專利名稱：方形扣式鎳金屬氫化物電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于堿性鎳/金屬氫化物電池。
堿性鎳/金屬氫化物電池(以下簡(jiǎn)稱Ni/MH電池)是當(dāng)前移動(dòng)通信，信息處理設(shè)備的主要直流電源之一。與同時(shí)廣泛流行于市場(chǎng)的鎳/鎘電池相比，比能量更高，綜合性能尤其是大電流充放電性能更好，而工作電壓相同，故可與對(duì)應(yīng)規(guī)格的鎳/鎘電池互換使用，這些都使Ni/MH電池一問世，就獲得了廣泛的應(yīng)用。與稍后開發(fā)的鋰離子電池相比(其電壓為3.6伏)，三個(gè)Ni/MH電池串聯(lián)的電池組電壓與它相同，因而它們可共用3.6V芯片設(shè)計(jì)。同時(shí)Ni/MH電池的價(jià)格比鋰離子電池便宜很多，這些因素必然使未來的市場(chǎng)形成Ni/Cd，Ni/MH，鋰離子電池三足鼎立的局面。
小形單體密封電池外形上分為方形、圓形和扣形等。密封扣形電池是廣泛使用的小形電池品種之一。因其扁平的外形和獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使它可以很方便地組裝成變化多樣的電池塊，現(xiàn)代通信裝備，儀器儀表等都用它作電源，適應(yīng)了多種多樣的社會(huì)需求。目前，市場(chǎng)上的商品扣式電池多為圓形，少量為橢圓形，尚未見到方形扣式電池。
圓筒形密封Ni/MH電池，通常用卷繞方法將電極片和隔膜疊放在一起卷繞成電池芯，以增加電極的電化學(xué)反應(yīng)面積，降低電流密度，改善充放電性能。扣式電池則和圓筒形電池不同，它是用增加交互疊放的正負(fù)極單片數(shù)目來達(dá)到增加電極面積，改善電氣性能的目的。電池中只有一片正極和一片負(fù)極的單極片極芯釦形電池只適用于小電流工作環(huán)境。若要滿足較高放電率的使用要求，必須采用多個(gè)單片正極和多個(gè)單片負(fù)極的多極片極芯。采用單片正負(fù)極芯時(shí)，單片正極直接與殼體接觸(正極壓在電池殼上或與殼點(diǎn)焊在一起)，而負(fù)極直接與電池蓋子接觸。在多極片極芯結(jié)構(gòu)中，存在同極性(正極或負(fù)極)單極片之間實(shí)現(xiàn)電的連接(電子通路)的問題。單片數(shù)目越多，各單片之間連接點(diǎn)越多，制造工藝就越復(fù)雜。燒結(jié)式極片比拉漿式極片較容易實(shí)現(xiàn)單極片之間電連接，通常用專門設(shè)計(jì)的模具直接沖裁成所謂的“葫蘆”電極。因?yàn)闊Y(jié)電極內(nèi)有金屬鎳萡或鍍鎳鋼帶基體。這種辦法也適用于含有萡帶形金屬基體的其它類形極片，譬如，金屬帶涂膏式電極?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的金屬網(wǎng)包形多極片電極扣形電池，用把金屬帶與包網(wǎng)焊接在一起的辦法達(dá)到同極性極片之間的電連接。但用涂漿式泡沫鎳基體極片(以下稱泡沫鎳極片)制造多極片極芯就困難得多。有的廠商采用“C”形金屬連接片達(dá)到這一目的，但是，由于連接片與極片之間接觸面積小，較厚的連接片占據(jù)相當(dāng)大的空間，致使電池比能量和比功率大大降低，電池制造也很困難。
德國(guó)專利採(cǎi)用在單極片外套以互相連接的金屬環(huán)的辦法，把同極性單極片連接起來；中國(guó)專利ZL96213788.X提出了用泡沫鎳基體自身實(shí)現(xiàn)泡沫鎳單極片之間的連接方法，但制造困難，成本高，而且只適用于方形電池。
本發(fā)明的目的是提供一種方形扣式鎳金屬氫化物電池及其制造方法。本發(fā)明的特征在于用附加集流片的辦法制成“葫蘆”形正極片或負(fù)極片，實(shí)現(xiàn)了扣式電池里多極片極芯的泡沫鎳正極單片或泡沫鎳負(fù)極單片之間的相互連接，解決了用泡沫鎳極片制造多極片極芯扣形電池的難題。采用這種辦法，制造工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備投資大大降低，電池生產(chǎn)成本明顯降低，產(chǎn)品性能優(yōu)良，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
本發(fā)明包括電池殼體、電池殼蓋、正極片、負(fù)極片、密封圈，外形為方形。外形為IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Ⅰ形和Ⅱ形(Ⅱ形如

圖1所示)。該Ⅱ形方形電池使用與電池殼蓋尺寸緊密配合的方形密封圈，用尼龍或尼龍共聚物樹脂(俗稱尼龍合金)制造，其特征是上部較厚，以確保電池的密封性，下部較薄并緊貼電池殼側(cè)壁，以節(jié)省其占用空間又保證極芯側(cè)面與金屬殼的良好絕緣(圖2)。
本發(fā)明制作電池的方法有二其一，預(yù)制法。將正極單片、負(fù)極單片和附加集流片分別成形，而后，用三者壓制成“葫蘆”形極片，進(jìn)而用這種形狀的極片采用通常的方法組裝成電池，其二，現(xiàn)裝法。依次將單正極片，單負(fù)極片和附加集流片，隔膜裝入電池殼里的裝配過程中形成“葫蘆”極片，組裝成電池。
本發(fā)明結(jié)合附圖詳細(xì)描述如下圖1是扣形電池外形示意圖；圖2是電池密封圈示意圖圖3是單正極片(a)和單負(fù)極片(b)示意圖；圖4是正極集流片、負(fù)極集流片示意圖；圖5是三節(jié)負(fù)極、三節(jié)正極的方形扣形電池的“葫蘆”形正極片制作過程示意圖。圖6是方形扣形電池裝配示意圖。
用模具把涂漿泡沫鎳正極板和負(fù)極板，沖裁成所需尺寸的單正極片a和單負(fù)極片b(見圖3)，把軟質(zhì)薄金屬帶沖裁成“葫蘆”形的附加集流片(圖4)。A為正極附加集流片，B為負(fù)極附加集流片。A與B上的寬大部分J(這里我們稱之為節(jié))，用于圓形扣式電池時(shí)是圓形，用于方形扣式電池時(shí)為方形，而它們的尺寸基本上和與它相配的單極片尺寸相同。其數(shù)目則與極芯中單極片個(gè)數(shù)相匹配。不過，制作長(zhǎng)方形扣式電池時(shí)，由于節(jié)的兩個(gè)邊l和w不相等，正、負(fù)極“葫蘆”形集流片上節(jié)之間連接方位不同，連接部c分別處在I和W邊側(cè)。此外集流片一頭長(zhǎng)出部分p和n是為裝配電池時(shí)與電池殼或電池負(fù)極端子(電池蓋或負(fù)極彈簧片)焊接用的。
為了制成“葫蘆”形極片D，依次把單正極片a、正極附加集流片A、單正極片順次放在專用模具里加壓，壓力1～3T/cm2，以便把兩片單正極片a和附加集流片壓在一起。或者在正極附加集流片A的兩面刷上導(dǎo)電粘合劑后再按上述辦法壓在一起。同樣方法可用于葫蘆形負(fù)極片E的制作，見圖5。然后組裝成扣式鎳金屬氫化物電池。
用這種方法同樣適用于圓形扣形電池的制作，此處不贅述。
用現(xiàn)裝法裝配方形電池的過程如下(參見圖6)先分別制作集流片、單正極片和單負(fù)極片，把正極附加集流片的p端點(diǎn)焊在電池殼底部(使l邊平行于電池殼較長(zhǎng)邊)，放上一片單正極片(第一片正極)，把集流片沿c部折疊過來平鋪于第一片正極單片之上，再擺上一片單片正極(第二片正極)，接著把隔膜開始一端鋪在第二片正極上，擺上一片負(fù)極單片(第一單片負(fù)極)，再把“葫蘆”形負(fù)集流片一端(無n長(zhǎng)出部分的一節(jié))放于第一單片負(fù)極上，再擺上一單片負(fù)極(第二單負(fù)極)。把已鋪上的隔膜從下向上翻過來蓋在第二單片負(fù)極上。在隔膜上放第三單片正極，之后，被第一、第二單片正極夾住第一節(jié)的集流片彎上來并蓋在第三單片正極之上。之后，重復(fù)以上做法直至第六片單負(fù)極鋪完后，把負(fù)極集流片n端點(diǎn)焊在負(fù)極端子上，滴入適量電解液后蓋上電池蓋，封口，制成方形扣形電池。
在上述裝配中，單極片、集流體和隔膜要放置整齊，位置正確，防止造成正負(fù)極短路。也可以使用泡沫鎳正極和鋼帶涂膏式負(fù)極制造混合極芯方形電池。
實(shí)施例1
設(shè)計(jì)制造了一個(gè)方形扣式Ni/MH電池，采用Ⅱ形結(jié)構(gòu)，其最大外形尺寸為22.4×16.3×6.5mm，用0.04mm厚的多孔軟鎳片制造集流片。用上述予制法制成二節(jié)“葫蘆”形正、負(fù)極片。采用模具加壓兩次變形的方法密封電池。實(shí)際容量為350mAh，電池密封性良好。
實(shí)施例2采用實(shí)施例1中的Ⅱ形電池結(jié)構(gòu)的方形電池，用泡沫鎳正負(fù)極單片，極片尺寸為19×12.8×0.64mm。集流片采用0.03～0.07mm的多孔鎳片。負(fù)極單片尺寸與正極相同。用上述現(xiàn)裝法裝配成“葫蘆”形正負(fù)極片，此電池含有3片正極和3片負(fù)極(6單片正極和6單片負(fù)極)，其容量約為400mAh。
權(quán)利要求
1．一種扣式鎳金屬氫化物電池，其特征在于它包括電池殼體、隔膜、正極片、負(fù)極片和密封圈構(gòu)成，電池殼蓋與方形密封圈緊密配合所說的正極片包括單正極片和附加集流片，所說的負(fù)極片包括單負(fù)極片和附加集流片，單正極片、單負(fù)極片和附加集流片形成葫蘆極片；其制造方法一包括下述步驟(1)用模具把涂漿泡沫鎳正極板和負(fù)極板沖裁成所需尺寸的單正極片(a)和單負(fù)極片(b)；(2)把軟質(zhì)薄金屬帶沖裁成葫蘆形的正極附加集流片(A)與負(fù)極附加集流片(B)；所說的正極附加集流片(A)與負(fù)極附加集流片(B)分別有寬大的節(jié)(J)以及端點(diǎn)p或n，所說的集流片節(jié)的尺寸與單極片的尺寸相匹配；(3)依次把單正極片(a)、正極附加集流片(A)、單正極片(a)順次放在模具里壓在一起，壓力為1～3T/cm2，制成葫蘆形正極片(D)；同樣方法制成葫蘆形負(fù)極片(E)；(4)按照通常方法組裝成扣式鎳金屬氫化物電池；其制造方法二包括下述步驟先按制造方法一步驟(1)和(2)分別制作集流片、單正極片和單負(fù)極片；把葫蘆形正極集流片的p端點(diǎn)焊在電池殼底部，放上第一個(gè)單正極片，把集流片折疊過來平鋪于第一單正極片之上，再擺上第二個(gè)單正極片；接著把隔膜開始一端鋪在第二個(gè)單正極片上，擺上第一個(gè)單負(fù)極片，再把葫蘆形負(fù)極集流片無n長(zhǎng)出部分的一節(jié)的一端放于第一個(gè)單負(fù)極片上，再擺上第二個(gè)單負(fù)極片；把已鋪上的隔膜從下向上翻過來蓋在第二個(gè)單負(fù)極片上；在隔膜上放第三個(gè)單正極片，之后，被第一、第二個(gè)單正極片夾住第一節(jié)的集流片彎上來并蓋在第三個(gè)單正極片之上；之后，重復(fù)以上做法直至第六個(gè)單負(fù)極片鋪完后，把負(fù)極集流片n端點(diǎn)焊在負(fù)極端子上，滴入電解液后蓋上電池蓋，封口，制成扣形電池。
2.按照權(quán)利要求1所說的扣式鎳金屬氫化物電池，其特征在于所說的葫蘆形正極片(D)或葫蘆形負(fù)極片(E)可以在集流片的兩面刷上導(dǎo)電粘合劑后再壓在一起。
3.按照權(quán)利要求1所說的扣式鎳金屬氫化物電池，其特征在于所說的密封圈材料是尼龍或尼龍合金材料，上部較厚為0.4～1mm，下部較薄為0.1～0.2mm，上部較厚部分用于電池密封，下部較薄部分用于極芯與電池殼壁之間的絕緣。
4.按照權(quán)利要求1所說的扣式鎳金屬氫化物電池，其特征在于可以是方形扣形電池或圓形扣形電池。
5.按照權(quán)利要求1所說的扣式鎳金屬氫化物電池，其特征在于所說的正極片或負(fù)極片可是燒結(jié)極片或涂膏極片。
全文摘要
本發(fā)明屬于堿性鎳/金屬氫化物電池。它包括電池殼體、隔膜、葫蘆形正極片和負(fù)極片和密封圈構(gòu)成;分別制作單極片和葫蘆形集流片,依次把單極片、集流片、單極片放在模具里壓制成葫蘆形極片組裝而成,或者是將集流片、單正極片、單負(fù)極片和隔膜依次擺放集流片折疊,加入電解液,蓋上電池蓋,封口組裝而成。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)便、成本低,電池性能好,是使用涂漿泡沫鎳極板制造多極片極芯扣形電池的一種新方法。采用特殊設(shè)計(jì)的密封圈,保證了電池的密封性。
文檔編號(hào)H01M10/28GK1310489SQ0111032
公開日2001年8月29日 申請(qǐng)日期2001年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月4日
發(fā)明者李庶治, 劉玉芬, 程騫, 劉建華 申請(qǐng)人:天津市干電池廠