專利名稱：一種鎳鎘充電電池負(fù)極片制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電學(xué)領(lǐng)域中的一種電池，具體涉及一種鎳鎘充電電池負(fù)極片的制造方法。
背景技術(shù)：
鎳鎘電池負(fù)極為氧化鎘和海綿狀金屬鎘，正極為氧化鎳，電解液為KOH水溶液。鎳鎘電池電極的制造方法有有極板盒式電極(袋式電極)、燒結(jié)式電極、粘結(jié)式電極、泡沫式電極、電沉積式電極和纖維式電極。由于作為負(fù)極的粘結(jié)式鎘電極具有制造工藝簡(jiǎn)單、負(fù)極活性高、能實(shí)現(xiàn)連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)、成本低等優(yōu)點(diǎn)，被國(guó)內(nèi)外眾多電池生產(chǎn)廠家普遍應(yīng)用于鎳鎘密封蓄電池的生產(chǎn)。
一般方法生產(chǎn)的粘結(jié)鎘負(fù)極制作的電池容量低、易漏液和鼓底，耐過充性和大電流充放電性能差。其制造程序是先將負(fù)極物質(zhì)氧化鎘和海綿鎘混勻成粉，加入CMC水溶液作為粘結(jié)劑，再加入添加劑調(diào)成鎘漿膏，添加劑有纖維、PVA水溶液、變壓器油、導(dǎo)電劑等。用拉漿法使沖孔鍍鎳鋼帶沾滿漿液，送入電加熱烘干爐烘干，制成負(fù)極帶，再在輥壓機(jī)上碾壓成需要厚度的粘結(jié)負(fù)極帶，最后剪切成負(fù)極片。
由于傳統(tǒng)方法所用配方含水量高(24～35％)，合漿工藝無凝聚反應(yīng)(無明顯發(fā)熱現(xiàn)象)，拉制的負(fù)極帶填充密度低，與基底(穿孔鍍鎳鋼帶)結(jié)合不牢，負(fù)極帶經(jīng)碾壓后，雖增加了極帶的強(qiáng)度，也便于壓成需要的厚度，同時(shí)增加了密度，但負(fù)極片的真實(shí)表面積和鎘氧循環(huán)需要的高孔率都遭到毀滅性的破壞，造成電池充電電壓高、容量水平低、耐過充性能差、電池易漏液和循環(huán)壽命短等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決傳統(tǒng)方法所用配方含水量高、合漿工藝無凝聚反應(yīng)、拉制的負(fù)極帶填充密度低、與基底結(jié)合不牢、強(qiáng)度低、碾壓后負(fù)極片真實(shí)表面積和空隙率小，造成電池性能差的問題，使采用本發(fā)明方法制造的粘結(jié)鎘負(fù)極片能得到較大的填充密度、較高的孔率和盡可能大的真實(shí)表面積，極大地改善和提高電池性能。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明的鎳鎘充電電池負(fù)極片的制造方法分為以下幾個(gè)步驟1)第一步將羧甲基纖維素鈉(CMC)、磷酸氫二鈉用純水配置成溶液；2)第二步依次加入氧化鎘(CdO)、鎘粉(Cd)、氫氧化亞鎳Ni(OH)2分別低速攪拌后再投入聚乙烯醇(PVA)、聚四氟乙烯(PTFE)的水溶液高速攪拌；或者投入聚乙烯醇(PVA)、聚四氟乙烯(PTFE)的水溶液高速攪拌后再依次加入氧化鎘(CdO)、鎘粉(Cd)、氫氧化亞鎳Ni(OH)2分別低速攪拌；3)第三步采用穿孔鍍鎳鋼帶作為基底進(jìn)行拉漿；4)第四步經(jīng)拉漿爐烘干；5)第五步切片。
上述技術(shù)方案中，合漿的各物質(zhì)重量配比為
氧化鎘(CdO)60～85％ 鎘粉(Cd) 10～30％；氫氧化亞鎳Ni(OH)21～10％；羧甲基纖維素鈉(CMC) 0.5～3.0％；聚四氟乙烯(PTFE) 0.5～2.0％；聚乙烯醇(PVA)0.5～2.0％； 磷酸氫二鈉溶液 0.5～2.0％。
其余是少量導(dǎo)電劑、穩(wěn)定劑、憎水劑和一定量的純水。
上述技術(shù)方案中的烘干工藝、切片工藝可采用現(xiàn)有技術(shù)工藝，如現(xiàn)有充電電池負(fù)極生產(chǎn)技術(shù)中的經(jīng)拉漿爐烘干工藝、切片工藝。上述組份中所述的導(dǎo)電劑可采用碳黑或乙炔黑或255#鎳粉；所述的憎水劑可采用聚四氟乙烯(PTFE)乳液；所述的穩(wěn)定劑可采用磷酸二氫鈉溶液。
上述技術(shù)方案中，聚四氟乙烯(PTFE)作為電池生產(chǎn)中常用的粘結(jié)劑，其化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，耐酸堿和高溫能力強(qiáng)。
上述技術(shù)方案中，根據(jù)和漿投料順序不同，鎳鎘電池負(fù)極配方中的成份發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)行凝聚，使?jié){料密度增大，粘度提高，很容易拉漿。
本發(fā)明采用獨(dú)特的合漿物質(zhì)配方和加料順序，采用機(jī)械攪拌，通過化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，使負(fù)極物質(zhì)發(fā)生凝聚，負(fù)極漿料密度大大提高，省卻了極帶輥壓工序，避免了輥壓工序?qū)ω?fù)極片真實(shí)表面積和鎘氧循環(huán)需要的高孔率的毀滅性破壞。本發(fā)明增加了負(fù)極活性物質(zhì)與基底的粘結(jié)強(qiáng)度，增加了活性物質(zhì)填充密度，減薄了極片厚度，滿足了電池高容量、穩(wěn)定、循環(huán)壽命長(zhǎng)等的性能要求，解決了現(xiàn)有一般拉漿工藝生產(chǎn)的負(fù)極片易造成充電電壓高、容量水平低、耐過充性能差、電池易漏液和循環(huán)壽命短等問題，極大地提高了電池的技術(shù)性能。
本發(fā)明具有如下突出特點(diǎn)(1)獨(dú)特的負(fù)極配方和合漿操作程序使負(fù)極活性物質(zhì)高度凝聚，負(fù)極漿料密度達(dá)到2.9～3.2g/cm3。
(2)負(fù)極膏配方含水量大大降低，只有15～25％。
(3)由于負(fù)極漿料密度高，拉制的極片不需要輥壓，而是通過預(yù)先對(duì)配方進(jìn)行調(diào)配和極片的設(shè)計(jì)，以控制拉出的極片厚度在要求的范圍內(nèi)。
(4)由于負(fù)極漿料密度高，配方中不加入對(duì)工藝性能有很大影響的短纖維，對(duì)負(fù)極物質(zhì)粘結(jié)強(qiáng)度無明顯影響，而負(fù)極物質(zhì)分布的均勻性卻得到極大提高。
(5)由于拉制的負(fù)極帶不需要輥壓，拉出的負(fù)極孔率高。用本發(fā)明生產(chǎn)的負(fù)極片活性物質(zhì)孔率可達(dá)到40％以上，電極反應(yīng)真實(shí)表面積大。因此負(fù)極活性物質(zhì)利用率高，電池性能好。
(6)連續(xù)生產(chǎn)，工藝穩(wěn)定，易于控制負(fù)極片活性物質(zhì)含量。
(7)電極吸氧能力強(qiáng)，有利于電池內(nèi)部的鎘氧循環(huán)。
(8)特殊合漿程序產(chǎn)生大量的熱，負(fù)極膏的溫度將升到40～70℃。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1采用以CdO∶Cd＝4∶1為主的配方，添加CMC、PTFE和PVA等，先將CMC、磷酸氫二鈉用純水配置到濃度3～15％，然后依次加入CdO、Cd、Ni(OH)2等分別低速攪拌，然后再投入PVA、PTFE等的水溶液(0.5～5％)，高速攪拌，直到混合均勻。采用穿孔鍍鎳鋼帶作為基底進(jìn)行拉漿，經(jīng)拉漿爐烘干至極片含水量≤2％，直接切片至約100×40×0.5mm，制成的鎘鎳電池負(fù)極片重量均勻、厚度一致、表面平整及空隙率高。采用發(fā)泡鎳為基底充填Ni(OH)2活性物質(zhì)的正極，與負(fù)極片裝配成鎘鎳電池AA900(額定容量900mAh)，經(jīng)過化成和擱置后，以1C電流連續(xù)充電2h(過充電100％)，電池不漏液、不鼓底。以1C電流充放電循環(huán)可達(dá)800次以上。
實(shí)施例2采用以CdO∶Cd＝4∶1為主的配方，添加CMC、PTFE和PVA等，先將CMC、磷酸氫二鈉用純水配置到濃度3～15％，然后投入PVA、PTFE等的水溶液(0.5～5％)，高速攪拌，再依次加入CdO、Cd、Ni(OH)2等分別低速攪拌，直到混合均勻。采用穿孔鍍鎳鋼帶作為基底進(jìn)行拉漿，經(jīng)拉漿爐烘干至含水量≤2％，直接切片至約260×35×0.5mm，制成的鎘鎳電池負(fù)極片重量均勻、厚度一致、表面平整及空隙率高。采用發(fā)泡鎳為基底填充Ni(OH)2活性物質(zhì)的正極，與負(fù)極片裝配成鎘鎳電池SC1500P(額定容量1500mAh的動(dòng)力電池)，以1.5C電流充電1h可充滿電，也可用20C電流放電。電池不漏液、不鼓底。以1C電流充放電循環(huán)可達(dá)800次以上。
本發(fā)明采用獨(dú)特的粘結(jié)負(fù)極配方、負(fù)極活性物質(zhì)高度凝聚的合漿技術(shù)和連續(xù)拉漿制造鎳鎘蓄電池負(fù)極片。尤其適合制造圓柱密封鎳鎘蓄電池。
權(quán)利要求
1.一種鎳鎘充電電池負(fù)極片制造方法，其特征在于分為以下幾個(gè)步驟1)第一步將羧甲基纖維素鈉(CMC)、磷酸氫二鈉用純水配置成溶液；2)第二步依次加入氧化鎘(CdO)、鎘粉(Cd)、氫氧化亞鎳(Ni(OH)2)分別低速攪拌后再投入聚乙烯醇(PVA)、聚四氟乙烯(PTFE)的水溶液高速攪拌；或者投入聚乙烯醇(PVA)、聚四氟乙烯(PTFE)的水溶液高速攪拌后再依次加入氧化鎘(CdO)、鎘粉(Cd)、氫氧化亞鎳(Ni(OH)2)分別低速攪拌；3)第三步采用穿孔鍍鎳鋼帶作為基底進(jìn)行拉漿；4)第四步經(jīng)拉漿爐烘干；5)第五步切片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鎘充電電池負(fù)極片制造方法，其特征在于合漿的各物質(zhì)重量配比為氧化鎘(CdO) 60～85％； 鎘粉(Cd) 10～30％；氫氧化亞鎳Ni(OH)21～10％；羧甲基纖維素鈉(CMC) 0.5～3.0％；聚四氟乙烯(PTFE) 0.5～2.0％；聚乙烯醇(PVA) 0.5～2.0％； 磷酸氫二鈉溶液 0.5～2.0％。其余是少量導(dǎo)電劑、穩(wěn)定劑、憎水劑和一定量的純水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鎘充電電池負(fù)極片制造方法，其特征在于氧化鎘(CdO)與鎘粉(Cd)采用CdO∶Cd＝4∶1的配方。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鎘充電電池負(fù)極片制造方法，其特征在于所述的羧甲基纖維素鈉(CMC)、磷酸氫二鈉用純水配置成溶液濃度為3～15％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鎘充電電池負(fù)極片制造方法，其特征在于所述的鎘鎳電池負(fù)極膏配方含水量在15～25％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鎘充電電池負(fù)極片制造方法，其特征在于所述的第四步經(jīng)拉漿爐烘干至極片含水量≤2％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鎘充電電池負(fù)極片制造方法，其特征在于所述的第五步切片至100×40×0.5mm或者260×35×0.5mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎳鎘充電電池負(fù)極片制造方法，其特征在于所述的導(dǎo)電劑采用碳黑或乙炔黑或255#鎳粉，憎水劑采用聚四氟乙烯(PTFE)，穩(wěn)定劑采用磷酸二氫鈉溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鎘充電電池負(fù)極片制造方法，其特征在于負(fù)極漿料密度達(dá)到2.9～3.2g/cm3。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鎘充電電池負(fù)極片制造方法，其特征在于合漿過程中負(fù)極膏的溫度升到40～70℃。
全文摘要
一種鎳鎘充電電池負(fù)極片制造方法，分為五個(gè)步驟CMC、磷酸氫二鈉用純水配置溶液；依次加入CdO、Cd、Ni(OH)
文檔編號(hào)H01M4/26GK1540784SQ03118299
公開日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2003年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月22日
發(fā)明者鐘發(fā)平 申請(qǐng)人:鐘發(fā)平