一种镍锌高能环保电池电芯的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种镍锌高能环保电池电芯。至少包括：含钴镀镍钢带的外壳、正极(1)、隔板(2)、负极(4)，极耳，隔板(2)在正极(1)和负极(4)之间，隔板(2)与负极(4)之间有纳米碳和镍网的组合体(7)。本发明具有体积小、重量轻、寿命长，能量比大、稳定性好、生产过程和产品废弃后不会污染环境等特点。
【专利说明】
一种镍锌高能环保电池电芯
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种镍锌高能环保电池电芯。
【背景技术】
[0002]节能环保、可持续发展是实现我国科学发展的重要组成部分，随着我国近年来对传统产业结构调整、发展混合动力汽车等产业等，以减少污染物产生、促进绿色环境保护。但是，混合汽车、电动自行车大规模发展必将使用更大规模的传统可充电电池，如不进行技术改进，则有可能会造成水资源、土地环境更为严重的污染，因此，新一代高能、环保电池技术创新和新型电池产业培育必须与之协同发展，成为我国乃至全球范围内亟待解决的问题。近年来由于人们对环境问题的关注，锌镍电池作为一种清洁能源相当大的优势；锌镍电池具有工作电压高、能量密度高、安全性好、成本低等优点，缺点是循环寿命低。现有普遍使用的电池一般为卷绕电池，即将正极片、负极片及正极片与负极片之间的隔膜层叠后卷绕形成，有圆柱形、方形等，根据实际需求进行选择。圆柱型电池因其结构简单，易于规模化生产，自动化程度高，应用范围广，在化学电源领域拥有非常广阔的应用市场空间，圆柱电池最常见的规格型号有18650、26650、32650、14500等规格，其中以18650应用范围最为广泛。由于倍率性能、发热等，极片一般均采用多极耳引出电流，特别是电动车等大型设备的大倍率放电，极耳更错综复杂。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种体积小、重量轻、寿命长，能量比大、稳定性好的镍锌高能环保电池电芯。
[0004]本发明的目的是这样实现的，一种镍锌高能环保电池电芯，至少包括:含钴镀镍钢带的外壳、正极、隔板、负极，极耳，隔板在正极和负极之间，隔板与负极之间有纳米碳和镍网的组合体。
[0005]由极片卷绕形成的卷绕式电芯，在构成卷绕式电芯内的每张极片上均设置有极耳。其中，含钴镀镍钢带的外壳，以SPCE为基底，在基底的两面分别镀覆了镍-钴二元合金薄膜；所述的镍-钴二元合金薄膜为晶粒尺寸50?lOOnm，厚度为2 μ m的纳米晶镀层；中间层为扩散热处理后产生的厚度为I ym的Ni/Co/Fe扩散层；表层为晶粒尺寸为50?lOOnm，厚度为2 μ m的镍-钴二元合金薄膜，此外壳具有较好的耐腐蚀性能。
[0006]纳米碳和镍网的组合体是在镍网表面涂镀纳米碳。纳米碳和镍网的组合体是以纳米碳膜附着在镍网5的上下面上。镍网厚度在5-9um之间。
[0007]电池总体规格为5.2V/5800mAh。
[0008]本发明具有体积小、重量轻、寿命长，能量比大、稳定性好、生产过程和产品废弃后不会污染环境等特点。
[0009]下面结合实施例附图对本发明作进一步说明:
【附图说明】
[0010]图1是正极耳的正极片结构示意图。
[0011]图2是负极耳的负极片结构示意图。
[0012]图3是本发明实施例1结构示意图；
[0013]图4是本发明实施例2结构示意图。
[0014]图3、图4中，1、正极；2、隔板；3、纳米碳；4、负极；5、镍网；6、纳米碳膜；7、组合体。
【具体实施方式】
[0015]实施例1
[0016]如图3所示，一种镍锌高能环保电池电芯，它至少包括:含钴镀镍钢带的外壳、正极1、隔板2、负极4，极耳，隔板2在正极I和负极4之间，隔板2与负极4之间有纳米碳和镍网的组合体7 ;纳米碳和镍网的组合体7是在镍网5表面涂镀纳米碳3 ;镍网厚度在5um。由极片卷绕形成的卷绕式电芯，在构成卷绕式电芯内的每张极片上均设置有极耳。其中，步骤包括对极片上的极耳的位置进行精确定位，所述精确定位的步骤包括:S1，设计极耳的设计位A ;S2，采用周长公式计算第η圈终止位所卷绕的极片总长度Sn ;S3，当Sk < A < Sk+1时，则极耳处于卷绕极片的第k+Ι圈上，设计定位常数，根据定位常数计算极耳的精确定位位置A';其中，A、A'为距极片卷绕起始位的距离，A、A'多0，即极耳的位置可以位于极片卷绕的起始位；n为整数且η彡I ;k为整数且k彡0，当k等于O时，即极耳位于第I圈的极片上，方法更实用，可以有效缩短试验周期，降低实验成本，对电池的性能、以及结构优化起到积极作用。其中，极耳的设计位是指根据实际需要例如导流导热等设计的大致位置，其仍然没有满足精密仪器的精度。所述极片为正极片，所述极耳可以为正极耳，所述正极片上正极耳精确定位位置为未敷料区；所述极片可以为负极片，所述极耳为负极耳，所述负极片上负极耳精确定位位置为未敷料区；极耳精确定位进一步保证未敷料区的准确性，不浪费敷料区，进一步提高电池的容量。含钴镀镍钢带的外壳，以SPCE为基底，在基底的两面分别镀覆了镍-钴二元合金薄膜；所述的镍-钴二元合金薄膜为晶粒尺寸50?lOOnm，厚度为2 μπι的纳米晶镀层冲间层为扩散热处理后产生的厚度为I ym的Ni/Co/Fe扩散层；表层为晶粒尺寸为50?lOOnm，厚度为2 μ m的镍-钴二元合金薄膜，此外壳具有较好的耐腐蚀性能。将制得的卷绕电芯套入电池外壳中并分别将焊接为一体的正极耳、焊接为一体的负极耳连接在外壳的上端和下端。
[0017]实施例2
[0018]如图4所示，一种镍锌高能环保电池电芯，它至少包括:含钴镀镍钢带的外壳、正极1、隔板2、负极4，极耳，隔板2在正极I和负极4之间，隔板2与负极4之间有纳米碳和镍网的组合体7 ;纳米碳和镍网的组合体7是以纳米碳膜6附着在镍网的上下面上，镍网厚度在9um。由极片卷绕形成的卷绕式电芯，在构成卷绕式电芯内的每张极片上均设置有极耳。对极耳的位置进行精确定位，定位常数为圆心角α，根据弧长公式可以计算极耳在第k+Ι圈极片上的位置L，极耳的精确定位位置为A' =Sk+L;所述α为在卷绕电芯中精确定位的极耳的位置和卷绕电芯的中心点连线与第一层极片卷绕终止位和卷绕电芯的中心点连线之间的夹角，O ( α < 360° ;L为距第k圈极片终止位的距离，O ^ L< Sk+l_Sk。计算方法高效简洁，可以快速定位出极耳的精确位置。极片上的极耳可以为一个，也可以为多个，极耳的个数和位置根据实际需要例如电池的实际输出倍率需求等进行设定，例如可以采用多个极耳在过卷绕电芯的中心点的直3/6页线上即圆柱形电池的直径上，便于生产，便于将多个极耳焊接为一体结构引出电流，也可以呈圆周分布，将电流从不同位引出，便于散热等。当有多个极耳在过卷绕电芯的中心点的直线上时，这些极耳的定位常数圆心角α相同或相差180°，能保证这些极耳能更好的无公差的焊接在一起，降低虚焊等不良率。
[0019]具体做法是:
[0020]I)超级N1-Zn-C(镍锌碳)电池中的碳材料只負責引出电流，並不参与反应。研究实验表明:隔膜对电池的容量与寿命影响极为明显；锌离子能够在碳材料中可逆地嵌入和脱嵌，所以将超薄多孔纳米碳-镍网叠加在隔膜上可大大延长电池寿命；
[0021]2)选用面电阻小、吸碱率大、综合性能好的隔膜可保证电池内合适的电解液量，从而也可以提高电池的循环寿命。并在正负极间的隔膜上叠加超薄多孔纳米碳-镍网抑制锌枝晶生长；
[0022]3)正极采用羟基氧化镍及纳米Ni (OH) 2及α Ni (OH) 2等复合材料，通过添加合适的Zn元素添加剂等，可大大提高氢氧化镍的活性；并对该正极合金进行一定工艺的表面处理，这样可以提高合金的抗粉化、氧化或耐酸碱腐蚀的能力。
[0023]4)在负极按照一定比例添加以下特制的添加剂:
[0024]Α)特制多形貌锌酸钙；
[0025]B)以聚氨酯类树脂作为原料，在700°C的热解温度下热解所得的碳材料组装成的电池具有较大的比容量。
[0026]本发明具有体积小、重量轻、寿命长，能量比大、稳定性好、生产过程和产品废弃后不会污染环境等特点。
[0027]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种镍锌高能环保电池电芯，其特征是，至少包括:含钴镀镍钢带的外壳、正极(I)、隔板⑵、负极(4)，极耳，隔板⑵在正极⑴和负极(4)之间，隔板(2)与负极⑷之间有纳米碳和镍网的组合体(7)，纳米碳和镍网的组合体(7)是在镍网(5)表面涂镀纳米碳⑶。2.根据权利要求1所述的一种镍锌高能环保电池电芯，其特征是，由极片卷绕形成的卷绕式电芯，在构成卷绕式电芯内的每张极片上均设置有极耳。3.根据权利要求2所述的一种镍锌高能环保电池电芯，其特征是，极片上的极耳可以为一个，也可以为多个。4.根据权利要求3所述的一种镍锌高能环保电池电芯，其特征是，电池总体规格为5.2V/5800mAh。5.根据权利要求4所述的一种镍锌高能环保电池电芯，其特征是，纳米碳和镍网的组合体是以纳米碳膜附着在镍网的上下面上。6.根据权利要求5所述的一种镍锌高能环保电池电芯，其特征是，镍网厚度在5-9um之间。
【文档编号】H01M10/28GK105895968SQ201510026099
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月20日
【发明人】黄兴英
【申请人】广西南宁百兰斯科技开发有限公司