專利名稱：一種實驗室用模擬電池極片的制作方法
技術領域：
本發明涉及電池極片制備方法，具體地涉及到一種實驗室用模擬電池極片的制作方法。
背景技術：
實驗室用模擬電池極片的制作工藝通常是傳統濕法涂漿工藝，S卩，將電極活性物質、填加劑、粘結劑及溶劑混合的漿料手工涂覆到事先裁剪好的基片上，然后經干燥，壓片得到模擬電池極片，這種工藝制作的電池極片由于受手工操作的限制，極片各處厚薄不一， 緊實程度不一，并且與操作者及操作手法密切相關，直接導致極片在充放電過程中易出現掉粉現象，使測量結果與材料的實際性能不符。尤其是含納米活性物質的復合極片制作時， 若采用常規的手工涂覆工藝，則產生的問題更多，因為納米顆粒活性高，在手涂過程中納米顆粒易聚結，使其活性降低，失去納米材料應有的效能。
發明內容
針對上述極片手工涂覆工藝的不足，本發明提出一種濕法浸潤制極片的方法，這種方法是把電池基片直接浸入到已經混合均勻的漿料中，通過漿料對基片的浸潤作用使漿料均勻分布在基片上，然后取出極片進行烘干，壓片即可。本發明的實施方案包括如下步驟
(1)將邊長為2 5cm的帶極耳的泡沫鎳網電池基片直接浸入到已經混合均勻的漿料
中；
(2)提取極片，同時緩慢翻轉幾遍，使極片不再滴漿為止，然后將極片在50 100°C條件下烘干；
(3)通過滾壓或平壓至0.4 0. 6mm，得電池極片。步驟(1)中基片浸入過程，是用實驗鑷子夾住鎳網基片的極耳緩慢地把基片插入到混合漿料中。所述的混合漿料可以是正極漿料，也可以是負極漿料，正極漿料是由活性物質、添加劑、粘結劑和溶劑經充分攪拌均勻的混合物；負極漿料是由儲氫合金粉、鎳粉、粘結劑和溶劑經充分攪拌均勻的混合物；所述的活性物質是工業用微米級球鎳或納米氫氧化鎳或二者的混合體；添加劑、儲氫合金粉、鎳粉為現有制造電池極片的材料，在文中不再贅述；溶劑為去離子水；粘結劑為糊狀CMC (羧酸基纖維素)和PTFE (聚四氟乙烯)乳膠中的一種或兩種。所述的糊狀CMC粘結劑是CMC粉體與去離子水以質量分數1% 5%的比例混合并在室溫下以80 300rad/min轉速攪拌5 8h制備而成的。本發明的極片制作工藝具有以下效果
其一，漿料在基片上均勻分布，從而使極片在充放電過程中不易掉粉。其二，使用糊狀 CMC不但可使粘結劑分布均勻，而且其用量可大大減少，從而減小電極的內阻，加快反應的速率，同時對質量相等的極片，粘結劑用量減少，意味著可適當增加活性物質的比例，從而有利于提高電極的綜合性能。與手工涂覆工藝比較，本發明濕法浸潤制極片工藝簡單易操作，其極片的放電比容量及綜合性能得到較大提高。
圖1為本發明電池極片濕法浸潤工藝流程圖。圖2為電池極片傳統手工涂覆工藝流程圖。圖3是兩種工藝制作的電極A、A ‘在0. 5C倍率下的充放電曲線。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明電池極片制作方法作進一步說明。實施例1
按實施方案步驟，取CMC粉體以質量分數3%加入到蒸餾水中，在室溫下以ISOrad/min 轉速攪拌制得糊狀CMC備用。選取摻釔的納米樣品(具有α和β相混合結構的Ni (OH)2) 與工業用微米級覆鈷球鎳、鎳粉、PTFE乳膠、糊狀CMC按質量分數比例8%:86%:3%J%: 1%配料并充分混合均勻，加入適量蒸餾水電動攪拌15min形成混合漿料，將尺寸為2. 5X2. 5cm 泡沫鎳網基片浸入混合漿料中，緩慢提取極片同時翻轉約30秒，將極片干燥壓片制成復合鎳極片，標為極片A，其工藝流程如圖1所示。實施例2
與實施例1工藝步驟及其它條件相同，不同的是選取四元鋁、鈷、釔、鋅摻雜的納米樣品(α -Ni (OH)2),制成的復合鎳極片標為B。實施例3
與實施例1工藝步驟及其它條件相同，不同的是選取三元鋁、鈷、釔摻雜的納米樣品 (α -Ni (OH)2), PTFE乳膠和糊狀CMC質量分數比例改為各1. 5%，制成的復合鎳極片標為C。實施例4
與實施例3工藝步驟及其它條件相同，不同的是選取二元鋁、鈷摻雜的納米樣品 (a-Ni (OH)2),制成的復合鎳極片標為D。實施例5
與實施例1工藝步驟及其它條件相同，不同的是選取摻鈷的納米樣品(具有α和β相混合結構的Ni (OH)2),工業用微米級覆鈷球鎳和鎳粉的質量分數比例為74%和15%，制成的復合鎳極片標為Ε。實施例6
與實施例1工藝步驟相同，不同的是用儲氫合金粉、鎳粉、糊狀CMC按質量分數比為 88%: 10%:2%混合均勻加適量蒸餾水制成負極片，標為F。為了比較傳統涂覆工藝與濕法浸潤工藝對電極性能的影響，本發明制做了系列對比例。對比例1
與實施例1的樣品、原料及其用量相同，不同的是極片制作過程改為傳統的手工涂覆
4工藝，制成的復合鎳極片標為A ‘，其手工涂覆工藝流程如圖2所示。在相同條件下，分別將極片A、A‘與負極片F組成模擬電池，用BTS-51800型電池性能測試儀進行充放電測試，圖3 是二電極0. 5C倍率的充放電曲線。圖中顯示，本發明濕法浸潤工藝制作的電極A，放電平臺高，充電平臺低，放電比容量達到358. 5mAh/g,比傳統涂覆工藝制作的電極A‘高出67. ImAh/對比例2
與實施例2的樣品、原料及其用量相同，不同的是極片制作過程改為傳統的手工涂覆工藝，制成的復合鎳極片標為B ‘。在相同條件下，分別對極片B、B ‘與負極片F組成模擬電池進行充放電測試，二電極0. 5C倍率的最大放電比容量如表1所示。對比例3
與實施例3的樣品、原料及其用量相同，不同的是極片制作過程改為傳統的手工涂覆工藝，制成的復合鎳極片標為C ‘。在相同條件下，分別對極片C、C ‘與負極片F組成模擬電池進行充放電測試，二電極0. 2C倍率的最大放電比容量如表1所示。對比例4
與實施例4的樣品、原料及其用量相同，不同的是極片制作過程改為傳統的手工涂覆工藝，制成的復合鎳極片標為D ‘。在相同條件下，分別對極片D、D ‘與負極片F組成模擬電池進行充放電測試，二電極0. IC倍率的最大放電比容量如表1所示。對比例5
與實施例5的樣品、原料及其用量相同，不同的是極片制作過程改為傳統的手工涂覆工藝，制成的復合鎳極片標為E ‘。在相同條件下，分別對極片E、E ‘與負極片F組成模擬電池進行充放電測試，二電極0. 5C倍率的最大放電比容量如表1所示。表 權利要求
1.一種實驗室用模擬電池極片的制作方法，其特征在于該方法具有如下步驟(1)將邊長為2 5cm的帶極耳的泡沫鎳網電池基片直接浸入到已經混合均勻的漿料中；(2)提取極片，同時緩慢翻轉幾遍，使極片不再滴漿為止，然后將極片在50 100°C條件下烘干；(3)通過滾壓或平壓至0.4 0. 6mm，得電池極片。
2.根據權利要求1所述的電池極片制作方法，其特征在于上述步驟(1)中的混合漿料是正極漿料或負極漿料，正極漿料是由活性物質、添加劑、粘結劑和溶劑經充分攪拌均勻的混合物；負極漿料是由儲氫合金粉、鎳粉、粘結劑和溶劑經充分攪拌均勻的混合物。
3.根據權利要求2所述的電池極片制作方法，其特征在于所述的活性物質是工業用微米級球鎳或納米氫氧化鎳或二者的混合體；添加劑、儲氫合金粉、鎳粉為現有制造電池極片的材料；溶劑為去離子水；粘結劑為糊狀羧酸基纖維素和聚四氟乙烯乳膠中的一種或兩種。
4.根據權利要求3所述的的電池極片制作方法，其特征在于所述的糊狀羧酸基纖維素是由羧酸基纖維素粉體與去離子水以質量分數1% 5%的比例混合并在室溫下以80 300rad/min轉速攪拌5 8h制備而成的。
5.根據權利要求1所述的電池極片制作方法，其特征在于上述步驟(1)基片浸入過程，是用實驗鑷子夾住鎳網基片的極耳緩慢地把基片插入到混合漿料中。
全文摘要
本發明公開了一種實驗室用模擬電池極片的制作方法，該方法將鎳網電池基片直接浸入到已經混合均勻的漿料中，通過漿料對基片的浸潤作用使漿料均勻分布在基片上，然后取出極片進行烘干、壓片即得模擬電池極片；本發明混合漿料中的粘結劑是糊狀CMC和PTFE乳膠中的一種或兩種，其中糊狀CMC是CMC粉體與去離子水以質量分數1%～5%的比例混合并在室溫下攪拌5～8h制備而成的；由于本發明濕法浸潤工藝將活性物質均勻地分布于鎳網基片上，使充放電過程中活性物質的利用率得到最大限度的提高，同時糊狀粘結劑能使粘結點處處均勻，使基片上的物質與基片的粘結力均勻一致而不易脫落，從根源上減少了掉粉現象的發生，從而有效提高電池的放電容量及其它電化學性能。
文檔編號H01M4/04GK102157721SQ20111006842
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月22日 優先權日2011年3月22日
發明者伍尚改, 葉賢聰, 周焯均, 張仲舉, 朱燕娟, 林曉然, 許慶勝, 鄭漢忠 申請人:廣東工業大學