專利名稱：內(nèi)聯(lián)式低內(nèi)壓高電位輸出鎳氫動(dòng)力蓄電池的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型本發(fā)明涉及能源領(lǐng)域中的一種電池，進(jìn)一步涉及一種內(nèi)聯(lián)式低內(nèi)壓高電位輸出鎳氫動(dòng)力蓄電池。
為了克服這一缺點(diǎn)，美國EEI公司的專利(USP 5,698,342)發(fā)明了片式單體電池結(jié)構(gòu)，每一片電池由一組正負(fù)極板以及在極板間的隔離紙組成，再用導(dǎo)電聚合物膜通過周邊熱封口將此電池片密封于導(dǎo)電聚合物袋中制成一個(gè)片式電池，此導(dǎo)電聚合物起到密封同時(shí)也起到與緊鄰片的導(dǎo)電聯(lián)結(jié)作用。通過多層片的疊加封裝到一個(gè)較大的電池殼體中可以制成一個(gè)高電壓輸出的鎳氫電池。此技術(shù)可以降低封裝體的重量，提高能量密度，但同時(shí)也增加了工藝難度，增加了制作成本。此外，該種技術(shù)只能采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)，輸出電流取決于單一電池的極片大小，對(duì)于大電流輸出有一定的困難。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)部分存在的缺陷和不足，本實(shí)用新型旨在提供一種減低內(nèi)壓的正負(fù)極板制造方法制備的高電位輸出鎳氫動(dòng)力蓄電池，在此技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用塑料殼體封裝多個(gè)單元電池塊，改外部串聯(lián)為內(nèi)部串聯(lián)，這樣將提高單一封裝體的輸出電壓，減少安全閥和接線端子數(shù)量，減輕重量，降低成本。同時(shí)內(nèi)部串聯(lián)采用焊接聯(lián)結(jié)，可以大幅提高電池組的可靠性。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是內(nèi)聯(lián)式低內(nèi)壓高電位輸出鎳氫動(dòng)力蓄電池，包括一塑料或金屬材料制成的并分割有放置單體電池塊室的殼體9；殼體9內(nèi)有正極極板組6和負(fù)極極板組8，正極極板組6和負(fù)極極板組8通過極板間隔離紙7隔離，構(gòu)成電池內(nèi)單元室10、11；殼體上有電池殼體端蓋3，端蓋3上設(shè)置有正極輸出接線端子1和負(fù)極輸出接線端子2；其特點(diǎn)是；正負(fù)極間采用隔離紙隔開，每一單體電池塊可以有多組正負(fù)極組組成，單體電池中的所有正極與正極通過極耳采用焊接方式并聯(lián)，同樣，所有的負(fù)極與負(fù)極通過極耳焊接并聯(lián)，室與室之間通過電池極板輸出引線4和極板內(nèi)部串聯(lián)引線5內(nèi)部相互串聯(lián)聯(lián)結(jié)；正極接線端子1和負(fù)極輸出接線端子2通過密封膠固定在電池殼蓋3上，位于電池一個(gè)單元室10內(nèi)的負(fù)極極板組8通過輸出引線4與負(fù)極接線端子2相聯(lián)，單元室10內(nèi)的正極極板組6通過極板內(nèi)部聯(lián)接引線5與另一單元室11的負(fù)極極板組相串聯(lián)；而該單元室的正極極板組再與其它單元室的負(fù)極極板組相串聯(lián)，最終接到正極接線端子1上。
本實(shí)用新型由于在正負(fù)極板制作中添加了金屬鎳粉、碳黑和氧化亞鈷，該添加劑的組合可以有效的降低內(nèi)阻，提高過充時(shí)負(fù)極釋放的氫氣與正極產(chǎn)生的氧氣復(fù)合比，從而有效的降低電池的內(nèi)壓，為電池殼體的制作采用塑料殼體成為可能。單體電池塊的室與室之間通過內(nèi)部相互串聯(lián)聯(lián)結(jié)，可以將兩個(gè)以上的單元體串聯(lián)，獲得高電位輸出。
本實(shí)用新型的正極極板和負(fù)極極板采用以下方法制作1)正極極板制作正極極板制作采用刮漿工藝制造；基板材料為泡沫鎳；粘接劑為聚四氟乙烯乳液與CMC水溶液混合體；正極材料主要成分為氫氧化鎳粉；添加劑為氧化亞鈷、碳黑、金屬鈷粉和金屬鎳粉；將正極活性粉和添加劑在真空混料機(jī)中混勻，與粘接劑混合成漿料，把漿料涂在泡沫鎳基板上；將刮好漿料的泡沫鎳基板在120℃-150℃溫度下烘烤30min，經(jīng)滾壓到需要的厚度，然后裁剪到設(shè)計(jì)尺寸；
2)負(fù)極極板制造負(fù)極極板制造工藝也采用刮漿工藝；基板材料為泡沫鎳；粘接劑為PVA與聚四氟乙烯乳液的混合體；負(fù)極材料主要活性粉為鑭鎳型儲(chǔ)氫合金粉；添加劑為金屬鎳粉、碳黑和氧化亞鈷；將涂好漿料的泡沫鎳極板在80℃-100℃溫度下烘烤30min，經(jīng)滾壓到需要的厚度，然后裁剪到設(shè)計(jì)尺寸；將制好的正極極板和負(fù)極極板制成單體電池塊，正負(fù)極間采用隔離紙隔開，每一單體電池塊可以有多組正負(fù)極組組成，單體電池中的所有正極與正極通過極耳采用焊接方式并聯(lián)，同樣，所有的負(fù)極與負(fù)極通過極耳焊接并聯(lián)，單體電池塊的室與室之間通過內(nèi)部相互串聯(lián)聯(lián)結(jié)，電池殼體采用ABS塑料制作，串聯(lián)后的正極接線端子和負(fù)極接線端子通過密封膠固定在電池殼蓋上。
實(shí)施例1參見圖2～4。
本實(shí)用新型的電池殼體采用ABS塑料制成，參見圖2。圖中1為電池的正極輸出接線端子，12為電池殼蓋，11為電池內(nèi)部第二獨(dú)立單元室，2負(fù)極為輸出接線端子，10為電池內(nèi)部第一獨(dú)立單元室，9為殼體。殼壁厚1.5mm，在每一單元室裝1.2V的單體電池塊，室與室之間通過圖3所示內(nèi)部聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)相互串聯(lián)。
電池原理及極板內(nèi)部連接原理如圖3所示，圖中1是正極輸出接線端子，2是負(fù)極輸出接線端子，3是電池殼體端蓋，4為電池極板輸出引線，5為極板內(nèi)部串聯(lián)引線，6為正極極板組，7為極板間隔離紙，8為負(fù)極極板組，9為電池殼體，10為電池內(nèi)第一單元室，11為電池殼體內(nèi)第二單元室。電池內(nèi)部聯(lián)結(jié)過程為正極接線端子1通過密封膠固定在電池殼蓋3上，位于電池第一單元室10內(nèi)的負(fù)極極板組8通過輸出引線4與負(fù)極接線端子2相聯(lián)，第一單元室10內(nèi)的正極極板組6通過極板內(nèi)部聯(lián)接引線5與第二單元室11的負(fù)極極板組相串聯(lián)。第二單元室的正極極板組再與第三單元室的負(fù)極極板組相串聯(lián)，最終達(dá)到正極接線端子1，以此原理可以將兩個(gè)以上的單元體串聯(lián)，獲得高電位輸出。
本實(shí)用新型可以制作多個(gè)單元體串聯(lián)的電池。本實(shí)施例中制作的三個(gè)單元體串聯(lián)的電池樣品參見圖4。該電池是三個(gè)單元體內(nèi)部串聯(lián)，輸出電壓為3.6V，能量密度大于60Wh/kg。由于采用了內(nèi)部封裝技術(shù)，與同類技術(shù)相比，減少了4個(gè)外部接線端子，減少了外部固定框架，從而有效的減少了重量，提高了電池的能量密度，降低了成本。電池的放電曲線見圖5，電池的平均電壓在3.75V，放電容量8Ah。電池的循環(huán)放電曲線見圖6，結(jié)果表明電池的容量比較穩(wěn)定。電池的內(nèi)壓曲線見圖7，由于本產(chǎn)品采用了低內(nèi)壓正負(fù)極極板制作技術(shù)，使得產(chǎn)品的內(nèi)部壓力較低，過充10％的容量時(shí)內(nèi)部壓力只有0.2Mpa，因而本產(chǎn)品可以采用塑料殼體封裝。其制作工藝較目前動(dòng)力電池的金屬殼體封裝、激光封口焊接工藝大為簡化，使鎳氫動(dòng)力蓄電池的綜合成本大幅降低。
權(quán)利要求1.一種內(nèi)聯(lián)式低內(nèi)壓高電位輸出鎳氫動(dòng)力蓄電池，包括一塑料或金屬材料制成的并分割有放置單體電池塊室的殼體[9]；殼體[9]內(nèi)有正極極板組[6]和負(fù)極極板組[8]，正極極板組[6]和負(fù)極極板組[8]通過極板間隔離紙[7]隔離，構(gòu)成電池內(nèi)單元室[10]、[11]；殼體上有電池殼體端蓋[3]，端蓋[3]上設(shè)置有正極輸出接線端子[1]和負(fù)極輸出接線端子[2]；其特征在于；正負(fù)極間采用隔離紙隔開，每一單體電池塊可以有多組正負(fù)極組組成，單體電池中的所有正極與正極通過極耳采用焊接方式并聯(lián)，同樣，所有的負(fù)極與負(fù)極通過極耳焊接并聯(lián)，室與室之間通過電池極板輸出引線[4]和極板內(nèi)部串聯(lián)引線[5]內(nèi)部相互串聯(lián)聯(lián)結(jié)；正極接線端子[1]和負(fù)極輸出接線端子[2]通過密封膠固定在電池殼蓋[3]上，位于電池一個(gè)單元室[10]內(nèi)的負(fù)極極板組[8]通過輸出引線[4]與負(fù)極接線端子[2]相聯(lián)，單元室[10]內(nèi)的正極極板組[6]通過極板內(nèi)部聯(lián)接引線[5]與另一單元室[11]的負(fù)極極板組相串聯(lián)；而該單元室的正極極板組再與其它單元室的負(fù)極極板組相串聯(lián)，最終接到正極接線端子[1]上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種減壓的內(nèi)聯(lián)式低內(nèi)壓高電位輸出鎳氫動(dòng)力蓄電池,由于在正負(fù)極板制作中添加了金屬鎳粉、碳黑和氧化亞鈷,該添加劑的組合可以有效的降低內(nèi)阻,提高過充時(shí)負(fù)極釋放的氫氣與正極產(chǎn)生的氧氣復(fù)合比,從而有效的降低電池的內(nèi)壓,為電池殼體的制作采用塑料殼體成為可能。單體電池塊的室與室之間通過內(nèi)部相互串聯(lián)聯(lián)結(jié),可以將兩個(gè)以上的單元體串聯(lián),獲得高電位輸出。與同類技術(shù)相比,減少了外部接線端子和外部固定框架,從而有效的減少了重量,提高了電池的能量密度,降低了鎳氫動(dòng)力蓄電池的綜合成本。
文檔編號(hào)H01M10/30GK2507150SQ01265870
公開日2002年8月21日 申請(qǐng)日期2001年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月16日
發(fā)明者柳永寧 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)