镉镍蓄电池和金属氢化物镍蓄电池的一种新型垫片 本发明涉及镉-镍和镍-金属氢化物电池的一种新型底片，改变传统底片单一的绝缘性能。电解液的组成和含量直接影响着电池内阻；充、放电过程中的极化程度；放电过程中的电压降以及电池的放电容量。同时电解液在电池工作过程中参加电化学反应：Ni-MH电池：
正极：Ni(OH)2+OH- NiOOH+H2O+e-(充、放电反应)
负极：M+H2O+e- MH+OH-(充、放电反应)Ni-Cd电池：
正极：Ni(OH)2+OH- NiOOH+H2O+e-(充、放电反应)
负极：Cd(OH)2+2e- Cd+OH-(充、放电反应)
可见，电解液的组成和含量是影响电池性能的一个重要参数。
随着充、放电循环次数的增加，隔膜中电解液逐渐消耗，其原因之一是一部分进入极片晶格内部，另一原因是一部分电解液以气体携带的方式由电池盖气阀逸出或其它不可逆化学反应所致。电池解剖情况表明：寿命中止的电池大多出现极片间电液干涸，内阻明显增加，从而加剧欧姆极化和浓差极化程度，致使其放电容量迅速下降。实验表明，在寿命中止的电池底端以钻孔方式重新注入定量碱，电池循环寿命均有着相应的较大幅度提高。
显然，合理利用电解液是延长电池循环寿命的重要途径之一，但依照目前为止的电池生产工艺，如果电解液过量，极片孔隙充满液体，增加气体扩散阻力，不易于充电过程中氧的还原或氢氧复合电池内压升高，从而漏气现象严重，并携带电解液的逸出，间接减少了电解液原有的含量。此外漏气亦影响用户对电池的使用；而通过加长隔膜的方式增加电解液量，则相对减少了极片和电池壳内壁的接触面积，一定程度上增加了极片和电池壳内壁的接触电阻特别是当外隔板片达一定地粉化程度后内阻相对增加，另一通过钻孔方式增加电解液量实则会对电池产生破坏性影响。因此，改善电池生产工艺。在不影响Ni-Cd和Ni-MH电池其它性能前提下，电解液的合理利用相当重要
本发明采用几种高分子材料替代镍镉和金属氢化物镍蓄电池传统使用的绝缘垫片，取得较显著效果，其适合于各种型号的镍镉电池和各种型号的镍-金属氢化物电池，该高分子材料应对碱性电解液具有吸附性。其吸附量(以d=1.30g·cm-1计]≥1.0g·cm-3。
从电池解剖过程中，发现尽管电池的充，放电次数的增加，但由于该高分子材料作为电池底片，极片间电解液的利用率明显提高，其损耗速度显著减缓。进一步抑制了电池欧姆内阻随充、放循环次数增加而增加的速度，同时降低了浓差极化程度，有利于放电平台和电池容量的保持
以下选取Co=1200mA.h的AA型圆柱形Ni-MH电池试验数据供参考。
试验分别采用五种高分子材料：A]聚氯乙烯；B]聚苯乙烯；D]丙烯氰-丁二烯-苯乙烯共聚物[ABS]；E]选一满足性能要求的高分子材料聚碳酸酯；F]聚四氟乙烯[PTFE]。
结果与讨论
现将电池内阻、容量和放电平台随循环次数变化具体试验数据列入下表。
表1 电池欧姆内阻随充放电循环次数的变化
Table 1 Variations of Ohmic resistance of barteries with charge-discharge cycle times循环次数内阻(mΩ) A B D E F1CNo.1 18.4 17.9 16.6 16.0 19.91CNo.108 21.5 18.3 17.8 16.9 20.4 1CNo.247 22.2 18.9 21.5 17.9 31.3 1CNo.280 25.2 20.1 21.6 17.3 33.2 1CNo.336 45.7 32.7 33.6 22.3 40.0 1CNo.351 37.1 50.5 22.8 54.4 1CNo.355 52.6 25.9 1CNo.443 43.2
表2 电池容量随循环次数的变化
Table 2 Variations of discharge capacity with charge-discharge cycle times循环次数容量(mA.h)ABDEF 0.4C放 1213 1232 1242 1201 1203 1CNo.1 1135 1147 1152 1132 1137CNo.117 1127 1165 1161 1149 1115 1CN.204 1094 1171 1175 1139 11071CNo.240 1084 1164 1174 1141 1072 1CNo.336 959 1043 1047 1127 998 1CNo.351 987 958 1134 940 1CNo.355 958 1109 1CNo.443 960
表3放电平台(＞1.2V百分比)随1C充放循环次数的变化
Table 3 Variations of percentage of more than 1.2V with charge-discharge cycle timnes during discharge循环次数 百＞1.2V分 比 A B D E F0.4C放77.7％71.2％71.7％71.8％70.4％1CNo.162.0％60.9％61.6％66.7％58.0％1CNo.6064.0％64.5％65.1％68.1％49.3％ 1CNo.204 51.1％ 60.7％ 63.9％ 68.9％ 48.1％1CNo.24044.7％58.9％63.9％72.1％47.5％ 1CNo.261 42.0％ 57.0％ 59.0％ 70.1％ 40.5％ 1CNo.336 26.2％ 39.3％ 18.6％ 65.4％ 18.0％ 1CNo.351 23.3％ 58.9％1CNo.443 25.9％
从表1、表2、表3可以得出结论，改用此性能的高分子材料作为垫片，随着充放循环次数的增加，降低了电池内阻的增长速度；其容量衰减亦相对极为缓慢；1C充放从第1次至第240次其＞1.2V的放电平台仍呈上升趋势，而A、B、D、F组则过早呈现衰减状态。
同时，由于采用新型垫片，以下常用型号的Ni-Cd和Ni-MH电池寿命有着不同程度的延长，选取部分列入下表： 传统底片新型垫片AAA型Ni-CdAA型Ni-CdA型Ni-CdAAA型Ni-MH1/2A型Ni-MH 435 521 454 352 385 513 604 494 414 439
备注：以上寿命数据均为一组试验电池的平均值