專利名稱：一種堿錳電池負(fù)極集流體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集流體，尤其涉及一種堿錳電池負(fù)極集流體及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前堿錳電池負(fù)極集流體一般采用純銅制成，形態(tài)多為長釘狀。這是因為銅的導(dǎo)電性較好，且銅在堿性溶液中化學(xué)穩(wěn)定性較強(qiáng)，在負(fù)極工作的電位范圍內(nèi)不參與反應(yīng)。然而銅的放電性能以及體積電阻率并不是最佳的，在高效能的電池要求下，銅并不能滿足需求。
長釘狀的堿錳電池負(fù)極集流體形態(tài)有多種，一般包括針體、針帽以及設(shè)置于陣帽上的突起部。例如公開號為CN202150512U公開的圖I所示的堿錳電池負(fù)極集流體銅針。圖 I中，該突起部3的作用為電池組裝時，負(fù)極底壓緊突起部3后，在大電流的作用下，突起部3瞬間高溫熔化并迅速凝固，使得集流體與負(fù)極底焊接起來，共同組成電池的負(fù)極部分。 然而采用焊接的方式將集流體與負(fù)極組合起來并不是唯一的方式，焊接不僅增加了成本還會帶來因為虛焊造成的電池報廢問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提出一種體積電阻率小、放電性能好且成本較低的堿錳電池負(fù)極集流體。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為，提出一種堿錳電池負(fù)極集流體，其由桿部以及設(shè)置于桿部頂端的圓柱形頭部組成，所述圓柱形頭部頂面為平面且頭部直徑大于桿部直徑。
進(jìn)一步地,所述頭部直徑為3. O 3. 2mm。優(yōu)選的，頭部直徑為3. Imm最佳,現(xiàn)有的集流體頭部直徑為2. 8±0. 1mm，需要在頭部上添加負(fù)極底增大接觸面積，本集流體頭部直徑適當(dāng)增大，直接取代了負(fù)極底的作用。用這種集流體組裝堿性鋅錳干電池時，不再需要電池負(fù)極底，也就省去了集流體與負(fù)極體的焊接工序，不僅明顯降低了生產(chǎn)成本和配件采購成本，而且消除了因負(fù)極虛焊帶來的電池報廢問題，提高了電池的可靠性、電性能和合格率。
本發(fā)明還提供一種堿錳電池負(fù)極集流體的制備方法，該方法包括以下步驟
SI :選用黃銅線作為原料通過冷鐓磨平頭制成集流體坯件；
S2 :將上述制成的坯體經(jīng)過稀酸清洗后，放入硫酸鋅與硫酸亞錫的混合溶液中電鍍；電鍍后封孔得到集流體成品。
本發(fā)明將冷鐓磨平頭合成為一道工序，減少了生產(chǎn)環(huán)節(jié)?？梢詫⒆罱K產(chǎn)品的精度控制在O. 02毫米以下,產(chǎn)品不良率低于3ppm,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,一致性好。
本發(fā)明清洗過程中可以采用稀鹽酸清洗，也可以采用稀硫酸和稀鹽酸的混合溶液進(jìn)行清洗，清洗的目的在于除去集流體坯件表面的氧化層，而電鍍后封孔可采用現(xiàn)有普通的封孔技術(shù)進(jìn)行封孔，如水性封孔或油性封孔都可以。
在上述堿錳電池負(fù)極集流體的制備方法，步驟S2中，硫酸鋅與硫酸亞錫的混合溶液中，硫酸鋅的濃度為5mol/L，硫酸亞錫的濃度為3mol/L，混合溶液的pH值為5. 0-7. O。
采用鋅和錫兩種元素的鍍層能阻止鋅粉被腐蝕，抑制氫氣析出，提高利用該集流體制作的電池的整體的放電性能。
混合溶液的pH值是為了使得電鍍過程中電鍍效率高。若pH值過低則因為錫元素在酸性溶液中的不穩(wěn)定性導(dǎo)致電鍍較慢，若PH過高則會因為鋅元素在堿性溶液中的不穩(wěn)定性導(dǎo)致電鍍變慢。
在上述堿錳電池負(fù)極集流體的制備方法，步驟S2中，電鍍溫度為20_25°C，電流密度為O. 02A/m2,電鍍時間為20-30分鐘。
電鍍溫度、電流密度以及電鍍時間的控制使得電鍍效果更好，鍍層更為均勻和穩(wěn)固。
本發(fā)明通過合理設(shè)置集流體的制備工藝以及結(jié)構(gòu)，使得集流體的制備成本更低， 生產(chǎn)效率更高，體積電阻率更低且利用該集流體制備得到的堿錳電池放電性能更好。


圖I為現(xiàn)有的堿錳電池負(fù)極集流體結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明堿錳電池負(fù)極集流體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下是本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述， 但本發(fā)明并不限于這些實施例。
實施例I
通過如下步驟制得堿錳電池負(fù)極集流體
選用黃銅線作為原料通過冷鐓磨平頭制成集流體坯件；經(jīng)過稀酸清洗后，將坯體放入PH值為5. O的混合溶液中電鍍，混合溶液中硫酸鋅的濃度為5mol/L，硫酸亞錫的濃度為3mol/L ;電鍍溫度為常溫，電流密度O. 02A/m2，電鍍時間為20分鐘；
電鍍后封孔，制成如圖2所示結(jié)構(gòu)的堿錳電池集流體。圖2中，堿錳電池集流體由桿部I以及設(shè)置于桿部I頂端的圓柱形頭部2組成，其中頭部2直徑為3. O 3. 2_，在本實施例中，頭部的直徑為3. Imm0圓柱形頭部2頂面通過冷鐓磨平頭制成光滑平面且直徑大于桿部I直徑使得圓柱形頭部2可直接構(gòu)成堿錳電池的負(fù)極。
測試制得的堿錳電池負(fù)極集流體的體積電阻率、耐腐蝕性能以及測試?yán)迷摷黧w制備的堿錳電池的放電性能。
其中，體積電阻率通過公式Qm=RSL' R為電阻，S為截面積，L為長度。耐腐蝕性能通過將負(fù)極集流體放入5mol/L的硫酸溶液中浸泡10小時，觀測其腐蝕度。放電性能測試按照GB/T7112-1998標(biāo)準(zhǔn)測試，測試方式為利用該負(fù)極集流體制備LR6型堿錳電池，放電方式為lh/d，放電電阻為10歐姆，終止電壓為O. 9V，測試LR6型堿錳電池放電時間，其中標(biāo)準(zhǔn)放電時間為12h。測試結(jié)果見表一。
實施例2
選用黃銅線作為原料通過冷鐓磨平頭制成集流體坯件；經(jīng)過稀酸清洗后，將坯體放入PH值為7的混合溶液中電鍍，混合溶液中硫酸鋅的濃度為5mol/L，硫酸亞錫的濃度為3mol/L ；電鍍溫度為20°C，電流密度O. 02A/m2,電鍍時間為25分鐘；電鍍后后封孔，制成如圖2所示結(jié)構(gòu)的堿錳電池集流體。
測試制得的堿錳電池負(fù)極集流體的體積電阻率、耐腐蝕性能以及測試?yán)迷摷黧w制備的堿猛電池的放電性能。測試方法與實施例I相同，測試結(jié)果見表一。
實施例3
選用黃銅線作為原料通過冷鐓磨平頭制成集流體坯件；經(jīng)過稀酸清洗后，將坯體放入pH值為6. O的混合溶液中電鍍，混合溶液中硫酸鋅的濃度為5mol/L，硫酸亞錫的濃度為3mol/L ；電鍍溫度為25°C，電流密度O. 02A/m2，電鍍時間為25分鐘；電鍍后封孔，制成如圖2所示結(jié)構(gòu)的堿錳電池集流體。
測試制得的堿錳電池負(fù)極集流體的體積電阻率、耐腐蝕性能以及測試?yán)迷摷黧w制備的堿猛電池的放電性能。測試方法與實施例I相同，測試結(jié)果見表一。
表一
權(quán)利要求
1.一種堿錳電池負(fù)極集流體，其由桿部以及設(shè)置于桿部頂端的圓柱形頭部組成，其特征在于，所述圓柱形頭部頂面為平面且頭部直徑大于桿部直徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的堿錳電池負(fù)極集流體，其特征在于，所述頭部直徑為3.O 3. 2mmo
3.—種堿錳電池負(fù)極集流體的制備方法，該方法包括以下步驟 51:選用黃銅線作為原料通過冷鐓磨平頭制成集流體坯件； 52:將上述制成的坯體經(jīng)過稀酸清洗后，放入硫酸鋅與硫酸亞錫的混合溶液中電鍍；電鍍后封孔得到集流體成品。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的堿錳電池負(fù)極集流體的制備方法，其特征在于，步驟S2中，硫酸鋅與硫酸亞錫的混合溶液中，硫酸鋅的濃度為5mol/L，硫酸亞錫的濃度為3mol/L，混合溶液的PH值為5. 0-7.0。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的堿錳電池負(fù)極集流體的制備方法，其特征在于，步驟S2中，電鍍溫度為20-25°C，電流密度為0. 02A/m2,電鍍時間為20-30分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種集流體，尤其涉及一種堿錳電池負(fù)極集流體及其制備方法。它解決了現(xiàn)有的堿錳電池負(fù)極集流體效率低、成本高的問題。本堿錳電池負(fù)極集流體由桿部以及設(shè)置于桿部頂端的圓柱形頭部組成，所述圓柱形頭部頂面為平面且頭部直徑大于桿部直徑，其制備方法包括以下步驟S1選用黃銅線作為原料通過冷鐓磨平頭制成集流體坯件；S2將上述制成的坯體經(jīng)過稀酸清洗后，放入硫酸鋅與硫酸亞錫的混合溶液中電鍍；電鍍后封孔得到集流體成品。本堿錳電池負(fù)極集流體及其制備方法具有制備成本低，生產(chǎn)效率高，體積電阻率低、放電性能好的優(yōu)點。
文檔編號H01M4/70GK102983336SQ20121050730
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者郭天力 申請人:寧波市鄞州精藝機(jī)電廠