专利名称：二次电池用的电极及其电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及二次电池用的电极，更确切地说是二次电池用的正极或负极及其电池。
作为二次电池的泡沫电极是一种新型电极，它具有比容量高，能耗低，设备投资小，操作简便等优点。它已广泛用于高容量的镉镍电池、氢镍电池，可充式碱锰电池、锂离子电池等产品上。当前，在上述的二次电池中所用的作为二次电池电极的镍泡沫电极是由一块长方形的长边较长的泡沫镍基板及充填其上的电极活性物质构成，使载有电极活性物质的泡沫镍基板卷成螺旋筒状，螺旋筒的横切面为一条连续的螺旋线(见
图1)，而形成二次电池用的电极。
国外已经实现了泡沫镍电极用的泡沫镍基板的连续化、自动化的生产线，而国内由于尚没有建立泡沫镍基板的连续化、自动化的生产线，泡沫电极的生产还处于断续式，半机械化的生产方式，而导致了泡沫电极的均匀性不佳，泡沫镍板材的利用率低。尤其是对于大直径圆柱电池，其电极的尺寸大，长度长，使得上述问题更显得突出。据统计，目前在国内泡沫电极的生产中，其材料的综合利用率仅有80-85％。原材料的浪费大，增大了其电池生产的成本。
中国专利文献CN1122168A报导了一种用于镍金属氢化物电池的改进电极结构。该电极具有载在基板上的电化学活性材料，再用有效数量的弹性粘合剂涂敷活性材料外表面，使带有电化学活性物质的基板卷成螺旋筒状，其螺旋筒的横切面为一条连续的螺旋线。
中国专利文献CN1117207A报导了一种镍氢二次电池的构造，它包括外壳，装在外壳中并载有氧化镍和聚合物粘合剂的糊正电极，装在外壳中并含吸氢合金和聚合物粘合剂的糊型负电极，插到正、负电极间的隔片，和外壳中的碱性电解液，电极的结构如专利文献CN1122168A所述的形式一样。隔片由含聚烯烃合成树脂纤维片材构成，有亲水性第一表面和带亲水和疏水部分第二表面，隔片插在正负电极间，第二表面面对负电极。
本实用新型的目的就在于针对已有技术的二次电池用的电极存在的缺点，研制出一种二次电池用的新型电极及用该电极制成的二次电池，使电极基板的材料的利用率得到提高。
为了达到本实用新型的目的采用了分段式泡沫电极，使二次电池的电极基板的尺寸由大变小。
本实用新型的一种二次电池用的电极，由二块以上(包括二块)的载有电极活性物质的金属基板构成，每块载有电极活性物质的基板上的一个边上带有一个以上的金属极耳，使载有电极活性物质的金属基板卷成螺旋筒状，其螺旋筒的横切面为一条不连续的螺旋线。
上述结构的电极可以作为二次电池的正电极，也可以作为二次电池的负电极。本实用新型的二次电池用的电极以由2块以上(包括二块)的载有电极活性物质泡沫镍基板构成为好，又以由2～4块载有电极活性的泡沫镍基板构成为更好。每一块载有电极活性物质的泡沫镍基板以长方形为佳，在一块长方形的载有电极活性物质的泡沫镍基板的一个长方形的长边上有1～3个镍极耳为宜。将二块以上的载有电极活性物质的泡沫镍基板一个接一个地依次卷成螺旋筒状，所以二块载有电极活性物质的泡沫镍基板之间有一个长方形细缝，见图2，通常在一个二次电池中有一个以上的长方形细缝，又以有1-3个长方形细缝为宜。一块长方形的载有电极活性物质的泡沫镍基板的厚度以0.3～1.0毫米为宜，其长度和宽度以所制电池的大小而定。
本实用新型的电极结构，可用于二次电池的正电极，也可用于二次电池的负电极。正电极或负电极所用的基板(导体材料)可以用镍、不锈钢等材料制成网状、海绵状、纤维状和毡毛状多孔体，例如用泡沫镍作的泡沫镍基板，而在基板上载有正电极活性材料就形成正电极；在基板上载有负电极活性材料，例如吸氢合金材料，就形成了负电极。
正电极的制法是将导体材料例如一定厚度的泡沫镍板预轧至较薄的厚度，裁成规定形状的基板，例如长方形。在每一块长方形泡沫镍基板上点焊一个以上的镍极耳，例如二个镍极耳，形成镍泡沫镍基板。将本领域所属普通技术人员均知的活性物质Ni(OH)2及添加剂Co(OH)2、Ni粉和粘接剂羧甲基纤维素(CMC)、聚乙烯醇(PVA)、水等混合调浆后，形成正电极活性物质浆料，用机械填充方式将上述的正电极活性物质浆料填充到备好的泡沫镍基板上，在60～120℃的温度下干燥后，辗压至适宜的厚度，裁切成规定形状例如长方形。
负电极的制法，是本领域所属的技术人员均知的，将导体材料制成基板，将活性材料例如吸氢合金加入聚合物粘合剂，水一起搅拌成浆状，然后涂覆在用导体材料制成的基板上，经干燥和机械加工成规定形状，电极上的极耳可以在涂覆前或涂覆后安装在用导体材料制的基板上。
本发明的二次电池的结构基本上如上述专利文献所述，它包括外壳，装在外壳中的正电极和负电极，以插入正电极和负电极之间的方式装在外壳中的隔片(隔膜)和装在外壳中的碱性电解液，所说的电极，由二块以上的载有电极活性物质的金属基板构成，每一块载有电极活性物质的金属基板的一个边上带有一个以上的金属极耳，使载有电极活性物质的金属基板卷成螺旋筒状，其螺旋筒的横切面为一条不连续的螺旋线，装入电池壳中，将相关的极耳点焊在一起。
本实用新型的二次电池用的电极的优点在于1.由于将电极的基板小型化，将其基板分成二块以上，将电极生产过程中的基板的尺寸由大变小，减小了电极的不均匀性和加工过程中的变形量，减少了边角料，提高了材料的综合利用率，降低了电极的生产成本。
2.由于将电极的基板分成二块以上，使称重时可以进行搭配，具有更大的灵活性，基板的合格率提高，提高了电极生产中的材料综合利用率，可达90％以上，而用二块以上的基板的电池性能与用一块基板的电池性能相同。
3.本实用新型的电极可用于各种类型的采用泡沫式电极的圆柱电池，如Ni-Cd电池，Ni-MH电池，可充式碱锰电池，锂离子电池等各种二次电池中。
4.采用本实用新型的电极降低了二次电池生产的成本。
图1现有技术中二次电池用电极的横切面。
图2本实用新型的二次电池用的电极的横切面。
图中，1为长方形细缝。
图3现有技术中二次电池用的电极的展开图。
图中，2为极耳。
图4本实用新型的二次电池用的电极的展开图。
图中，1为长方形细缝，2为极耳。
用以下实施例对本实用新型的二次电池用的电极及其电池作进一步的说明，将有助于对本实用新型及其优点的进一步理解，而不作为对本实用新型的限定，本实用新型的保护范围由权利要求来决定。
实施例1本实施例的二次电池用的正电极，由二块载有正电极活性物质的长方形泡沫镍基板构成，其展开图见图4，图中1为长方形细缝，2为镍极耳。每块泡沫镍基板上点焊上一个镍极耳2，使载有正电极活性物质的基板卷成螺旋筒状，其螺旋筒的横切面为一条不连续的螺旋线，见图2，图中1为长方形细缝。二块带有正电极活性物质的泡沫镍基板之间有一长方形细缝1。
所说的正电极活性物质为Ni(OH)2及添加剂Co(OH)2、Ni粉，加入粘接剂羧甲基纤维素(CMC)、聚乙烯醇(PVA)、水混合调浆，备用。将厚度为2.0毫米的泡沫镍板预轧至1.8毫米厚，裁成尺寸为185毫米×45毫米，每块泡沫镍基板上点焊上一个宽4毫米，厚度为0.13毫米的镍极耳备用。用机械填充方式，将上述的正电极活性物质填充至备好的泡沫镍基板中，在80℃的温度下干燥后，辗压至0.62毫米厚，裁切至尺寸190毫米×46毫米×0.62毫米，每片容量为2.75AH(安培小时)，将此极片两片为一组，称量至39±1克，采用拉浆式镉电极为负极，其尺寸为450毫米×46毫米×0.55毫米，其容量大于等于7.5AH(安培小时)，维纶布为隔膜(隔片)，卷绕成螺旋筒状，插入电池壳中，将相关的极耳点焊到一起，以比重d为1.28克/立方厘米的氢氧化钾水溶液为电解质，制成D型Ni-Cd电池，额定容量为5AH(安培小时)，作为样品A。
实施例2电极结构和电池结构基本同实施例1，唯不同的是，每块泡沫镍基板上点焊上二个镍极耳，将4个镍极耳点焊到一起。
实施例3基本同实施例1，唯不同的是将拉浆式镉负极换成吸氢电极，制出D型Ni-MH电池，作为样品B。
实施例4为对照实施例，与实施例1不同的是用一块泡沫镍基板作为正电极的基板，泡沫镍基板的尺寸为370毫米×45毫米，泡沫镍正电极的尺寸为380毫米×46毫米×0.62毫米，每片设计容量为5.5AH，制出对照的D型电池作为样品C。
在同样的工艺和设备条件下，以200支D型电池为批量，统计泡沫式镍电极生产中的材料综合利用率，结果列于表1中。
表1不同结构的泡沫镍电极生产中的材料综合利用率样品A B C材料综合利用率90.8％91.4％81.6％实验结果表明，采用本实用新型的泡沫镍电极(分段式泡沫镍电极)的D型圆柱密封电池，泡沫电极部分的材料综合利用率比已有技术的电极生产，其材料综合利用率提高5-10％，同时操作简便，有明显的工业应用价值。
权利要求1.一种二次电池用的电极，其特征是，由二块以上的载有电极活性物质的金属基板构成，每块载有电极活性物质的基板上的一个边上带有一个以上的金属极耳，使载有电极活性物质的金属基板卷成螺旋筒状，其螺旋筒的横切面为一条不连续的螺旋线。
2.根据权利要求1的一种二次电池用的电极，其特征是，由2块以上的载有电极活性物质的泡沫镍基板构成。
3.根据权利要求2的一种二次电池用的电极，其特征是，由2～4块载有电极活性物质的泡沫镍基板构成。
4.根据权利要求2或3的一种二次电池用的电极，其特征是，载有电极活性物质的泡沫镍基板为长方形。
5.根据权利要求4的一种二次电池用的电极，其特征是，载有电极活性物质的泡沫镍基板的一个长方形的长边上有1-3个镍极耳。
6.根据权利要求5的一种二次电池用的电极，其特征是，载有电极活性物质的泡沫镍基板的厚度为0.3-1.0毫米。
7.一种二次电池，它包括外壳，装在外壳中的正电极和负电极，以插入正电极和负电极之间的方式装在外壳中的隔片和装在外壳中的碱性电解液，其特征是，所说的电极由二块以上的载有电极活性物质的金属基板构成，每一块载有电极活性物质的金属基板上的一个边上带有一个以上的金属极耳，使载有电极活性物质的基板卷成螺旋筒状，其螺旋筒的横切面为一条不连续的螺旋线，装入电池壳中，将相关的极耳点焊在一起。
专利摘要本实用新型涉及二次电池用的电极及其电池,该电极由二块以上(包括二块)的载有电极活性物质的金属基板构成,每块载有电极活性物质的基板上的一个边上带有一个以上的金属极耳。使载有电极活性物质的金属基板卷成螺旋筒状,其螺旋筒的横切面为一条不连续的螺旋线,本实用新型的电极提高了材料的综合利用率,降低了电极的生产成本及二次电池的生产成本,有明显的工业应用推广价值。
文档编号H01M10/02GK2273053SQ96244309
公开日1998年1月21日 申请日期1996年11月27日 优先权日1996年11月27日
发明者刘文华, 孙臣良, 颜广灵, 赖为华, 王柄连 申请人:北京有色金属研究总院