[发明专利]镍电极的发泡镍基体、镍电池及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池，特别是涉及镍电极的发泡镍基体、镍电池及其制作方法。

背景技术

作为“绿色环保电源”之一的镍氢电池因具有高比容量、无记忆效应和无污染等一系列独特的优点而受到人们的广泛重视。

由于镍氢电极正极限制电池的容量，所以改进镍电极的性能是提高镍氢电池的关键问题之一。传统的卷绕式镍氢电池是将正极、隔膜和负极卷绕成一个圆柱体套入电池钢壳，正极的基体材料多选用发泡镍材料，但由于卷绕内圈曲率半径小、应力大，正极片很容易出现裂纹、断裂，从而导致：（1）电池容量低；（2）裂纹处正极容易掉粉，形成微短路，或在极片断裂处形成毛刺，容易刺穿隔膜而造成电池短路；（3）电池内阻偏大等问题，从而影响电池的性能。为了克服以上问题，已有采用加大正极发泡镍基体材料面密度的方法，降低卷绕过程中出现的基体断裂，但由于基体材料的增加，导致更高容量电池的设计出现困难。也有采用卷绕时不易断裂的材料如钢带、钢网等材料，但导致电极片的导电性能下降。

发明内容

本发明的一个目的就是针对现有技术的不足，提供一种镍电极的发泡镍基体及镍电池，既能解决充电电池卷绕内圈正极片容易出现裂纹、断裂的问题，同时又能确保电池可设计成更高的容量和充分发挥电池性能。

本发明的另一目的是提供一种制作镍电极的发泡镍基体及镍电池的方法，通过控制电流密度来获得发泡镍基体的不同面密度分布。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种镍电极的发泡镍基体，包括卷绕内圈部分和卷绕外圈部分，所述卷绕内圈部分的发泡镍的面密度大于所述卷绕外圈部分的发泡镍的面密度。

优选地,所述卷绕内圈部分的发泡镍的面密度是均匀的，而所述卷绕外圈部分的发泡镍的面密度也是均匀的。

优选地,所述卷绕内圈部分的发泡镍的面密度为300g/㎡-380g/㎡,所述卷绕外圈部分的发泡镍的面密度为200g/㎡-300g/㎡。

一种镍电池，包括卷绕成极组的正极片、负极片和隔膜，所述正极片具有发泡镍基体，所述发泡镍基体为前述的一种发泡镍基体。

一种制作镍电极的发泡镍基体的方法，包括以下步骤：

a. 对泡沫骨架进行导电化处理，选择所述泡沫骨架的一段作为卷绕内圈部分，而另一段作为卷绕外圈部分；

b. 以电镀方式在镀液中对所述泡沫骨架电沉积镍，其中，针对所述卷绕内圈部分使用较大的电流密度以得到较厚的镀镍层，而针对所述卷绕外圈部分使用较小的电流密度以得到较薄的镀镍层。

优选地，所述步骤b中，通过将阴极和阳极设置成距离较近而获得所述较大的电流密度，通过将阴极和阳极设置成距离较远而获得所述较小的电流密度。

优选地，在所述步骤b之后对沉积了镀镍层的所述泡沫骨架进行热处理。

所述泡沫骨架优选为聚氨酯泡沫塑料。

一种制作镍电池的方法，包括前述的一种方法制作镍电极的发泡镍基体的步骤。

本发明有益的技术效果是：

根据本发明，镍电极正极片的发泡镍基体包括卷绕内圈部分和卷绕外圈部分，卷绕内圈部分的发泡镍的面密度总体上大于卷绕外圈部分的发泡镍的面密度，这样，发泡镍基体填充镍电极的粉料时，在基体发泡镍面密度小的地方，可填充较多量的正极粉料，确保得到高容量的电池，此处的正极片处于卷绕外圈，而卷绕外圈曲率半径较大、应力较小，正极片并不容易出现裂纹、断裂，而在基体发泡镍面密度大的地方，可填充粉料量少，但此处基体的强度大，正极片柔韧性好，有利于解决卷绕内圈正极片容易出现裂纹、断裂问题。因此，本发明有效解决了充电电池卷绕内圈正极片容易出现裂纹、断裂从而造成的（1）电池容量低；（2）裂纹处正极容易掉粉，形成微短路，或在极片断裂处形成毛刺，容易刺穿隔膜而造成电池短路等问题，同时也确保电池可以设计成更高的容量和充分发挥电池性能。根据本发明提供的制作方法，以电镀方式在镀液中对泡沫骨架电沉积镍，针对卷绕内圈部分使用较大的电流密度以得到较厚的镀镍层，而针对卷绕外圈部分使用较小的电流密度以得到较薄的镀镍层，可以有效获得上述面密度变化式的发泡镍基体。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的面密度变化式发泡镍基体结构示意图；

图2 为采用本发明一个实施例的发泡镍基体的镍电极的示意图；

图3 为一个实施例的镍电极卷绕入壳后的镍电池的截面图；

图4为本发明一个实施例的发泡镍基体制作方法的流程图；

图5为本发明一个实施例的镍电池制作方法的流程图。

具体实施方式