(jī)上柔軟處理四次；再將其移送至超聲波清粉機(jī)，在條形極片預(yù)留焊接區(qū)的兩側(cè)清粉，清理出O. 5mm寬泡沫鎳裸露區(qū)域作為預(yù)留焊接區(qū)， 以備其后焊接之用；(2)條形電池負(fù)極片成型將原始厚度為I. Omm泡沫鎳集流體預(yù)壓至O. 8mm,再將條形電池負(fù)極片刮涂料刮涂其上，接著將含刮涂料的O. 8mm泡沫鎳帶，放入調(diào)節(jié)間隙為 O. 35mm的輥壓機(jī)進(jìn)行軋膜處理；軋膜后獲得O. 35mm厚并且單位面積上含有儲(chǔ)氫合金粉的數(shù)量滿足O. 148. 5g/cm2指標(biāo)的極片；該極片剪裁成條形并在柔片機(jī)上柔軟處理三次；再將其移送至超聲波清粉機(jī)，在條形極片預(yù)留焊接區(qū)的兩側(cè)清粉，清理出O. 5mm寬泡沫鎳裸露區(qū)域作為預(yù)留焊接區(qū)，以備其后焊接之用；第三步、混合負(fù)極片比例設(shè)計(jì)與拼接成型(I)混合負(fù)極片比例設(shè)計(jì)滿足三個(gè)個(gè)基本條件是其一任何一條“條形電容片的寬度或長(zhǎng)度”，與任何一條“條形電池負(fù)極片寬度或長(zhǎng)度”，在混合負(fù)極片比例設(shè)計(jì)中，遵循條形電池負(fù)極片長(zhǎng)度等于條形電容片的長(zhǎng)度并等于焊縫長(zhǎng)度，而條形電池負(fù)極片寬度與條形電容片寬度之間比例關(guān)系為2. 5比I至I比1，換言之，條形電池負(fù)極片寬度是條形電容片寬度的2. 5倍或相等或比例落在該“相等”與該“2. 5倍”之間；其二 條形電容片焊接區(qū)的長(zhǎng)度與寬度，與條形電池負(fù)極片焊接區(qū)的長(zhǎng)度與寬度等值；本發(fā)明選取AA型圓柱電池的殼體后，受其限制，該長(zhǎng)度與寬度分別為41mm和O. 5mm ;其三任何一條“條形電容片”， 在與任何一條“條形電池負(fù)極片”拼接過(guò)程中，其拼接區(qū)域焊點(diǎn)數(shù)滿足3+X的設(shè)計(jì)規(guī)范；即該條焊縫上至少有3個(gè)焊點(diǎn)，在此3個(gè)焊點(diǎn)基礎(chǔ)之上所增加的X焊點(diǎn)數(shù)，根據(jù)倍率放電性能設(shè)計(jì)參數(shù)與焊縫直線上可排放的焊頭數(shù)量確定X數(shù)值；本發(fā)明選取AA型圓柱電池的殼體后，受極片寬度為41mm限制,其X數(shù)值范圍為1_2個(gè)；(2)混合負(fù)極片拼接成型方法將條形電池負(fù)極片與條形電容片的焊縫對(duì)齊，其中擺放次序?yàn)闂l形電池負(fù)極片擺放首位，接著擺放條形電容片，再將另一片條形電池負(fù)極片擺放第三位，接著連接第四位又為條形電容片，依此類推(圖I);擺放完畢，并用多孔雙層板夾具加緊；脈沖點(diǎn)焊機(jī)焊頭數(shù)量與所設(shè)計(jì)的焊點(diǎn)數(shù)量等值；圓頭焊頭尖端圓平面直徑為O. 5mm，并且將3+X個(gè)焊頭的尖端在同一個(gè)平面校對(duì)平整后并鎖定；調(diào)整脈沖點(diǎn)焊機(jī)氣泵罐壓力值與脈沖電流強(qiáng)度值，使其保證3+X個(gè)焊頭中的每個(gè)焊頭全部飛濺出圓弧式火花，即可實(shí)施點(diǎn)焊；松開(kāi)夾具，混合負(fù)極片拼接成型步驟的任務(wù)完成；至此，堿性電池負(fù)極中條形碼式電容極片內(nèi)置任務(wù)也完成。此后的步驟中，按照通常生產(chǎn)堿性鎳-氫電池的步驟和工藝，以及使用堿性鎳-氫電池的工業(yè)化設(shè)備，將濕法制造的燒結(jié)鎳陽(yáng)極作為電池正極、將置入條形碼式電容極片后的混合負(fù)極片作為電池負(fù)極；以備用的密度為I. 31g/cm3氫氧化鉀-氫氧化鈉-氫氧化鋰三元堿液作為電池電解質(zhì)并按照AA型圓柱電池中加入2. 2ml-2. 5ml的比例加入；以鎳-氫電池隔膜商品中的磺化膜作為本發(fā)明堿性電池的隔膜；以商品鎳-氫電池中AA型圓柱電池的殼體及上蓋、密封圈及其它零配件材料作為本發(fā)明堿性電池的外殼，以AA型鎳-氫圓柱電池成型、封裝、化成、分檢等成套設(shè)備為工具；再將獲得的本發(fā)明堿性電池負(fù)極中內(nèi)置條形碼式電容極片混合負(fù)極及模擬電池用電池測(cè)試儀和內(nèi)阻儀等測(cè)定及表征。本發(fā)明的有益效果I、一種堿性電池負(fù)極中條形碼式電容極片內(nèi)置方法及混合負(fù)極，電容極片與電池極片從原料伊始的獨(dú)立配制、經(jīng)分別軋膜等到最終的混合負(fù)極成型；避開(kāi)“連體嬰兒式同用一個(gè)器官(集流體)”所帶來(lái)的多種弊端；電容極片與電池極片相對(duì)獨(dú)立制造，工藝互不干擾，易于獲得電容極片最佳工藝制造條件與電池極片的最佳工藝制造條件；然后在拼接，這種“兩個(gè)”最佳工藝制造條件組合后獲得優(yōu)質(zhì)電容電池內(nèi)芯的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)方法，本質(zhì)上來(lái)源于設(shè)計(jì)理念中尊重電容和電池的各自天性，在將電容極片弓I入電池改變電容極片稟性過(guò)程中，對(duì)“電容電池”創(chuàng)造性中的“有所為、有所不為”拿捏得當(dāng)。2、一種堿性電池負(fù)極中條形碼式電容極片內(nèi)置方法，條形電容極片寬度可靈活調(diào)整性，非常便于堿性電池能量密度與功率密度較低的調(diào)整。站在人類未來(lái)10年-20年內(nèi)， “電容電池”主要任務(wù)很可能為能量密度與功率密度平衡優(yōu)化的基本預(yù)測(cè)，本發(fā)明條形電容極片寬度可靈活調(diào)整性適用性強(qiáng)。3、本發(fā)明的一種堿性電池負(fù)極中條形碼式電容極片內(nèi)置方法及混合負(fù)極制造方法，其電容和電池負(fù)極集流體泡沫鎳盡管“先分后合”，但畢竟“同質(zhì)同源”，原料的差異性和加工焊接的同質(zhì)性得以兼顧。尤其是“包容電容或電池材料的泡沫鎳集流體厚度差異化設(shè)計(jì)、電容極片與電池極片內(nèi)置過(guò)程中厚度差異化設(shè)計(jì)、電容極片與電池極片負(fù)極差異化，而正極“兼職化”的設(shè)計(jì)以及電容極片與電池極片連接過(guò)程中，焊點(diǎn)數(shù)量差異化設(shè)計(jì)，本發(fā)明的這四個(gè)差異化設(shè)計(jì)，在建立電池“呼吸系統(tǒng)”等諸多方面，展現(xiàn)出較多的新穎性和創(chuàng)造性。


圖I是本發(fā)明堿性電池負(fù)極中置入條形碼式電容極片所獲得的混合負(fù)極的代表性示意圖。圖中的(I)是焊接在電容極片上的極耳；(2)是條形電池電極極片；(3)是條形電容片條形電池負(fù)極片拼接直線焊縫區(qū)域；(4)是條形電容極片；(5)是焊接在電池極片上的極耳。該圖目的是方便對(duì)本發(fā)明混合負(fù)極以及負(fù)極中置入條形碼式電容極片置入方法的
直觀理解。圖2是本發(fā)明模擬電池代表性的放電曲線。其放電溫度為18°C ;其混合負(fù)極采用條形電池負(fù)極片寬度與條形電容片寬度之間比例關(guān)系為2比I、拼接區(qū)域焊點(diǎn)數(shù)滿足3+X的設(shè)計(jì)規(guī)范中的X數(shù)值確定為2、混合負(fù)極片拼接成型后尺寸為41_X 119_ ;其相對(duì)混合負(fù)極的放電電流密度為O. 0015A/cm2 ;其AA型圓柱模擬電池中加入密度為1.31g/cm3氫氧化鉀-氫氧化鈉-氫氧化鋰三元堿液電解質(zhì)的數(shù)量為2. 4ml,由該曲線顯見(jiàn)如果將該曲線初始放電點(diǎn)和終止放電點(diǎn)連接成直線，該直線呈現(xiàn)電容45°角下降的典型特征，在放電前兩個(gè)小時(shí)內(nèi)，更為接近電容放電特征。圖3是本發(fā)明模擬電池代表性的充電曲線。其充電溫度為18°C ;其混合負(fù)極采用條形電池負(fù)極片寬度與條形電容片寬度之間比例關(guān)系為2. 2比I、拼接區(qū)域焊點(diǎn)數(shù)滿足3+X 的設(shè)計(jì)規(guī)范中的X數(shù)值確定為I、混合負(fù)極片拼接成型后尺寸為41_X 119_ ;其相對(duì)混合負(fù)極的充電電流密度為O. 0015A/cm2 ;其AA型圓柱模擬電池中加入密度為I. 31g/cm3氫氧化鉀-氫氧化鈉-氫氧化鋰三元堿液電解質(zhì)的數(shù)量為2. 3ml,該曲線揭示在O. 0015A/cm2 的充電電流密度下充電10小時(shí)，初始充電前半個(gè)小時(shí)內(nèi)，更為接近電容放電特征。圖4是本發(fā)明AA型圓柱模擬電池充電溫升研究中隨機(jī)選取的曲線(1)曲線I充電電流密度為0.0075A/cm2 ;(2)曲線2充電電流密度為O. 015A/cm2 ; (3)曲線3充電電流密度為O. 03A/cm2 ； (4)曲線4充電電流密度為O. 045A/cm2。其充電環(huán)境溫度為18°C ;其混合負(fù)極采用條形電池負(fù)極片寬度與條形電容片寬度之間比例關(guān)系為2比I、拼接區(qū)域焊點(diǎn)數(shù)滿足3+X的設(shè)計(jì)規(guī)范中的X數(shù)值確定為I、混合負(fù)極片拼接成型后尺寸為41mmX 119mm ； 其相對(duì)混合負(fù)極的充電電流密度范圍為O. 0075A/cm2-0. 045A/cm2 ;其AA型圓柱模擬電池中加入密度為I. 31g/cm3氫氧化鉀-氫氧化鈉-氫氧化鋰三元堿液電解質(zhì)的數(shù)量為2. 2ml,該曲線顯示在充電開(kāi)始至充電量為額定容量100%這一階段，即使較大的電流密度，電池溫度變化不大，說(shuō)明電容極片對(duì)于充電為放熱反應(yīng)的鎳-氫電池控制溫升起到一定作用；在過(guò)充階段，電解液分解氣隔電阻作為電熱源導(dǎo)致電池溫升速度加快，雖然在較大的電流密度下電池溫度上升不超過(guò)56°C，并且電池解壓閥也為開(kāi)啟，說(shuō)明電池“呼吸系統(tǒng)”建立對(duì)氣體復(fù)合起到一定作用。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :
第一步、選料和備料(I)負(fù)極集流體作為條形電容極片的集流體和作為條形電池負(fù)極片的集流體均選擇電池材料中的泡沫鎳商品，其中用作電容極片集流體的泡沫鎳厚度、比用于條形電池負(fù)極片集流體的泡沫鎳厚度厚出O. 2mm ；(2)條形電容極片刮涂料600目的活性炭粉、600目的石墨粉和固含量為52wt% 的聚四氟乳液。三者按照90被％、7被％和3被％的比例混勻備用；三者重量百分比總和構(gòu)成 IOOwt % ；(3)條形電池負(fù)極片刮涂料250目-300目AB 5型儲(chǔ)氫合金粉，獲得該目數(shù)合金粉的方法是上下兩層疊加的250目-300目標(biāo)準(zhǔn)篩對(duì)工業(yè)AB5型儲(chǔ)氫合金粉篩分，收取兩層篩中間顆粒而得；固含量為52wt%的聚四氟乳液；該儲(chǔ)氫合金粉與該聚四氟乳液按照97wt% 和3 〖％的比例混勻備用；二者重量百分比總和構(gòu)成IOOwt% ；(4)電池正極片的選用選擇濕法制造的燒結(jié)鎳陽(yáng)極為電池正極片的原料；(5)電池電解質(zhì)的選用選擇氫氧化鉀、氫氧化鈉和氫氧化鋰為堿性電解質(zhì)的溶質(zhì)，以水為溶劑；該溶質(zhì)中的氫氧化鉀、氫氧化鈉和氫氧化鋰按照和2wt% 的比例混勻，三者重量百分比總和滿足100wt% ;再加水溶解三者混合物，使得堿液密度達(dá)到 I. 31g/cm3 備用；(6)電池隔膜的選用選擇鎳-氫電池隔膜商品中的磺化膜；(7)電池殼體及零配件的選用選擇鎳-氫電池材料商品中AA型圓柱電池的殼體及上蓋、密封圈等零配件備用；第二步、條形極片成型(I)條形電容極片成型將原始厚度為I. 2mm泡沫鎳集流體預(yù)壓至Imm,再將條形電容極片刮涂料刮涂其上，接著將含刮涂料的Imm泡沫鎳帶，放入間隙調(diào)節(jié)為O. 3mm的輥壓機(jī)進(jìn)行軋膜處理；軋膜后獲得O. 3mm厚、并且單位面積上含有活性炭的數(shù)量滿足O. 07g/ cm2指標(biāo)的極片；該極片剪裁成條形并在柔片機(jī)上柔軟處理四次；再將其移送至超聲波清粉機(jī)，在條形極片預(yù)留焊接區(qū)的兩側(cè)清粉，清理出O. 5mm寬泡沫鎳裸露區(qū)域作為預(yù)留焊接區(qū)， 以備其后焊接之用；(2)條形電池負(fù)極片成型將原始厚度為I. Omm泡沫鎳集流體預(yù)壓至O. 8mm,再將條形電池負(fù)極片刮涂料刮涂其上，接著將含刮涂料的O. 8mm泡沫鎳帶，放入調(diào)節(jié)間隙為 O. 35mm的輥壓機(jī)進(jìn)行軋膜處理；軋膜后獲得O. 35mm厚并且單位面積上含有儲(chǔ)氫合金粉的數(shù)量滿足O. 148. 5g/cm2指標(biāo)的極片；該極片剪裁成條形并在柔片機(jī)上柔軟處理三次；再將其移送至超聲波清粉機(jī)，在條形極片預(yù)留焊接區(qū)的兩側(cè)清粉，清理出O. 5mm寬泡沫鎳裸露區(qū)域作為預(yù)留焊接區(qū)，以備其后焊接之用；第三步、混合負(fù)極片比例設(shè)計(jì)與拼接成型(I)混合負(fù)極片比例設(shè)計(jì)滿足三個(gè)個(gè)基本條件是其一任何一條“條形電容片的寬度或長(zhǎng)度”，與任何一條“條形電池負(fù)極片寬度或長(zhǎng)度”，在混合負(fù)極片比例設(shè)計(jì)中，遵循條形電池負(fù)極片長(zhǎng)度等于條形電容片的長(zhǎng)度并等于焊縫長(zhǎng)度，而條形電池負(fù)極片寬度與條形電容片寬度之間比例關(guān)系為2. 5 I至I t匕1， 換言之，條形電池負(fù)極片寬度是條形電容片寬度的2. 5倍或相等或比例落在該“相等”與該 “2. 5倍”之間；本實(shí)施例中，條形電池負(fù)極片寬度與條形電容片寬度之間比例關(guān)系為2. 5比
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其二 條形電容片焊接區(qū)的長(zhǎng)度與寬度，與條形電池負(fù)極片焊接區(qū)的長(zhǎng)度與寬度等值；本發(fā)明選取AA型圓柱電池的殼體后，受其限制，該長(zhǎng)度與寬度分別為41mm和O. 5mm ；其三任何一條“條形電容片”，在與任何一條“條形電池負(fù)極片”拼接過(guò)程中，其拼接區(qū)域焊點(diǎn)數(shù)滿足3+X的設(shè)計(jì)規(guī)范；即該條焊縫上至少有3個(gè)焊點(diǎn)，在此3個(gè)焊點(diǎn)基礎(chǔ)之上所增加的X焊點(diǎn)數(shù)，根據(jù)倍率放電性能設(shè)計(jì)參數(shù)與焊縫直線上可排放的焊頭數(shù)量確定X數(shù)值；本發(fā)明選取AA型圓柱電池的殼體后，受極片寬度為41mm限制，其X數(shù)值范圍為1_2個(gè)； 而本實(shí)施例中，拼接區(qū)域焊點(diǎn)數(shù)滿足3+X的設(shè)計(jì)規(guī)范中的X數(shù)值確定為2 ；(2)混合負(fù)極片拼接成型方法將條形電池負(fù)極片與條形電容片的焊縫對(duì)齊，其中擺放次序?yàn)闂l形電池負(fù)極片擺放首位，接著擺放條形電容片，再將另一片條形電池負(fù)極片擺放第三位，接著連接第四位又為條形電容片，依此類推(參見(jiàn)圖I);擺放完畢，并用多孔雙層板夾具加緊；脈沖點(diǎn)焊機(jī)焊頭數(shù)量與所設(shè)計(jì)的焊點(diǎn)數(shù)量等值；圓頭焊頭尖端圓平面直徑為O. 5mm，并且將3+X個(gè)焊頭的尖端在同一個(gè)平面校對(duì)平整后并鎖定，其中X = 2 ;調(diào)整脈沖點(diǎn)焊機(jī)氣泵罐壓力值與脈沖電流強(qiáng)度值，使其保證3+X個(gè)焊頭中的每個(gè)焊頭全部飛濺出圓弧式火花(其中X = 2)，即可實(shí)施點(diǎn)焊；松開(kāi)夾具，混合負(fù)極片拼接成型步驟的任務(wù)完成；至此，堿性電池負(fù)極中條形碼式電容極片內(nèi)置任務(wù)也完成。本實(shí)施例中，混合負(fù)極片拼接成型后尺寸為41_X119_ ；此后的步驟中，按照通常生產(chǎn)堿性鎳-氫電池的步驟和工藝，以及使用堿性鎳-氫電池的工業(yè)化設(shè)備，將濕法制造的燒結(jié)鎳陽(yáng)極作為電池正極、將置入條形碼式電容極片后的混合負(fù)極片作為電池負(fù)極；以備用的密度為I. 31g/cm3氫氧化鉀-氫氧化鈉-氫氧化鋰三元堿液作為電池電解質(zhì)并按照AA型圓柱電池中加入2. 4ml ;以鎳-氫電池隔膜商品中的磺化膜作為本發(fā)明堿性電池的隔膜；以商品鎳-氫電池中AA型圓柱電池的殼體及上蓋、密封圈及其它零配件材料作為本發(fā)明堿性電池的外殼，以AA型鎳-氫圓柱電池成型、封裝、化成、分檢等成套設(shè)備為工具；再將獲得的本發(fā)明堿性電池負(fù)極中內(nèi)置條形碼式電容極片混合負(fù)極及模擬電池用電池測(cè)試儀和內(nèi)阻儀等測(cè)定及表征。室溫18°C下，內(nèi)置條形碼式電容極片的混合負(fù)極表征結(jié)果列于表I。低溫-40°C下，內(nèi)置條形碼式電容極片的混合負(fù)極表征結(jié)果列于表2。室溫18°C下，模擬電池表征結(jié)果列于表3。低溫_40°C下，模擬電池表征結(jié)果列于表4。實(shí)施例2 與實(shí)施例I所不同的是①條形電池負(fù)極片寬度與條形電容片寬度之間比例關(guān)系為I比I。②密度為I. 31g/cm3氫氧化鉀-氫氧化鈉-氫氧化鋰三元堿液作為電池電解質(zhì)并按照AA型圓柱電池中加入2. 2ml ；其余步驟和條件同實(shí)施例I。實(shí)施例3 與實(shí)施例I所不同的是①條形電池負(fù)極片寬度與條形電容片寬度之間比例關(guān)系為I. 5比I ;②拼接區(qū)域焊點(diǎn)數(shù)滿足3+X的設(shè)計(jì)規(guī)范中的X數(shù)值確定為I ;
③密度為I. 31g/cm3氫氧化鉀-氫氧化鈉-氫氧化鋰三元堿液作為電池電解質(zhì)并按照AA型圓柱電池中加入2. 5ml ；其余步驟和條件同實(shí)施例I。實(shí)施例4:與實(shí)施例I所不同的是①條形電池負(fù)極片寬度與條形電容片寬度之間比例關(guān)系為2比I ;②密度為I. 31g/cm3氫氧化鉀-氫氧化鈉-氫氧化鋰三元堿液作為電池電解質(zhì)并按照AA型圓柱電池中加入2. 3ml ；其余步驟和條件同實(shí)施例I。表I室溫18°C下，內(nèi)置條形碼式電容極片的混合負(fù)極表征結(jié)果
權(quán)利要求
1. 一種堿性電池負(fù)極中條形碼式電容極片內(nèi)置方法及混合負(fù)極，其特征在于，其制造步驟、工藝條件及內(nèi)置方法如下第一步、選料和備料(1)負(fù)極集流體作為條形電容極片的集流體和作為條形電池負(fù)極片的集流體均選擇電池材料中的泡沫鎳商品，其中用作電容極片集流體的泡沫鎳厚度比用于條形電池負(fù)極片集流體的泡沫鎳厚度厚出O. 2mm ；(2)條形電容極片刮涂料600目的活性炭粉、600目的石墨粉和固含量為52wt%的聚四氟乳液，三者按照90被％、7被％和3被％的比例混勻備用；三者重量百分比總和構(gòu)成 IOOwt % ；(3)條形電池負(fù)極片刮涂料250目-300目AB5型儲(chǔ)氫合金粉，獲得該目數(shù)合金粉的方法是上下兩層疊加的250目-300目標(biāo)準(zhǔn)篩對(duì)工業(yè)AB5型儲(chǔ)氫合金粉篩分，收取兩層篩中間顆粒而得；固含量為52wt%的聚四氟乳液；該儲(chǔ)氫合金粉與該聚四氟乳液按照97wt%和 3界七％的比例混勻備用；二者重量百分比總和構(gòu)成IOOwt% ；(4)電池正極片的選用選擇濕法制造的燒結(jié)鎳陽(yáng)極為電池正極片的原料；(5)電池電解質(zhì)的選用選擇氫氧化鉀、氫氧化鈉和氫氧化鋰為堿性電解質(zhì)的溶質(zhì)， 以水為溶劑；該溶質(zhì)中的氫氧化鉀、氫氧化鈉和氫氧化鋰按照和2wt%的比例混勻，三者重量百分比總和滿足100wt% ;再加水溶解三者混合物，使得堿液密度達(dá)到I.31g/cm3 備用；(6)電池隔膜的選用選擇鎳-氫電池隔膜商品中的磺化膜；(7)電池殼體及零配件的選用選擇鎳-氫電池材料商品中AA型圓柱電池的殼體及上蓋、密封圈等零配件備用；第二步、條形極片成型(1)條形電容極片成型將原始厚度為I.2mm泡沫鎳集流體預(yù)壓至1mm，再將條形電容極片刮涂料刮涂其上，接著將含刮涂料的Imm泡沫鎳帶，放入間隙調(diào)節(jié)為O. 3mm的棍壓機(jī)進(jìn)行軋膜處理；軋膜后獲得O. 3mm厚、并且單位面積上含有活性炭的數(shù)量滿足O. 07g/cm2指標(biāo)的極片；該極片剪裁成條形并在柔片機(jī)上柔軟處理四次；再將其移送至超聲波清粉機(jī)，在條形極片預(yù)留焊接區(qū)的兩側(cè)清粉，清理出O. 5mm寬泡沫鎳裸露區(qū)域作為預(yù)留焊接區(qū)，以備其后焊接之用；(2)條形電池負(fù)極片成型將原始厚度為I.Omm泡沫鎳集流體預(yù)壓至O. 8mm,再將條形電池負(fù)極片刮涂料刮涂其上，接著將含刮涂料的O. 8mm泡沫鎳帶，放入調(diào)節(jié)間隙為O. 35mm 的輥壓機(jī)進(jìn)行軋膜處理；軋膜后獲得O. 35mm厚并且單位面積上含有儲(chǔ)氫合金粉的數(shù)量滿足O. 148. 5g/cm2指標(biāo)的極片；該極片剪裁成條形并在柔片機(jī)上柔軟處理三次；再將其移送至超聲波清粉機(jī)，在條形極片預(yù)留焊接區(qū)的兩側(cè)清粉，清理出O. 5mm寬泡沫鎳裸露區(qū)域作為預(yù)留焊接區(qū)，以備其后焊接之用；第三步、混合負(fù)極片比例設(shè)計(jì)與拼接成型(I)混合負(fù)極片比例設(shè)計(jì)滿足三個(gè)個(gè)基本條件是其一任何一條條形電容片的寬度或長(zhǎng)度，與任何一條條形電池負(fù)極片寬度或長(zhǎng)度，在混合負(fù)極片比例設(shè)計(jì)中，遵循條形電池負(fù)極片長(zhǎng)度等于條形電容片的長(zhǎng)度并等于焊縫長(zhǎng)度，而條形電池負(fù)極片寬度與條形電容片寬度之間比例關(guān)系為2. 5比I至I比1，換言之，條形電池負(fù)極片寬度是條形電容片寬度的2. 5倍或相等或比例落在該相等與該2. 5倍之間；其二 條形電容片焊接區(qū)的長(zhǎng)度與寬度，與條形電池負(fù)極片焊接區(qū)的長(zhǎng)度與寬度等值；本發(fā)明選取AA型圓柱電池的殼體后，受其限制，該長(zhǎng)度與寬度分別為41mm和O. 5mm ;其三任何一條條形電容片，在與任何一條條形電池負(fù)極片拼接過(guò)程中，其拼接區(qū)域焊點(diǎn)數(shù)滿足3+X的設(shè)計(jì)規(guī)范；即該條焊縫上至少有3 個(gè)焊點(diǎn)，在此3個(gè)焊點(diǎn)基礎(chǔ)之上所增加的X焊點(diǎn)數(shù)，根據(jù)倍率放電性能設(shè)計(jì)參數(shù)與焊縫直線上可排放的焊頭數(shù)量確定X數(shù)值；本發(fā)明選取AA型圓柱電池的殼體后，受極片寬度為41mm 限制，其X數(shù)值范圍為1-2個(gè)；(2)混合負(fù)極片拼接成型方法將條形電池負(fù)極片與條形電容片的焊縫對(duì)齊，其中擺放次序?yàn)闂l形電池負(fù)極片擺放首位，接著擺放條形電容片，再將另一片條形電池負(fù)極片擺放第三位，接著連接第四位又為條形電容片，依此類推；擺放完畢，用多孔雙層板夾具加緊；脈沖點(diǎn)焊機(jī)焊頭數(shù)量與所設(shè)計(jì)的焊點(diǎn)數(shù)量等值；圓頭焊頭尖端圓平面直徑為O. 5mm,并且將3+X個(gè)焊頭的尖端在同一個(gè)平面校對(duì)平整后并鎖定；調(diào)整脈沖點(diǎn)焊機(jī)氣泵罐壓力值與脈沖電流強(qiáng)度值，使其保證3+X個(gè)焊頭中的每個(gè)焊頭全部飛濺出圓弧式火花，即可實(shí)施點(diǎn)焊；松開(kāi)夾具，混合負(fù)極片拼接成型步驟的任務(wù)完成；至此，堿性電池負(fù)極中條形碼式電容極片內(nèi)置任務(wù)也完成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種堿性電池負(fù)極中條形碼式電容極片內(nèi)置方法及混合負(fù)極。該堿性電池為鎳-氫電池，該堿性電池負(fù)極含有金屬氫化物-鎳電池負(fù)極中、以泡沫鎳為集流體承載儲(chǔ)氫合金粉的傳統(tǒng)負(fù)極片，并拼接上含有活性炭為主的電容極片，該電容極片刮涂料由90wt％活性炭、7wt％石墨粉和3wt％的聚四氟乳液構(gòu)成；該電容極片與電池極片分別軋膜然后再焊接到一起、構(gòu)造出電容和電池極片平行并存、條形碼式混合負(fù)極片的設(shè)計(jì)與工藝，易于獲得電容極片最佳工藝制造條件與電池極片的最佳工藝制造條件；也能良好滿足“電容電池”能量密度與功率密度平衡優(yōu)化要求。
文檔編號(hào)H01M12/00GK102593555SQ20121004994
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者吳耀明, 唐琛明, 李曉忠, 楊玉勛, 王奪, 王立民, 石志水, 程勇, 董相廷, 高松 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所