专利名称：：一种镍锌二次电池正极的制作方法
技术领域：
：本发明涉及镍锌二次电池
技术领域：
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背景技术：
：随着各种电动设备朝着小型化、便携化的方向发展，电池得到了越来越广泛的应用。电池可以分为一次电池和二次电池，一次电池》丈完电以后无法再充电，只能废弃。二次电池又称为可充电电池，在》文完电以后，可以再进行充电，循环使用。所以，在电动工具、电动玩具中，普遍采用二次电池。镍镉电池是传统上使用得较多的一种二次电池，但镍镉电池因为负极中使用了有毒物质镉，已经有越来越多的国家对镍镉电池的使用进行限制。解决之道就是要寻找镍镉电池的替代品。镍氢电池是其中的一种，但镍氩电池的成本较高。除此之外，镍锌电池渐渐进入人们的视野，镍锌电池中的负极使用锌，代替了以往使用的镉，锌是无毒的，对环境友好。并且，生产镍锌电池可以在很大程度上使用镍镉电池的生产设备，降低生产投入成本。镍锌电池的电芯由正极、负极以及处于正负极之间的绝缘隔膜组成。正极是在载流体上涂覆正极材料制成。载流体的作用主要在于两个方面，一个方面是提供了正极材料依附的载体，另一个方面是收集正极材料发生电化学反应时产生的电流，起到导电的作用。在传统的生产工艺中，正极的载流体选用发泡镍。发泡镍是在带有大量孔隙的塑料泡沫上镀金属镍而制成的，具有良好的孔隙率与导电性，但随着镍价的上涨，发泡镍的价格也随之上升，导致电池的成本不断增加。另外，镍属于重金属，扩散到环境中以后，也会对环境产生不良影响，所以，寻找价格低廉、环境友好的材料替代发泡镍作为正极载流体成为十分重要的课题。
发明内容本发明的技术解决问题是克服现有技术中使用发泡镍作为电池正极载流体的不足之处，提供一种新型镍锌电池的正极。本发明的技术解决方案是镍锌二次电池正极，由载流体以及涂覆于载流体上的正极材料构成，载流体为石墨纸，或为在基体材料上涂覆石墨、碳黑、碳粉、碳纤维、镍粉、金属粉末或金属纤维中的一种或几种构成，正极材料由活性材料、导电材料、添加剂、粘结剂组成。石墨纸由作为主体材料的含碳量80%~99.99%WT的碳纤维与作为填充材料的含碳量80。/()~99.99%WT的碳纤维粉或石墨粉或碳粉或其组合构成。其厚度为0.1mm0.4mm,抗拉强度为大于等于3MPa，石墨纯度为80%~99.99%。基体材料为不与电池的电解液发生反应的材料，可以为尼龙、或维尼纶、或聚烯烃、或氟化聚烯烃、或聚酰胺，或上述材料中的一种或几种通过单层或多层复合而成。厚度为0.1mm0.35mm，抗拉强度为大于等于3MPa。在基体材料上涂覆石墨等是采用浸涂、喷涂或辊压的方式涂覆。正极材料中的活性材料为氢氧化镍，重量百分比为60%~80%;添加剂为钴或钴的化合物、锌或锌的氧化物、稀土元素及其化合物，重量百分比为3%~10%。导电材料为石墨、碳黑、碳粉、碳纤维、镍粉、金属粉末或金属纤维中的一种或几种组成，重量百分比为15%~25%。粘结剂为羧曱基纤维素钠(CMC)、羟丙基曱基纤维素(HPMC)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡胶(SBR)、聚乙烯醇(PVA)中的一种或几种，重量百分比为1%~5%。本发明与现有技术相比的有益效果是使用由石墨纸或在基体材料上涂覆石墨等材料构成的载流体作为电池正极的载流体，克服了以往使用发泡镍作为电池正极载流体传统做法的不足之处，可以大大降低镍的使用量，从而大大降低成本，并且减轻了环境污染。图1为本发明的使用石墨纸作为电池电极载流体的电池正极结构示意图；图2为本发明的使用在基体材料上涂覆石墨等作为电池电极载流体的电池正极结构示意图。具体实施例方式实施例1:本实施例以制造镍锌AA600mAh电池为例，镍锌二次电池正极的载流体采用石墨纸，石墨纸的厚度为0.1mm，抗拉强度为3MPa，石墨纯度为99.9%。石墨纸由含碳量99.99%WT的碳纤维作为主体材料，用含碳量为99.99。/。WT的碳纤维粉作为填充材料，进行压制而成。将石墨纸裁切成宽度为38mm的长条状，然后每间隔80mm粘结上才及耳，即可作为正极的载流体使用。正极材料按重量百分比配制为正极活性材料氬氧化镍为70%,辅助添加剂氧化亚钴为5%，导电材料石墨为20。/。，粘结剂为4。/。的聚四氟乙烯乳液加1%的羟丙基曱基纤维素。将上述配比的氬氧化镍、氧化亚钴、石墨加入球磨设备中球磨均匀，得到正极材料的干粉料，然后，将上述配比的聚四氟乙烯乳液和羟丙基曱基纤维素加水混合均匀，再加入正极材料的干粉料中，充分搅拌均匀，即制得糊状的正极材料。如图1所示，在石墨纸1的上下两面分别涂覆正极材料，形成正极材料上涂层2和正极材料下涂层3，在烘干炉中烘干，再碾压成厚度为0.5mm的正极板。将长条形的正极板每间隔80mm裁切一下，制成规才各为80mmx38mm的正极片。将正极极片、隔膜、负极极片组合即成电池电芯，封装入电池钢壳，注入电解液，封口，即成镍锌电池。按照本实施例制造镍锌AA600mAh电池，对电池的循环性能和自放电性能作出测定(一)电池的循环性能测试条件如下(1)在电流为600mA的条件下充电72分钟;(2)充电完毕后将电池搁置30分钟；(3)以600mA的电流将电池放电到1.3V;(4)按步骤(1)~(3)循环200次。测试结果如表1所示。表1电池容量与循环次数对照表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>从表1可以看出，使用本发明的电池正极制造的镍锌电池，经过200次的循环充放电后，电池容量保持在初始容量的85%以上。(二)电池自放电性能按照以下方法测试电池(1)600mA充电72分钟，搁置30分钟，再以600mA放电到1.3V，得到放电容量Co;(2)600mA充电72分钟，搁置28天，再以600mA放电到1.3V，得到放电容量d;(3)(C0—CO/C0x100%，即为月自放电。测试结果为电池的月自放电为24%,可以看出，使用本发明的电池正极制造的镍锌电池的自放电率符合设计要求。实施例2:本实施例以制造镍锌AA600mAh电池为例，电池正极载流体采用在基体材料上涂覆石墨制成，基体材料选用尼龙。本领域的技术人员也很容易可以实现，可以用石墨、碳黑、碳粉、碳纤维、镍粉、金属粉末或金属纤维中的一种或几种来代替本实施例中使用的石墨，用尼龙、维尼纶、或聚烯烃、或氟化聚烯烃、或聚酰胺中的一种或几种通过单层或多层复合而构成基体材料来代替本实施例中使用的尼龙，达到与本实施例中所有材料同样的效果，在这里不——赘述。基体材料尼龙的厚度为0.35mm，抗拉强度为8MPa，如图2所示，在基体材料尼龙4的上下两面分别喷涂上石墨，基体材料尼龙4的上面为石墨层5，基体材料4的下面为石墨层6，经固化后即制成电极栽流体。将制成的电极载流体裁切成宽度为38mm的长条状，然后每间隔80mm粘结上极耳，即可作为正极的载流体使用。正极材料擠重量百分比配制为正极活性材料氢氧化镍为72%,辅助添加剂锌与氧化锌的混合物为5%，导电材为碳黑与金属粉末的混合物，占18%，粘结剂为4%的聚氧化乙烯加1。/。的聚乙烯醇。将上述配比的氬氧化镍、锌、氧化锌、碳黑与金属粉末加入球磨设备中球磨均匀，得到正极材料的干粉料，然后，将聚氧化乙烯和聚乙烯醇混合均匀，再加入正极材料的干粉料，充分搅拌得到糊状的正极材料。如图2所示，在电极载流体的上下两面涂覆正极材料，形成正极材料上涂层7和正极材料下涂层8，在烘干炉中烘干，再碾压成厚度为0.7mm的正极板。将长条形的正极板每间隔80mm裁切一下，制成规格为80mmx38mm的正极片。将正极极片、隔膜、负极极片组合即成电池电芯，封装入电池钢壳，注入电解液，封口，即成镍锌电池。按照本实施例制造镍锌AA600mAh电池，对电池的循环性能和自放电性能作出测定(一)电池的循环性能测试条件如下(1)在电流为600mA的条件下充电72分钟；(2)充电完毕后将电池搁置30分钟；(3)以600mA的电流将电池放电到1.3V;(4)按步骤(1)~(3)循环200次。测试结果如表1所示。表2电池容量与循环次数对照表8<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>从表2可以看出，一使用本发明的电池正极制造的镍锌电池，经过200次的循环充放电后，电池容量保持在初始容量的85%以上。(二)电池自放电性能按照以下方法测试电池(1)600mA充电72分钟，搁置30分钟，再以600mA放电到1.3V，得到放电容量Co;(2)600mA充电72分钟，搁置28天，再以600mA放电到1.3V，得到放电容量d;(3)(C0—d)/C0x100%，即为月自放电。测试结果为电池的月自放电为22%，可以看出，使用本发明的电池正极制造的镍锌电池的自放电率符合设计要求。以上实施例仅为说明生产镍锌二次电池正极的过程而列举，不能看作为对本发明的权利要求的限制，依照本发明的特征，镍锌二次电池正极中的相关材料可以使用其他类似材料替代而实现，本领域的技术人员可以依据本发明不经创造性劳动即可实现，亦为本发明的权利保护范围。权利要求1.一种镍锌二次电池正极，由载流体以及涂覆于载流体上的正极材料构成，其特征在于载流体为石墨纸，或为在基体材料上涂覆石墨、碳黑、碳粉、碳纤维、镍粉、金属粉末或金属纤维中的一种或几种构成，正极材料由活性材料、导电材料、添加剂、粘结剂组成。2.根据权利要求1所述的镍锌二次电池正极，其特征在于所述的石墨纸的厚度为0.1mm0.4mm，抗拉强度为大于等于3MPa，石墨纯度为80%~99.99%。3.根据权利要求1所述的镍锌二次电池正极，其特征在于所述的石墨纸由作为主体材料的含碳量80%~99.99%WT的碳纤维与作为填充材料的含碳量80%~99.99%WT的碳纤维粉或石墨粉或碳粉或其组合构成。4.根据权利要求1所述的镍锌二次电池正极，其特征在于所述的基体材料的厚度为0.1mm~0.35mm,抗拉强度为大于等于3MPa。5.根据权利要求1所述的镍锌二次电池正极，其特征在于所述的基体材料为不与电池的电解液发生反应的材料。6.根据权利要求1或4或5所述的镍锌二次电池正极，其特征在于所述的基体材料为尼龙、或维尼纶、或聚烯烃、或氟化聚烯烃、或聚酰胺中的一种或几种通过单层或多层复合而成。7.根据权利要求1所述的镍锌二次电池正极，其特征在于所述的在基体材料上涂覆石墨等是采用浸涂、喷涂或辊压的方式涂覆。8.根据权利要求1所述的镍锌二次电池正极，其特征在于所述的活性材料为氢氧化镍，重量百分比为60%~80%;添加剂为钴或钴的化合物、锌或锌的氧化物、稀土元素及其化合物，重量百分比为3%~10%。9.根据权利要求1所述的镍锌二次电池正极，其特征在于所述的导电材料为石墨、碳黑、碳粉、碳纤维、镍粉、金属粉末或金属纤维中的一种或几种组成，重量百分比为15%~25%。10.根据权利要求1所述的镍锌二次电池正极，其特征在于所述的粘结剂为羧曱基纤维素钠(CMC)、羟丙基曱基纤维素(HPMC)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡胶(SBR)、聚乙烯醇(PVA)中的一种或几种，重量百分比为1%~5%。全文摘要一种镍锌二次电池正极，涉及电池制造
技术领域：
。由载流体以及涂覆于载流体上的正极材料构成，载流体为石墨纸，或为在基体材料上涂覆石墨、碳黑、碳粉、碳纤维、镍粉、金属粉末或金属纤维中的一种或几种构成，正极材料由活性材料、导电材料、添加剂、粘结剂组成。本发明与现有技术相比的有益效果是使用由石墨纸或在基体材料上涂覆石墨等材料构成的载流体作为电池正极的载流体，克服了以往使用发泡镍作为电池正极载流体传统做法的不足之处，可以大大降低镍的使用量，从而大大降低成本，并且减轻了环境污染。文档编号H01M4/24GK101465421SQ20071012509公开日2009年6月24日申请日期2007年12月18日优先权日2007年12月18日发明者瑶李申请人:深圳市沃特玛电池有限公司