一種堿性電池用的貯氫合金電極的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種堿性電池用的貯氫合金電極，通過極板、彈性多孔基片、雙層隔網(wǎng)、柔性多孔基片對應(yīng)的凸起設(shè)置；克服了現(xiàn)有技術(shù)中電極結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用密封配件不便、電流放電性較小以及不穩(wěn)定等不足的問題，使其達(dá)到高容量、高強(qiáng)度、不脫落、降低接觸電阻，提高電池大電流放電性能，解決點(diǎn)焊松動(dòng)或脫落問題，提高大電流放電性能的可靠性等有益效果。
【專利說明】—種堿性電池用的貯氫合金電極
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電池電極領(lǐng)域，尤其涉及貯氫合金電極領(lǐng)域，特別是涉及一種堿性電池用的貯氫合金電極。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，氫是一種高能量密度和潔凈的理想能源，貯氫合金粉末材料的產(chǎn)業(yè)化是關(guān)心能源利用和清潔能源的科學(xué)技術(shù)界、產(chǎn)業(yè)部門和政府決策部門非常關(guān)心的重大項(xiàng)目
之一 O
[0003]二十世紀(jì)六十年代以來，貯氫合金材料，特別是AB型MmNiCoMnAL系貯氫合金材料的研究、應(yīng)用及生產(chǎn)制造深受關(guān)注，貯氫合金粉末材料的產(chǎn)業(yè)化是九十年代國際上正在大力實(shí)施的系統(tǒng)工程。實(shí)現(xiàn)貯氫合金材料產(chǎn)業(yè)化，必須解決可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)的制造方法和相應(yīng)的配套設(shè)備。已公開發(fā)表的制備貯氫合金粉末材料的方法有:《真空電弧熔煉鑄錠、機(jī)械破碎制粉法》、《真空感應(yīng)熔煉、水冷通融模鑄錠、機(jī)械破碎制粉法》、《氣霧化制粉法》等等。上述方法均屬于貯氫合金粉末材料的制備方法，對其材料的進(jìn)一步均質(zhì)處理、氫氣熱的方法和設(shè)備卻很少，幾乎沒有，尤其是貯氫合金粉末材料的氫氣熱處理裝置尚未問世，而貯氫合金粉末材料經(jīng)進(jìn)一步均質(zhì)處理、氫氣熱處理，可獲得成份偏析小、細(xì)微、均質(zhì)的合金組織，可提高貯氫合金材料的耐熱性，延長其充、放電周期壽命所以貯氫合金粉末材料的進(jìn)一步均質(zhì)處理和氫氣熱處理尤為重要。
[0004]鎳氫電池從八十年代問世以來，電池中采用的貯氫合金電極的成分、結(jié)構(gòu)一直受到關(guān)注，在貯氫合金成份組成、金相組織結(jié)構(gòu)、粉末粒度的制造控制上有了很大發(fā)展，為進(jìn)一步提高貯氫合金負(fù)極的綜合性能，目前還未見其結(jié)合電池電極的任何相關(guān)的報(bào)道。
[0005]長期以來，電動(dòng)力能源市場被鎳鎘電池所壟斷，而鎘具劇毒性，會(huì)對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，而且2006年歐洲開始禁鎘，因此，開發(fā)高功率鎳氫電池用于電動(dòng)工具，取代鎳鎘電池，具有廣闊的市場前景。
[0006]鎳氫電池的大電流充放電性能受正極、負(fù)極、隔膜和電解液等的影響，對鎳氫電池阻抗的分析研究表明:MH/Ni電池阻抗40%來源于負(fù)極，30%來源于正極，20%來源于電解液，另外10%來源于隔膜。所以提高電池的功率特性從根本上說是要降低電池阻抗，因此用來降低每一部分阻抗的技術(shù)都能夠提高電池的功率特性。
[0007]貯氫合金電極(負(fù)極)的高功率性能除與所用的貯氫合金材料有關(guān)外，還與其制作工藝直接相關(guān)。
[0008]目前一般的制作工藝為涂膏式，即將貯氫合金粉、添加劑、粘結(jié)劑和水混合成漿料涂敷到導(dǎo)電集流體上如泡沫鎳和穿孔鍍鎳鋼帶，烘干后裁成電極，也稱為涂膏式電極。但涂膏式電極的缺點(diǎn)是:粘結(jié)劑阻礙了三相界面，即氣相(氧氣)、液相(電解液)，固相(貯氫合金)的形成和氧氣在合金表面的還原，導(dǎo)致電池內(nèi)壓升高，不能夠大電流充電；增大了合金顆粒間的接觸電阻，從而使電極內(nèi)阻提高。這樣的制作工藝大大地降低了電極的高倍率性能。[0009]而采用低電阻的銅、鍍銅的鎳和銅鎳合金代替泡沫鎳和穿孔鍍鎳鋼帶作為導(dǎo)電集流體制成負(fù)極板，能降低電池內(nèi)阻，明顯提高功率性能。但如果直接將集流盤點(diǎn)焊在含有合金粉的銅、鍍銅的鎳等導(dǎo)電集流體上，易出現(xiàn)虛焊和脫落現(xiàn)象。既使點(diǎn)焊到位，也會(huì)因?yàn)楹辖鸱墼诔浞烹娺^程中的膨脹，而引起集流盤的松動(dòng)或脫落。當(dāng)集流盤松動(dòng)或脫落時(shí)，接觸電阻增大，大大降低了電池的大電流放電性能。
[0010]目前，隨著化石能源枯竭的日益臨近及人類對清潔環(huán)境的追求，氫能將會(huì)起著越來越重要的作用。近年來，各國政府競相投巨資用于氫能利用相關(guān)技術(shù)的研究。從目前的技術(shù)發(fā)展看來，氫的儲(chǔ)運(yùn)是氫能利用技術(shù)瓶頸之一。其中，高性能貯氫材料的研究是目前的研究熱點(diǎn)。合金貯氫材料是目前商業(yè)化程度最高的貯氫材料，已經(jīng)廣泛的用于鎳氫電池、氫提純、催化劑等領(lǐng)域。然而，在開發(fā)新型貯氫合金及相關(guān)的工程應(yīng)用中，需要通過實(shí)驗(yàn)測定貯氫合金的一些基本參數(shù):Δ H反應(yīng)焓、Δ S反應(yīng)熵、反應(yīng)的平衡壓Peq、平臺(tái)寬度、平臺(tái)斜率dInP/d(H/M)、滯后系數(shù)In(Pa/Pd)、反應(yīng)速率、吸放氫循環(huán)粉化后的粒徑分布及其對反應(yīng)的平臺(tái)壓、平臺(tái)寬度、平臺(tái)滯后、吸放氫速率的影響等。但是現(xiàn)有的貯氫測試裝置應(yīng)用壓力使用范圍小，系統(tǒng)穩(wěn)定性差，易泄漏，自動(dòng)化程度不高一基本上都是手動(dòng)測試裝置，系統(tǒng)的靈活性差，精確度不高?！断∮薪饘佟?，1997，21(1)，貯氫合金PCT曲線的簡易測定，報(bào)道的試驗(yàn)裝置為手動(dòng)裝置，使用的最高壓力為2.5MPa，壓力表的精度等級為2.5級。該裝置的精度較低，且不能用來測試一些平衡壓較高的貯氫合金。《中國有色金屬學(xué)報(bào)》，2003，13 (3)，儲(chǔ)氫材料性能測試裝置及應(yīng)用，報(bào)道的試驗(yàn)裝置雖然采用電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，但是仍為手動(dòng)裝置，且其動(dòng)力學(xué)測試只能針對一些平衡壓大于一個(gè)大氣壓的金屬氫化物，對于室溫下平衡壓小于一個(gè)大氣壓的LaNiAl系列金屬氫化物則無能為力。
[0011]目前現(xiàn)有的圓柱密封鎳電池的負(fù)極通常是在泡沫鎳基體上填充貯氫合金粉，經(jīng)壓延后而成，而正極是在泡沫鎳基體上填充正極活性物質(zhì)經(jīng)壓延后而成。兩電極用聚丙烯隔膜隔開經(jīng)卷繞后裝入電池殼，正極通過極耳與電池蓋連接，電池蓋即為電池正極端，負(fù)極與電池殼壁相接觸作為電池負(fù)極端，在電池殼中注入一定KOH溶液后封口，經(jīng)化成后即可使用，這種電池具有比容量高、循環(huán)壽命長、無污染等特點(diǎn)。但是當(dāng)這種電池以高功率進(jìn)行放電時(shí)，負(fù)極與電池殼壁之間的接觸電阻就表現(xiàn)出來，此時(shí)接觸電阻不但產(chǎn)生較大的電壓降而且產(chǎn)生大量的熱；另外，通常情況下正極與電池蓋同是通過薄鎳片(厚為0.05-0.2mm)作為極耳連接的，為使電池能大電流工作，需要焊多個(gè)極耳，這使得極耳與電池蓋間焊接出現(xiàn)困難，而且焊接時(shí)產(chǎn)生的熱量會(huì)使電池蓋溫度升高，造成二次安全閥性能改變，使電池密封性變差，電池在高功率(大電流)條件下工作時(shí)，電池間的聯(lián)接電阻和原料結(jié)構(gòu)也是不容忽視的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0012]本實(shí)用新型目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用密封配件不便、電流放電性較小以及不穩(wěn)定等不足的問題，提供一種無需密封、同時(shí)減少焊接方式帶來的諸多弊病，具有高輸出、輸入功率，可以大量生產(chǎn)易活化、導(dǎo)電性能穩(wěn)定的高容量堿性電池用的貯氫合金電極，使其達(dá)到高容量、高強(qiáng)度、不脫落、降低接觸電阻，提高電池大電流放電性能，解決點(diǎn)焊松動(dòng)或脫落問題，提高大電流放電性能的可靠性等有益效果。
[0013]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:[0014]本實(shí)用新型的一種堿性電池用的貯氫合金電極，所述堿性電池用的貯氫合金電極由上至下依次包括第一極板、彈性多孔基片、雙層隔網(wǎng)、柔性多孔基片和第二極板；其特征在于，所述第一極板的上表面鍍有一層體心立方或體心正方晶體結(jié)構(gòu)的貯氫合金表層，所述第一極板的下表面的中央部分均勻設(shè)有多個(gè)凸起，所述彈性多孔基片的多孔與所述凸起活動(dòng)扣接，所述彈性多孔基片的下表面與所述雙層隔網(wǎng)的上表面通過第一膠片粘結(jié)連接，所述雙層隔網(wǎng)的下表面與所述柔性多孔基片通過第二膠片粘結(jié)連接，所述第二極板的上表面邊緣部分均勻設(shè)有多個(gè)突出部，所述柔性多孔基片的多孔與所述第二極板的突出部活動(dòng)扣接。
[0015]作為優(yōu)選方式，所述彈性多孔基片由有機(jī)硅彈性薄膜層與聚酯薄膜層壓合一體后開孔構(gòu)成。
[0016]作為優(yōu)選方式，所述柔性多孔基片由聚酰亞胺薄膜層與聚醚多元醇薄膜層壓合一體后開孔構(gòu)成。
[0017]作為優(yōu)選方式，所述雙層隔網(wǎng)由兩個(gè)超細(xì)玻璃纖維網(wǎng)疊加構(gòu)成，所述超細(xì)玻璃纖維網(wǎng)的超細(xì)玻璃纖維的直徑范圍在0.6?0.75u m之間。
[0018]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型有以下優(yōu)勢:
[0019]本實(shí)用新型的一種堿性電池用的貯氫合金電極，其電極在組成電池后，電極接觸電解液后組分的彈性多孔基片、雙層隔網(wǎng)與柔性多孔基片就溶入電解液內(nèi)，是一種耐大電流沖放、導(dǎo)電率高和活性能力好的動(dòng)力電池用高容量貯氫合金電極片。這種電極片在電池生產(chǎn)過程中也不會(huì)造成粉末化或氧化，大幅度降低鎳氫電池容量與貯氫合金粉用量的比值，大大減少貯氫合金粉的加入量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型的一種堿性電池用的貯氫合金電極的結(jié)構(gòu)流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。
[0022]實(shí)施例1:
[0023]如圖1所示，本實(shí)用新型的一種堿性電池用的貯氫合金電極，所述堿性電池用的貯氫合金電極由上至下依次包括第一極板、彈性多孔基片、雙層隔網(wǎng)、柔性多孔基片和第二極板；其特征在于，所述第一極板的上表面鍍有一層體心立方或體心正方晶體結(jié)構(gòu)的貯氫合金表層，所述第一極板的下表面的中央部分均勻設(shè)有多個(gè)凸起，所述彈性多孔基片的多孔與所述凸起活動(dòng)扣接，所述彈性多孔基片的下表面與所述雙層隔網(wǎng)的上表面通過第一膠片粘結(jié)連接，所述雙層隔網(wǎng)的下表面與所述柔性多孔基片通過第二膠片粘結(jié)連接，所述第二極板的上表面邊緣部分均勻設(shè)有多個(gè)突出部，所述柔性多孔基片的多孔與所述第二極板的突出部活動(dòng)扣接。
[0024]實(shí)施例2:
[0025]如圖1所示，本實(shí)用新型的一種堿性電池用的貯氫合金電極，所述堿性電池用的貯氫合金電極由上至下依次包括第一極板、彈性多孔基片、雙層隔網(wǎng)、柔性多孔基片和第二極板；其特征在于，所述第一極板的上表面鍍有一層體心立方或體心正方晶體結(jié)構(gòu)的貯氫合金表層，所述第一極板的下表面的中央部分均勻設(shè)有多個(gè)凸起，所述彈性多孔基片的多孔與所述凸起活動(dòng)扣接，所述彈性多孔基片的下表面與所述雙層隔網(wǎng)的上表面通過第一膠片粘結(jié)連接，所述雙層隔網(wǎng)的下表面與所述柔性多孔基片通過第二膠片粘結(jié)連接，所述第二極板的上表面邊緣部分均勻設(shè)有多個(gè)突出部，所述柔性多孔基片的多孔與所述第二極板的突出部活動(dòng)扣接；所述彈性多孔基片由有機(jī)硅彈性薄膜層與聚酯薄膜層壓合一體后開孔構(gòu)成。
[0026]實(shí)施例3:
[0027]如圖1所示，本實(shí)用新型的一種堿性電池用的貯氫合金電極，所述堿性電池用的貯氫合金電極由上至下依次包括第一極板、彈性多孔基片、雙層隔網(wǎng)、柔性多孔基片和第二極板；其特征在于，所述第一極板的上表面鍍有一層體心立方或體心正方晶體結(jié)構(gòu)的貯氫合金表層，所述第一極板的下表面的中央部分均勻設(shè)有多個(gè)凸起，所述彈性多孔基片的多孔與所述凸起活動(dòng)扣接，所述彈性多孔基片的下表面與所述雙層隔網(wǎng)的上表面通過第一膠片粘結(jié)連接，所述雙層隔網(wǎng)的下表面與所述柔性多孔基片通過第二膠片粘結(jié)連接，所述第二極板的上表面邊緣部分均勻設(shè)有多個(gè)突出部，所述柔性多孔基片的多孔與所述第二極板的突出部活動(dòng)扣接；所述彈性多孔基片由有機(jī)硅彈性薄膜層與聚酯薄膜層壓合一體后開孔構(gòu)成；所述柔性多孔基片由聚酰亞胺薄膜層與聚醚多元醇薄膜層壓合一體后開孔構(gòu)成。
[0028]實(shí)施例4:
[0029]如圖1所示，本實(shí)用新型的一種堿性電池用的貯氫合金電極，所述堿性電池用的貯氫合金電極由上至下依次包括第一極板、彈性多孔基片、雙層隔網(wǎng)、柔性多孔基片和第二極板；其特征在于，所述第一極板的上表面鍍有一層體心立方或體心正方晶體結(jié)構(gòu)的貯氫合金表層，所述第一極板的下表面的中央部分均勻設(shè)有多個(gè)凸起，所述彈性多孔基片的多孔與所述凸起活動(dòng)扣接，所述彈性多孔基片的下表面與所述雙層隔網(wǎng)的上表面通過第一膠片粘結(jié)連接，所述雙層隔網(wǎng)的下表面與所述柔性多孔基片通過第二膠片粘結(jié)連接，所述第二極板的上表面邊緣部分均勻設(shè)有多個(gè)突出部，所述柔性多孔基片的多孔與所述第二極板的突出部活動(dòng)扣接；所述彈性多孔基片由有機(jī)硅彈性薄膜層與聚酯薄膜層壓合一體后開孔構(gòu)成；所述柔性多孔基片由聚酰亞胺薄膜層與聚醚多元醇薄膜層壓合一體后開孔構(gòu)成；所述雙層隔網(wǎng)由兩個(gè)超細(xì)玻璃纖維網(wǎng)疊加構(gòu)成，所述超細(xì)玻璃纖維網(wǎng)的超細(xì)玻璃纖維的直徑范圍在0.6?0.75u m之間。
[0030]根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐庑巫兏驮系奶鎿Q修改。因此，本實(shí)用新型并不局限于上面揭示和描述的【具體實(shí)施方式】，對本實(shí)用新型的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了 一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本實(shí)用新型構(gòu)成任何限制。
【權(quán)利要求】
1.一種堿性電池用的貯氫合金電極，所述堿性電池用的貯氫合金電極由上至下依次包括第一極板、彈性多孔基片、雙層隔網(wǎng)、柔性多孔基片和第二極板；其特征在于，所述第一極板的上表面鍍有一層體心立方或體心正方晶體結(jié)構(gòu)的貯氫合金表層，所述第一極板的下表面的中央部分均勻設(shè)有多個(gè)凸起，所述彈性多孔基片的多孔與所述凸起活動(dòng)扣接，所述彈性多孔基片的下表面與所述雙層隔網(wǎng)的上表面通過第一膠片粘結(jié)連接，所述雙層隔網(wǎng)的下表面與所述柔性多孔基片通過第二膠片粘結(jié)連接，所述第二極板的上表面邊緣部分均勻設(shè)有多個(gè)突出部，所述柔性多孔基片的多孔與所述第二極板的突出部活動(dòng)扣接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿性電池用的貯氫合金電極，其特征在于，所述彈性多孔基片由有機(jī)硅彈性薄膜層與聚酯薄膜層壓合一體后開孔構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿性電池用的貯氫合金電極，其特征在于，所述柔性多孔基片由聚酰亞胺薄膜層與聚醚多元醇薄膜層壓合一體后開孔構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿性電池用的貯氫合金電極，其特征在于，所述雙層隔網(wǎng)由兩個(gè)超細(xì)玻璃纖維網(wǎng)疊加構(gòu)成，所述超細(xì)玻璃纖維網(wǎng)的超細(xì)玻璃纖維的直徑范圍在.0.6 ?0.75um 之間。
【文檔編號(hào)】H01M4/24GK203746973SQ201420150947
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】張治平, 鄭小海 申請人:福建高力金煌能源科技有限公司