专利名称：二次电池、极片及其制作方法
技术领域：
本发明涉及二次电池，特别是涉及一种二次电池、极片及其制作方法。
背景技术：
随着社会经济的快速发展和环境保护意识的增强，人们对二次电池尤其是镍氢电 池、镍锌电池、可充锌锰电池等的需求不仅仅体现在要求电池的体积小、质量轻、性价比高， 而且也要求对环境无任何污染。降低内压则是全面提高充电电池性能的关键问题之一。充电电池当充电电量达到 一定程度后会导致正负极产生气体，特别是大电流充电过程，正负极产生的气体的量会更 快、更多。而充电电池内部产生的气体通过氧化还原等反应复合的进展是缓慢的。这样，当 电池过充时，由于伴随较多的气体析出，而造成电池内压迅速增长，较高的电池内压使电池 安全阀开启，电解液中的电解质及电化学反应过程中所产生的气体逸出，导致电解液逐渐 干涸，电池容量下降，寿命迅速降低。因此，有效的控制电池内压是提高电池容量、延长电池 寿命的重要措施之一。为加快气体复合反应，降低电池内压，公开号为CN1249541的专利申 请中提出一种表面粗糙的发泡镍基体，其主要特征为在海绵基体进行导电化处理前或后续 的电镀过程的任意阶段，在基材表面喷涂上呈点阵状的附着物，使用该泡沫镍基体的电池 尽管可以增加电池容量和寿命，但同时也会增加电池内阻，电池容量衰减较快。目前，有许 多专利或文献中为降低电池内压都采用在正负极活性物质或电解液中添加一种添加剂，如 在公开号为CN1956250A的专利申请中，提到向电极中添加一定比例(5%以下)具有高催化 活性和特殊生物活性的绿色生物类大分子添加剂，能够显著降低电池充电过程中内压升高 速度和最终内压值，而有效提高电池性能，但与此同时，也提高了电池生产成本。另外，电解液作为正负极间离子导电介质，对电池的性能也具有极 为关键的作用。目前国内外许多厂家都在研究如何提高电池容量、寿命及 降低电池内阻，增加电池的电解液量是最常用、最简单、最方便的方法，然而 采用这种方法的电池由于电解液量较多，在充放电过程中电池内压高易漏 液。提高电池内部电解液的保液能力同时降低电池内压成为研究热点。
发明内容
本发明的主要目的就是针对现有技术的不足，提供二次电池、极片及其制造方法， 提升电解液保持能力，降低电池内压，可提高电池的容量和寿命。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案
一种二次电池的极片，包括基体和布置在所述基体上的活性物质，所述极片具有通过 软化得到的呈点阵状的粗糙表面。优选地，所述粗糙表面呈均勻点阵状。所述均勻点阵中两相邻凸点的距离优选为 0. 01mm-2mm,更优选为 0. 2mm 或 Imm0
所述极片在单面或双面具有所述粗糙表面。所述极片为正极片，包括作为基体的带状连续发泡镍和嵌渗涂覆在所述发泡镍上 的正极活性物质，所述正极活性物质包括高密度球型氢氧化镍、氧化钴及氧化镱的混合物。所述极片为负极片，包括作为基体的镀镍钢带和拉浆配制在所述镀镍钢带上的负 极活性物质，所述负极活性物质包括稀土合金粉、导电剂及添加剂的混合物。 一种二次电池，包括前述的一种极片。一种二次电池的极片制作方法，包括提供基体和在所述基体上布置活性物质，所 述方法包括在所述基体上布置所述活性物质之后，软化极片以形成呈点阵状的粗糙表面。优选地，所述粗糙表面呈均勻点阵状。所述均勻点阵中两相邻凸点的距离优选为 0. 01mm-2mm,更优选为 0. 2mm 或 Imm0所述粗糙表面形成在所述极片的单面或双面。所述软化包括使用对辊机碾压所述极片，所述点阵中两相邻凸点的距离由所述对 辊机的软化轮表面上相邻凸点的距离控制。一种二次电池的制作方法，包括使用前述的一种方法制作二次电池的正极片和/ 或负极片。本发明有益的技术效果是
根据本发明的二次电池的极片具有通过软化得到的呈点阵状的粗糙表面，获得了以下 优点
1)增加了极片表面积，减小了工作电流密度，减小了电极的电化学极 化，提高了电极表面催化性能；
2)加快了电极所产生的气体在电极表面的扩散速率，即加快电池内 氢氧复合反应，降低电池充电末期内部压力；
3)提高了电池的保液能力，提高电池容量，降低电池内阻，延长电 池寿命。
图1是根据本发明一个实施例的氢镍电池的电极极片卷绕放置的剖面图； 图2是根据本发明另一个实施例的氢镍电池的电极极片卷绕放置的剖面图； 图3是根据本发明一个实施例的粉末压制成型法正极生产流程图4是根据本发明一个实施例的电极极片平面示意图。
具体实施例方式以下通过实施例结合附图对本发明进行进一步的详细说明。请参考图1和图2，根据实施例的二次电池包括正极片1、隔膜2和负极片3，卷绕 方式可为反卷，其中正极片1和负极片3的表面较粗糙呈点阵状。优选地但非一定必须地， 所述粗糙表面呈大体上均勻的点阵状。均勻点阵(本文中均勻的含义包括大体上均勻)中 两相邻凸点的距离优选为0. 01mm-2mm，更优选为0. 2mm或1mm。由于极片表面粗糙呈点阵 状，增加了极片表面积，使得表面催化性能较高，提高了保液能力，充电末期电池内压较低、 内阻小，提高了电池寿命。
如图1所示，正、负极片1、3可以是在单面具有粗糙表面。如图2所示，正、负极片1、3优选是在双面都具有粗糙表面。粗糙表面可以是分布在极片单面或双面的部分或者整个表面上。粗糙表面的增加 对于提高催化性能和保液能力来说是有利的。下面以制作一种镍氢充电电池(如型号为AAM50mAh)为例具体描述二次电池及其 极片制作方法。实施例1
正极片正极活性物质采用高密度球型Ni (OH)2,加入正极材料总量5%重量比的CoO 及0.5%重量比的氧化镱，混合，基体采用面密度为320 g/m2带状连续发泡镍。采用嵌渗干 法上粉制造正极片。首先把发泡镍预压至1.2 mm 2. 0mm，经粉料箱，当活性物质均勻填 充好后，通过对辊机碾压至厚度为0. 5 mm 0. 8mm ；其次用高压气体清除极片表面浮粉，切 片，点焊极耳、贴胶纸；然后经表面粗糙的对辊机软化，使极片柔软同时极片表面呈均勻点 阵状，两个相邻的凸点之间的距离为0. 2mm ；最后扫除电极表面的浮粉，以防杂质带入到电 池中。采用上粉末压制法制造氢镍电池正极的流程请参见图3。如图4所示，经过上述制作 过程，得到具有呈均勻点阵状的粗糙表面的正极片。负极片负极活性物质选择为稀土金属合金，基体采用面密度为200g/m2、厚度为 0. 045mm的连续冲孔镀镍钢带，采用拉浆法制造电池负极。按照合金粉导电剂添加剂质 量比为100 :(1 2) (0. 5 1)的比例配制浆料，拉浆制片；其次经过不同温度的高温 炉进行烘干，并控制极片表面温度不超过135°C ；然后经过对辊机碾压，辊距为0. mm 0. 35mm,经表面粗糙的对辊机软化后，得到的极片表面呈均勻点阵状，两个相邻的凸点之间 的距离为0. 2mm ；最后扫除电极表面的浮粉，以防杂质带入到电池中。所得具有呈均勻点阵 状的粗糙表面的负极片可参见图4。正、负极片表面的粗糙度可通过调节软化轮的粗糙度来调控。实施例2
正极片正极活性物质采用高密度球型Ni (OH) 2，加入正极材料总量5%重量比的CoO及 0.5%重量比的氧化镱，混合，基体采用面密度为320 g/m2带状连续发泡镍。采用嵌渗干法 上粉制造正极片。首先把发泡镍预压至1. 2 mm 2. 0mm，经粉料箱，当活性物质均勻填充好 后，通过对辊机碾压至厚度为0. 5 mm 0. 8mm ；其次用高压气体清除极片表面浮粉，切片， 点焊极耳、贴胶纸；然后经表面粗糙的对辊机软化，使极片表面呈均勻点阵状，两个相邻的 凸点之间的距离为Imm;最后扫除电极表面的浮粉，以防杂质带入到电池中。采用上粉压制 法制造氢镍电池正极的流程请参见图3。如图4所示，经过上述制作过程，得到呈均勻点阵 状的粗糙表面的正极片。负极片负极活性物质选择为稀土金属合金，基体采用面密度为200g/m2、厚度为 0. 045mm的连续冲孔镀镍钢带，采用拉浆法制造电池负极。按照合金粉导电剂添加剂质 量比为100 :(1 2) (0. 5 1)的比例配制浆料，拉浆制片；其次经过不同温度的高温 炉进行烘干，并控制极片表面温度不超过135°C ；然后经过对辊机碾压，辊距为0.沈mm 0. 35mm，经表面粗糙的对辊机软化后，极片表面呈均勻点阵状，两个相邻的凸点之间的距离 为Imm;最后扫除电极表面的浮粉，以防杂质带入到电池中。正、负极片表面的粗糙度可通过调节软化轮的粗糙度来调控。
比较例1
正极片正极活性物质采用高密度球型Ni (OH) 2，加入正极材料总量5%重量比的CoO及 0. 5%重量比的氧化镱混合，基体采用面密度为320 g/m2带状连续发泡镍，采用嵌渗干法上 粉制造正极片。首先把发泡镍预压至1.2 mm 2. 0mm，经粉料箱，当活性物质均勻填充好 后，通过对辊机碾压至厚度为0. 5 mm 0. 8mm ；其次用高压气体清除极片表面浮粉，切片， 点焊极耳、贴胶纸；然后软化，软化后极片表面光滑。负极片负极活性物质选择为稀土金属合金，基体采用面密度为200g/m2、厚度为 0. 045mm的连续冲孔镀镍钢带，采用拉浆法制造电池负极。按照合金粉导电剂添加剂质 量比为100 :(1 2) (0. 5 1)的比例配制浆料，拉浆制片；其次经过不同温度的高温 炉进行烘干，并控制极片表面温度不超过135°C ；然后经过对辊机碾压，辊距为0. mm 0. 35mm，然后软化，软化后极片表面光滑。表1采用本发明的电极片电池同普通极片的电池性能比较
权利要求
1.一种二次电池的极片，包括基体和布置在所述基体上的活性物质，其特征在于，所 述极片具有通过软化得到的呈点阵状的粗糙表面。
2.如权利要求1所述的二次电池的极片，其特征在于，所述粗糙表面呈均勻点阵状。
3.如权利要求2所述的二次电池的极片，其特征在于，所述均勻点阵中两相邻凸点的 距离为0. 01mm-2mm,优选为0. 2mm或1mm。
4.如权利要求1-3所述的二次电池的极片，其特征在于，所述极片在单面或双面具有 所述粗糙表面。
5.如权利要求1-3所述的二次电池的极片，其特征在于，所述极片为正极片，包括作为 基体的带状连续发泡镍和嵌渗涂覆在所述发泡镍上的正极活性物质，所述正极活性物质包 括高密度球型氢氧化镍、氧化钴及氧化镱的混合物。
6.如权利要求1-3所述的二次电池的极片，其特征在于，所述极片为负极片，包括作 为基体的镀镍钢带和拉浆配制在所述镀镍钢带上的负极活性物质，所述负极活性物质包括 稀土合金粉、导电剂及添加剂的混合物。
7.一种二次电池，其特征在于，包括根据权利要求1至6中任一项所述的极片。
8.一种二次电池的极片制作方法，包括提供基体和在所述基体上布置活性物质，其特 征在于，所述方法包括在所述基体上布置所述活性物质之后，软化极片以形成呈点阵状的 粗糙表面。
9.如权利要求8所述的二次电池的极片，其特征在于，所述粗糙表面呈均勻点阵状。
10.如权利要求9所述的二次电池的极片制作方法，其特征在于，所述均勻点阵中两 相邻凸点的距离为0. 01mm-2mm，优选为0. 2mm或1mm。
11.如权利要求8-10所述的二次电池的极片制作方法，其特征在于，所述粗糙表面形 成在所述极片的单面或双面。
12.如权利要求8-10所述的二次电池的极片制作方法，其特征在于，所述软化包括使 用对辊机碾压所述极片，所述点阵中两相邻凸点的距离由所述对辊机的软化轮表面上相邻 凸点的距离控制。
13.一种二次电池的制作方法，其特征在于，包括使用根据权利要求8至11任一项所述 的方法制作二次电池的正极片和/或负极片。
全文摘要
本发明公开了一种二次电池的极片及其制作方法，包括基体和形成在所述基体上的活性物质，所述极片具有通过软化得到的呈点阵状的粗糙表面。所述粗糙表面优选呈大体上均匀的点阵状。均匀点阵中两相邻凸点的距离优选为0.01mm-2mm，更优选为0.2mm或1mm。本发明还公开了具有所述极片的一种二次电池及其制作方法。根据本发明的二次电池极片表面催化性能较高，二次电池内压低、保液能力强、内阻小、寿命长。
文档编号H01M4/26GK102064320SQ20101060481
公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者刘德良, 刘新华, 彭东方, 王卫东, 王守军, 王红玲 申请人:深圳市量能科技有限公司