镉镍电池及其制造工艺制造技术

本发明专利技术涉及镉镍电池及其特造方法。本发明专利技术的镉镍电池的正、负极板均为发泡式金属板。其特造方法包括下列步骤：制备发泡金属基板：分别向基板充填正、负活性物质以形成正、负极板；在正极板上焊极耳；在正、负极板间插入绝缘隔膜并将其卷成电芯；将电芯插入电池外壳；对此开口电池化成处理；封装。本发明专利技术的镉镍电池成本低、功率大、充电快、比能量大，且制造工艺简单易行。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及镉镍电池及其制造方法，具体地说，涉及发泡式镉镍电池及其制造方法。目前，市场上可见到的镉镍电池主要是有极板盒式(袋式)电池和烧结式(压成烧结式和箔式)电池。由于其电极结构不同，所以制造方法完全不同，同时电池的性能差别也很大，用有极板盒式结构电极组装成的镉镍电池属于最古老的一种充电电池结构。这种电池虽然工艺简单、成本低、寿命长，但其比能量(单位重量的电池可供能量)低，高倍率放电性能较差，因而不能满足许多场合使用的要求。烧结式镉镍电池是五十年代开始发展起来的。这种电池包括正、负极板、隔膜、密封圈、防爆球、绝缘管、连接正极板的极耳以及电池外壳。由于其极板是由具有大量冲孔的镀镍钢带或镍带以及烧结形成的微孔镍构成，所以具有二维结构。这种二维结构的基板使活性物质分散在微孔中，增加了活性物质的反应表面，使其在充、放电过程中能得到较充分的利用。因此，这种镉镍电池的比能量较袋式结构的镉镍电池高50%左右，能以超高倍率的速度放电。其生产工艺流程如图5所示，其中烧结镍基板的制造工艺主要包括下列步骤制备导电骨架(穿孔镍带或镀镍钢带);将导电骨架通过镍浆进行拉浆、刮浆、烘干;再烧结此骨架使镍浆中的粘接剂氧化分解，並使镍粉颗粒间互相粘接，从而得到烧结镍基板，该基板中的孔径为6～12微米、孔率最高可达80%。基板反复经过下列步骤可制得正、负极板将基板浸入镍盐(负极板用镉盐)溶液1.5～2小时，使镍盐(或镉盐)溶液充分进入基板上的孔隙内，取出基板干燥一小时左右，使镍盐(或镉盐)结晶在基板上;将带有结晶的基板浸入碱液(如NaOH)中达1.5～2小时，生成镍(或镉)的氢氧化物;水洗上述基板;並烘干。由于只经过一次上述步骤所得的极板不能满足所要求的增重量，所以一般要将上述步骤重复三至四次才能得到适用的极板。这一过程一般需要15～20小时。如上所述，烧结式镉镍电池的活性物质的形成是在基板内进行的，它不仅包含物理变化而且还有化学反应，所以电池的制造受到了反应速度的限制。同时，化学反应在微孔内进行，使反应条件难于控制，很难保证生产出的极板的质量。因此，烧结式镉镍电池不仅生产效率低而且成本昂贵、生产工艺复杂、流程繁琐。迄今为止，世界上仍未出现全自动化的镉镍电池生产线。此外，烧结式镉镍电池耗镍量大，而且目前世界上镍的价格还在持上升趋势，这就更增加了电池的成本。目前，烧结式镉镍电池在其工艺基础上已达到很高的水平，要在现有结构上寻求比能量和充电速度上新的突破，几乎是不可能的了。总之，烧结式镉镍电池的发展受到了种种限制，不能满足市场上对体积小、重量轻、充电快的电池日益增长的需求。基于上述情况，各国相继开发新型镉镍电池。从研究者所遵循的技术方向来看，电池所用的电极大体有三种不同的模式。其一是塑料粘接式镍电极(即使用塑料把活性物质粘接在导电骨架上);其二是纤维式镍电极(即用无纺金属纤维毡做基板，将活性物质充填到纤维之间的孔隙内);第三是发泡式镍电极。前两者均在两年前有产品问世。它们在降低成本、简化工艺、提高效率方面取得了一定进展，但电性能(如寿命、大电流放电等)和传统的烧结式电池相比还有较大的差距。因此，仍不能满足市场的需求。关于发泡式镍电极的设想是基于基板的三维结构，使充填在其中的活性物质得到充分利用，从而提高电池的比能量和充电速度。但至今仍未见有产品问世。为了解决现有镉镍电池的性能和生产工艺中存在的问题，本专利技术者经过大量的研究，得到了令人满意的成果。本专利技术的目的是提供一种大功率、高能量、快速充电的镉镍电池;本专利技术的另一个目的是提供一种耗镍量小的镉镍电池;本专利技术的第三个目的是提供一种比能量大的镉镍电池;本专利技术的第四个目的是提供一种功率大、能量高、充电快的镉镍电池的生产方法;本专利技术的第五个目的是提供一种成本低、能耗少的镉镍电池的生产方法。本专利技术的镉镍电池包括一正极板、一负极板、一隔膜、一防爆球、一密封圈、至少一个连接正极板的极耳、一电池盖、一电池外壳和一绝缘管，其特征在于所述正、负极板中至少有一片极板是由发泡金属基板构成的。本专利技术的镉镍电池的制造方法包括下列步骤制备两块发泡金属基板;用机械方法分别向两块基板充填正、负两种活性物质以形成正、负极板;在正极板上焊极耳;在正、负极板间插入绝缘隔膜並将其卷成电芯;将电芯插入电池外壳以形成开口电池;对开口电池化成处理;封口。由于本专利技术的镉镍电池所用的基板是孔径为20～500微米的发泡基板，其孔孔相通，呈三维网状结构，所以其孔率高达96%。与传统的烧结式基板相比，发泡基板式镉镍电池的安时容量增加了40%左右，从500毫安时提高到700毫安时;重量比能量从500微安时/23克提高到700毫安时/22克，增加了46%左右;充电速度提高了约三倍，从4.5～10小时减少到1.0～1.5小时;而基板耗镍量和镍带基板相比却从8克/只减少到4克/只。因此，本专利技术的镉镍电池不仅性能优于传统的烧结式镉镍电池，而且还能降低成本。和传统的烧结式电池制造方法相比，本专利技术的镉镍电池制造方法工艺简单，步骤减少了约一半，因而大大提高了生产效率。此外，由于本专利技术的发泡基板为三维网状结构，且孔径较大，活性物质可直接用机械方法充填入基板，不必象烧结式镉镍电池那样反复浸渍、结晶、碱化、水洗、烘干，并且基板质量的好坏也不取决于化学反应，因此，本专利技术的制造方法不仅提高了活性物质的利用率、易于控制基板质量，而且大大节约了能耗(水、电)，降低了成本。本专利技术的镉镍电池的制造方法因步骤简单，还适合于进行自动化生产。下面结合附图描述本专利技术的产品及方法。附图说明图1为本专利技术镉镍电池的一个实施例的结构示意图;图2为本专利技术镉镍电池所用的发泡式镍基板的立体透视图;图3为本专利技术的镉镍电池生产方法的简单工艺流程图;图4为用本专利技术的镉镍电池制造方法制造出的镉镍电池与烧结式电池的放电曲线;图5为烧结式镉镍电池的简单工艺流程图。图1简单示出本专利技术镉镍电池的一个实施例的结构。该电池为圆柱状结构，1为正极板;2为负极板;3为介于正、负极板之间的绝缘隔膜;4为防止电池与外界接触同时使电池正、负极板电绝缘的密封圈;5为防止电池内压过高产生危险的防爆球;6为封住电池开口并起电池外部正极作用的电池盖;7为电池外壳，它与电池盖6一起封住由正、负极板构成的电芯，並起作电池负极的作用;8为连接正极板和电池盖的极耳;9为包在极耳外部的绝缘套管。其中，正极板和负极板均由发泡镍构成。本专利技术的镉镍电池的形状并不局限于圆柱形。本领域的普通技术人员可以方便地改变镉镍电池的形状而不会超出本专利技术的范畴。本专利技术镉镍电池所用的发泡镍基板的具体结构示于图2。其中，11为三维网状的镍层;12为镍层之间的孔隙。此发泡镍基板中孔与孔相通，孔径为20～500微米。其孔率高达96%左右。制造本专利技术镉镍电池的基本工艺流程如图3所示。首先提供一发泡体材料(如发泡树脂等);对发泡体材料进行导电处理;然后将其放在含有待镀金属盐溶液的镀槽中进行电镀;对均匀电镀得到的三维网状的金属发泡体作适当的热处理;接着将其辊压至所需要的厚度(例如1～6毫米)形成发泡金属基板;用冲压、剪切等方式制得两块具有所需形状的发泡金属基板，並在基板上至少压制出一个耳位供焊极耳用(这一工序亦可移至充填、干燥工序之后);此后，用机械注入法(例如滚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镉镍电池，包括一正极板、一负极板、一介于正负极板之间的绝缘隔膜、一防爆球、一密封圈、至少一个连接正极板的极耳、一电池盖和一电池外壳，其特征在于：所述正、负极板中至少有一片极板是由发泡金属基板构成的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王纪三，刘喜信，李长琐，穆俊江，徐明，陆荫文，区学香，谭伯均，李萌初，杨福如，林祖达，
申请(专利权)人：江门三捷电池实业有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]