专利名称：负极集电体具有电镀层的钮扣电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及碱性电池、特别是涉及一种碱性无汞钮扣电池。
背景技术：
传统的碱性电池(包括锌_ 二氧化锰电池及锌_氧化银电池等)，均加入汞，汞与 电池负极金属产生汞齐，以防止电池内负极锌膏与电池负极负极集电体的铁或不锈钢基层 之间反应而产生氢，造成电池气胀及漏液。近年人类致力保护环境，世界各国先后推出了不 少环保标准及法律，其中各国对汞的使用特别关注。汞，亦称水银，毒性非常高，口服、吸入 或接触后可导致脑和肝的损伤。为了减少使用汞，碱性柱型及钮扣电池已发现在其电池负极金属表面电镀上氢过 电位较高的材料(如铟、锡等金属)以取代汞，成功防止电池内锌膏与负极集电体的钢铁或 不锈钢基层之间反应而产生氢气。但这些做法还是未能完全解决电池气胀及漏液等问题， 其防气胀、防漏液的稳定性、恶劣环境存放测试及较严格的破坏性试验，相对传统含汞的碱 性电池，均不理想。因此，很多研究针对现时负极集电体各电镀层的的弱点而展开，包括最 底层的镍镀层或铜层，之后电镀上的铟镀层、锡镀层或各合金镀层有针孔及镀层不均勻等 缺点。从电镀层解剖分析，现在的电池负极集电体内无论电镀上镍层、铜层，再电镀上铟 层或锡层、铟合金层、锡合金层等，均发现负极集电体内的折弯部位(参考本实用新型图1 显示出的钮扣电池的负极集电体的剖视图，A位置)，由于其形状的关系，很难均勻地电镀 上金属层，这个问题成为镀层的弱点，使电池内锌膏与负极集电体的钢铁或不锈钢基层之 间反应而产生氢气，出现了未能完全解决电池气胀及漏液的现象。
发明内容本实用新型专利的目的在于提供一种更有效、均勻、少孔隙、更薄、价格便宜的电 镀层、并能更有效防止气胀和漏液的无汞钮扣电池。一种负极集电体具有电镀层的钮扣电池，包括负极集电体1、负极锌膏2、隔膜3、 绝缘密封圈4、正极粉饼5及正极壳体6 ；正极粉饼5填充在正极壳体6的底部，隔膜3设置 于正极粉饼上，隔开正极粉饼与负极锌膏，负极锌膏2填充于负极集电体1的凹部内，上述 绝缘密封圈4设置在上负极集电体1与正极壳体6之间，其特征在于负极集电体1的内外面电镀有镍镀层8作为底层，在负极集电体的内凹面上，在镍 镀层8上还电镀有一层铟层、锡层、铟合金层、锡合金层或铟-锡合金层10。在负极集电体的内凹面上，在镍镀层8和铟层、锡层、铟合金层、锡合金层或铟-锡 合金层10之间还电镀有一层铜层或含铜合金层9。上述含铜合金层9为锌铜合金层或铜铋合金层。上述铜层或含铜合金层9及铟层、锡层、铟合金层、锡合金层或铟-锡合金层10由 负极集电体1内凹面覆盖至负极集电体外表面不超出负极集电体顶面11。[0011]上述镍镀层8，铜层或含铜合金层9及铟层、锡层、铟合金层、锡合金层或铟-锡合 金层10的厚度分别在0. 1 i! m至5 i! m之间。上述铜层或含铜合金层9及铟层、锡层、铟合金层、锡合金层或铟-锡合金层10的 厚度分别在0. 1 ii m至2 ii m之间。所述正极粉饼5为二氧化锰或二氧化锰及氧化银的混合物。所述负极锌膏2含有氧化铟或氢氧化铟，并填充于负极集电体凹部内。负极集电体由一层铁片或者不锈钢片制成，周边有U形回折部。电解液中具有增加导电度的电解质。根据法拉第定律(Faraday' s Law)金属的还原速率与电流的大小成正比。然而， 若金属还原速率太快，会造成金属沉积镀件上时，外表面还原速较快将洞口封死，形成洞内 留下孔隙，致使镀层不密致，不平均及有孔隙。因此，本实用新型专利通过⑴添加增加导电度的电解质；⑵降低电镀电流使电 镀层更均勻、致密、更薄来克服现有技术电池气胀及漏液等现象。本实用新型与现有技术比较的优点及效果为(1)添加了增加导电度的电解质能提高金属离子浓度，大大提高了金属离子的传 送速率，有助将足够的金属离子带到反应位置。特别是当镀件形状凹凸及不规则，在电镀 时，形状凹凸及不规则形的镀件的不同位置其电位有所不同，高电位电镀金属层或合金层 变厚，低电位电镀金属层或合金层变薄，造成不均勻的金属层或合金层，因而成为电镀层的 弱点。添加了增加导电度的电解质则有效解决此问题，电镀出均勻的镀层。(2)研究发现通过使用较低电流进行电镀，并添加增加导电度的电解质，能有效降 低金属还原的速率，使各电镀层(包括镍层、铜层，以及其后再电镀上的铟层、锡层、铟合金 层、锡合金层等)结构中的金属或合金沉积充填达到均勻分布且不含任何空隙。(3)使用以上改良后的电镀，镀层明显较现有技术更均勻、致密、针孔率少。由于效 果显着，无需使用厚镀层，可镀上更薄的镀层，特别是铜层或含铜合金层9及铟层、锡层、铟 合金层、锡合金层或铟-锡合金层10的厚度更可少于lym，较现有技术在负极集电体上的 各电镀层lym至lOym为薄。新技术能使用更少材料，更加节约资源，降低成本。研究亦 发现薄镀层较厚镀层在控制镀层的均勻度以及质量的稳定性更优胜，更能解决现有技术电 池气胀及漏液等现象。(4)本实用新型使用了低电流电镀法以实现薄镀层0. lym至3i!m，使用电流低于 ldm2/A(由0. 05至ldm2/A)，比现有技术使用的电镀电流1至3dm2/A小。本实用新型的低 电流电镀法不但有效电镀出均勻、致密、针孔率少而薄的镀层，同时，节约能源，非常环保。
图1为本实用新型负极集电体的结构示意图；图2为本实用新型负极集电体的镀层结构示意图；图3为本实用新型无汞钮扣电池的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图详述本实用新型造价更低、其负极集电体拥有更平均、致密、针孔率少、更薄的镀层，并能更有效防止气胀和漏液的无汞钮扣电池。为了解决现有技术就⑴镀层不平均、不致密、针孔率多；⑵特别在负极集电体 内凹面的A部分等问题，通过(1)添加增加导电度的电解质；(2)控制电镀电流大小使电镀 层更致密、均勻，来克服现有技术电池气胀及漏液等现象。实施方案一如图2所示，负极集电体1的内外面电镀上一层更薄少于5 u m的镍镀层8，负极集 电体1的内凹面上，在镍镀层8之上再电镀上一层更薄少于1 P m的锡层10。两层电镀层均 通过使用电镀溶液2，控制电镀电流于0. 05至ldm2/A之间，并添加增加导电度的电解 质(含量占电镀溶液总含量0.02%至之间)于电镀溶液中作电镀的改良方法。实施方案二本实施方案二与实施方案一的电镀改善方法相同，负极集电体1的内外面电镀上 一层更薄少于2 u m的镍镀层8，负极集电体1的内凹面上，在镍镀层8之上再电镀上一层更 薄少于1. 5iim的铟层10。实施方案三如图2所示，负极集电体1的内外面电镀上一层更薄少于3. 5 y m的镍镀层8，负极 集电体1的内凹面上，在镍镀层8之上电镀上一层少于1 P m的铜层或含铜(彡75% )合金 层9，铜层或含铜合金层9上再电镀上一层少于1 P m锡层10。三层电镀层均通过使用电镀 溶液PH彡2，控制电镀电流于0. 05至ldm2/A之间，并添加增加导电度的电解质(含量占电 镀溶液总含量0.02%至之间)于电镀溶液中作电镀改良方法。实施方案四本实施方案四与实施方案三的电镀改善方法相同，如图2所示，负极集电体1的内 外面电镀上一层更薄少于3. 5 y m的镍镀层8，负极集电体1的内凹面上，在镍镀层8之上电 镀上一层少于0. 5 y m的铜层或含铜(> 75% )合金层9，铜层或含铜合金层9再电镀上一 层少于0. 5iim铟层10。实施方案五本实施方案五与实施方案三的电镀改善方法相同，如图2所示，负极集电体1的内 外面电镀上一层更薄为0. 1 y m的镍镀层8，负极集电体1的内凹面上，在镍镀层8之上电 镀上一层0. 1 y m的铜层或含铜(> 75% )合金层9，铜层或含铜合金层9上再电镀上一层 0. lym铟-锡合金层10。实施方案六为对比方案，将负极集电体1的内外面使用现有电镀技术方案电镀有一大于3 ym 镍镀层8，负极集电体1的内凹面上，在镍镀层8之上电镀上一层大于1 P m锡层10。实施方案七为对比方案，将负极集电体1的内外面使用现有电镀技术方案电镀有一 3 ym镍镀 层8，负极集电体1的内凹面上，在镍镀层8之上电镀上一层大于1 P m的铜层9，铜层9上 再电镀上一层大于1 P m的铟层10。上述七个实施方案制造出如图1所示本实用新型所述的负极集电体1，可由一层 铁片或者不锈钢片制成，其周边有U形回折部7。上述七个实施方案制造出如图2所示本实用新型所述的负极集电体1，所述两层镀层9及镀层10由负极集电体1内凹面覆盖至负极集电体外表面不超出负极集电体顶面 11。所述负极集电体1各镀层8 10其厚度可在0. liim至lOiim之间。更进一步，所述负极集电体1各镀层8 10其厚度可分别在0. 1 y m至5 y m之间。再进一步，所述负极集电体1各镀层8 10其厚度可分别在0. 1 y m至2 y m之间。上述七个实施方案制造出来的负极集电体1可制造成L1154无汞钮扣电池，如图 3所示包括负极集电体1、负极锌膏2、隔膜3、绝缘密封圈4、正极粉饼5及正极壳体6。所 述正极粉饼5为二氧化锰或二氧化锰及氧化银的混合物，正极粉饼5填充在正极壳体6的 底部，隔膜3设置于正极粉饼上，隔开正极粉饼与负极锌膏。所述负极锌膏2含有氧化铟或 氢氧化铟，负极锌膏2填充于负极集电体1的凹部内，负极集电体1倒扣于隔膜3上。负极 集电体1周边有U形回折部7，上述回折部与正极壳体6之间安装有绝缘密封圈4，上述绝 缘密封圈4内外均涂浸有厚胶水，作密封用。将上述七个实施方案制造出来的L1154无汞钮扣电池按(1) IEC标准作漏液测试 (2)45°C高温贮存20天、40天、60天漏液测试；(3)60°C高温贮存20天、40天、60天漏液测 试；发现七个实施方案均通过IEC基本的漏液测试及45°C 20天、40天、60天贮存漏液测试。 在更恶劣的贮存环境下，实施方案一、二、三、四及五能通过60°C 20及40天贮存漏液测试。 而实施方案三、四及五更能通过60°C 60天贮存漏液测试。以上实施方案清楚说明了在负极 集电体1使用了改良的电镀方法后，镀层更薄，使用电流更少，大大节省资源及成本，且能 更有效改善现有技术气胀及漏液等问题，在较严格的漏液测试中有更佳的表现。本领域普通技术人员在本实用新型的提示下，可以在不超出本实用新型精神的范 围内做出各种改进，本实用新型的保护范围以权利要求为准。
权利要求一种负极集电体具有电镀层的钮扣电池，包括负极集电体(1)、负极锌膏(2)、隔膜(3)、绝缘密封圈(4)、正极粉饼(5)及正极壳体(6)；正极粉饼(5)填充在正极壳体(6)的底部，隔膜(3)设置于正极粉饼上，隔开正极粉饼与负极锌膏，负极锌膏(2)填充于负极集电体(1)的凹部内，上述绝缘密封圈(4)设置在上负极集电体(1)与正极壳体(6)之间，其特征在于负极集电体(1)的内外面电镀有镍镀层(8)作为底层，在负极集电体的内凹面上，在镍镀层(8)上还电镀有一层铟层、锡层、铟合金层、锡合金层或铟-锡合金层(10)。
2.根据权利要求1所述的钮扣电池，其特征在于在负极集电体的内凹面上，在镍镀层(8)和铟层、锡层、铟合金层、锡合金层或铟-锡合 金层(10)之间还电镀有一层铜层或含铜合金层(9)。
3.根据权利要求2所述的钮扣电池，其特征在于上述含铜合金层(9)为锌铜合金层或铜铋合金层。
4.根据权利要求1或2所述的钮扣电池，其特征在于上述铜层或含铜合金层(9)及铟层、锡层、铟合金层、锡合金层或铟-锡合金层(10)由 负极集电体(1)内凹面覆盖至负极集电体外表面不超出负极集电体顶面(11)。
5.根据权利要求1或2所述的钮扣电池，其特征在于上述镍镀层(8)，铜层或含铜合金层(9)及铟层、锡层、铟合金层、锡合金层或铟-锡合 金层(10)的厚度分别在0. 1 y m至5 y m之间。
6.根据权利要求1或2所述的钮扣电池，其特征在于上述铜层或含铜合金层(9)及铟层、锡层、铟合金层、锡合金层或铟-锡合金层(10)的 厚度分别在0. 1 ii m至2 ii m之间。
7.根据权利要求1所述的钮扣电池，其特征在于所述负极锌膏(2)含有氧化铟或氢氧化铟，并填充于负极集电体(1)凹部内。
8.根据权利要求1所述的钮扣电池，其特征在于负极集电体(1)由一层铁片或者不锈钢片制成，周边有U形回折部(7)。
9.根据权利要求1所述的钮扣电池，其特征在于电解液中具有增加导电度的电解质。
专利摘要本实用新型提供了一种负极集电体具有电镀层的钮扣电池，包括负极集电体(1)、负极锌膏(2)、隔膜(3)、绝缘密封圈(4)、正极粉饼(5)及正极壳体(6)；隔膜(3)隔开正极粉饼与负极锌膏，其特征在于负极集电体(1)的内外面电镀有镍镀层(8)作为底层，在负极集电体的内凹面上，在镍镀层(8)上还电镀有一层铟层、锡层、铟合金层、锡合金层或铟-锡合金层(10)。本实用新型通过控制电镀电流大小使电镀层更致密、均匀，提供一种价格便宜、更有效、更均匀、更薄的镀层、并能更有效防止气胀和漏液的无汞钮扣电池。
文档编号H01M4/64GK201562714SQ20092014978
公开日2010年8月25日 申请日期2009年6月18日 优先权日2009年6月18日
发明者叶敏华 申请人:松柏(广东)电池工业有限公司;松栢投资有限公司