密封碱性蓄电池制造技术

本发明专利技术提供一种密封碱性储能电池，它包括：包含通过交替堆积若干正电极和负电极并在其间插入分隔件形成的电极组的密封碱性储能电池、碱性电解质以及包含所述电极组和碱性电解质的密封电池壳体，其中除了位于所述电极组两端的负电极以外，所述各个负电极的容量都大于邻近正电极的容量，并且位于电极组中央部分的正电极和负电极的容量大于所述电极组两端的正电极和负电极的容量。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及密封碱性储能电池的改进，特别是镍金属氢化物储能电池，所述电池包括交替堆放的若干正电极和若干负电极，其间插有分隔件。以镍镉储能电池和镍金属氢化物储能电池为代表的密封碱性储能电池具有高能量密度和极高可靠性的特点，因此目前在便携式电子产品中(例如便携式电脑和便携式电话)被大量用作电源。此外，密封碱性储能电池最近也在移动物体，例家用电器和电动车辆用的电源领域引起了人们的注意。在这类应用中，提出了通过将大量电池单元串联起来构成大规模电池电源系统的设想。每个电池单元通过将电极组封装在密封电池壳体内制得，所述电极组为正电极与负电极交替堆放结构，其间插入分隔件。在装配这种大规模电池电源系统时，通常采用不少于10片(一般是十几片)正负电极来构造电池单元内的电极组。在密封储能电池中，习惯于将负电极的容量做得大于正电极，从而使负电极能吸收过充电过程中产生的氧气。此外，在将正负电极堆放起来形成电极组时，通常使负电极的数量大于正电极的数量并且将负电极板放在电极组的最外面部分。对于通过串联大量电池单元形成的大容量密封碱性储能电池电源进行了工作寿命测试，其结果表明存在以下问题。即使当电池单元中负电极容量之和大于正电极的容量之和，如果电池单元中有容量小于邻近正电极容量的负电极，则过充电期间的氧气吸收效果也可能并不令人满意。此外，如果电池壳体设计成每个电池单元都能均匀地耗散电池内产生的热量，则位于通过层叠电极板形成的电极组中央部分的电极板与位于靠近电极组两端的电极板相比，散热能力较弱。因此位于电极组中央部分的电极板温度不可避免地升高，从而在负电极处腐蚀氢储能合金颗粒并在镍制正电极处产生γ镍氢氧化物，从而降低电极板的容量。如上所述，在由通过层叠电池板形成的电极组组成的电池单元中，整个电池单元的功能可能会由于电极板之间不适当的调整或者电极组中某些电极板的损坏而受到影响。而且在通过串联多个电池单元形成的电池电源中，某些电池单元的损坏还会导致整个电池模块的损坏。因此本专利技术的首要目标是避免电池单元中某些电极板之间不适当的调整和电池单元中电极散热差异引起的损坏差异，从而提供工作寿命较长的密封碱性储能电池。本专利技术提供的密封碱性储能电池包含包含通过交替堆积若干正电极和负电极并在其间插入分隔件形成的电极组的密封碱性储能电池、碱性电解质以及包含所述电极组和碱性电解质的密封电池壳体，其中除了位于所述电极组两端的负电极以外，所述各个负电极的容量都大于邻近正电极的容量。虽然本专利技术的新特征在所附权利要求中予以特别陈述，但是通过以下结合附图对本专利技术的描述可以进一步理解本专利技术的内容、其它目标和特征。附图说明图1为表示在根据本专利技术特定实施例的样本电池单元完成充电之后电池内压的比较示意图；图2为表示在根据本专利技术其它特定实施例的样本电池单元完成充电之后电池内压的比较示意图；图3为表示在根据本专利技术其它特定实施例的样本电池单元完成充电之后充电/放电周期与放电容量之间关系和充电/放电周期与电池内压之间关系的示意图。根据本专利技术的密封碱性储能电池在包含通过交替堆积若干正电极和负电极并在其间插入分隔件形成的电极组中使各个负电极的容量大于邻近正电极的容量，除了电极组两端的负电极以外。在这种类型的密封储能电池中，习惯于采用负电极容量大于正电极容量的系统，从而使负电极在过充电其间吸收正电极产生的氧气。过去虽然也将整个电池单元内的负电极容量设定得大于正电极容量，但是对于各电极板的容量没有作严格的数值计算。本专利技术发现，如果有任何负电极板的容量小于邻近正电极板的容量，即电极组包含一些不合适的调整部件，则吸收过充电期间产生的氧气的能力非常差，从而如下面将会在具体实例中看到的，缩短了电池寿命。据信这是因为正电极在过充电期间产生的氧气大部分立即渗入分隔件并且被迎面的负电极吸收的缘故。因此位于电极组两端的负电极板由于外侧未面对正电极，因此不参与氧气的吸收。由此可见，对于包含支承件并在导电支承件两面涂覆负电极激活材料的负电极板结构来说，位于电极组两端的负电极板只需在面对正电极板的一面涂覆激活材料并且其容量比较好的做得大于邻近正电极板容量的1/2，即50％。此外，位于根据本专利技术的电极组中央部分的正负电极做得比靠近电极组两端的正负电极大。在一个电极板多层叠加而成的电极组中，散热能力较差并且很容易引起电极组中央部分性能变坏。通过采用上述结构，可以减少电极组中央部分的电极板在充电/放电周期的早期性能变坏并使每块电极板的性能同步变坏。为了利用上述结构实现技术上的优势，应使整个电极板容量的差异较小。因此比较好的是将除电极组两端负电极板以外的正负电极板容量差异调整在±5％以内。负电极总容量与正电极中容量合适的比率在1.4-1.8之间，更好的是在1.5-1.7之间。注入正电极的电解质数量在1.4-2.0ml/Ah之间，比较好的是在1.6-1.8ml/Ah之间。按照本专利技术，提供了周期寿命长的密封碱性储能电池。此外，由于电池单元内所有电极板的性能同步变坏，所以电池单元作为一个整体也具有较长的周期寿命，并且通过串联多个电池单元得到了周期寿命长的大容量电池电源系统。以下将借助具体实例来描述本专利技术。实例1采用MmNi3.7Al0.3Mn0.4Co0.6(Mm代表含铈的稀土元素合金)合金作为负电极的氢化物储能合金。通过湿法研磨获得的平均颗粒直径为30微米的颗粒在80℃比重为1.25的氢氧化钾水溶液内浸泡1小时。通过将100份重量的颗粒与0.8份重量的苯乙烯聚丁橡胶以及0.1份重量的羧甲基纤维素混合，并将混合物与水搅拌，从而制备出负电极混合物涂胶。通过将该涂胶涂覆在60微米厚的钻孔或冲孔镍板上，加压涂覆过的板并按照预定尺寸切割从而制造出负电极板。采用已知的镍电极作为正电极板，通过将主要由氢氧化镍粉末组成的激活材料混合物填入泡沫状的镍衬底制备出镍电极。通过将16块上述负电极板与15块正电极板交替叠加并在其间插入磺化聚丙烯非编织纤维分隔件制得电极组。通过将该电极组插入由合成树脂制成的电池壳体，在每个正电极单位容量内注入1.65ml/Ah数量的比重为1.3的氢氧化钾水溶液电解质，并用密封气体和液体将带有安全阀的密封板密封于电池壳体的开口，由此制得四个额定容量为105Ah的镍金属氢化物储能电池(表1中的电池单元A，B，C和D)。说明书结尾部分的表1列出了按照电池单元A，B，C和D的正负电极板排列次序给出的各电极板的容量。如表1所示，在电池单元D中，所有负电极板的容量都大于邻近正电极板的容量。但是在电池单元A，B和C中，负电极板的容量在下列位置上小于邻近正电极的容量电池单元A正电极板2-负电极板2正电极板7-负电极板8正电极板14-负电极板15电池单元B正电极板3-负电极板3正电极板11-负电极板11电池单元C正电极板7-负电极板7图1示出了25℃下以12A充电10小时条件下经过两次充电/放电循环之后电池内压的比较。由图可见，容量调整得不适当的位置数目越大，充电之后电池内压越高则过充电期间气体吸收能力越差。实例2制备说明书结尾部分的表2所列电池单元的另一系列实例的程序与实例1相同。在这些样本电池单元中，各负电极板的容量也大于正电极板的容量，但是各电极板的容量有差异，即如表2所示每块电极板的最大容量与最小容量之差本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种密封碱性储能电池，其特征在于包括：包含通过交替堆积若干正电极和负电极并在其间插入分隔件形成的电极组的密封碱性储能电池、碱性电解质以及包含所述电极组和碱性电解质的密封电池壳体，其中除了位于所述电极组两端的负电极以外，所述各个负电极的容量都大于邻近正电极的容量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木刚平，伊藤登，森下展安，生驹宗久，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]