[发明专利]碱性电池负极中条形码式电容极片内置方法及混合负极

摘要

本发明涉及一种碱性电池负极中条形码式电容极片内置方法及混合负极。该碱性电池为镍-氢电池，该碱性电池负极含有金属氢化物-镍电池负极中、以泡沫镍为集流体承载储氢合金粉的传统负极片，并拼接上含有活性炭为主的电容极片，该电容极片刮涂料由90wt％活性炭、7wt％石墨粉和3wt％的聚四氟乳液构成；该电容极片与电池极片分别轧膜然后再焊接到一起、构造出电容和电池极片平行并存、条形码式混合负极片的设计与工艺，易于获得电容极片最佳工艺制造条件与电池极片的最佳工艺制造条件；也能良好满足“电容电池”能量密度与功率密度平衡优化要求。

主权项

一种碱性电池负极中条形码式电容极片内置方法及混合负极，其特征在于，其制造步骤、工艺条件及内置方法如下：第一步、选料和备料：(1)负极集流体：作为条形电容极片的集流体和作为条形电池负极片的集流体均选择电池材料中的泡沫镍商品，其中用作电容极片集流体的泡沫镍厚度比用于条形电池负极片集流体的泡沫镍厚度厚出0.2mm；(2)条形电容极片刮涂料：600目的活性炭粉、600目的石墨粉和固含量为52wt％的聚四氟乳液，三者按照90wt％、7wt％和3wt％的比例混匀备用；三者重量百分比总和构成100wt％；(3)条形电池负极片刮涂料：250目‑300目AB5型储氢合金粉，获得该目数合金粉的方法是：上下两层叠加的250目‑300目标准筛对工业AB5型储氢合金粉筛分，收取两层筛中间颗粒而得；固含量为52wt％的聚四氟乳液；该储氢合金粉与该聚四氟乳液按照97wt％和3wt％的比例混匀备用；二者重量百分比总和构成100wt％；(4)电池正极片的选用：选择湿法制造的烧结镍阳极为电池正极片的原料；(5)电池电解质的选用：选择氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化锂为碱性电解质的溶质，以水为溶剂；该溶质中的氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化锂按照70wt％、28wt％和2wt％的比例混匀，三者重量百分比总和满足100wt％；再加水溶解三者混合物，使得碱液密度达到1.31g/cm3备用；(6)电池隔膜的选用：选择镍‑氢电池隔膜商品中的磺化膜；(7)电池壳体及零配件的选用：选择镍‑氢电池材料商品中AA型圆柱电池的壳体及上盖、密封圈等零配件备用；第二步、条形极片成型：(1)条形电容极片成型：将原始厚度为1.2mm泡沫镍集流体预压至1mm，再将条形电容极片刮涂料刮涂其上，接着将含刮涂料的1mm泡沫镍带，放入间隙调节为0.3mm的辊压机进行轧膜处理；轧膜后获得0.3mm厚、并且单位面积上含有活性炭的数量满足0.07g/cm2指标的极片；该极片剪裁成条形并在柔片机上柔软处理四次；再将其移送至超声波清粉机，在条形极片预留焊接区的两侧清粉，清理出0.5mm宽泡沫镍裸露区域作为预留焊接区，以备其后焊接之用；(2)条形电池负极片成型：将原始厚度为1.0mm泡沫镍集流体预压至0.8mm， 再将条形电池负极片刮涂料刮涂其上，接着将含刮涂料的0.8mm泡沫镍带，放入调节间隙为0.35mm的辊压机进行轧膜处理；轧膜后获得0.35mm厚并且单位面积上含有储氢合金粉的数量满足0.148.5g/cm2指标的极片；该极片剪裁成条形并在柔片机上柔软处理三次；再将其移送至超声波清粉机，在条形极片预留焊接区的两侧清粉，清理出0.5mm宽泡沫镍裸露区域作为预留焊接区，以备其后焊接之用；第三步、混合负极片比例设计与拼接成型：(1)混合负极片比例设计：满足三个个基本条件是：其一：任何一条条形电容片的宽度或长度，与任何一条条形电池负极片宽度或长度，在混合负极片比例设计中，遵循：条形电池负极片长度等于条形电容片的长度并等于焊缝长度，而条形电池负极片宽度与条形电容片宽度之间比例关系为2.5比1至1比1，换言之，条形电池负极片宽度是条形电容片宽度的2.5倍或相等或比例落在该相等与该2.5倍之间；其二：条形电容片焊接区的长度与宽度，与条形电池负极片焊接区的长度与宽度等值；本发明选取AA型圆柱电池的壳体后，受其限制，该长度与宽度分别为41mm和0.5mm；其三：任何一条条形电容片，在与任何一条条形电池负极片拼接过程中，其拼接区域焊点数满足3+X的设计规范；即该条焊缝上至少有3个焊点，在此3个焊点基础之上所增加的X焊点数，根据倍率放电性能设计参数与焊缝直线上可排放的焊头数量确定X数值；本发明选取AA型圆柱电池的壳体后，受极片宽度为41mm限制，其X数值范围为1‑2个；(2)混合负极片拼接成型方法：将条形电池负极片与条形电容片的焊缝对齐，其中摆放次序为：条形电池负极片摆放首位，接着摆放条形电容片，再将另一片条形电池负极片摆放第三位，接着连接第四位又为条形电容片，依此类推；摆放完毕，用多孔双层板夹具加紧；脉冲点焊机焊头数量与所设计的焊点数量等值；圆头焊头尖端圆平面直径为0.5mm，并且将3+X个焊头的尖端在同一个平面校对平整后并锁定；调整脉冲点焊机气泵罐压力值与脉冲电流强度值，使其保证3+X个焊头中的每个焊头全部飞溅出圆弧式火花，即可实施点焊；松开夹具，混合负极片拼接成型步骤的任务完成；至此，碱性电池负极中条形码式电容极片内置任务也完成。