專利名稱：一組具有用帶子貼封的陰極端的卷繞極板及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一組具有用帶子貼封的陰極極板端的卷繞極板及其制備方法，尤其是涉及具有用耐堿材料貼封在其上的陰極極板端的一組卷繞極板。具有被貼封的陰極端的此組卷繞極板能防止電池內短路、降低裝配比、并提高電池生產效率、容量和循環壽命。
一組卷繞極板定義為具有卷繞成螺旋形的一極板和隔板的成品。電池和電解電容器是卷繞極板組的典型例子。下面將描述卷繞極板組的一典型例子-電池。
如今，隨著各種便攜式電子裝置的廣泛使用，例如攝像機、攝錄一體機、便攜式CDP、收音機、盒式磁帶機、筆記本電腦、尋呼機和蜂窩式電話等，這些裝置要求具有更高容量和更長壽命的電池。
一般地講，電池是把化學能轉換成電能的裝置并且已研制了各種電池。電化學電池一般分成不可充電的原電池、可充電的二次電池、把碳氫化合物的燃燒熱量轉換成電能的燃料電池以及轉換光能成電能的太陽能電池。電化學電池由電解質的組成和電池的形狀分類。電解質的組成和形狀分別是堿性、固體或非水溶液電池和圓柱、扭扣或硬幣形。
在這些種類電池中，圓柱形電池(膠體—圓筒形)釋放電流，并且由陰極、陽極、防止陰陽極短路的隔板、電解質、正極端子和負極端子構成。為具體說明，圖5表示了鎳氫電池的結構。
圓柱形鎳氫電池由涂覆有正極活性材料Ni(OH)2的陰極(13)、涂覆有主要由LaNi5、MnNi5、Ti-Fe或Ti-Ni合金組成的負極活性材料的氫化合金陽極(15)、防止陰極(13)和陽極(15)短路的由無紡織物和玻璃紙帶制成的隔板(17)、作為正極端子的蓋帽(19)、和作為負極端子及包裝裝置的外殼(11)組成，以及墊圈(21)、安全孔(23)、蓋板(25)、絕緣管(27)和絕緣片(29)。
下面詳細描述根據上述方法制造的圓柱形鎳氫電池的充放電反應。
氫化合金用作負極活性材料，氫氧化鎳用作正極活性材料以及氫氧化鉀水溶液用作電解質。氫化合金在充電過程期間存儲電解質中由水離解所產生的氫離子，并且在放電過程期間釋放氫離子到電解質中。充放電反應如下。
放電→在陰極Ni(OH)2+OH-NiOOH+H2O←充電放電→在陽極M+H2OMH+OH-←充電放電→總反應MH+NiOOHM+Ni(OH)2←充電在上述反應中，M是能吸收和放出氫離子的氫化合金，指由稀土元素構成的AB5系或由Ti、Zr、V等構成的AB2系。根據上述反應，電池進行充放電超過數百次。
下面是制造圓柱形鎳氫電池的工藝。首先，通過在金屬支承件(柵格)上涂覆正極活性材料膏劑、干燥和輥壓來制造陰極，然后通過在金屬支承件上涂覆負極活性材料膏劑、干燥和輥壓來制造陽極。此后，隔板置于陰極和陽極之間并卷繞。在卷繞中極板和隔板的組件插入一容器外殼內。此后，電解質注入該容器外殼內并且蓋帽組件固定在上部開口中。
如
圖1所示，由隔板(17)分開的陰極板(13)和陽極板(15)用Mandrell卷繞法卷繞成螺旋形。卷繞極板插入一容器外殼，電解質注入該容器殼內及蓋帽組件固定在上部開口中。因為用一層隔板絕緣并卷繞的鎳氫電池具有低裝配比(packing ratio)，所以表現出高容量。然而，因為隔板由于陰極板的毀損或頂凸而被撕下，在中心，即卷繞期間卷繞極板的末端處存在短路問題。
近來，為解決由圖1所示的一層隔板絕緣和卷繞的卷繞極板組的問題，如圖2所示，由具有隔板部分(31)的兩層隔板絕緣和卷繞的卷繞極板組降低短路的發生約30％。然而，此組卷繞極板存在增加裝配比的問題。
本發明目的是提供一組卷繞極板，能防止內部短路、降低裝配比、以及提高生產率、容量和循環壽命。
包括并構成本說明書一部分的附圖示意性地表示本發明實施例，并且和說明書一同用于說明本發明目的、優點和原理。
在附圖中圖1是用一層隔板絕緣的一組卷繞極板的傳統的電極部分的橫截面圖；圖2是在極板末端用兩層隔板絕緣的一組卷繞極板的傳統的電極部分的橫截面圖；圖3是根據本發明具有用耐堿材料貼封的陰極極板端的一組卷繞極板的電極部分的橫截面圖；圖4(a)是根據本發明具有用耐堿材料貼封的陰極極板端的一組卷繞極板的電極部分的主視圖；圖4(b)是根據本發明具有用耐堿材料貼封的陰極極板端的一組卷繞極板的電極部分的平面圖；圖5是表示傳統的鎳氫電池、一組卷繞極板的結構的部分圖。
為實現上述目的，本發明提供一組卷繞極板，它包括陰極板、陽極板、陰極端子、陽極端子、位于陰極板和陽極板之間的隔板、電解質、貼封在陰極極板一端上的耐堿材料，其中卷繞過程從該端開始。
本發明也提供一方法，包括步驟涂覆正極活性材料膏劑在金屬支承件上；干燥并輥壓以產生陰極極板；貼封耐堿材料在陰極極板的末端上，其中卷繞工藝在此末端開始；涂覆負極活性材料膏劑在金屬支承件上；干燥并輥壓以產生陽極極板；插入和卷繞位于陰極極板和陽極極板之間的隔板以產生電極部分；把電極部分插入一容器外殼內；注入電解質到該容器外殼內并固定蓋帽組件在卷繞極板和隔板上。
耐堿材料最好是聚丙烯或聚乙烯并且耐堿材料在陰極極板末端有2-5mm寬。卷繞極板組也最好是電池或電解電容器。
典型例子如圖4(a)、(b)所示，耐堿材料(51)以相等寬度貼封在陰極極板末端的兩面上，卷繞工藝在此末端開始。
如圖3所示，用隔板分開的貼封有耐堿材料的陰極極板和陽極極板用Mandrell卷繞法卷繞成螺旋形。此卷繞極板插入一容器外殼，電解質注入該容器外殼內，并把蓋帽組件固定在上部開口中以制備本發明的卷繞極板組。
優選例子下面描述優選實施例和參考例。這些例子僅是示范性的，而本發明不局限于這些例子的范圍。
實施例1本發明的鎳氫電池、一組卷繞極板制作如下。
作為耐堿材料的聚丙烯(PP)從末端開始貼封在3mm寬陰極極板末端的兩面上，卷繞工藝在此末端開始。
用隔板分開的貼封有耐堿材料的陰極極板和陽極極板用Mandrell卷繞法卷繞成螺旋形以制作電極部分。電極部分插入一容器外殼內，電解質注入到該容器外殼內并把蓋帽組件固定在上部開口中以制備本發明一組卷繞極板。
實施例2本發明的鎳氫電池、一組卷繞極板制作如下。
作為耐堿材料的聚乙烯(PE)在末端處貼封在3mm寬陰極極板末端的兩面上，卷繞工藝在此末端開始。
用隔板分開的貼封有耐堿材料的陰極極板和陽極極板用Mandrell卷繞法卷繞成螺旋形以制作電極部分。電極部分插入一容器外殼內，電解質注入到該容器外殼內并把蓋帽組件固定在上部開口中以制備本發明一組卷繞極板。
與用隔板部分的現有圓柱形鎳氫電池相比，根據上述例子的鎳氫電池、一組卷繞極板能防止電池短路、降低裝配比。因此，本發明的卷繞工藝用于降低產品損壞度。另外，因為陰極極板的貼封端與隔板部分相比具有更小體積，所以本發明卷繞極板組表現出提高了容量和循環壽命。根據上述優選性能，本發明卷繞極板組生產效率超過了約99％。
權利要求
1.一組卷繞極板，它包括陰極極板、陽極極板、陰極端子、陽極端子、位于陰極極板和陽極極板之間的隔板、以及電解質，其特征在于包括貼封在所述陰極極板一末端上的耐堿材料，其中卷繞工藝在此末端開始。
2.如權利要求1所述的卷繞極板組，其中所述耐堿材料從聚丙烯和聚乙烯構成的組份中選擇。
3.如權利要求1所述的卷繞極板組，其中具有2-5mm寬的所述耐堿材料貼封在所述陰極極板的末端，其中卷繞工藝在此末端開始。
4.如權利要求1所述的卷繞極板組，其中所述卷繞極板組選自電池和電解電容器的構成。
5.一種工藝，包括步驟涂覆正極活性材料膏劑在金屬支承件上、干燥和輥壓以制作陰極極板；涂覆負極活性材料膏劑在金屬支承件上、干燥和輥壓以制作陽極極板；插入和卷繞位于所述陰極極板和所述陽極極板之間的隔板以制作電極部分；插入所述電極部分到一容器外殼內；注入電解質到所述容器外殼內；以及固定蓋帽組件在所述卷繞極板和所述隔板上，其特征在于包括把耐堿材料貼封在所述陰極極板一末端上的步驟，其中卷繞工藝在此末端開始。
6.如權利要求5所述的工藝，其中所述耐堿材料從聚丙烯和聚乙烯構成的組分中選擇。
7.如權利要求5所述的工藝，其中寬度2-5mm的所述耐堿材料貼封在所述陰極極板的末端，其中卷繞工藝在此末端開始。
8.如權利要求5所述的工藝，其中所述卷繞極板組選自電池和電解電容器的構成。
全文摘要
具有用耐堿材料貼封的陰極極板端的一組卷繞極板能防止電池短路,降低裝配比,并提高電池生產率、容量和循環壽命。
文檔編號H01G9/055GK1170966SQ9711140
公開日1998年1月21日 申請日期1997年5月15日 優先權日1996年5月15日
發明者金亨洙 申請人:三星電管株式會社