[发明专利]金属带敷泡沫镍材料及其制造方法

说明书

本发明涉及电池正极材料，特别是金属带敷泡沫镍材料。

Ni/MH电池在产业化初期，正极板采用传统的烧结式浸渍工艺，正极比容量较低，正极体积比容量最高只有470-550mAh/cm³，生产的AA型电池容量一般为1000-1100mAh左右，随着Ni/MH电池相关材料和工艺的改进，尤其是泡沫镍新材料的运用，使正极比容量有较大幅度的提高，体积比容量可达到700mAh/cm³以上，MH/Ni电池容量得到空前的提高。如AA型MH/Ni电池可达到1300-1400mAh甚至更高，泡沫镍电极为MH/Ni电池容量提高作出了很大的贡献。

泡沫镍正极在实际运用过程中表现出许多优点。泡沫镍的孔率很高，可达到95％以上，所以活性物质的填充量大，电极质量比容量高可达到180-190mAh/g。泡沫镍的孔为三维结构，正极活性物质的利用率可达到95％左右，而且充放电性能好，极化小，生产的电池适合运用在中低倍率放电的场合，具有良好的综合性能。泡沫镍电极在生产过程中对环境污染很小，生产工艺简单，活性物质填充可一次完成。而烧结型正极需要在Ni(NO₃)₂溶液中用真空或静态浸渍4-6次才能达到增重要求，工艺繁杂，而且Ni(NO₃)₂的利用率低，一般只有60％左右，并且在生产过程中伴随着大量的Ni²⁺、Na⁺和NO₃^-离子的大量流失对环境造成极大的危害，这种生产工艺不符合环保要求。泡沫镍电极生产投资比烧结式电极要少的多，资金占压少。

泡沫镍正极也有不足之处。泡沫镍是网络结构，孔率很高，它的负面作用就是基体强度差，泡沫镍正极导电性不如烧结正极，不适合于高倍率放电，在动力电源中这种缺点就显的更加突出。为此这种电极必须在导电性方面作一定的改进，才能适应高倍率放电的需求，改造的方向是保留电极高比容量的优点，同时克服大电流输出困难的缺点。另外泡沫镍电极强度差，泡沫镍在刮浆和卷绕时容易断裂。泡沫镍电极极耳焊接既困难又薄弱，泡沫镍正电极焊接极耳的工艺是用专用设备将活性物质清洗掉，暴露出泡沫镍的基体。泡沫镍强度本来就差，清洗后使泡沫镍结构又受到一定的伤害。在伤害后的泡沫镍基体上焊接的极耳是很脆弱的，不但导电差而且易脱落，给生产带来极大的不便。

目前日本Ni/MH电池厂家对泡沫镍正电极的极耳焊接作了很大的改进，其工艺过程是对泡沫镍或纤维镍基体按设计的要求辊压出光边，电极基体拉浆后将光边处的活性物质清洗干净，再用超声波清洗光边，然后在光边上滚焊镀镍不锈钢板筋条，最后焊接极耳。该工艺提高了极耳焊接强度和导电能力，但工艺很复杂，而且用这种方法生产的电极只能用专用设备进行卷绕，用普通卷绕机生产的电极芯是喇叭状的。这是焊的短极耳，加工都十分便利。另外，采用涂浆法和发泡法，将大大降低制造成本。

方型动力电池和园柱型电池正极都采用长极耳，其极耳就是金属带敷泡沫镍的光边，而且在拉浆时保留其清洗面。如图2所示：A是金属带敷泡沫镍部分，B金属带光边部分，图3是冲片成型方型电池正极片，图4是冲片成型园柱型电池正极片。

对于高倍率放电用SC或D型动力电池，往往需要端面焊结构，金属带敷泡沫镍电极可留出一定宽度的光边，十分方便地实现端面焊。

金属带敷泡沫镍电极的金属带对电极容量影响很小。泡沫镍正极不论采用什么形式加工极耳均要占用一定的电极有效体积，如一般AA型电极要清除掉7×7面积的活性物质，若采用日本厂家的极耳加工形式，如AA型极板加工尺寸40×72×0.68，要滚焊2mm宽的筋条，为加工极耳就占了整个电极的2/40： 2 × 72 40 × 72 × 100 % = 5 % ]]>