[发明专利]圆柱形电池

说明书

本发明涉及一种具有按螺旋形式卷起的电极组件的圆柱形电池，具有来说涉及碱性蓄电池的电极板的改进。

电池的电极粗分为三大类：糊剂型电极、绕结型电极、和袋型电极。近来，作为制造碱性蓄电池的镍电极的一种新方法，制造糊剂型电极的方法已进入实用阶段并且频繁使用。这种方法包括把主要由活性材料粉末组成的糊状混合物(以下，称之为“糊剂”)填充到具有三维连通空隙的、在诸如泡沫金属或镍纤维的非编织织物之类的多孔衬底中形成的空隙中。

由于这种多孔金属衬底的孔隙率(即这些空隙与整个衬底所占区域之比)高达95％，并且这些空隙的最大直径为几百μm，所以有可能在这些空隙内直接填充活性材料粉末。从而可用简单的工艺将这些金属衬底加工成电极。

当利用这种衬底的高孔隙率把活性材料填入衬底的这些空隙或者说在衬底的表面上承地活性材料制造高容量密度电极时，这样一种多孔金属衬底是很有用的。但活性材料电导率一般来说都很差，因此要用诸如钴化合物之类的添加剂来改善利用率(实际放电容量与理论容量之比)和放电容量特性。

暂且不管上述的传统的钴化合物添加物，从实用观点出发，还是期望能改进电极，使其具有较高的容量，况且各种添加剂目前还处在研究之中。

本发明的主要目的是通过改进电极提供一种高容量的圆柱形电池，该电极使用了具有三维连通空隙的多孔金属衬底。

按本发明的可获得一种圆柱形电池该电池设有一个电极组，该电极组是通过按螺旋形式卷起两片极性相反的电极构成的，并在两片电极之间插入一个隔离片，其中至少一个电极包括：

(a)一片具有三维连通空隙的多孔金属衬底，用于当卷起电极组时包括由第一主面和向内面对的第二主面限定的活性材料，其中的衬底具有一个连接到第一主面的较高孔隙率层和一个连接到第二主面的较低孔隙率层，较低孔隙率层的厚度明显小于较高孔隙率层的厚度，以及

(b)填充在较高孔隙率层的空隙中的活性材料。

本发明还提供一种具有一个电极组的圆柱形电池，该电极组是通过如上所述按螺旋形式卷起两片极性相反的电构构成的，只是其中的一个电极的第二主面朝外。

本发明进一步还提供一种包括一个电极组的圆柱形电池，该电极组是通过卷起电极构成的，其中在一个电极的二主面上设有多个平行于子卷起的电极组的轴线的沟槽或切割线槽，并且其中的第二主面朝内或者朝外。

在本发明的一个优选实施例中，一个电极的是包含活性材料氢氧化镍的镍电极，另一个电极是负电极，该负电极包括一个诸如多孔金属片之类的多孔衬底和由该多孔衬底承载的一种活性材料混合物，该混合物主要由储氢合金粉末构成。

在上述圆柱形电池中，最好不用活性材料覆盖电极之一的一个面。

虽然在所附的权利要求书中具体提出了本发明的新颖特征，但从以下结合附图的详细描述中将会更好地理解和体会本发明的结合安排和具体内容以及本发明的其它目的和特征。

图1是表示按本发明制造电极的方法的示意透视图；

图2是表示制造传统电极实例的方法的示意图；

图3是表示从本发明的圆柱形电池实例抽出电极的状态的部分剖开的透视图；

图4是表示按本发明的一个实例的按螺旋形式卷起的电极组的剖面图；

图5是表示按本发明的另一个实例的按螺旋形式卷起的电极组的剖面图；

图6是表示按本发明制造电极的另一种方法的示意透视图；

图7是表示按本发明的再一个实施的按螺旋形状卷起的电极组的剖面图；

图8是表示按本发明制造电极的再一种方法的示意透视图；

图9是表示按本发明的再一个实例的按螺旋形式卷起的电池组的剖面图。

如先前所述，本发明涉及一种圆柱形电池，其中的一个电极包括一个多孔金属衬底，该衬底具有一个较高孔隙率层和一个较低孔隙率层，较低孔隙率层的厚度比较高孔隙率层的厚度小得多，并且活性材料基基上都填充在多孔金属衬底的较高孔隙率层的空隙中。

在上述电极中，较低孔隙率层最好基本上不填充活性材料，特别是与较低孔隙率层相连的第二主面不要用活性材料覆盖。对于较低孔隙率层而言，金属在层中占据的比例大于较高孔隙率层中的这个比例，因此较低孔隙率层具有较大的电导率。由于较低孔隙率层的存在有效地提高了电极的电导率，所以改善了电池的利用率和放电容量。

此外，当通过卷起电极片构成按螺旋形成卷起的电极组以使电极的低孔隙率层朝里(即，朝向电极组的中心)时，可使一个电极与另一个电极(它的最外边的周边与电池外壳接触)之间的距离非常小。因而改进了有效物质的利用率和放电容量比。