造价通

反馈
取消

热门搜词

造价通

取消 发送 反馈意见

一种电极片的制作方法及电极片实施方式

2022/07/15128 作者:佚名
导读:下面结合具体实施方式并对照附图对《一种电极片的制作方法及电极片》做进一步详细说明。 如图1所示,为该具体实施方式中电极片的制作方法流程图,包括以下步骤: 1)制作导电基体。该导电基体为连续型泡沫镍。优选地,连续型泡沫镍表面各处的厚度、面密度和空隙率一致。 2)通过超声波雾化粘结剂溶液,将粘结剂溶液喷射到导电基体表面。 其中,粘结剂溶液中粘结剂的质量分数为0.5%-30%。所选粘结剂溶液中的粘结剂成

下面结合具体实施方式并对照附图对《一种电极片的制作方法及电极片》做进一步详细说明。

如图1所示,为该具体实施方式中电极片的制作方法流程图,包括以下步骤:

1)制作导电基体。该导电基体为连续型泡沫镍。优选地,连续型泡沫镍表面各处的厚度、面密度和空隙率一致。

2)通过超声波雾化粘结剂溶液,将粘结剂溶液喷射到导电基体表面。

其中,粘结剂溶液中粘结剂的质量分数为0.5%-30%。所选粘结剂溶液中的粘结剂成分包括亲水性粘结剂和憎水性粘结剂。这是因为,亲水性粘结剂具有良好的粘结作用,活性物质不会从导电基体上脱落。且亲水性粘结剂可促使电解液与活性物质充分接触,使导电基体润湿程度增加,因而电化学反应的有效表面积增加,可降低电极电流密度,从而减少电极内阻和极化,使得制成的电极片内阻小。而憎水性粘结剂耐碱性较好,可保证电极循环过程中粘结剂仍能具有粘结活性物质的能力,保证电极循环过程中活性物质也不脱落。且憎水性粘结剂有助于气体的传输,可降低电池充电过程中的压力。其中,亲水性粘结剂为羧甲基纤维素钠、甲基纤维素钠或聚乙烯醇,憎水性粘结剂为聚四氟乙烯或丁苯橡胶。优选地,亲水性粘结剂选择羧甲基纤维素钠,憎水性粘结剂选择聚四氟乙烯。电极片辊压时憎水性粘结剂聚四氟乙烯纤维化形成一个三维网状基体可容纳活性物质,同时亲水性粘结剂羧甲基纤维素钠中水分的蒸发使得导电基体的孔隙增大,使得制得的电极片的真实面积较大,可降低电极的浓差极化和欧姆极化,从而提高电极片的容量和大电流放电能力。此外,亲水性粘结剂羧甲基纤维素钠具有良好的粘结作用,可使活性物质不脱落,从而可提高电池循环寿命。

3)在导电基体上涂覆粉末状活性物质。

4)将经过步骤3)处理后的导电基体辊压成电极片。

上述方法制成的电极片中,当粘结剂的附着量占制成的电极片重量的0.005%-3%时,制成的电极片的电池性能发挥较好。这是因为,若粘结剂附着量多余3%时,粘结剂强度是足够了,但是由于导电性的粘合剂使用过多,电极的导电性降低了,同时粘结剂包围着活性物质使其充放电效率下降,电池活化变慢,而且增大电极内阻和极化,导致容量和大电流放电能力差。若粘结剂附着量少于0.005%时,粘结强度会降低,且随着充放电循环,活性物质会从电极上脱落导致容量下降,循环寿命变短,甚至导致电池短路。根据“粘结剂的附着量占制成的电极片重量的0.005%-3%”的要求,以及粘结剂溶液中粘结剂的质量分数即可确定需使用的粘结剂溶液的量。

该具体实施方式中的电极片制作方法简单,易于操作,适宜于电池的大批量生产。采用该具体实施方式制造的电极片,由于粘结剂均匀地涂覆在导电基体表面,粘结剂粘结活性物质,从而使得制成的电极片表面分布的活性物质均匀,保持了湿法工艺的均匀优点。另外,超声波雾化喷射粘结剂溶液,液状的粘结剂也可起到润滑电极片的作用,使得制成的电极片也较柔软,卷绕时不宜形成微裂纹,减少制成的电池微短路现象。再者,由于超声波雾化喷射粘结剂,粘结剂在导电基体上的附着分量适宜,不会像传统湿法工艺那样有多余大量粘结剂附着在导电基体上,因此制成的电极片内阻小,保持了干法工艺的低内阻性能。因此,通过该具体实施方式制造的电极片即具有湿法工艺制作的电极片均匀、柔软的优点,也具有干法工艺制作的电极片低内阻性能的优点。同时,该具体实施方式粘结剂的使用量也比2010年之前的技术中湿法工艺中的粘结剂的使用量降低10倍以上。

该具体实施方式中还提供一种电极片,即采用上述电极片的制作方法制得。

按照该具体实施方式中制作方法制得的电极片,相对于2010年之前的技术中干法工艺制得的电极片,装配成电池后电池的性能较好,例如电池容量较高、电池的循环使用寿命较长、电池的放电容量较高、电池在常温下放置一段时间后性能仍较稳定。如下通过实验组和对照组的性能测试进行比较说明。

实验组电池:采用该具体实施方式的制作方法制成电极片,由该电极片组装的电池。具体地,将规格为宽*厚=103毫米*1.7毫米连续型泡沫镍依次经过打印极耳位,超声波雾化喷射粘结剂溶液,粘结剂溶液中粘结剂成分包括聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠,粘结剂成分的质量分数为10%,总的粘结剂的附着量为制成的镍电极片重量的0.5%,涂覆活性物质,辊压压片,分切极片,称重分档后点焊极耳制得镍电极片(104毫米*45毫米*0.70毫米,10.0克)作为正极片。将该正极片与隔膜、AB5型合金负极片(132毫米*45毫米*0.28毫米)卷绕,注入2.5克由2摩尔/升的 NaOH溶液 7摩尔/升的 KOH溶液 0.6摩尔/升 LiOH溶液组成的电解液,点焊封口,制成镍氢电池。封口后的电池常温搁置后,经过化成及分容制成电池。该制成的电池为实验组。其中,电池化成为0.1C电流充电16小时,0.5C电流放电84分钟,0.3C电流充电5小时,0.5C电流放电至1.0伏。电池分容方法为0.2C电流放电至1.0伏,0.5C电流充电138分钟,0.5C电流放电至1.0伏。

对照组电池:采用2010年之前的技术中干法工艺制成电极片,由该电极片组装的电池。具体地,将规格为宽*厚=103毫米*1.7毫米连续型泡沫镍依次经过打印极耳位,涂覆活性物质,辊压压片,分切极片,称重分档后点焊极耳制得镍电极片(104毫米*45毫米*0.70毫米,10.0克)作为正极片。将该正极片经过与上述实验组制得的正极片一样的后续工序制成电池。该制成的电池为对照组。

测试上述实验组电池和对照组电池的电池容量(测试条件为:0.2C电流下充放电至放电终止电压Ve=1.0伏,环境温度为20℃),得到测试曲线如图2所示。图2中,A1线表示实验组电池的容量测试曲线;B1线表示对照组电池的容量测试曲线。从图中可知,当同位于终止电压1.0伏时,A1线对应的横坐标放电容量大于B1线对应的横坐标放电容量,因此可得到实验组电池的放电容量高于对照组电池的放电容量。

测试上述实验组电池和对照组电池的高倍率放电容量(测试条件为:3C电流下放电至放电终止电压Ve=1.0伏,环境温度为20℃),得到测试曲线如图3所示。图3中,A3线表示实验组电池的高倍率放电容量测试曲线;B3线表示对照组电池的高倍率放电容量测试曲线。从图中可知,在高电流3C电流下,A3线对应的横坐标放电容量始终高于B3线对应的放电容量,因此可得到实验组电池的3C放电容量高于对照组电池的3C放电容量。

测试上述实验组电池和对照组电池在20℃下放置28天后的放电情形(测试条件为:0.2C电流下充放电至放电终止电压Ve=1.0伏,环境温度为20℃),得到测试曲线如图4所示。图4中,A4线表示实验组电池在20℃下放置28天后放电测试曲线;B3线表示对照组电池在20℃下放置28天后放电测试曲线。从图中可知,20℃下放置28天后,相同放电条件下,A4线对应的横坐标放电容量仍然始终高于B4线对应的放电容量,因此可得到实验组电池在28天后的放电容量仍然高于对照组电池在28天后的放电容量。

测试上述实验组电池和对照组电池先经过0.2C充电电流充电5小时后,在20℃下放置28天后的低压情况,得到测试结果如表1所示。表1中,测试10000支对照组电池的电压,有5支对照组电池出现低压情况(1.20伏以下),而测试10000支实验组电池的电压,均无电池出现低压情况,可见实验组的低压比例低于对照组的。

表1

测试上述实验组电池和对照组电池的循环寿命,测试条件为:环境温度为20±5℃,电池以0.2C电流放至1.0伏后,以1)0.1C电流充电16小时,再以0.2C电流放电2.5小时(第一个循环);2)0.25C电流充电190分钟,0.25C电流放电140分钟(第2-48个循环);3)0.25C电流充电190分钟,以0.25C电流放电至1.0伏(第49个循环);4)0.1C电流充电16小时,搁置1小时,0.2C电流放电至1.0伏(第50个循环)。重复步骤1)—4)。电池在完成50次循环后,允许开路搁置足够的时间,以便正好隔两周开始第51个循环。在上述循环过程中如果任一过程中的放电电压低于1.0伏,则表示电池的循环寿命终止,放电可以停止。经过测试得到的结果如表2所示,表2中,实验组电池的循环寿命为541周,对照组电池的循环寿命为427周,即可知实验组电池的循环寿命性能好于对照组电池的循环寿命性能。

表2

从上述图2-4以及表1-2的测试结果分析,可知该具体实施方式中制作方法制得的电极片,相对于2010年之前的技术中干法工艺制得的电极片,装配成电池后电池的性能较好。

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
关注微信公众号造价通(zjtcn_Largedata),获取建设行业第一手资讯

热门推荐

相关阅读