專利名稱：原電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種扁平結(jié)構(gòu)形式的原電池，特別是鈕扣電池，這種電池在一個(gè)密閉的外殼中含有一個(gè)正電極和一個(gè)負(fù)電極以及一個(gè)處于它們之間的浸透電解液的分隔片，所述電極是片狀的粉末壓制電極，它們帶有一個(gè)由可以透過(guò)液體的金屬網(wǎng)材料制成的罩，它起到增強(qiáng)和導(dǎo)電體的作用。
特別典型的上述電池是已公知的氣密的Ni/Cd鈕扣蓄電池。但是，本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域不限于蓄電池，而是延伸到原電池，例如AgO/Zn堿性體系，一般地說(shuō)，它們被制造成扁平形狀并且最好是在鈕扣電池中含有電極，這些電極是由用金屬網(wǎng)增強(qiáng)的、活性物質(zhì)的片狀粉末壓制坯制成的。
電極片是在工業(yè)壓片機(jī)上由粉末狀的、部分制成顆粒狀的活性原料混合物制成的。在活性混合物中通常還摻入一部分金屬粉末或碳作為導(dǎo)電介質(zhì)。
附加摻入到電極物質(zhì)中的粘合劑，例如PTFE粉末，提高了電極片的形狀穩(wěn)定性并改善了其加工性能，特別是在組裝過(guò)程中。但是另一方面，由于這些粘合劑的疏水作用，在高電流的情況下對(duì)于電極的電負(fù)荷能力具有不利的影響。
不含粘合劑的電極有助于電解質(zhì)平衡的遷移過(guò)程，但往往容易產(chǎn)生隆起和沖蝕。與使用粘合劑相比，采用由金屬絲網(wǎng)制成的將電極罩起來(lái)的加固元件-如在Ni/Cd鈕扣電池中的電極片所公知的那樣-可以更為有效地克服上述缺點(diǎn)。此外，這個(gè)罩還承擔(dān)了向電池外殼導(dǎo)電的任務(wù)。
DE-PS 3036295中描述了一種具有新的結(jié)構(gòu)形式的這類電極罩。在實(shí)際使用中，這種已知的由緯線和經(jīng)線構(gòu)成的絲網(wǎng)還暴露出其它一些缺點(diǎn)由于經(jīng)線和緯線相互交叉，在網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)處材料的厚度增大，這種情況導(dǎo)致了顯著的體積損失，尤其是在電極較薄的情況下，因?yàn)檫@一損失不能通過(guò)具有可以充分利用的能量的活性電極物質(zhì)而得到補(bǔ)償。與金屬絲的線徑相比，由金屬絲所限定的自由空間的網(wǎng)眼寬度是相對(duì)比較小的，相應(yīng)地，有效自由電極表面也比較小。沖裁用于盛放電極的籠子和蓋子的金屬絲布時(shí)形成的金屬絲端頭具有特別大的危險(xiǎn)性，因?yàn)樗艽檀┖鼙〉姆指羝瑥亩鴮?dǎo)致與對(duì)應(yīng)的電極發(fā)生短路。最后，金屬絲網(wǎng)價(jià)格昂貴。
因此，本發(fā)明的任務(wù)是，用一種改進(jìn)的金屬網(wǎng)材料取代已知的金屬絲網(wǎng)作為電極壓制塊的防護(hù)罩。根據(jù)本發(fā)明，這一任務(wù)是采用如下所限定的原電池而完成的。
所述原電池是扁平結(jié)構(gòu)形式的原電池，特別是鈕扣電池，在一個(gè)密閉的外殼中有一個(gè)正電極和一個(gè)負(fù)電極以及一個(gè)處于它們之間的浸透電解液的隔片。所述電極是片狀的粉末壓制電極，它們帶有由可以透過(guò)液體的金屬網(wǎng)材料制成的、起到增強(qiáng)和導(dǎo)電體作用的罩，其特征在于，所述網(wǎng)材料是板網(wǎng)箔。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，薄的板網(wǎng)(薄金屬板交替切槽或沖槽后拉張而成的網(wǎng))至少與常規(guī)的金屬絲網(wǎng)同樣地適用于“包封”粉末壓制電極這一目的。此外，其成本較低。
作為原料，可以考慮使用由某種金屬制成的平滑的箔或環(huán)帶，所述的金屬對(duì)于電池中可能發(fā)生的電極反應(yīng)呈惰性狀態(tài)，這種金屬最好是一種高級(jí)合金鋼、鍍鎳的鋼、鎳或者銅。
原料的厚度在0.05mm和0.15mm之間，最理想的厚度是約0.1mm。
板網(wǎng)制造廠商以各種不同規(guī)格的格網(wǎng)幾何結(jié)構(gòu)和網(wǎng)眼大小供應(yīng)由這種材料構(gòu)成的板網(wǎng)箔，因此，在電極制造過(guò)程中要想獲得合適的包罩材料是不成問(wèn)題的。本發(fā)明使用的板網(wǎng)箔，其肋條寬度為0.1mm至0.3mm，最好是大約0.15mm，網(wǎng)孔的寬度可以超過(guò)肋條寬度10-15倍而不必增大原材料的厚度。
拉伸或拉張的幅度可以依據(jù)與所用的機(jī)器密切相關(guān)的制造方法預(yù)先確定。刀片的形狀及其在原料箔上的位移共同參與決定了孔隙或網(wǎng)眼的幾何形狀。
在拉伸幅度很大時(shí)，可以形成蜂窩狀的網(wǎng)孔，其肋條是直立的，幾乎與板網(wǎng)平面相垂直。這種板網(wǎng)的開(kāi)度是最理想的，但另一方面它所占的體積最大。有許多板網(wǎng)呈菱形圖案。本發(fā)明所使用的板網(wǎng)箔優(yōu)先選用菱形網(wǎng)眼。隨著拉張幅度增大，這種菱形愈來(lái)愈接近于正方形，隨之而來(lái)的是開(kāi)度增大而材料消耗降低。肋條的大幅度扭曲使板網(wǎng)箔產(chǎn)生某種程度的剛性，這對(duì)于電極表面的機(jī)械強(qiáng)度具有有利的影響。由于這種材料很薄，通過(guò)對(duì)板網(wǎng)箔進(jìn)行精軋可以將肋條壓平，因而用這種罩時(shí)電極的體積損失是最小的。
根據(jù)要封入的、由粉末壓制成的活性材料所要求達(dá)到的堅(jiān)實(shí)程度，可以制造不同規(guī)格的板網(wǎng)箔供使用。例如，如果特別希望高的電流負(fù)荷能力，可以盡可能選擇大網(wǎng)眼的板網(wǎng)，因?yàn)槠涓采w率比較低。反之，如果希望高的電極機(jī)械強(qiáng)度，則優(yōu)先選用具有堅(jiān)實(shí)外形的格網(wǎng)，為此只好容忍死體積較大這一不足。在這些要求和希望與電化學(xué)過(guò)程無(wú)關(guān)的罩材料所占體積保持最小這一通常的愿望之間，在按本發(fā)明應(yīng)用板網(wǎng)箔時(shí)，提供了足夠的折衷方案。
根據(jù)本發(fā)明，用板網(wǎng)箔包封鈕扣電池的粉末壓制電極是按照類似于已知的由鎳絲網(wǎng)布構(gòu)成的鎧裝加固的方法而實(shí)現(xiàn)的。用板網(wǎng)箔沖成圓片坯料，再使其變形成為籠狀，然后將電極片放入其中。用另外一個(gè)相當(dāng)于籠內(nèi)徑的圓片蓋住電極片，將籠的突出的邊緣部分彎折到上述圓蓋上。將這一組件置于一個(gè)陽(yáng)模和一個(gè)陰模之間進(jìn)行最后壓制成型，賦予該電極最終的形狀和尺寸。DE-PS 3036295中還公布了另一種包封的方法，它是由經(jīng)過(guò)拉張的箔料沖成一個(gè)杯子，使杯子的包封邊緣沿徑向朝杯子側(cè)壁的外側(cè)方向延伸出來(lái)，形成一個(gè)平的領(lǐng)子。
將電極片放入杯中后，在其上面放一個(gè)沖制的覆蓋圓片，該圓片是用同一種箔材制成的，圓片的大小應(yīng)使其與杯子的領(lǐng)子形成一個(gè)共同的包封邊緣。將這二個(gè)邊緣彎曲90°貼到杯子的殼體上，它們就彼此結(jié)合到一起了。
下面結(jié)合二個(gè)附圖對(duì)本發(fā)明的主題加以說(shuō)明。


圖1所示是本發(fā)明的原電池的垂直剖面圖。
圖2所示是由二個(gè)板網(wǎng)箔上剪下的片段，它們具有本發(fā)明優(yōu)先選擇使用的菱形形狀。
在圖1中作為實(shí)例的Ni/Cd鈕扣電池1中，正電極2和負(fù)電極3都具有一個(gè)由金屬板網(wǎng)箔4制成的罩。該板網(wǎng)對(duì)于電極過(guò)程來(lái)說(shuō)必須是化學(xué)惰性的，在這種情況下，它最好是由鎳制成的。
圖中，5表示分隔片，6表示底部墊片，7表示密封環(huán)，8表示觸點(diǎn)簧片。
圖2以大約20倍的放大倍數(shù)描繪了由兩個(gè)適用于本發(fā)明的電極罩的板網(wǎng)箔上剪下的片段a和b。這兩個(gè)軋平的板網(wǎng)區(qū)別僅僅在于菱形網(wǎng)孔的凈高h(yuǎn)，對(duì)于板網(wǎng)a來(lái)說(shuō)，h＝0.7mm;對(duì)于板網(wǎng)b，h＝1.0mm。
其它的特征尺寸都是相同的肋條寬度s＝0.15mm;網(wǎng)孔結(jié)點(diǎn)部位的寬度c＝0.3mm;網(wǎng)孔長(zhǎng)度l＝1.5mm。
網(wǎng)孔大致為正方形的板網(wǎng)b是最為理想的，其網(wǎng)孔的寬度(凈高h(yuǎn))比肋條寬度s大6倍。
與常規(guī)的由金屬絲網(wǎng)構(gòu)成的電極加固相比，利用板網(wǎng)箔的電極加固的優(yōu)點(diǎn)是明顯的在金屬絲網(wǎng)的情況下，位于金屬絲之間的網(wǎng)孔的寬度僅為金屬絲線徑的2-5倍，在所述的金屬絲網(wǎng)中金屬絲的直徑為0.05-0.3mm。因此，金屬絲網(wǎng)線的截面對(duì)于有效自由電極表面的限制比起通常情況下材料厚度為0.05-0.15mm的斜置的板網(wǎng)肋條要大。
板網(wǎng)箔沒(méi)有金屬絲布中在網(wǎng)孔邊界上的雙重導(dǎo)線層這一不可克服的缺點(diǎn)。此外，其材料消耗較少，制造成本較低。
權(quán)利要求
1.扁平結(jié)構(gòu)形式的原電池，特別是鈕扣電池，在一個(gè)密閉的外殼中有一個(gè)正電極和一個(gè)負(fù)電極以及一個(gè)處于它們之間的浸透電解液的隔片，所述電極是片狀的粉末壓制電極，它們帶有由可以透過(guò)液體的金屬網(wǎng)材料制成的、起到增強(qiáng)和導(dǎo)電體作用的罩，其特征在于，所述網(wǎng)材料是板網(wǎng)箔(4)。
2.權(quán)利要求1所述的原電池，其特征是，構(gòu)成板網(wǎng)箔的金屬是一種不參與電極的電化學(xué)過(guò)程的金屬，最好是不銹鋼、鎳或鍍鎳的鋼。
3.權(quán)利要求1和2所述的原電池，其特征是，板網(wǎng)箔是由厚度為0.05mm至0.15mm、尤其是0.1mm的箔料或環(huán)帶制成的。
4.權(quán)利要求3所述的原電池，其特征是，板網(wǎng)箔的孔型是菱形。
5.權(quán)利要求4所述的原電池，其特征是，板網(wǎng)的肋條寬度s為0.1mm至0.3mm，最好是0.15mm，菱形網(wǎng)孔的凈高h(yuǎn)(菱形的短對(duì)角線)比肋條寬度大1至6倍。
6.權(quán)利要求5所述的原電池，其特征是，菱形的短對(duì)角線約為1mm，該菱形接近于一個(gè)正方形。
全文摘要
在一個(gè)扁平結(jié)構(gòu)形式的原電池例如Ni/Cd鈕扣電池(1)中，片狀的粉末壓制電極(2，3)具有一個(gè)由板網(wǎng)箔(4)制成的保護(hù)罩，該保護(hù)罩還起到導(dǎo)電體的作用。材料厚度在0.05～0.15mm的這樣一個(gè)加固件比常規(guī)的金屬絲網(wǎng)隆起要少，采用不同的拉張幅度可得到多種多樣的網(wǎng)孔尺寸和形狀。構(gòu)成板網(wǎng)材料的金屬最好是鎳、高級(jí)合金鋼、鍍鎳的鋼和銅。
文檔編號(hào)H01M4/76GK1064176SQ92100798
公開(kāi)日1992年9月2日 申請(qǐng)日期1992年2月3日 優(yōu)先權(quán)日1991年2月6日
發(fā)明者沃納·里德?tīng)?申請(qǐng)人:瓦爾達(dá)電池股份公司