[发明专利]一种圆柱形锌镍电池及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电池及其制作方法，尤其是一种圆柱形锌镍电池及其制作方法。

背景技术

目前，由于日益严峻的环保形势迫使各国政府出台日益严格的环保法规，而国际油价居高不下以及国际互联网和电子产品的繁荣，给电池市场带来了新的快速增长，比如混合动力汽车，电动汽车，可充电的能量储存系统，数据中心的不间断电源系统等等，随着混合动力汽车(HEV)，可插拔式混合动力汽车(PHEV)，以及纯电动汽车(EV)的繁荣发展，市场上迫切需要一种可以满足未来对于高功率、高储能、高可靠性和安全性、更环保的电池产品。而过去最主要的电池技术，铅酸电池和镍镉电池(NiCd)，无法跟上市场发展的需求，同时它们也不具备环保的要求，锂电子电池虽然在便携式电子设备中获得成功，但是由于功率不足、价格昂贵、安全隐患问题，无法满足大型系统的要求。新兴的锌镍电池技术可以满足以上所有要求；锌镍电池是功率高、能量足(高达铅酸电池的4倍)、无环境污染(不含铅、不含镉、不含汞)、高可靠性和安全性好(不易燃)、成本低廉、使用寿命长的可充电电池。

二十世纪六十年代，人们花费了相当多的努力研发锌镍电池永久取代军事上的银锌电池。七十年代由于能源危机和日益增长的石油价格，电动交通工具的优势日益增长，为此人们又花费了许多努力研究它。但是：由于锌在碱性电解液中易溶解，其寿命有限；(2)在锌电极充电过程中易产生树状枝晶导致短路；(3)循环过程中锌极变形。由于以上原因，锌镍电池多年被阻碍发展。

在锌镍电池中，电流的均衡是减少负极变形以及防止枝晶生长的关键之一。现在的锌镍电池设计中基本上采用将极耳焊接到集流基上然后连接到盖帽和钢壳上。  这样做带来的问题是电流分布不均匀，在有极耳位的地方电流密度大，远离极耳位的地方电流密度就小，这样在电池充放电(循环)的情况下就容易引起极片的变形，特别是负极片的变形；由于电流分布不均匀，就更容易长枝晶而造成短路，降低电池的循环寿命。另外，锌镍电池的隔膜纸，特别是防枝膜，不能承受很高的温度，在焊接的过程中容易将隔膜纸烫坏。

圆柱形锌镍电池包括电池壳体，电极组和电解液，所述电极组和电解液收纳于电池壳中，所述电极组包括卷绕的柔性镍正极，柔性锌负极和隔膜，隔膜位于镍正极与锌负极之间，所述锌负极包括负极材料和载有该材料的负极集流体。

圆柱形锌镍电池的电池壳体是金属尤其是钢铁材料制成，例如，由镀镍钢壳制成，因此锌镍电池的锌负极与铁金属接触会形成严重析氢反应，带来电池内部压力升高，俱有较大安全隐患。

此外，有时圆柱形锌镍电池以钢铁材料制成的电池壳体作为正极端，以电池封口盖帽作为负极端，而且锌负极的集流体与电池封口盖帽焊接，锌负极表面一般由析氢过电位较高的金属镀层覆盖，如Sn，SnCu合金、Ag、Pb、Bi、或合金，一旦两者联接也会发生较严重的析氢反应，导致电池内部压力增加使电池有安全隐患。

在现有技术中，一般将电极组中的Zn电极做得比正极短，从而使电极组在卷绕后，由正极与钢铁材质壳体接触，这种做法会较大降低负极比表面，使电流密度增加而无法大电流放电，同时Zn极很容易发生钝化，而失去活性。另外负极表面过小，镍电极在充电过程中析出的氧气也无法迅速在锌电极被吸附从而导致内压升高，造成比较大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种工艺简单、成本低廉、安全可靠、可长期贮存、循环寿命长、抗震动性强、大电流放电性能好的圆柱形锌镍电池及制作方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，所述的圆柱形锌镍电池，它包括有电池壳体，盖帽，电极组和电解液，所述的电极组和电解液收纳于密封的电池壳体内，电极组的上部相连有盖帽，所述的电极组包括有柔性卷绕的镍正极，柔性卷绕的锌负极，以及位于镍正极和锌负极内的复合隔膜；所述的镍正极和锌负极未被物质覆盖的边缘分别于电极组两端露出，且露出段分别由外向内弯曲窝边，以形成袋状并分别将负极和正极装入各自的袋中隔离，在电极组两端面形成平整的两个导电金属端面。

所述的电极组上端面为负极导电金属端面，其上压接并焊连有带刺的负极集流片；而电极组下端面为正极导电金属端面，其上压接并焊连有带刺的正极集流片；所述的负极集流片上方通过至少一尼龙密封圈相连有由盖帽上组件、盖帽下组件以及中间防爆阀构成的盖帽；所述的复合隔膜由一层PP或PE，或两种材质共同组成的微孔经亲水处理后的隔膜与一层维尼仑或聚丙烯或无纺布贮液膜通过焊接或由MC、CMC、HPMC、PVA、PV、PTFE其中的一种或多种粘合干燥而成。