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1、(10)申请公布号 CN 102832420 A (43)申请公布日 2012.12.19 C N 1 0 2 8 3 2 4 2 0 A *CN102832420A* (21)申请号 201210355458.X (22)申请日 2012.09.18 H01M 10/30(2006.01) H01M 10/28(2006.01) (71)申请人安徽亿诺新能源有限责任公司 地址 231300 安徽省六安市舒城经济技术开 发区 (72)发明人李家梅 (74)专利代理机构无锡市大为专利商标事务所 32104 代理人曹祖良 (54) 发明名称 无极片非卷绕式高容量镍氢电池及其加工工 艺 (57) 摘。
2、要 本发明涉及一种无极片非卷绕式高容量镍氢 电池及其加工工艺，包括以下步骤：（1）在负极打 环模中填入负极活性物质，在压力机上压制得到 负极环；（2）在正极打柱膜中填入正极活性物质， 并预埋入集流导电骨架和极耳，在压力机的上压 制得到正极柱；（3）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； （4）在正极柱上套入负极环，将正极柱和负极环一 起装入电池钢壳中，将极耳点焊在盖帽上，注入碱 性电解液；封口、搁置至少12小时，得到所述的镍 氢电池；（5）最后对镍氢电池进行化成、分容。本 发明简化了生产流程，避免了打浆烘干中活性物 质在水和高温环境下的氧化，提高了电池容量。 (。
3、51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 1 页 1/2页 2 1.一种无极片非卷绕式高容量镍氢电池，包括池钢壳（4）和设置在电池钢壳（4）上端 的盖帽（2），在盖帽（2）和电池钢壳（4）之间设置密封圈（3）；在所述电池钢壳（4）内部放置 正极柱（7）和负极环（5），负极环（5）套设在正极柱（7）外表面，在正极柱（6）的外表面包覆 隔膜袋（7），隔膜袋（7）将正极柱（6）和负极环（5）分隔开；在所述盖帽（2）和正极柱（6）、 负极环（5）之间的空腔中注入碱性电解液（10）；其。
4、特征是：在所述正极柱（7）的中间埋设集 流导电骨架（8）和极耳（9），集流导电骨架（8）和极耳（9）连为一体，极耳（9）沿正极柱（7） 的纵向贯穿设置，极耳（9）的上端露出正极柱（7）的上表面与盖帽（2）连接。 2.如权利要求1所述的无极片非卷绕式高容量镍氢电池，其特征是：在所述正极柱（7） 的外表面套设120片负极环（5）。 3.如权利要求1所述的无极片非卷绕式高容量镍氢电池，其特征是：所述负极环（5）和 隔膜袋（7）之间滑动配合，所述电池钢壳（4）和负极环（5）之间滑动配合。 4.如权利要求1所述的无极片非卷绕式高容量镍氢电池，其特征是：在所述盖帽（2）上 设有泄气孔（1）。 5.一种无极。
5、片非卷绕式高容量镍氢电池的加工工艺，其特征是，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 31.25187.5吨/m 2 ，并保压545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31.25187.5吨/m 2 ，保压515秒 后脱模，得到正极柱；所述正极活性物质的组份为：8598.5%氢氧化亚镍、110%添加剂和 0.55%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。
6、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； （5）根据正极柱的尺寸，在装袋后的正极柱上套入一个或多个负极环，再将正极柱和负 极环一起装入电池钢壳中，然后将电池钢壳的上部在滚槽机上加工出槽体；将极耳点焊在 盖帽上，注入碱性电解液；在盖帽和电池钢壳的上端开口之间设置密封圈封口，再盖上盖帽 封口，搁置至少12小时，得到所述的镍氢电池； （6）最后对镍氢电池进行化成、分容。 6.如权利要求5所述的无极片非卷绕式高容量镍氢电池的加工工艺，其特征是：步骤 （6）中，所述化成是指在2030的环境。
7、温度下，以0.1C电流对镍氢电池充电3小时，搁置 30分钟；再以0.1C电流放电至镍氢电池的终止电压为1.0V；再以0.1C电流充电7小时，搁 置30分钟；再以0.1C电流放电至镍氢电池的终止电压为1.0V；最后以0.2C电流充电5小 时，搁置30分钟；再以0.1C电流放电至镍氢电池的终止电压为1.0V。 7.如权利要求5所述的无极片非卷绕式高容量镍氢电池的加工工艺，其特征是：步骤 （6）中，所述分容是指在2030的环境温度下，以0.2C电流对镍氢电池充电6小时，搁置 30分钟；再以0.2C电流放电至镍氢电池终止电压为1.0V。 8.如权利要求5所述的无极片非卷绕式高容量镍氢电池的加工工艺，其。
8、特征是：所述 权 利 要 求 书CN 102832420 A 2/2页 3 碱性电解液为氢氧化钠电解液、氢氧化钾电解液或氢氧化锂电解液中的一种或多种。 权 利 要 求 书CN 102832420 A 1/5页 4 无极片非卷绕式高容量镍氢电池及其加工工艺 技术领域 0001 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 0002 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。 0003 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。 0。
9、004 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。 0005 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。
10、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。 0006 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。 0007 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。
11、浸入 PTFE中取出烘干以增加粘接强度，去掉浮粉。 0008 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。 0009 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。
12、。 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 0010 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 说 明 书CN 102832420 A 2/5页 5 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。 0011 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。
13、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。 0012 在所述正极柱的外表面套设120片负极环。 0013 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。 0014 在所述盖帽上设有泄气孔。 0015 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 31.25187.5吨/m 2 ，并保压545秒后脱。
14、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31.25187.5吨/m 2 ，保压515秒 后脱模，得到正极柱；所述正极活性物质的组份为：8598.5%氢氧化亚镍、110%添加剂和 0.55%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； （5）根据正极柱的尺寸，在装袋后的。
15、正极柱上套入一个或多个负极环，再将正极柱和负 极环一起装入电池钢壳中，然后将电池钢壳的上部在滚槽机上加工出槽体；将极耳点焊在 盖帽上，注入碱性电解液；在盖帽和电池钢壳的上端开口之间设置密封圈封口，再盖上盖帽 封口，搁置至少12小时，得到所述的镍氢电池； （6）最后对镍氢电池进行化成、分容。 0016 步骤（6）中，所述化成是指在2030的环境温度下，以0.1C电流对镍氢电池充电 3小时，搁置30分钟；再以0.1C电流放电至镍氢电池的终止电压为1.0V；再以0.1C电流充 电7小时，搁置30分钟；再以0.1C电流放电至镍氢电池的终止电压为1.0V；最后以0.2C 电流充电5小时，搁置30分钟；再。
16、以0.1C电流放电至镍氢电池的终止电压为1.0V。 0017 步骤（6）中，所述分容是指在2030的环境温度下，以0.2C电流对镍氢电池充电 6小时，搁置30分钟；再以0.2C电流放电至镍氢电池终止电压为1.0V。 0018 所述碱性电解液为氢氧化钠电解液、氢氧化钾电解液或氢氧化锂电解液中的一种 或多种。 0019 本发明所述的无极片非卷绕式高容量镍氢电池的加工工艺采用干填法工艺替代 原来繁杂的制片卷绕的工艺路线，大大简化了生产流程，避免了打浆烘干中活性物质在水 和高温环境下的氧化，提高了电池容量，用此方法生产出的无极片非卷绕式高容量镍氢电 说 明 书CN 102832420 A 3/5页 6。
17、 池，AA型容量高达4000mAh左右，而且工艺流程短，成本低，材料利用率高，适用于大能量小 电流用电器的长时间用电需要。 附图说明 0020 图1为本发明所述的镍氢电池的结构示意图。 0021 图2为本发明所述的正极柱的结构示意图。 具体实施方式 0022 下面结合具体附图对本发明作进一步说明。 0023 如图1、图2所示：所述无极片非卷绕式高容量镍氢电池包括泄气孔1、盖帽2、密 封圈3、电池钢壳4、负极环5、正极柱6、隔膜袋7、集流导电骨架8、极耳9、碱性电解液10 等。 0024 如图1、图2所示，本发明包括电池钢壳4和设置在电池钢壳4上端的盖帽2，在盖 帽2和电池钢壳4之间设置密封圈3。
18、，电池钢壳4作为电池的外壳，同时又是电池负极的集 流体，盖帽2作为电池输出的正极触头，密封圈3阻隔盖帽2和电池钢壳4之间的导电，防 止短路，同时也是防止电池泄露，对电池起密封作用；在所述电池钢壳4内部放置正极柱7 和负极环5，负极环5套设在正极柱7外表面；在所述正极柱6的外表面包覆隔膜袋7，隔膜 袋7采用PP或PE无纺布制成，将正极柱6和负极环5分隔开，起到电子绝缘、离子导电作 用；在所述正极柱7的中间埋设集流导电骨架8和极耳9，极耳9沿正极柱7的纵向贯穿设 置，极耳9的上端露出正极柱7的上表面与盖帽2焊接，极耳9起集流导电作用，并将电池 正极的电能导向用电器；为了增加电池的导电性，所述集流导。
19、电骨架8和极耳9连为一体， 提高电流的集流导电效果；在所述盖帽2和正极柱6、负极环5之间的空腔中注入碱性电解 液10； 如图1所示，根据正极柱7尺寸的不同，在正极柱7的外表面套设120片负极环； 所述负极环5和隔膜袋7之间滑动配合，所述电池钢壳4和负极环5之间滑动配合，这 样便于装配，可以保证装配的效率和合格率；待电池钢壳4内注入碱性电解液10、搁置、化 成后，正极柱6和负极环5都会发生一些膨胀，使正极柱6、负极环5和电池钢壳4内壁紧 配； 如图1所示，在所述盖帽2上设有泄气孔1，当电池内部气压达到一定压力时安全阀开 启泄气孔1进行泄气，以保证电池的安全性。 0025 本发明所述的无极片非卷绕。
20、式高容量镍氢电池的加工工艺采用干填法工艺替代 原来繁杂的制片卷绕的工艺路线，大大简化了生产流程，避免了打浆烘干中活性物质在水 和高温环境下的氧化，提高了电池容量，用此方法生产出的无极片非卷绕式高容量镍氢电 池，AA型容量高达4000mAh左右，而且工艺流程短，成本低，材料利用率高，适用于大能量小 电流用电器的长时间用电需要。 0026 本发明中所述的0.1C是指倍率，是以0.1倍容量的电流充放电，譬如电池容量是 1500mAh，2C放电就是以3000mA电流进行放电，在本发明中0.1C、0.2C就是指以电池容量 0.1倍、0.2倍的电流进行充放电。 0027 实施例一：一种无极片非卷绕式高容量。
21、镍氢电池的加工工艺，包括以下步骤： 说 明 书CN 102832420 A 4/5页 7 （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吨/m 2 ，并保压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吨/m 2 ，保压15秒后脱模，得到正 极柱；所述正极活性物质的组份为：85%氢氧化亚镍、10%镍粉和5%聚四氟乙烯粉； （3）焊隔膜袋：将PP（聚丙烯）或PE（聚乙烯）无纺布裁切并焊成隔膜袋，隔膜袋的尺 。
22、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； （5）根据正极柱的尺寸，在装袋后的正极柱上套入一个或多个负极环，再将正极柱和负 极环一起装入电池钢壳中，然后将电池钢壳的上部在滚槽机上加工出槽体；将极耳点焊在 盖帽上，注入氢氧化钠电解液；在盖帽和电池钢壳的上端开口之间设置密封圈封口，再盖上 盖帽封口，搁置至少12小时，得到所述的镍氢电池； （6）最后上架进行化成、分容：所述化成是指在20的环境温度下，以0.1C电流对镍 氢电池充电3小时，搁置30分钟；再以0.1C电流放电至镍氢电池的终止电压为1.0V；再以 0.1C电流充电7小。
23、时，搁置30分钟；再以0.1C电流放电至镍氢电池的终止电压为1.0V； 最后以0.2C电流充电5小时，搁置30分钟；再以0.1C电流放电至镍氢电池的终止电压为 1.0V； 所述分容是指在20的环境温度下，以0.2C电流对镍氢电池充电6小时，搁置30分 钟；再以0.2C电流放电至镍氢电池终止电压为1.0V。 0028 实施例二：一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 187.5吨/m 2 ，并保压5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。
24、，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187.5吨/m 2 ，保压15秒后脱模，得到正 极柱；所述正极活性物质的组份为：98.5%氢氧化亚镍、1%氧化亚钴和0.5%聚四氟乙烯粉； （3）焊隔膜袋：将PP（聚丙烯）或PE（聚乙烯）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； （5）根据正极柱的尺寸，在装袋后的正极柱上套入一个或多个负极环，再将正极柱和负 极环一起装入电池钢壳中，然后将电池钢壳的上部在滚槽机上加工出槽体；将极耳点焊在 盖帽上，注入氢氧化。
25、钾电解液；在盖帽和电池钢壳的上端开口之间设置密封圈封口，再盖上 盖帽封口，搁置至少12小时，得到所述的镍氢电池； （6）最后上架进行化成、分容：所述化成是指在30的环境温度下，以0.1C电流对镍 氢电池充电3小时，搁置30分钟；再以0.1C电流放电至镍氢电池的终止电压为1.0V；再以 0.1C电流充电7小时，搁置30分钟；再以0.1C电流放电至镍氢电池的终止电压为1.0V； 最后以0.2C电流充电5小时，搁置30分钟；再以0.1C电流放电至镍氢电池的终止电压为 1.0V； 说 明 书CN 102832420 A 5/5页 8 所述分容是指在30的环境温度下，以0.2C电流对镍氢电池充电6小时，。
26、搁置30分 钟；再以0.2C电流放电至镍氢电池终止电压为1.0V。 0029 实施例三：一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 100吨/m 2 ，并保压30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100吨/m 2 ，保压10秒后脱模，得到正极 柱；所述正极活性物质的组份为：90%氢氧化亚镍、8%钴粉和2%聚四氟乙烯粉； （3）焊隔膜袋：将PP（聚丙烯）或P。
27、E（聚乙烯）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； （5）根据正极柱的尺寸，在装袋后的正极柱上套入一个或多个负极环，再将正极柱和负 极环一起装入电池钢壳中，然后将电池钢壳的上部在滚槽机上加工出槽体；将极耳点焊在 盖帽上，注入氢氧化锂电解液；在盖帽和电池钢壳的上端开口之间设置密封圈封口，再盖上 盖帽封口，搁置至少12小时，得到所述的镍氢电池； （6）最后上架进行化成、分容：所述化成是指在25的环境温度下，以0.1C电流对镍 氢电池充电3小时，搁置30分钟；再以0.1C电流放电至镍氢电池。
28、的终止电压为1.0V；再以 0.1C电流充电7小时，搁置30分钟；再以0.1C电流放电至镍氢电池的终止电压为1.0V； 最后以0.2C电流充电5小时，搁置30分钟；再以0.1C电流放电至镍氢电池的终止电压为 1.0V； 所述分容是指在25的环境温度下，以0.2C电流对镍氢电池充电6小时，搁置30分 钟；再以0.2C电流放电至镍氢电池终止电压为1.0V。 0030 本发明所述的镍氢电池的容量可达38004000mAh，适合于0.2C电流放电，放电电 流为800mA，相当于普通工艺生产电池的0.5C放电电流，完全能够满足除动力以外的所有 用途，循环寿命超过650次。 说 明 书CN 102832420 A 1/1页 9 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102832420 A 。