專利名稱：一種納米二氧化錳/納米氫氧化鎳正極極片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及化學(xué)電源材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米二氧化錳/納米氫氧化鎳正極極片。適用于制造卷繞式鎳氫、鎳鋅及鎳鎘二次電池，特別適用于制造高倍率充放電的卷繞式和層疊式鎳基堿性動(dòng)力電池。
技術(shù)背景目前，現(xiàn)有工業(yè)所用的卷繞式或?qū)盈B式鎳基堿性電池正極，一般為泡沫鎳集流體、正極活性物質(zhì)涂層、單極耳或多極耳等三個(gè)部分構(gòu)成。這種構(gòu)造的正極制造的鎳基堿性電池存在顯著的不足1)正極活性物質(zhì)利用率相對較低，主要只有靠近集流體表面的活性物質(zhì)才能被充分利用；2)大電流或者高倍率充放電性能差，由于正極活性物質(zhì)與泡沫鎳集流體的有效接觸面積較小、導(dǎo)致電子傳遞到集流體上的幾率減小，從而限制了有效電極電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，影響電極的大電流充放電效果；3)正極活性物質(zhì)與集流體絲狀金屬鎳收之間的附著力較低，在充放電循環(huán)工程中容易造成活性物質(zhì)脫落，從而降低了電池的有效放電容量，進(jìn)而影響電池的循環(huán)使用壽命；4)由于正極活性物質(zhì)為單一粒徑的球形氫氧化鎳，其導(dǎo)電性能、與電解液之間形成SEI (固體溶劑界面膜)性能差，電極活性物質(zhì)與電解液之間的相容性也較差，導(dǎo)致電池高倍率充放電性能降低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種納米二氧化錳/納米氫氧化鎳正極極片，具有較好的大電流充放電性能、較長的循環(huán)使用壽命，在2C及2C以上倍率條件下充放電循環(huán)使用壽命(放電容量不小于設(shè)計(jì)容量60%的充放電循環(huán)次數(shù))超過480次。本實(shí)用新型的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種納米二氧化錳/納米氫氧化鎳正極極片，包括正極極耳，還包括正極集流體和正極活性物質(zhì)涂層，正極極耳一端與正極集流體焊接連接，正極活性物質(zhì)涂層設(shè)置在正極集流體上。如上所述的正極集流體為厚度為I 50 ii m的鍍鎳不銹鋼箔。如上所述的正極極耳為厚度5 25 ii m、寬度為2 5mm的鎳帶。如上所述的正極極耳至少為I個(gè)。如上所述的正極極耳至少為2個(gè)，各個(gè)正極極耳平行設(shè)置在正極集流體上。如上所述的正極極耳等間距設(shè)置在正極集流體上。如上所述的正極活性物質(zhì)涂層設(shè)置在正極集流體的單側(cè)面上。如上所述的正極活性物質(zhì)涂層設(shè)置在正極集流體的雙側(cè)面上。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型使用了鍍鎳不銹鋼箔集流體結(jié)構(gòu)正極，并采用了顆粒粒徑在5 20nm范圍的納米氫氧化鎳、顆粒粒徑在I IOnm范圍的納米二氧化錳、顆粒粒徑在I 5Mm范圍的球形氫氧化鎳活性物質(zhì)混合物，使得正極活性物質(zhì)涂層與正極集流體之間的有效接觸面積顯著增加，正極活性物質(zhì)與正極集流體之間的粘結(jié)性能大大提高，正極活性物質(zhì)與導(dǎo)電劑之間的相容性大大增強(qiáng)，正極活性物質(zhì)與導(dǎo)電劑之間形成的SEI膜電化學(xué)性能穩(wěn)定，從而提高了正極活性物質(zhì)的有效利用，減少了正極活性物質(zhì)在使用過程中的脫落，使電極的大電流充放電效果顯著提高，使得以此正極制造的電池具有較好的大電流充放電性能、較長的循環(huán)使用壽命，在2C以上倍率條件下充放電循環(huán)使用壽命(放電容量不小于設(shè)計(jì)容量60%的充放電循環(huán)次數(shù))超過480次，最高達(dá)到588次(詳見說明書附圖6)。

圖I為本實(shí)用新型的單極耳單面涂層納米二氧化錳/納 米氫氧化鎳正極極片立體示意圖；圖2為本實(shí)用新型的二極耳雙面涂層納米二氧化錳/納米氫氧化鎳正極極片立體示意圖；圖3為本實(shí)用新型的三極耳雙面涂層納米二氧化錳/納米氫氧化鎳正極極片立體示意圖；圖4為本實(shí)用新型的四極耳單面涂層納米二氧化錳/納米氫氧化鎳正極極片立體示意圖；圖5為本實(shí)用新型的五極耳單面涂層納米二氧化錳/納米氫氧化鎳正極極片側(cè)視示意圖；圖6為利用本實(shí)用新型組裝的實(shí)驗(yàn)電池2C倍率充放電循環(huán)容量曲線。圖中1 一正極活性物質(zhì)涂層、2 —正極集流體、3 —正極極耳、4 一預(yù)留的空位置、5一極耳與集流體連接的焊點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例I如圖f圖5所示，一種納米二氧化錳/納米氫氧化鎳正極極片，包括正極極耳3，還包括正極集流體2和正極活性物質(zhì)涂層1，正極極耳3 —端與正極集流體2焊接連接，正極活性物質(zhì)涂層I設(shè)置在正極集流體2上。正極集流體2為厚度為I 50 μ m的微孔鍍鎳不銹鋼箔。正極極耳3為厚度5 25 μ m、寬度為2 5mm的鎳帶。作為一種優(yōu)選方案，正極極耳3至少為I個(gè)。作為一種優(yōu)選方案，正極極耳3至少為2個(gè)，各個(gè)正極極耳3平行設(shè)置在正極集流體2上。正極極耳3等間距設(shè)置在正極集流體2上。作為一種優(yōu)選方案，正極活性物質(zhì)涂層I設(shè)置在正極集流體2的單側(cè)面上。作為一種優(yōu)選方案，正極活性物質(zhì)涂層I設(shè)置在正極集流體2的雙側(cè)面上。正極活性物質(zhì)涂層I包括的鎳基堿性電池正極活性物質(zhì)顆粒粒徑在5 20nm范圍的納米氫氧化鎳、顆粒粒徑在I IOnm范圍的納米二氧化錳、顆粒粒徑在I 5Mm范圍的球形氫氧化鎳、導(dǎo)電劑、正極添加劑和粘結(jié)劑，并經(jīng)過制漿、涂布等工藝涂敷于正極集流體2上。正極集流體2為厚度為I 50 ii m鍍鎳不銹鋼箔制成，正極極耳3為厚度5 25 ii m、寬度為2 5mm的鎳帶制成。正極活性物質(zhì)涂層I為正極活性物質(zhì)漿料經(jīng)涂布工序、烘干后粘接于多孔鍍鎳不銹鋼箔的正極集流體2上，鍍鎳不銹鋼箔的正極集流體2上預(yù)留點(diǎn)焊正極極耳3的預(yù)留空白位置4，正極極耳3于預(yù)留空白4處點(diǎn)焊于集流體2上，根據(jù)鎳基堿性電池工藝設(shè)計(jì)要求的容量大小，對應(yīng)的極片的大或小選擇點(diǎn)焊I 5個(gè)或者更多的正極極耳3于集流體上。用于所述的正極活性物質(zhì)涂層I的正極活性物質(zhì)漿料的由如下步驟制備第一步將質(zhì)量比為0. 8 1:0. I 0. 2:0. 2^0. 3的納米氫氧化鎳、納米二氧化錳、球形氫氧化鎳的正極活性物質(zhì)球磨0. I 2小時(shí)，混合均勻；第二步，將第一步混合均勻的正極活性物質(zhì)與占活性物質(zhì)百分比I 5%的添加劑球磨混合均勻；第三步將第二步得到的混合物與納米石墨或超級炭黑(Super-p)中的一種或兩種按照質(zhì)量比為1:0. 3 1:1. 5的比例球磨混合均勻；第四步，將第三步得到的混合物與聚四氟乙烯或者聚偏氟乙烯粘結(jié)劑按照質(zhì)量 比為100:1 100:5的比例混合均勻；第五步，將第四步得到的混合物與等質(zhì)量比混合的N-甲基比咯烷酮和羧甲基纖維素鈉按照質(zhì)量比為10:1 10:3的比例混合均勻；第六步，向第五步得到的混合物中加入占其質(zhì)量百分比為20 35%的去離子水，攪拌混合得到正極活性物質(zhì)漿料。將上述制備的正極活性物質(zhì)漿料通過采用制造鋰離子電池電極所用的所謂“涂布工序”，單面或雙面涂敷于鍍鎳不銹鋼箔正極集流體2上(圖I 圖5)，經(jīng)過65 85°C溫度烘干，根據(jù)電池容量設(shè)計(jì)要求，對滾壓制為一定的厚度，即在正極集流體2上形成正極活性物質(zhì)涂層1，再經(jīng)切片、切分一定尺寸大小的正極集流體2(附圖I 5)、點(diǎn)焊正極極耳3于正極集流體2的預(yù)留空白4即得一種鎳基堿性電池正極。所述的正極極耳3由金屬鎳帶制作而成；組裝成鎳氫實(shí)驗(yàn)電池，在2C倍率充放電條件下，電池的循環(huán)壽命(放電容量小于設(shè)計(jì)容量60%時(shí)的充放電循環(huán)次數(shù))超過480次，最高達(dá)588次(詳見附圖6)。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
權(quán)利要求1.一種納米二氧化錳/納米氫氧化鎳正極極片，包括正極極耳(3)，其特征在于還包括正極集流體(2)和正極活性物質(zhì)涂層(1)，正極極耳(3)—端與正極集流體(2)焊接連接，正極活性物質(zhì)涂層(I)設(shè)置在正極集流體(2)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種納米二氧化錳/納米氫氧化鎳正極極片，其特征在于所述的正極集流體(2)為厚度為I 50 μ m的鍍鎳不銹鋼箔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種納米二氧化錳/納米氫氧化鎳正極極片，其特征在于所述的正極極耳(3)為厚度5 25 μ m、寬度為2 5mm的鎳帶。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種納米二氧化錳/納米氫氧化鎳正極極片，其特征在于所述的正極極耳(3)至少為1個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種納米二氧化錳/納米氫氧化鎳正極極片，其特征在于所述的正極極耳(3)至少為2個(gè)，各個(gè)正極極耳(3)平行設(shè)置在正極集流體(2)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種納米二氧化錳/納米氫氧化鎳正極極片，其特征在于所述的正極極耳(3)等間距設(shè)置在正極集流體(2)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I飛所述的一種納米二氧化錳/納米氫氧化鎳正極極片，其特征在于所述的正極活性物質(zhì)涂層(I)設(shè)置在正極集流體(2)的單側(cè)面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I飛所述的一種納米二氧化錳/納米氫氧化鎳正極極片，其特征在于所述的正極活性物質(zhì)涂層(I)設(shè)置在正極集流體(2)的雙側(cè)面上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種納米二氧化錳/納米氫氧化鎳正極極片，包括正極極耳，還包括正極集流體和正極活性物質(zhì)涂層，正極極耳一端與正極集流體焊接連接，正極活性物質(zhì)涂層設(shè)置在正極集流體上。正極集流體為厚度為1～50μm的鍍鎳不銹鋼箔。正極極耳為厚度5～25μm、寬度為2～5mm的鎳帶。正極極耳至少為1個(gè)，各個(gè)正極極耳平行等間距設(shè)置在正極集流體上。正極活性物質(zhì)涂層設(shè)置在正極集流體的單側(cè)面或雙側(cè)面上。本實(shí)用新型具有較好的大電流充放電性能、較長的循環(huán)使用壽命，在2C及2C以上倍率條件下充放電循環(huán)使用壽命(放電容量不小于設(shè)計(jì)容量60％的充放電循環(huán)次數(shù))超過480次。
文檔編號(hào)H01M4/24GK202549983SQ201220179220
公開日2012年11月21日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者唐幫助, 詹炳然, 詹金俊 申請人:廣州市云通磁電有限公司