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1、(10)申请公布号 CN 102800839 A (43)申请公布日 2012.11.28 CN 102800839 A *CN102800839A* (21)申请号 201110134503.4 (22)申请日 2011.05.23 H01M 4/08(2006.01) (71)申请人 无锡博士能环保电池有限公司 地址 214028 江苏省无锡市新区长江路 7 号 二区 220 室 (72)发明人 沈玉伟 (74)专利代理机构 上海海颂知识产权代理事务 所 ( 普通合伙 ) 31258 代理人 任益 (54) 发明名称 一种电池电极的制备装置及其制备电极的方 法 (57) 摘要 本发明涉及特。
2、别是涉及一种在钢壳中把粉末 直接压制成型的电池电极制备方法及其所需的装 置。它的方法特点是称取制备整个电池阴极环所 需的电极物质， 一次性装入阴极腔。 制得的电极只 有一个环。实施这个方法所需的装置的特点是电 池钢壳被紧固在电池钢壳固位装置， 对电极预留 装置插入在电池钢壳中心， 凸台嵌入于电池壳内 底部中心的凹槽 ； 钢壳延伸套嵌套在钢壳固位器 上。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 5 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 1 页 说明书 5 页 附图 5 页 1/1 页 2 1. 一种电池电极的制备装置， 其特征是， 。
3、电池钢壳 （2） 被紧固在电池钢壳固位装置 （1） 中 ； 对电极预留器 （8） 设有一个凸台， 对电极预留器 (8) 插入在电池钢壳 （2） 中心， 对电极 预留器 （8） 的凸台嵌入于电池壳内底部中心的凹槽 ； 钢壳延伸套 （10） 嵌套在电池钢壳固位 装置 （1） 上。 2. 按照权利要求 1 所述的制备装置， 其特征在于， 对电极预留器 （8） 有锥度， 对电极预 留器 （8） 底部直径是 （8） 与环等高处的直径的 90至 100， 最好在 95至 100间 ； 对电 极预留装置 （8） 底端上设计有凸台， 凸台与电池壳内底部凹槽形状相吻， 凸台嵌入于电池 壳内底部凹槽。 3. 直按。
4、照权利要求 1 所述的制备装置， 其特征在于， 对电极预留器 （8） 纵向上由电极预 器片左 (14)， 电极预留器片中 (15)， 电极预留器片右 (16) 三片组成。 4. 按照权利要求 1 所述的制备装置， 其特征在于， 钢壳延伸套 （10） 的内侧形状与电池 钢壳相同， 有凹凸槽结构固定在固位装置 （1） 上端。 5. 按照权利要求 1 所述的制备装置， 其特征在于， 钢壳延伸套 （13） 是二个半园柱环。 6. 按照权利要求 1 所述的制备装置， 其特征在于， 压环器 （17） 的外侧面是正方柱形， 或正多面体形。 7. 按照权利要求 1 所述的制备装置， 其特征在于， 固位装置 （。
5、1） 的底部的托底环是二个 或二个以上的活动片 （12） 。 8. 按照权利要求 1 所述的制备装置制备电极的方法， 其特征是， 称取制备整个阴极环 所需的电极物质， 一次性装入钢壳(2)与对电对极预留器(8)之间的阴极腔， 制得的电极只 有一个环。 9.按照权利要求8所述的方法， 其特征在于， 对电极预留器(8)上先套上防沾套(6)然 后再插入钢壳或插入钢壳后再从上端套下防沾套。 10. 按照权利要求 8 所述的方法， 其特征在于， 对电极预留器 (8) 上先套上隔膜 (9) 然 后再插入钢壳。 权 利 要 求 书 CN 102800839 A 2 1/5 页 3 一种电池电极的制备装置及其。
6、制备电极的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种电池电极的制备方法及其装置， 特别是涉及一种在电池钢壳中把 粉末直接压制成型的电池电极制备方法及其装置。 背景技术 0002 在现有的电池技术中， 如果电池电极是以粉末态物质压制而成， 而电池的钢壳又 作为电极的集流体， 那么电极制备一般在二个工位完成。所示， 在一个专用的设备中， 电池 的电极混合物粉末先被压制成环， 如图 1 ； 然后在另一个工位中， 三个或者四个环再一个一 个地被挤压入钢壳图 2 ； 一个钢壳和内装有电极物质环， 就是最终所要的电池的一个电极， 如图3。 在一次碱性锌二氧化锰电池中和可充碱性锌二氧化锰电池中， 它是阴极， 。
7、也叫正极。 主要电极活性物质是二氧化锰。 一次碱性锌二氧化锰电池和可充碱性锌二氧化锰电池在以 后分别筒称一次碱锰电池和可充碱锰电池。 0003 这种方法的缺点是， 一个环是在二个不同的工位上完成 ； 由于环是被压入钢壳， 高的环 容易在压入过程中碎裂， 所以环的高度受到控制。一个电池电极一般需要 3 至 4 个环。环 与环之间必留有空隙， 于是钢壳空间利用率降低。由于在压入过程中， 环与钢壳磨擦， . 导 致有粉末掉落， 掉落的粉末会降低电池性能甚至导致电池短路。 由于磨擦掉粉， 钢壳与环的 接触变差， 导致欧姆电阻升高。 0004 环间的空隙与掉落的粉末大小量都是个随机量， 这是电池性能一改。
8、性差的主要来源之 一。 0005 这种方法的缺点还有， 在压入过程中， 环的内应力增加， 即使当时环并没有破裂， 但是累积的应力导致在随后的充放过程中环容易破裂， 导致电极性能严重下降。 发明内容 0006 本发明的目的在于提供一种直接把粉末在钢壳中压制成型的电极制法， 在一个工 位中一步完成， 它没有压入过程， 没有钢壳与环磨擦过程， 一个钢壳中只需一个环， 环间没 有空隙。 0007 相比于现有的电池技术， 本法有下述优点。 0008 本法直接把粉末在钢壳中压制成型， 所以免去了压制环和压入环的所需的设备和工 序， 和必须的人员， 提高了速度， 降丢了设备成本， 而且减少了车间内的粉尘， 。
9、实现了无尘化 生产。 0009 说 明 书 CN 102800839 A 3 2/5 页 4 本法直接把粉末在钢壳中压制成型， 环较完整 ； 而且环可以做得任意高， 因此一个钢壳 中只有一个环， 大大提高了生产速度， 而且不再有环间空隙， 不再有掉粉， 提高了电极性能 的一致性， 提高了空间利用率。 0010 本法直接把粉末在钢壳中压制成型， 压成的环与钢壳间的电接触电阻远小于现有技 术。 0011 所以， 粉末在钢壳中直接压制成型的电池阴极制法是一种降低成本， 减少車间粉尘， 提 高生产速度， 提高产品性能的好方法。 0012 由于现有技术的环易裂， 所以不能加入硬质添加剂。而新技术为添加硬。
10、质阴极添加利 提供了可能。 0013 更加重要的是， 如果方柱的边长与圆柱的直径相等， 在同高时， 方柱的容积是圆柱的 1.27 倍。方柱的电极物质增加了 27。方柱的容积 / 同高同直径圆柱形 =hd2/0.075hd2 =1.27。常用的电池盒大多是柜形的。可是用现有技术， 只能用圆柱形环， 因为非圆柱形环 在压入钢壳过程中更易碎裂。 本发明的方法可以制作各种直径的圆柱体形和各种边长的直 柱体的电极。 0014 所以， 粉末在钢壳中直接压制成型的电池阴极制法是提高产品性能， 增加产品种类， 提 高生产速度， 降低成本， 减少粉尘的好方法。 0015 本发明的方法适用于电池电极是以粉末态物质。
11、压制而成， 而电池的钢壳又作为电极的 集流体的各类电池， 一次碱锰电池中和可充碱锰电池是其中二个例子。 附图说明 0016 图 1， 现有技术， 打环机先把电极物质制成环状 图 2， 电池钢壳 图 3， 现有技术， 3 个环逐个压入钢壳， 制得电池的一个电极， 在碱锰电池， 它是阴极， 是 正的。 0017 图 4， 本专利发明的装置的侧视图， 它是在压环器正好到位即将退出时的状态。 0018 图 5， 本专利装置的府视图 图 6， 本专利装置的另一种可选构造。钢壳延长套是纵向对称的二个半园柱环， 它可以 分别左右运动， 以让钢壳退出。 0019 图 7， 是图 6 的俯视图。 0020 图8。
12、， 本专利装置的另一种可选构造。 它的活动托底环12是可以移动的， 以让钢壳 2 退出。它的对电极预留器是由左 14， 中 15， 右 16 纵向三片组成的圆柱体。 0021 图 9， 是图 8 的对电极预留器的俯视图。 0022 图 10 为制备方柱形电极的装置。 说 明 书 CN 102800839 A 4 3/5 页 5 0023 图 11, 图 10 的俯视图。方形压环器 17 的外侧面是方柱形的， 方形钢壳固位器 18 内侧面是方柱形， 都与方柱形电池钢壳内外侧面相一致。 具体实施方式 0024 本发明的方法是这样实现的。 称取制备整个阴极环所需的电极物质， 装入图 4 所 示的装置。
13、。下述 3 个实施例将详述该装置的特征和操作方法。 0025 实施例 1 用本发明的方法和装置按下述步骤制备 5 号可充碱锰电池的阴极。 0026 图 4 是按本法制备阴极的装置的侧面图。图 5 是该装置的俯视图。钢壳 2 与固位器 1 内部形状相似， 尺寸相近， 是紧配合， 把 5 号电池钢壳 2 垂直挤压入固位器 1 中， 直至钢壳稳 坐在底部的环形底托 4 上 ； 环形底托 4 与固位器 1 是一体的， 的内径略小于钢壳 2 内径， 使 环形托底 4 顶住钢壳壁。把钢壳延伸套 10 垂直嵌套在固位器上端。电池钢壳延伸装置 10 嵌套在固位装置 1 上端， 钢壳延伸套 10 有内侧凸台 ,。
14、 钢壳延伸套 10 向上运动， 让钢壳 2 被 顶出器 5 顶出。钢壳延伸套 10 也可以外侧凸台， 如 5 所示， 钢壳延伸套 10 与固位器 1 间也 可用用密封环代替凹凸槽接口。钢壳延伸套 10 也可以是间纵向对称的两个半园柱环组成， 如图 6 所示， 半园柱环钢壳延伸套 13， 图 7 是 6 的俯视图。在对电极预器 8 退出后， 半园柱 环钢壳延伸套 13 的二半部分反向移动， 以让钢壳 2 被顶出器 5 顶出。 0027 在一次碱锰电池中和可充碱锰电池中， 对电极是阳极， 也叫负极， 主要电极活性物质是 金属锌胶。把对电极预留器 8 垂直插入钢壳 2 中， 直到对电极预器 8 顶瑞。
15、的凸台与电池壳 2 内底部凹槽形状相吻， 凸台嵌入电池钢壳中心的凹槽。这是为了确保对电极预器 8 在整个 过程中垂直居中。 0028 对电极预留器 8 可有锥度， 对电极预留器 8 底部直径是 8 与环等高处的直径的 90至 100， 最好在 95至 100间。有点锥度是为了对电极预器 8 从环中顺利退出。 0029 如果电极粉末粘度大以至于沾在对电极预留装置上， 则可以先在对电极预留装置上先 套上防沾套 6， 然后再插入钢壳， 或插入钢壳后， 再从上端套下防沾套 6。防沾套可以是憎 水的表面光滑的材料， 如称量纸和牛皮纸。 在对电极预留装置退出钢壳后， 须再把防沾套移 走。 0030 把混合。
16、好的电极粉， 对 5 号电池约在 7 至 13 克， 装入对电极预留装置与钢壳 2 和钢壳 延伸套间的空腔内。压环器 7 向下压粉末成环， 压环器 7 的厚度比电池壳 2 与对电极预留 器的空腔略小， 可以上下移动。环的高度在 3.5 至 4.5 厘米间。在顶出器 5 与压环器 7 向 上退出时， 因为钢壳延伸套 10 压住了钢壳， 所以钢壳 2 仍停留在原位。在顶出器 5 与压环 器 7 向上退出后， 再钢壳延伸套向上或向相运动以让钢壳退出。 0031 说 明 书 CN 102800839 A 5 4/5 页 6 钢壳顶出器 5 的端面形状与电池底部形状相合， 以确保钢壳底部在顶出过程中不变。
17、 形。顶出器 5 的直径比托底杯 4 的内径略小。钢壳顶出器 5 向上运动， 从固位器 1 中顶出 钢壳 2。一个由钢壳内部环状电极粉组成的电池阴极制作完成。 0032 实施例 2 用本发明的方法 2 和装置按下述步骤制备 1 号一次碱锰电池的阴极。 0033 先如同方法 1， 把 1 号电池钢壳 2 垂直挤压入固位器 1 中， 直至钢壳稳坐在底部的活动 托底环 12 上 ； 把钢壳延伸套 10 垂直嵌套在固位器上端。 0034 把混合好的电极粉， 对 1 号电池约在 60 至 80 克， 装入对电极预留装置与钢壳 2 和钢壳 延伸套间的空腔内。压环器 7 向下压粉末成环。环的高度在 3.5 。
18、至 5 厘米间。然后压环器 7 向上移动， 退出。 0035 方法 2 有 3 处与方法 1 不同。 0036 首先， 对电极预留装置先套上隔膜套 9， 代替实施 1 中的防沾套 6、 然后再插入钢 壳。对电极预留装置的外径应不大于不计隔膜的对电极的直径。 0037 如图8所示， 固位装置 1 的底部的活动托底环12是二个或二个以上的活动片， 活动托 底环 12 的每片都可向外侧移动， 在钢壳向下通过固位器之后， 活动托底 环 12 就自动向中 心返回原位。 0038 如图 8 所示， 对电极预留器 8 由纵向切割成对电极预留器片 14, 电极预留器片 15, 和 对电极预留器片 16 三片。。
19、图 9 是对电极预留器片 14， 对电极预留器片 15， 对电极预留器片 16 的府视图。活动托底环 12 各片向相运动， 内径增大， 然后对电极预留器片 14, 对电极预 留器片 15, 和对电极预留器片 16 三片同时向下运动， 把电池钢壳 2 推出， 然后活动托底环 12 就自动复位， 活动托底环 12 就盖住了钢壳 2 的上方的边缘。然后对电极预留器 8 的中间 一片对电极预留器片 15 先向上退出， 对电极预留器片 14 对电极预留器片 16 向中心靠近， 于是对电极预留器片 14 与对电极预留器片 15 就脱离了电极环， 然后对电极预留器片 14 与 对电极预留器片 16 同时向上。
20、移动， 由于复位后的活动托底环 12 盖在了 2 的上方， 电池钢壳 2在对电极预留器片14， 对电极预留器片15， 对电极预留器片16移走后只能向下掉落。 一 个由钢壳和内部环状电极粉组成的电池阴极制作完成， 隔膜套也已预安好了。 0039 方法 1 与 2 的装置与相应操作单元均可互换组合。 0040 实施例 3 用本发明的方法和装置制造方柱体一次碱锰电池的阴极。方柱的底面边长与 7 号电池 的直径相同。 0041 说 明 书 CN 102800839 A 6 5/5 页 7 可按实施方法 1 进行。如图 10， 固位器的内侧面是与钢壳形状相同为方柱形且为紧配 合。图 11 是图 10 的。
21、府视图。方形压环器 17 外侧面为正方柱形， 方形钢壳固位器 18 内侧 面是方柱形， 都与方柱形电池钢壳内外侧面相一致。但方形压环器 17 中间空腔的形状与直 径仍与原压环器 7 相同。装入的电极粉末比 7 号电池相应增加 15至 30， 约 5 至 7 克左 右。其他硬件形状和制备工艺与制备实施例 1 相似。 0042 此方法也可用于制备其他直柱体形的电池电极。 说 明 书 CN 102800839 A 7 1/5 页 8 图 1 图 2图 3 说 明 书 附 图 CN 102800839 A 8 2/5 页 9 图 4 说 明 书 附 图 CN 102800839 A 9 3/5 页 10 图 5 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 102800839 A 10 4/5 页 11 图 8 图 9 说 明 书 附 图 CN 102800839 A 11 5/5 页 12 图 10 图 11 说 明 书 附 图 CN 102800839 A 12 。