专利名称：方形扣式镍金属氢化物电池及其制造方法
技术领域：
本发明属于碱性镍/金属氢化物电池。
碱性镍/金属氢化物电池(以下简称Ni/MH电池)是当前移动通信，信息处理设备的主要直流电源之一。与同时广泛流行于市场的镍/镉电池相比，比能量更高，综合性能尤其是大电流充放电性能更好，而工作电压相同，故可与对应规格的镍/镉电池互换使用，这些都使Ni/MH电池一问世，就获得了广泛的应用。与稍后开发的鋰离子电池相比(其电压为3.6伏)，三个Ni/MH电池串联的电池组电压与它相同，因而它们可共用3.6V芯片设计。同时Ni/MH电池的价格比鋰离子电池便宜很多，这些因素必然使未来的市场形成Ni/Cd，Ni/MH，锂离子电池三足鼎立的局面。
小形单体密封电池外形上分为方形、圆形和扣形等。密封扣形电池是广泛使用的小形电池品种之一。因其扁平的外形和独特的结构使它可以很方便地组装成变化多样的电池块，现代通信装备，仪器仪表等都用它作电源，适应了多种多样的社会需求。目前，市场上的商品扣式电池多为圆形，少量为椭圆形，尚未见到方形扣式电池。
圆筒形密封Ni/MH电池，通常用卷绕方法将电极片和隔膜叠放在一起卷绕成电池芯，以增加电极的电化学反应面积，降低电流密度，改善充放电性能。扣式电池则和圆筒形电池不同，它是用增加交互叠放的正负极单片数目来达到增加电极面积，改善电气性能的目的。电池中只有一片正极和一片负极的单极片极芯釦形电池只适用于小电流工作环境。若要满足较高放电率的使用要求，必须采用多个单片正极和多个单片负极的多极片极芯。采用单片正负极芯时，单片正极直接与壳体接触(正极压在电池壳上或与壳点焊在一起)，而负极直接与电池盖子接触。在多极片极芯结构中，存在同极性(正极或负极)单极片之间实现电的连接(电子通路)的问题。单片数目越多，各单片之间连接点越多，制造工艺就越复杂。烧结式极片比拉浆式极片较容易实现单极片之间电连接，通常用专门设计的模具直接冲裁成所谓的“葫芦”电极。因为烧结电极内有金属镍萡或镀镍钢带基体。这种办法也适用于含有萡带形金属基体的其它类形极片，譬如，金属带涂膏式电极。现在市场上的金属网包形多极片电极扣形电池，用把金属带与包网焊接在一起的办法达到同极性极片之间的电连接。但用涂浆式泡沫镍基体极片(以下称泡沫镍极片)制造多极片极芯就困难得多。有的厂商采用“C”形金属连接片达到这一目的，但是，由于连接片与极片之间接触面积小，较厚的连接片占据相当大的空间，致使电池比能量和比功率大大降低，电池制造也很困难。
德国专利採用在单极片外套以互相连接的金属环的办法，把同极性单极片连接起来；中国专利ZL96213788.X提出了用泡沫镍基体自身实现泡沫镍单极片之间的连接方法，但制造困难，成本高，而且只适用于方形电池。
本发明的目的是提供一种方形扣式镍金属氢化物电池及其制造方法。本发明的特征在于用附加集流片的办法制成“葫芦”形正极片或负极片，实现了扣式电池里多极片极芯的泡沫镍正极单片或泡沫镍负极单片之间的相互连接，解决了用泡沫镍极片制造多极片极芯扣形电池的难题。采用这种办法，制造工艺简单，设备投资大大降低，电池生产成本明显降低，产品性能优良，适合大规模生产。
本发明包括电池壳体、电池壳盖、正极片、负极片、密封圈，外形为方形。外形为IEC标准规定的Ⅰ形和Ⅱ形(Ⅱ形如
图1所示)。该Ⅱ形方形电池使用与电池壳盖尺寸紧密配合的方形密封圈，用尼龙或尼龙共聚物树脂(俗称尼龙合金)制造，其特征是上部较厚，以确保电池的密封性，下部较薄并紧贴电池壳侧壁，以节省其占用空间又保证极芯侧面与金属壳的良好绝缘(图2)。
本发明制作电池的方法有二其一，预制法。将正极单片、负极单片和附加集流片分别成形，而后，用三者压制成“葫芦”形极片，进而用这种形状的极片采用通常的方法组装成电池，其二，现装法。依次将单正极片，单负极片和附加集流片，隔膜装入电池壳里的装配过程中形成“葫芦”极片，组装成电池。
本发明结合附图详细描述如下图1是扣形电池外形示意图；图2是电池密封圈示意图图3是单正极片(a)和单负极片(b)示意图；图4是正极集流片、负极集流片示意图；图5是三节负极、三节正极的方形扣形电池的“葫芦”形正极片制作过程示意图。图6是方形扣形电池装配示意图。
用模具把涂浆泡沫镍正极板和负极板，冲裁成所需尺寸的单正极片a和单负极片b(见图3)，把软质薄金属带冲裁成“葫芦”形的附加集流片(图4)。A为正极附加集流片，B为负极附加集流片。A与B上的宽大部分J(这里我们称之为节)，用于圆形扣式电池时是圆形，用于方形扣式电池时为方形，而它们的尺寸基本上和与它相配的单极片尺寸相同。其数目则与极芯中单极片个数相匹配。不过，制作长方形扣式电池时，由于节的两个边l和w不相等，正、负极“葫芦”形集流片上节之间连接方位不同，连接部c分别处在I和W边侧。此外集流片一头长出部分p和n是为装配电池时与电池壳或电池负极端子(电池盖或负极弹簧片)焊接用的。
为了制成“葫芦”形极片D，依次把单正极片a、正极附加集流片A、单正极片顺次放在专用模具里加压，压力1～3T/cm2，以便把两片单正极片a和附加集流片压在一起。或者在正极附加集流片A的两面刷上导电粘合剂后再按上述办法压在一起。同样方法可用于葫芦形负极片E的制作，见图5。然后组装成扣式镍金属氢化物电池。
用这种方法同样适用于圆形扣形电池的制作，此处不赘述。
用现装法装配方形电池的过程如下(参见图6)先分别制作集流片、单正极片和单负极片，把正极附加集流片的p端点焊在电池壳底部(使l边平行于电池壳较长边)，放上一片单正极片(第一片正极)，把集流片沿c部折叠过来平铺于第一片正极单片之上，再摆上一片单片正极(第二片正极)，接着把隔膜开始一端铺在第二片正极上，摆上一片负极单片(第一单片负极)，再把“葫芦”形负集流片一端(无n长出部分的一节)放于第一单片负极上，再摆上一单片负极(第二单负极)。把已铺上的隔膜从下向上翻过来盖在第二单片负极上。在隔膜上放第三单片正极，之后，被第一、第二单片正极夹住第一节的集流片弯上来并盖在第三单片正极之上。之后，重复以上做法直至第六片单负极铺完后，把负极集流片n端点焊在负极端子上，滴入适量电解液后盖上电池盖，封口，制成方形扣形电池。
在上述装配中，单极片、集流体和隔膜要放置整齐，位置正确，防止造成正负极短路。也可以使用泡沫镍正极和钢带涂膏式负极制造混合极芯方形电池。
实施例1
设计制造了一个方形扣式Ni/MH电池，采用Ⅱ形结构，其最大外形尺寸为22.4×16.3×6.5mm，用0.04mm厚的多孔软镍片制造集流片。用上述予制法制成二节“葫芦”形正、负极片。采用模具加压两次变形的方法密封电池。实际容量为350mAh，电池密封性良好。
实施例2采用实施例1中的Ⅱ形电池结构的方形电池，用泡沫镍正负极单片，极片尺寸为19×12.8×0.64mm。集流片采用0.03～0.07mm的多孔镍片。负极单片尺寸与正极相同。用上述现装法装配成“葫芦”形正负极片，此电池含有3片正极和3片负极(6单片正极和6单片负极)，其容量约为400mAh。
权利要求
1．一种扣式镍金属氢化物电池，其特征在于它包括电池壳体、隔膜、正极片、负极片和密封圈构成，电池壳盖与方形密封圈紧密配合所说的正极片包括单正极片和附加集流片，所说的负极片包括单负极片和附加集流片，单正极片、单负极片和附加集流片形成葫芦极片；其制造方法一包括下述步骤(1)用模具把涂浆泡沫镍正极板和负极板冲裁成所需尺寸的单正极片(a)和单负极片(b)；(2)把软质薄金属带冲裁成葫芦形的正极附加集流片(A)与负极附加集流片(B)；所说的正极附加集流片(A)与负极附加集流片(B)分别有宽大的节(J)以及端点p或n，所说的集流片节的尺寸与单极片的尺寸相匹配；(3)依次把单正极片(a)、正极附加集流片(A)、单正极片(a)顺次放在模具里压在一起，压力为1～3T/cm2，制成葫芦形正极片(D)；同样方法制成葫芦形负极片(E)；(4)按照通常方法组装成扣式镍金属氢化物电池；其制造方法二包括下述步骤先按制造方法一步骤(1)和(2)分别制作集流片、单正极片和单负极片；把葫芦形正极集流片的p端点焊在电池壳底部，放上第一个单正极片，把集流片折叠过来平铺于第一单正极片之上，再摆上第二个单正极片；接着把隔膜开始一端铺在第二个单正极片上，摆上第一个单负极片，再把葫芦形负极集流片无n长出部分的一节的一端放于第一个单负极片上，再摆上第二个单负极片；把已铺上的隔膜从下向上翻过来盖在第二个单负极片上；在隔膜上放第三个单正极片，之后，被第一、第二个单正极片夹住第一节的集流片弯上来并盖在第三个单正极片之上；之后，重复以上做法直至第六个单负极片铺完后，把负极集流片n端点焊在负极端子上，滴入电解液后盖上电池盖，封口，制成扣形电池。
2.按照权利要求1所说的扣式镍金属氢化物电池，其特征在于所说的葫芦形正极片(D)或葫芦形负极片(E)可以在集流片的两面刷上导电粘合剂后再压在一起。
3.按照权利要求1所说的扣式镍金属氢化物电池，其特征在于所说的密封圈材料是尼龙或尼龙合金材料，上部较厚为0.4～1mm，下部较薄为0.1～0.2mm，上部较厚部分用于电池密封，下部较薄部分用于极芯与电池壳壁之间的绝缘。
4.按照权利要求1所说的扣式镍金属氢化物电池，其特征在于可以是方形扣形电池或圆形扣形电池。
5.按照权利要求1所说的扣式镍金属氢化物电池，其特征在于所说的正极片或负极片可是烧结极片或涂膏极片。
全文摘要
本发明属于碱性镍/金属氢化物电池。它包括电池壳体、隔膜、葫芦形正极片和负极片和密封圈构成;分别制作单极片和葫芦形集流片,依次把单极片、集流片、单极片放在模具里压制成葫芦形极片组装而成,或者是将集流片、单正极片、单负极片和隔膜依次摆放集流片折叠,加入电解液,盖上电池盖,封口组装而成。本发明工艺简便、成本低,电池性能好,是使用涂浆泡沫镍极板制造多极片极芯扣形电池的一种新方法。采用特殊设计的密封圈,保证了电池的密封性。
文档编号H01M10/28GK1310489SQ0111032
公开日2001年8月29日 申请日期2001年4月4日 优先权日2001年4月4日
发明者李庶治, 刘玉芬, 程骞, 刘建华 申请人:天津市干电池厂