[发明专利]无极片非卷绕式高容量镍氢电池及其加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种二次化学电源及其加工工艺，尤其是一种无极片非卷绕式高容量镍氢电池及其加工工艺。

背景技术

氢镍电池是继镉镍电池之后的新一代高能二次电池，由于它具有高容量、无污染等特点而倍受人们的青睐，是当今二次电池重要的发展方向之一。

氢镍电池从投入批量生产以来，大多采用湿法制片和极片卷绕式工艺。

最初氢镍电池镍正极采用烧结法生产工艺，经过镍粉和浆、储浆、拉浆、烧结、浸渍硝酸镍、浸碱、单极化成，刷片、裁片等工步；负极采用塑料粘结法生产，采用稀土储氢合金粉和浆、热压、分条、合片，裁片等工步。

随着泡沫镍的应用，镍氢电池正负极先后都采用泡沫镍拉浆生产工艺，正负极分别采用氢氧化亚镍和稀土储氢合金粉，具体经过打浆、储浆、泡沫镍调整、上浆、烘干，辗压、分条、切片。正极还必须经过清粉、点焊、贴胶带、软化等工艺。为了防止湿法生产造成的粉化及氧化，负极拉浆前经过碱处理。而且碾压时较难达到高体积密度。正极氢氧化亚镍中普遍添加钴和锌金属成分的。但在正极打浆和拉浆过剩中钴和氢氧化亚镍容易分层。且氢氧化亚钴粉做成浆料流动性差、利用率低且抗氧化性差。极片骨架泡沫镍经过辗压，三维导电结构受到了破坏，影响了其导电性能。

国内目前普遍采用泡沫镍拉浆工艺，已较少采用高温烧结工艺。塑料粘结法仅在早期使用，目前已淘汰。从理想的条件上考虑，最大限度地减小合金粉与空气接触的时间，降低烘干温度，有利于保证合金粉的表面活性状态。

我国王纪三教授研制成功嵌渗电极技术以后，负极和正极先后都采用了干法制片工艺。负极具体工艺是上粉、压制、浸胶、烘干、切片。正极干法工艺是预压、上粉、压制、分条、切片、清粉、点焊、贴胶带。排除了对粘结剂的依赖，正、负极均采用干粉充填，然后浸入PTFE中取出烘干以增加粘接强度，去掉浮粉。 

不同工艺制成的正、负极片都要和隔膜经过卷绕、装壳、滚槽、点帽、注液、封口，化成、检测和包装才能加工成电池的。

采用烧结正极和塑料粘结工艺负极装配成的电池，工艺路线长，加工工艺复杂，成本高，均匀性差。容量也比较低。AA型电池容量仅达到1000mAh。采用双泡沫镍工艺制成的正负极片装配成电池，虽然工艺有所缩短，电池容量有所增加，AA型电池容量可达到1300mAh左右。但使用连续泡沫镍的成本比较高，电池一致性较差。采用干法生产的正负极片装成的电池，电池容量得到了进一步的提高，AA型电池容量滑雪以达到1800mAh左右了。但其负极采用铜网做骨架，电池的循环寿命受到了很大限制。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种无极片非卷绕式高容量镍氢电池及其加工工艺，该加工工艺简单、经济，有效地提高了电池的容量，缩短了生产时间，减少了电池材料在生产过程中的氧化，降低生产成本，提高电池的循环寿命。

按照本发明提供的技术方案，所述无极片非卷绕式高容量镍氢电池，包括池钢壳和设置在电池钢壳上端的盖帽，在盖帽和电池钢壳之间设置密封圈；在所述电池钢壳内部放置正极柱和负极环，负极环套设在正极柱外表面，在正极柱的外表面包覆隔膜袋，隔膜袋将正极柱和负极环分隔开；在所述盖帽和正极柱、负极环之间的空腔中注入碱性电解液；特征是：在所述正极柱的中间埋设集流导电骨架和极耳，集流导电骨架和极耳连为一体，极耳沿正极柱的纵向贯穿设置，极耳的上端露出正极柱的上表面与盖帽连接。

在所述正极柱的外表面套设1~20片负极环。

所述负极环和隔膜袋之间滑动配合，所述电池钢壳和负极环之间滑动配合。

在所述盖帽上设有泄气孔。

一种无极片非卷绕式高容量镍氢电池的加工工艺，包括以下步骤：

（1）打负极环：在负极打环模中填入负极活性物质，在压力机上压制成环形，压力为31.25~187.5吨/m²，并保压5~45秒后脱膜，得到负极环；所述负极活性物质为储氢合金粉末；

（2）打正极柱：在正极打柱膜中填入正极活性物质，并在正极活性物质的中间预埋集流导电骨架和极耳，在压力机的上压制柱形棒，压力为31.25~187.5吨/m²，保压5~15秒后脱模，得到正极柱；所述正极活性物质的组份为：85~98.5%氢氧化亚镍、1~10%添加剂和0.5~5%聚四氟乙烯粉，添加剂为镍粉、氧化亚钴或钴粉中的一种或几种；

（3）焊隔膜袋：将PP或PE无纺布裁切并焊成隔膜袋，隔膜袋的尺寸与正极柱的体积相匹配；

（4）装袋、封袋：将正极柱装入隔膜袋中，将极耳露出隔膜袋的上端，并将隔膜袋的上端封口；