一種鎳氫電池正極片的制備方法

專利名稱：一種鎳氫電池正極片的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種鎳氫電池正極片的制備方法，特別涉及一種鎳氫電池正極片的全 自動制備方法。
背景技術：
已有的技術資料中公開了一些電池正極材料的制備方法及其所采用的裝置，例 如CN2927328公開了一種全自動鋰離子電池制片機，其包括自動放料裝置、包膠和送極 耳裝置、極耳與極片結合裝置、定長牽引裝置、極片貼膠裝置、成品處理裝置、電氣部分以及 承載極片運動的多個滾輪；其中自動放料裝置為一卷料的圓盤；包膠和送極耳裝置依次包 括裝有極耳的料卷、輸送料卷的導輪、送膠部件、包膠部件、送極耳部件和切極耳部件，送極 耳部件由一送定長極耳氣缸帶動，還有一壓極耳氣缸將極耳壓在送極耳部件上；極耳與極 片結合裝置根據制片機制作極片是正極片或負極片不同而選擇超聲波焊接裝置或鉚接裝 置；定長牽引裝置可預先設定每次牽引極片的長度，每次牽引固定長度的極片；極片貼膠 裝置依次包括至少一個卷有膠帶的卷筒、多個輸送膠帶的滾輪、切膠刀、吸膠板、壓膠桿和 送膠板，切膠刀由切膠氣缸驅動；吸膠板由送膠塊氣缸驅動；吸膠板由送膠塊氣缸驅動水 平移動，由貼膠氣缸驅動垂直動作；壓膠桿分別由手指氣缸和脫膠氣缸帶動向不同方向動 作。該制片機可以實現整個過程的自動化，從放料、送極耳、極耳包膠、焊接(鉚接)、極片貼 膠、到最后把成品收卷(或剪切后疊起)，均可由該制片機的各部分分別完成，在極片從自 動放料裝置到最后收卷的過程中由多個滾輪支撐前進，整個設備自動化程度高，而且效率 尚oCN1731619公開了一種制造可以提高容量穩定性，循環性能，耐高溫的折疊式卷 繞方法，其易于實現連續性、自動化的生產折疊式卷繞，其中包含了正極片的全自動制備方 法將由含有鋰化合物活性物質、導電劑、粘接劑以及溶劑混合配置成漿料，再將上述漿料 涂覆在集流體鋁箔上，并加熱去除鋁箔上多余的溶劑，再用輥壓機壓成一定厚度，裁成所需 尺寸的長條形極片，將正極耳導電柱固定連接長條形極片上，即構成正極片。但是對于鎳氫電池正極片制備方法的記載也都是按照傳統方式進行制備，典型的 傳統鎳氫電池正極片制備方法如下先在基帶上輔料然后滾壓得到極片，后續還需要經過 涂膠、軟化、焊極耳、極耳貼膠質等工序才能進入裝配工序。以上介紹的鎳氫電池正極片制備方法，整個過程自動化程度不高，效率低，且極片 的一致性難以保證。在傳統鎳氫電池正極片制備方法中，還存在著無法精確控制上粉量、 上粉的效率低、上粉箱中的浮粉容易引起電池短路、傳統立式輥壓機對材料要求高、維修不 便、冷輥等問題。在切片過程中容易產生毛刺，與極耳焊接后，接觸面積較小，不利于過大電流。

發明內容
本發明是為了解決現有技術中存在的整個過程自動化程度不高，效率低，極片的一致性難以保證，無法精確控制上粉量、上粉的效率低、上粉箱中的浮粉容易引起電池短 路、傳統立式輥壓機對材料要求高、維修不便、冷輥等問題。提供了一種新的全自動鎳氫電 池正極片制備方法，有效的克服了現在技術中存在的問題，制備的極片一致性好。本發明是采用如下技術方案實現的一種鎳氫電池正極片的制備方法，包括如下步驟泡沫鎳卷饒在自動放料裝置上，經自動送料裝置，進入自動預壓裝置進行預壓，預 壓后通過自動涂膠裝置和自動上粉裝置填充漿狀物質以及活性物質和添加劑，然后進入自 動對輥裝置進行壓片，壓片后進入自動厚度檢測裝置檢測極片厚度，然后進入自動軟化裝 置軟化極片，軟化后進入自動焊極耳裝置焊接極耳，然后進入數控的自動分切裝置進行切 片，最后進入自動稱重裝置進行稱重。各個步驟工序之間包括一個或多個滾輪。上述的一種鎳氫電池正極片的制備方法，其中在極片自動焊接極耳前的任意步驟 之間，進入自動焊鎳絲裝置，在極片的邊緣網位上焊一條鎳絲。上述的一種鎳氫電池正極片的制備方法，其中所述的自動焊鎳絲裝置是指激光焊 接機，在極片的邊緣網位上焊一條直徑為0. 3mm鎳絲。上述的一種鎳氫電池正極片的制備方法，其中在極片自動焊接極耳后，進入自動 貼膠裝置貼膠。上述的一種鎳氫電池正極片的制備方法，其中所述的自動貼膠裝置是由送膠部件 和貼膠部件組成，在極帶經過的時候實現自動貼膠。上述的一種鎳氫電池正極片的制備方法，其中所述的自動放料為一卷料的圓盤； 所述自動送料裝置為滾輪，由單獨的電機控制，直徑在50-800mm之間；所述自動預壓裝置 為至少一對滾輪，對輥之間的間隙和對輥速度由數控裝置調節；自動涂膠裝置往基帶上均 勻的上膠，數控裝置調節上膠量和上膠速度；所述自動上粉裝置為上粉箱；所述的自動對 輥裝置為輥壓機；所述的自動厚度檢測裝置為測厚儀；所述的自動軟化設備為一對滾輪， 滾輪長度方向上有一條條的圓弧形凸臺；所述的自動焊極耳，包括裝有極耳的料卷、輸送料 卷的導輪和焊接機，焊接位置和焊點距離可以調節；所述的自動分切裝置為裁片機；所述 的自動稱重裝置為電子稱。上述的一種鎳氫電池正極片的制備方法，其中所述的輥壓機是指滾輪左右平行且 中心軸線位于同一水平面上的輥壓機。上述的一種鎳氫電池正極片的制備方法，其中所述的上粉箱中4個毛刷分別由不 同的電機控制，采用數控調節間隙設備調節毛刷之間的距離，且還裝有刷浮粉裝置。上述的一種鎳氫電池正極片的制備方法，其中所述的刷浮粉裝置為至少一個可調 節與極片之間距離的刮刀。上述的一種鎳氫電池正極片的制備方法，其中采用自動涂膠裝置涂覆漿狀物質之 前先進入自動上粉裝置填充活性物質和添加劑。上述的一種鎳氫電池正極片的制備方法，其中采用自動上粉裝置填充活性物質和 添加劑之前先進入自動涂膠裝置涂覆漿狀物質。上述的一種鎳氫電池正極片的制備方法，其中在輥壓后進入自動涂膠裝置涂覆漿 狀物質。在技術方案中，因為所述活性物質和添加劑都是現有的制造電池極片的材料，因此在說明書中不再展開進行詳細說明。在技術方案中，涂膠裝置涂覆的漿狀物質為溶劑，所述溶劑為水、乙醇、N-甲基吡 咯烷酮、二丙二醇二甲醚、二丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯和異構烷烴溶劑油中一種或幾 種；在此基礎上還可以添加羧甲基纖維素鈉、羥丙基纖維素鈉、甲基纖維素、丁苯橡膠、聚乙 烯醇、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或幾種粘接劑，溶劑和粘接劑 的重量比為1 0.0001-0.65 ；在添加粘接劑的基礎上還可以加入導電劑，導電劑為碳粉、 乙炔黑、石墨、鎳粉、鎳纖維、鈷粉、氧化亞鈷和氫氧化鈷中的一種或幾種，溶劑、粘接劑、導 電劑的重量比為 1 0. 0001-0. 65 0.0001-0.15。在技術方案中，我們將極片分為兩個部分，填充有活性物質和添加劑的部分我們 稱為粉部，一般位于極片基帶的中間；而沒有填充有活性物質和添加劑的部分我們稱為網 位，一般位于極片基帶的兩邊。在技術方案中，所述的焊接方式包括而不限于超聲波焊、電子束焊、激光焊或壓 接。所述的各種焊接方式都是現有技術中存在的焊接方式。在技術方案中，所有的數控裝置都是現有技術中的數控裝置，可以從市面上直接 買到。本發明與現有技術相比，具有以下優點及有益效果整個極片制作和處理過程自 動化，能夠提高極片的一致性，而極片的一致性是影響電池一致性的關鍵因素；提高了極片 的性能，能夠縮短制作時間，節約人力成本；可以減少人為因素的影響，便于產品問題追溯。 且由于在制備過程中，在極片的邊緣基帶上焊一條鎳絲，減少了毛刺，避免了傳統工藝發泡 鎳下壓過程中毛刺短路的風險，通過電流量增大。由于使用了滾輪左右平行且中心軸線位 于同一水平面上的輥壓機，能夠精確控制且解決傳統工藝中通過傳統壓機時掉粉問題；同 時在傳統工藝中，上粉后經過一段時間才進入輥壓機，這樣溫度已經降低，是冷輥，采用橫 向壓機，可以使極片在上粉后馬上進入壓機，進行熱輥，效率更高。由于使用了新型的上粉 箱，提高了上粉效率，避免了浮粉引起電池短路的風險，具有廣闊的工業應用前景。


以下附圖僅旨在于對本發明做示意性說明和解釋，并不限定本發明的范圍。其 中圖1是本發明所述的鎳氫電池正極片的制備方法中實施例2的流程圖；圖2是本發明所述的鎳氫電池正極片的制備方法中實施例2的所述輥壓機的左視 結構示意圖；圖3是本發明所述的鎳氫電池正極片的制備方法中實施例2所述立式輥壓機的俯 視結構示意圖；圖4是本發明所述的鎳氫電池正極片的制備方法中實施例2采用立式對輥機和臥 式對輥機極片厚度均勻性對比圖，其中左圖為立式對輥機，極片厚度Cpk:0. 37，右圖為臥 式對輥機，極片厚度Cpk:1.86 ；圖5是本發明所述的鎳氫電池正極片的制備方法中實施例采用的上粉箱的整體 結構圖；圖6是本發明所述的鎳氫電池正極片的制備方法中實施例2采用的自動焊鎳絲裝置的自動焊接鎳絲極片的效果圖。圖7是本發明所述的鎳氫電池正極片的制備方法中實施例2采用的上粉箱與 傳統上粉箱所制作極片一致性對比，其中下圖為傳統刷粉箱所制得的參照極片重量Cpk: 0. 09，上圖為本發明采用的上粉箱制得的實施例極片重量Cpk:6. 04，其中工藝參數為 9. 63-9. 69g。
具體實施例方式為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照

本發 明的具體實施方式
。實施例1將規格為43X 1. 3mm泡沫鎳卷饒在圓盤1上，經滾輪2，然后進入一對大型滾輪4 進行預壓，預壓后泡沫鎳基帶的厚度為0. 95mm。通過自動涂膠裝置5刷涂漿料，所述漿料 由水1千克、粘接劑聚四氟乙烯0. 35千克、導電劑鎳粉0. 05千克混合而成(如果采用一定 濃度的聚四氟乙烯乳液，則可以相應減少水的量)，然后經過上粉箱6上粉將活性物質與添 加劑的混合粉末刷入涂敷有漿料的基帶內，所述正極活性物質由商品化的球形氫氧化鎳與 鈷粉按97 3的比例配比，混合均勻，上粉箱如圖5所示。然后立即進入液壓臥式對輥機 7滾壓，臥式滾壓機7如圖2所示，對輥機滾輪直徑為6 800mm，壓片參數如下 滾壓后得到一定厚度(工藝為0.68士0.01mm)的極帶。然后進入自動厚度檢測裝 置測厚儀8檢測厚度，進入自動軟化裝置9進行軟化，軟化后進入自動焊極耳裝置自動點焊 機10焊接極耳，自動點焊機10為現有設備；然后進入自動貼膠裝置11進行貼膠，再在裁切 裝置自動裁片機12中，將極片裁切成90mmX 43mmX 0. 7mm的正極片，最后進行稱重，在電子 稱13中稱得正極中含活性物質總量為8. 0g。為測量本發明所述的正極片的制備方法給電池性能帶來的有益效果，我們下面再 接著制備一個完整的電池負極片的制備，采用現有技術中的制備方法，包括混漿、上漿、烘干、滾壓、裁切等。 負極漿料由商品化的AB5貯氫合金、CMC水溶液、PAAS水溶液組成；負極基體為鍍鎳鋼帶； 負極片尺寸為125X43X0. 33mm，負極片中活性物質總量為8. 4g。電池的制作，將隔膜置于上述正負極片中間按次序疊好，然后卷繞成螺旋狀，做成 電池極組，再將極組裝入AA圓形電池的鋼殼中，注入NaOH、K0H 二元電解液，最后封口制成 AA2000的鎳氫電池。為了進行比較，參照樣品制作對照電池，制作程序與極片現有技術制備方法大致 相同，先在基帶上輔料然后滾壓得到極片，后續還需要經過涂膠、軟化、焊極耳、極耳貼膠質 等工序，整個過程不是在自動流水線上進行。各制作8個電池進行電性能測試比較。實施方案制作的電池與對照電池性能比較如下0. 2C容量測定、1C容量測定、電池一致性比較如下(其中表1為本發明實施例制
6作的電池性能表；表2為對照電池性能表)
表 1 表2由表可見1、本發明實施例制作的電池0. 2C容量和IC容量均高于對照電池；2、 本發明實施例制作的電池一致性較好，各個電池之間性能相差較小。本實施例中使用的臥式滾壓機7如圖2所示，包括機床座14、移動軸承15、極片調 隙機構16、固定軸承座17、動力系統18、推力軸承19、.圓錐滾子軸承20、軋輥21等部件。本實施例中使用的上粉箱如圖5所示，包括導向調節電機22、支撐機構23.、百分 表24、導向結構25、刷輥調速電機26、刷輥27等部件。實施例2制備步驟與實施例1相同，在進入預壓之前，進入自動焊鎳絲裝置激光焊機3，在 基帶邊緣上焊接一條直徑為0. 3mm鎳絲28，其他部位為上粉位29。焊接方式為激光焊，采 用某公司的激光焊接設備，光學設置如下 工藝參數如下 以上所述僅為本發明示意性的具體實施方式
，并非用以限定發明的范圍。對于本 發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明的構思和原則的前提下所作的等 同變化、修改與結合，均應屬于本發明保護的范圍。
權利要求
一種鎳氫電池正極片的制備方法，包括如下步驟泡沫鎳卷饒在自動放料裝置上，經自動送料裝置，進入自動預壓裝置進行預壓，預壓后通過自動涂膠裝置和自動上粉裝置填充漿狀物質以及活性物質和添加劑，然后進入自動對輥裝置進行壓片，壓片后進入自動厚度檢測裝置檢測極片厚度，然后進入自動軟化裝置軟化極片，軟化后進入自動焊極耳裝置焊接極耳，然后進入數控的自動分切裝置進行切片，最后進入自動稱重裝置進行稱重。各個步驟工序之間包括一個或多個滾輪。
2.如權利要求1所述的一種鎳氫電池正極片的制備方法，其特征在于在極片自動焊 接極耳前的任意步驟之間，進入自動焊鎳絲裝置，在極片的邊緣網位上焊一條鎳絲。
3.如權利要求2所述的一種鎳氫電池正極片的制備方法，其特征在于所述的自動焊 鎳絲裝置是指激光焊接機，在極片的邊緣網位上焊一條直徑為0. 3mm鎳絲。
4.如權利要求1所述的一種鎳氫電池正極片的制備方法，其特征在于在極片自動焊 接極耳后，進入自動貼膠裝置貼膠。
5.如權利要求4所述的一種鎳氫電池正極片的制備方法，其特征在于所述的自動貼 膠裝置是由送膠部件和貼膠部件組成，在極帶經過的時候實現自動貼膠。
6.如權利要求1所述的一種鎳氫電池正極片的制備方法，其特征在于所述的自動放 料為一卷料的圓盤；所述自動送料裝置為滾輪，由單獨的電機控制，直徑在50-800mm之間； 所述自動預壓裝置為至少一對滾輪，對輥之間的間隙和對輥速度由數控裝置調節；自動涂 膠裝置往基帶上均勻的上膠，數控裝置調節上膠量和上膠速度；所述自動上粉裝置為上粉 箱；所述的自動對輥裝置為輥壓機；所述的自動厚度檢測裝置為一測厚儀；所述的自動軟 化設備為一對滾輪，滾輪長度方向上有一條條的圓弧形凸臺；所述的自動焊極耳，包括裝有 極耳的料卷、輸送料卷的導輪和焊接機，焊接位置和焊點距離可以調節；所述的自動分切裝 置為裁片機；所述的自動稱重裝置為電子稱。
7.如權利要求6所述的一種鎳氫電池正極片的制備方法，其特征在于所述的輥壓機 是指滾輪左右平行且中心軸線位于同一水平面上的輥壓機。
8.如權利要求6所述的一種鎳氫電池正極片的制備方法，其特征在于所述的上粉箱 中4個毛刷分別由不同的電機控制，采用數控調節間隙設備調節毛刷之間的距離，且還裝 有刷浮粉裝置。
9.如權利要求8所述的一種鎳氫電池正極片的制備方法，其特征在于所述的刷浮粉 裝置為至少一個可調節與極片之間距離的刮刀。
10.如權利要求1所述的一種鎳氫電池正極片的制備方法，其特征在于采用自動涂膠 裝置涂覆漿狀物質之前先進入自動上粉裝置填充活性物質和添加劑。
11.如權利要求1所述的一種鎳氫電池正極片的制備方法，其特征在于采用自動上粉 裝置填充活性物質和添加劑之前先進入自動涂膠裝置涂覆漿狀物質。
12.如權利要求1所述的一種鎳氫電池正極片的制備方法，其特征在于在輥壓后進入 自動涂膠裝置涂覆漿狀物質。
13.如權利要求1所述的一種鎳氫電池正極片的制備方法，其特征在于采用自動上粉 裝置填充活性物質和添加劑之前先進入自動涂膠裝置涂覆漿狀物質，在輥壓后再進入自動 涂膠裝置涂覆漿狀物質。
全文摘要
本發明涉及一種全自動化制備鎳氫電池正極片的方法，其包括自動放料，自動送焊鎳片，預壓，涂膠，上粉，對滾，厚度檢測，軟化，自動焊鎳絲，自動貼膠、自動分切，自動稱重工序。整個極片制作和處理過程自動化，能夠提高極片的一致性，而極片的一致性是影響電池一致性的關鍵因素；能夠縮短制作時間，節約人力成本；可以減少人為因素的影響，便于產品問題追溯，因此具有廣闊的工業應用前景。
文檔編號H01M4/26GK101867045SQ201010107738
公開日2010年10月20日 申請日期2010年2月9日 優先權日2010年2月9日
發明者何策衡, 鐘發平, 陳風 申請人:湖南科力遠新能源股份有限公司