《一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝》是深圳市倍特力電池有限公司於2009年3月5日申請的發明專利，該專利申請號為2009101188835，公布號為CN101826638A，公布日為2010年9月8日，發明人是龍翔、葉凱、范自松。
《一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝》從負極配方、負極基體材料、隔膜、結構設計上進行開發改良，抑制了鋅極板的形變、鋅枝晶的生長、鋅的溶解與鈍化，及腐蝕電池的形成，並使製作成本得到有效降低，使圓柱鎳鋅電池具備了產業化的基礎。
2021年6月24日，《一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝
- 申請人：深圳市倍特力電池有限公司
- 發明人：龍翔、葉凱、范自松
- 申請號：2009101188835
- 申請日：2009年3月5日
- 公布號：CN101826638A
- 公布日：2010年9月8日
- 地址：廣東省深圳市寶安區龍華鎮大浪同富村工業廠房第11棟一樓
- Int. Cl.：H01M10/30; H01M10/28
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,操作內容,實施案例,專利榮譽,
專利背景
截至2009年3月，傳統圓柱鎳鋅電池其負極配方、負極基體材料、隔膜及結構設計上存有一定的缺陷。負極配方由於鋅負極的溶解與鋅枝晶的生成以及活性物質中的雜質含量過高，均對負極的穩定性影響較大；負極基體材料設計容易生成腐蝕電極或設計成本高；隔膜設計使電池的循環壽命短；結構設計因放電電流密度不均勻造成鋅負極易鈍化，鋅負極與鋼殼接觸形成腐蝕電池。
發明內容
專利目的
《一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝》的目的在於提供一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝，《一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝》從負極配方、負極基體材料、隔膜、結構設計上進行開發改良，抑制了鋅極板的形變、鋅枝晶的生長、鋅的溶解與鈍化，並使製作成本得到有效降低，使圓柱鎳鋅電池具備了產業化的基礎。
技術方案
一種圓柱鎳鋅電池，其特徵在於：該鎳鋅電池負極配方採用高純度氧化鋅，添加銦鉍的無汞鋅粉，使用氧化銦、氧化鉍、氧化釔、十六烷基三甲基溴化銨作為添加劑製作；該鎳鋅電池負極基材用銅網或銅皮並設有電鍍層；該鎳鋅電池隔膜採用雙層複合隔膜，一層隔膜為保液層隔膜，另外一層隔膜為防枝晶隔膜，兩層隔膜使用膠水黏結在一起；該鎳鋅電池鋼殼設有電鍍層，負極一端面與電池鋼殼接觸或焊接集流盤後與電池鋼殼接觸；該鎳鋅電池卷繞後極組外圈採用錫箔、電鍍銅箔或憎水膜設隔離防護。
一種製作上述圓柱鎳鋅電池的製作工藝，其特徵在於：製作工藝包括以下步驟：正極製作，按上述負極配方製作負極，隔膜複合，隔膜複合後進行隔膜裁切；將正極、負極及裁切後的隔膜進行卷繞；在電芯最外圈加防護層，可選擇將負極斷面直接接觸電池鋼殼或負極斷面焊接集流裝置後與電池鋼殼接觸；進行注液、封口，再進行活化，最後進行容量分選。
有益效果
《一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝》從負極配方、負極基體材料、隔膜、結構設計上進行開發改良，抑制了鋅極板的形變、鋅枝晶的生長、鋅的溶解與鈍化，及腐蝕電池的形成，並使製作成本得到有效降低，使圓柱鎳鋅電池具備了產業化的基礎。
附圖說明
圖1為《一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝》製作工藝流程圖；
圖1
圖2為《一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝》循環壽命曲線圖。
圖2
技術領域
《一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝》涉及一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝。
權利要求
1.一種圓柱鎳鋅電池，其特徵在於：該鎳鋅電池負極配方採用氧化鋅，添加銦鉍的無汞鋅粉，所述添加銦鉍的無汞鋅粉粒徑在18~150微米之間，使用氧化銦、氧化鉍、氧化釔、十六烷基三甲基溴化銨作為添加劑製作；該鎳鋅電池負極基材用銅網或銅皮並設有電鍍層，所述電鍍層厚度在0.3~2.0微米之間；該鎳鋅電池隔膜採用雙層複合隔膜，一層隔膜為保液層隔膜，厚度為0.10~0.30毫米之間，另外一層隔膜為防枝晶隔膜，厚度為16~80微米之間，兩層隔膜使用膠水黏結在一起；該鎳鋅電池鋼殼設有電鍍層，所述電鍍層厚度在0.3~2.0微米之間，負極一端面與電池鋼殼接觸或焊接集流盤後與電池鋼殼接觸；該鎳鋅電池卷繞後極組外圈採用錫箔、電鍍銅箔或憎水微孔膜設隔離防護；其中，所述氧化鋅的純度在99.0%以上。
2.一種製作權利要求1圓柱鎳鋅電池的製作工藝，其特徵在於：製作工藝包括以下步驟：正極製作，按上述負極配方製作負極，隔膜複合，隔膜複合後進行隔膜裁切；將正極、負極及裁切後的隔膜進行卷繞；在電芯最外圈加防護層，選擇將負極斷面直接接觸電池鋼殼或負極斷面焊接集流裝置後與電池鋼殼接觸；進行注液、封口，再進行活化，最後進行容量分選。
3.根據權利要求1所述的一種圓柱鎳鋅電池，其特徵在於：所述負極基材銅網或銅皮電鍍層選擇錫、鋅、鎳或鉻，電鍍層設一層以上。
4.根據權利要求1所述的一種圓柱鎳鋅電池，其特徵在於：所述雙層複合隔膜保液層隔膜材料採用尼綸、維尼綸、無紡布、聚丙烯膜的一種或多種，保液層隔膜設一層以上。
5.根據權利要求1所述的一種圓柱鎳鋅電池，其特徵在於：電池鋼殼設有電鍍層，電鍍層選擇錫、鋅、鎳或鉻，電鍍層設一層以上。
實施方式
操作內容
《一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝》提供的一種圓柱鎳鋅電池主要對傳統圓柱鎳鋅電池從負極配方、負極基體材料、隔膜、結構設計上進行開發改良。
《一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝》圓柱鎳鋅電池負極配方採用高純度氧化鋅，添加銦鉍的無汞鋅粉，使用氧化銦、氧化鉍、氧化釔、十六烷基三甲基溴化銨作為添加劑製作。高純度氧化鋅純度在99.0％以上，添加銦鉍的無汞鋅粉粒徑在18~150微米之間。採用《一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝》負極配方，可降低雜質對負極的影響、緩解鋅負極的溶解與鋅枝晶的生成。
《一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝》鎳鋅電池負極基材用銅網或銅皮並設有電鍍層。電鍍層選擇錫、鋅、鎳或鉻，電鍍層可設一層或一層以上，電鍍層厚度在0.3~2.0微米之間。採用《一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝》負極基材，避免了腐蝕電極的生成，使負極基體材料成本得到有效降低。
《一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝》鎳鋅電池隔膜採用雙層複合隔膜，一層隔膜為保液層隔膜，保液層隔膜材料採用尼綸、維尼綸、無紡布、聚丙烯膜的一種或多種，保液層隔膜可設一層或一層以上，厚度為0.10~0.30毫米之間；另外一層隔膜為防枝晶隔膜，防枝晶隔膜材料採用親水處理後的微孔聚丙烯、微孔聚乙烯或微孔聚乙烯與微孔聚乙烯的一種或兩種的多層複合膜，厚度為16~80微米之間；兩層隔膜使用膠水黏結在一起，膠水為聚乙烯醇、SBR、聚四氟乙烯、羥乙基纖維素鈉的一種或幾種，膠水濃度調節範圍為0.005％~5.0％之間。採用《一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝》雙層複合隔膜，提高了防止鋅枝晶的能力，同時高儲存電液性能又使隔膜中的電液得到保持，提高了電池的循環壽命。
《一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝》鎳鋅電池鋼殼設有電鍍層，電鍍層選擇錫、鋅、鎳或鉻，電鍍層可設一層或一層以上，電鍍層厚度在0.3~2.0微米之間，《一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝》電池鋼殼設有電鍍層可防止了鋅負極與鋼殼接觸形成腐蝕電池；《一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝》鎳鋅電池負極一端面與電池鋼殼接觸或焊接集流盤後與電池鋼殼接觸，可提高放電電流密度的均勻性，抑制了鋅負極的鈍化。
《一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝》鎳鋅電池卷繞後極組最外圈採用錫箔、電鍍銅箔或憎水微孔膜設隔膜防護，可防止鋅負極與鋼殼接觸形成腐蝕電池。
如圖1所示一種製作上述圓柱鎳鋅電池的製作工藝，其製作工藝包括以下步驟：正極製作，按上述負極配方製作負極，隔膜複合，隔膜複合後進行隔膜裁切；將正極、負極及裁切後的隔膜進行卷繞；在電芯最外圈加防護層，可選擇將負極斷面直接接觸電池鋼殼或負極斷面焊接集流裝置後與電池鋼殼接觸；進行注液、封口，再進行活化，最後進行容量分選。
實施案例
以製作AAA500的鎳鋅圓柱電池為例對《一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝》再做進一步說明。
（1）負極製作
負極配方組分百分比含量：氧化鋅85％、添加銦鉍的無汞鋅粉10％、氧化鉍3.0％、氧化銦0.1％、氟化鉀1.4％和0.5％的十六烷基三甲基溴化銨，一定量的0.75％羧甲基纖維素鈉粘結劑水溶液。將活性物質與粘結劑水溶液進行混合配製成漿料，用傳統的拉漿電極製作工藝將其製成極板，極板尺寸：38.2毫米×66毫米×0.33~0.36毫米。
（2）正極製作
正極配方組成：95.0％球形氫氧化鎳、30.0％鎳粉和2.0％的亞鈷粉，0.80％的羥乙基纖維素粘結劑水溶液，將活性物質與一定量的粘結劑水溶液配製成漿料，用傳統的拉漿工藝製作成極板，極板尺寸：36.2毫米×43毫米×0.51~0.54毫米。
（3）隔膜製作
用維尼綸膜0.16毫米厚度同親水處理後的30微米雙層聚丙烯膜複合裁切製成隔膜，隔膜尺寸：41.2毫米×110毫米×0.18~0.20毫米。
（4）將（1）得到的負極、（2）得到的正極、（3）得到的隔膜使用卷繞機卷繞成型，在極組最外圈加絕緣防護層後入殼、注液、滾槽、封口。
（5）將（4）封口後的電池進行活化、分容後進行性能測試。
測試項目1：荷電保持率（45攝氏度×7天）。測試結果如下表所示，
內容 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 備註 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
初始容量（毫安） | 590 | 580 | 590 | 600 | 590 | 580 | 580 | - |
存放後容量（毫安） | 480 | 470 | 480 | 480 | 480 | 480 | 470 | - |
荷電保持率（%） | 81.3 | 81.0 | 81.3 | 80.0 | 81.3 | 82.8 | 81.0 | - |
從測試數據來看，鎳鋅AAA500電池的荷電保持率均在80.0％以上。
測試項目：循環壽命。如圖2所示，從測試數據來看，鎳鋅AAA5001C循環壽命可達到200次以上。
專利榮譽
2021年6月24日，《一種圓柱鎳鋅電池及其製作工藝》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
