[发明专利]一种包覆式铁电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于二次电池技术领域，具体涉及一种包覆式铁电极及其制备方法。

背景技术

19世纪末20世纪初，欧洲的JUNJER 和美国的EDISON发明了铁镍电池，这是一种以铁电极作为负极，羟基氧化镍作为正极的二次电池。由于铁电极可承受过充过放，长期放电态搁置等电性能滥用，且铁电极使用寿命长，循环寿命可达2000次以上，使用年限为20年以上，再者由于铁电极采用了铁作为活性物质，相比镉镍电池，铅酸电池负极使用的镉和铅材料，不构成对环境的污染。而相比氢镍电池负极使用的主要以稀土为主的贮氢合金，成本优势又十分明显，铁电极传统上采用的是袋式结构，即通过机械设备将四氧化三铁活性物质、添加剂和导电剂等混合粉包在镀镍钢带做成的袋状极板条内。根据容量需要，将所需数量的极板条通过机械作用力拼接在一起，然后按要求尺寸裁切成不同宽度的极板毛坯，再将毛坯装进极板框内，经过压纹形成极板，最后将极板焊接或装配在集流板上形成完整的铁电极，但这种袋式铁电极的制作工艺复杂，设备投入大，由于活性物质与集流体钢带间距大，活性物质利用率低，大电流放电能力较弱，一般仅适合制作中低倍率放电的铁镍电池（1C倍率以下电流放电）。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足而提供了一种成本低、使用安全、使用寿命长、制作方法简单、大电流放电能力强且活性物质利用率高的包覆式铁电极及其制备方法。

本发明的技术方案为：一种包覆式铁电极，包括极板，该极板主要由发泡镍基体或发泡铁基体和涂覆于发泡镍基体或发泡铁基体中的活性物质构成，其特征在于：所述的极板两侧分别包覆有切拉网、冲孔网带、编织网或微孔金属片，该切拉网、冲孔网带、编织网或微孔金属片通过机械辊压或缝焊或机械辊压与缝焊后使极板被包覆于切拉网、冲孔网带、编织网或微孔金属片之内。

本发明所述的活性物质是由以下重量百分含量的组分制备而成的：还原铁粉87%-95.5%、添加剂1%-5%、导电剂3%-7%和粘结剂0.5%-1%，所述的添加剂为硫酸镍、氢氧化镍或稀土类氧化物中的至少一种，其中稀土氧化物为二氧化钛、氧化钇、氧化铒或氧化镱中的一种或多种，所述的导电剂为铁粉、镍粉、石墨或乙炔黑中的至少一种，所述的粘结剂为PTFE乳液。

本发明所述的切拉网、冲孔网带、编织网或微孔金属片的材质为厚度＜1mm的金属带。

本发明所述的切拉网、冲孔网带、编织网或微孔金属片的孔径≤80目。

本发明所述的极板包覆切拉网、冲孔网带、编织网或微孔金属片后经压槽在极板及包覆于极板两侧的切拉网、冲孔网带、编织网或微孔金属片上共同形成相对应的凸起和凹槽。

本发明所述的凸起和凹槽为直线型凸起和凹槽、虚线型凸起和凹槽、曲线型凸起和凹槽、几何型凸起和凹槽或不规则形状的凸起和凹槽。

本发明所述的包覆式铁电极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）活性物质混合料的制备，将重量百分含量为87%-95.5%的还原铁粉、重量百分含量为1%-5%的添加剂和重量百分含量为3%-7%的导电剂混合均匀，然后加入重量百分含量为0.5%-1%的粘结剂配制成的质量浓度为10%-20%的粘结剂水溶液调制，搅拌均匀即制得活性物质混合料；（2）包覆式铁电极的制备，将步骤（1）制得的活性物质混合料刷涂于发泡镍基体或发泡铁基体中，压片，冲切，点焊极耳制得极板，再将切拉网、冲孔网带、编织网或微孔金属片包覆于极板两侧通过机械辊压或缝焊或机械辊压与缝焊后使极板被包覆于切拉网、冲孔网带、编织网或微孔金属片之内即制得包覆式铁电极。

本发明与现有技术相比具有以下优点：（1）发泡镍基体或发泡铁基体制得的包覆式铁电极，与袋式铁电极相比，由于发泡镍基体或者发泡铁基体独特的三维网状结构和高度的微孔化，这样活性物质与集流体间的距离大大缩短，包覆式铁电极的大电流放电能力明显加强，活性物质的利用率也得到提高；（2）极板包覆切拉网、冲孔网带、编织网或微孔金属片后经压槽在极板及包覆于极板两侧的切拉网、冲孔网带、编织网或微孔金属片上共同形成相对应的凸起和凹槽，一方面使切拉网、冲孔网带、编织网或微孔金属片与极板紧密粘合在一起，有效防止活性物质的脱落，另一方面也有利于气液在切拉网、冲孔网带、编织网或微孔金属片通道中流动；（3）用本发明的包覆式铁电极制作的铁镍电池可满足高倍率放电的要求，制作方法简单、便于生产；（4）本发明的包覆式铁电极与传统袋式铁电极相比，活性物质利用率提高了28%-30%，大电流放电能力提高了50%-60%。

附图说明

图1是本发明实施例1制得的包覆式铁电极的结构示意图，图2是图1的横向剖视图。