可充电电池的电池极片及制造方法技术

本发明专利技术公开了一种可充电电池的电池极片及制造方法，电池极片由活性物质填充或涂覆于导电基材中或表面上组成；极片在长度方向上分成头部、中部、尾部；正极片头部占极片总长５％－１０％、厚度占最大厚度的５０％－９０％，尾部占极片总长１０％－２０％、厚度占最大厚度５０％－９０％；负极片头部占极片总长５％－１０％、厚度占最大厚度４０％－８０％，尾部占极片总长１０％－４０％、厚度占最大厚度的４０％－８０％。本发明专利技术的整个极片的活性物质都充分参与电池内部的化学反应，减少活性物质的用量，降低制造成本，提高电池性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤其是正负极片通过卷绕方 式组装的一种。
技术介绍
可充电电池是近年来国内外大力研究和发展的一种新型电源，如镍氢电池、锂离 子电池等。现今在通讯与数码产品、电动工具、仪器仪表、电动汽车等领域应用越来越广泛。传统的可充电电池的电池极片，极片的厚度在整个长度方向上基本一致，所含活 性物质的密度也基本一致，我们称之为“对称电极”。这种“对称电极”存在以下问题一、这 种极片在卷绕过程中，起卷部分即极片头部由于曲率过大易出现裂纹甚至折断现象，不仅 活性物质利用率降低，而且极片的毛刺和掉下的粉末会引起电池微短路甚至有安全隐患； 二、一般的电池的负极片比正极片长，卷绕末端即极片尾部紧靠电池壳内壁的一面所含活 性物质由于参加电池反应的路径长而利用率下降，占据了电池壳内有限的空间，尤其是对 于能量密度较大的电池，虽然达到了所需的储能密度，却降低了可充电电池的其它性能，如 循环使用性能等。电池的电极片主要有两部分组成，一是导电基材，如泡沫镍、冲孔金属带、金属编 织网、金属切拉网、金属箔等，二是通过发生电化学反应提供或储存电能的活性物质，以及 促使反应发生完全的添加剂和便于电极片成型的粘接剂。目前，将活性物质与导电基材结 合成型的方法主要有以下两种第一种，导电基材为多孔类金属，如泡沫金属或切拉金属网 等，通过装置将活性物质的干粉直接填充于基材中，然后通过外力压结使极片成型；或者先 将活性物质与添加剂、粘接剂、溶剂等充分混合形成浆料，然后通过装置将活性物质的浆料 填充于导电基材中，经过烘干、外力压结使极片成型；第二种，导电基材为金属箔，如锂离子 电池极片常用的铜箔、铝箔等，先将活性物质与添加剂、粘接剂、溶剂等充分混合形成浆料， 然后通过装置将活性物质的浆料涂覆于基材表面，经过烘干、外力压结使极片成型。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种，导电基材在极片 长度方向上根据设计要求将头部、中部、尾部区域预压成不同的长度和厚度，在极片长度方 向上按头部、中部、尾部区域涂覆或填充活性物质的浆料，活性物质在极片头部、中部、尾部 区域的填充量不同，整个极片各个区域所含的活性物质都能充分参与电池内部的化学反 应，得到最大的利用，减少活性物质的用量从而降低制造成本，提高电池性能。为实现上述目的，本专利技术的解决方案是电池极片有两部分组成，一是导电基材， 二是通过发生电化学反应提供或储存电能的活性物质，活性物质的浆料填充于导电基材 中，或活性物质的浆料涂覆于导电基材表面；其特征在于电池极片在长度方向上分成3个 区域，分别是头部、中部、尾部；正极片头部占极片总长5% _10%，头部厚度为中部厚度的 50% -90%，尾部占极片总长10-20%，尾部厚度为中部厚度的50-90% ；负极片头部占极片总长5% -10%，头部厚度为中部厚度的40-80%，尾部占极片总长10-40%，尾部厚度为中 部厚度的40-80%。其中，可充电电池的电池极片的制造方法包括以下步骤首先，对导电基材进行预 处理，使导电基材在极片长度方向上根据头部、中部、尾部区域预压成不同的长度和厚度； 其次，通过间隙涂覆在极片长度方向上按头部、中部、尾部区域涂覆活性物质的浆料，或通 过填充模具在极片长度方向上按头部、中部、尾部区域填充活性物质的浆料；最后，头部、中 部、尾部区域被连续碾压成设计厚度和长度的电极片。本专利技术具有以下优点1、导电基材在极片长度方向上根据设计要求将头部、中部、 尾部区域预压成不同的长度和厚度，在极片长度方向上按头部、中部、尾部区域涂覆或填 充活性物质的浆料，活性物质在极片头部、中部、尾部区域的填充量不同，为“不对称电极”; 2、这种“不对称电极”的整个极片各个区域所含的活性物质都能充分参与电池内部的化学 反应，得到最大的利用，可以减少活性物质的用量从而降低制造成本；3、由于减少了活性物 质的用量，极片的有效体积减少，更利于电解液在电池内部的均勻分布，加速电池反应的发 生，使电池性能大幅度提高；4、这种极片在卷绕过程中起卷部分密度较小，较为柔软，因而 不易产生裂纹，所制造的电池微短路和安全隐患较少。附图说明图1是本专利技术电极的截面示意2是现有电极的截面示意中a极片头部，b极片中部，c极片尾部具体实施例方式以下举出实施例来说明本专利技术的电池极片的制造方法，并以比较例来说明与现有 技术相比，本专利技术的电极和电池在制造成本和电池性能上的优势。需要说明的是，下面的实 施例和比较例都以镍氢电池的制造来举例，对于其它种类的电池如锂离子电池、铅酸电池、 镍镉电池等，只要电极和电池隔膜是通过卷绕方式放入电池壳内的方式，本专利技术的电极结 构和制造方法也是适用的。另外，本专利技术的电极并不限于下属实施例中的结构和制造方 法，对于本专利技术所属
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以 进行若干简单推演或改变，都应当视为本专利技术的保护范围。比较例本比较例说明的是现有技术制造的一种镍氢电池和性能评价。电池正极市售球型氢氧化镍与氧化亚钴的粉末以94 6的质量比例依机械方 法充分混合，形成正极混合粉；市售宽度为90mm、厚度为1. 6mm的连续带状泡沫镍，经过一 对间隙均勻的圆柱形压辊预压成1. 3mm厚度；将混合粉倒入含有2对上下排列的电动毛刷 的上粉箱中，将预压过的泡沫镍带从粉箱底部穿过2对毛刷的中间，经牵引辊进入一油压 对辊的间隙中，同时开动油压对辊和电动毛刷的电源，混合粉被均勻、连续填充到泡沫镍的 三维网孔里，随后被连续碾压成0. 71mm厚度；经过上述过程形成的电极带通过自动连续裁 片机裁成宽度为43mm的电极片P:长X宽X厚=90. 0X43. 0X0. 71 (mm3)，含混合粉量 8. 13-8. 15g ；通过调整泡沫镍的预压厚度可以方便调整极片填充混合粉的量。4电池负极将市售含钴量为10% wt的AB5结构的储氢合金粉与导电碳黑以99 1 的质量比例充分混合，再加入适量的丁苯橡胶乳液(SBR)聚丙烯酸钠(PAAS)水溶液，用高 速搅拌机混合成比重为3. 3g/cm3的浆料；将上述浆料倒入上浆料斗中，料斗的上方放置 一对刮浆刀具，刮浆刀的间隙是均勻的；将厚度为0. 045mm、宽度为125mm的冲孔镀镍钢带 导引到料斗中并从下方穿过刮浆刀，进入烘箱并导引到油压对辊压结，随着对辊的勻速转 动，钢带两面被均勻涂覆一定量的浆料，经烘干后连续滚压成电极带；上述电极带通过自动 裁片机连续裁切成宽度为43mm的电极片N:长X宽X厚=125X43X0. 30 (mm3)，含合金 粉量9. 22-9. 24g ；通过调整浆料的密度和刮浆刀具的间隙，可以调整极片的含粉量。电池装配将正极片P与负极片N各一片，与一片聚烯烃无纺布隔膜一起卷绕成电 极组放入直径14. 0mm、高度49. 6mm的镀镍圆柱钢壳中，注入比重为1. 30g/cm3的碱性电解 液2. 35g，然后封装成容量为2000mAh左右的AA(5号)镍氢电池H。电池活化封装后的电池在室温下搁置24小时，以200mA的电流充电15小时，以 400mA的电流放电到1. 0V，循环3次。电池性能检测电池容量在室温下以400mA的电流充电7小时，搁置1小时，以400mA的电流放电到1.0V,放出的电量为电池容量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可充电电池的电池极片，电池极片有两部分组成，一是导电基材，二是通过发生电化学反应提供或储存电能的活性物质，活性物质的浆料填充于导电基材中，或活性物质的浆料涂覆于导电基材表面；其特征在于：电池极片在长度方向上分成３个区域，分别是头部、中部、尾部；正极片头部占极片总长５％－１０％，头部厚度为中部厚度５０％－９０％，尾部占极片总长１０－２０％，尾部厚度为中部厚度的５０－９０％；负极片头部占极片总长５％－１０％，头部厚度为中部厚度的４０－８０％，尾部占极片总长１０－４０％，尾部厚度为中部厚度的４０－８０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：翟大程，郭道传，朱瑞辉，崔维中，王瑞，
申请(专利权)人：江苏赛尔电池有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]