一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及儲能電源技術領域，具體地，涉及一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池。
【背景技術】
[0002]大型儲能電源需要配置的電池組容量大、功率高、壽命長、成本低、環保。由于太陽能和風能發電受日照強弱、風力大小影響，電力品質極不穩定，不能夠直接供工業使用。因此需要一種儲能技術進行調峰穩壓。風光離網發電及低谷電力更需要儲能裝備。蓄電池是一種常用的儲電技術，包括鉛蓄電池、鈉硫電池、液流電池及鋰離子電池等。鐵鎳電池與鉛蓄電池相比，比能量、壽命、環保性等好；與鈉硫電池比，安全性好、成本及工作溫度低；與液流電池比，比能量及比功率高、成本低；與鋰離子電池比，成本、壽命、安全性及環保性好。因此，鐵鎳電池是一種很好的儲能電池。
[0003]現有的鐵鎳電池是一種雙袋式電池，包括袋式鎳正極、袋式鐵負極和設置在袋式鎳正極、袋式鐵負極之間的絕緣材料。正負極均為袋式極板工藝及結構，絕緣材料采用塑料網板或塑料棍作正負極板間絕緣，因此體積比能量較低，內阻較高，放電倍率較低，只能低倍率放電，低溫放電能力弱，不滿足純大型儲能電源的需求。
【發明內容】
[0004]本發明為了解決上述技術問題提供一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，其體積比能量高、內阻低、放電功率大且低溫放電能力強。
[0005]本發明解決上述問題所采用的技術方案是:
一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，包括位于電池外殼內的電池極組和電解液、設置在電池外殼上且與電池極組相連的極柱，所述電池極組包括袋式鎳正極極板、拉漿式鐵負極極板、絕緣隔膜和氣體阻擋隔膜，所述絕緣隔膜和氣體阻擋隔膜均設置在袋式鎳正極極板、拉漿式鐵負極極板之間。本發明的技術方案在現有技術的基礎上做了改進，鎳正極極板沿用現有鎳鎘袋式電池中應用已很成熟的袋式鎳正極極板，以約束袋式機械掉粉的技術，特別是在方形電池中極板受約束小的情況下，以解決電池循環壽命需要較長的問題，可以根據電池尺寸需要加工成所需尺寸；負極采用拉漿式鐵負極極板，其電極體積比容量高，極板較薄，可以有效提高電池體積比能量，以解決全袋式鐵鎳電池比能量低及功率特性差的問題；利用絕緣隔膜實現袋式鎳正極極板和拉漿式鐵負極極板之間絕緣隔離且利用氣體阻擋隔膜對電池中氣體的流通，阻擋了電池中氫氧復合減少熱量產生，降低了電池內部的熱量，有助于制備大容量電池，且提高電池放電功率及低溫放電能力。
[0006]作為優選，為了進一步的改善負極的導電及電催化性能，改善電池的功率性能，所述拉漿式鐵負極極板為活性材料原位形成納米銅的拉漿式鐵負極極板。
[0007]作為優選，所述絕緣隔膜和氣體阻擋隔膜均包在拉漿式鐵負極極板上。
[0008]進一步的，為了使電池在使用過程中正負極區域分隔而不短路，提高電池的使用性能，所述拉漿式鐵負極極板兩面均設置有絕緣隔膜，且拉漿式鐵負極極板兩面的絕緣隔膜通過熱壓方式熔接在一起。
[0009]作為優選，為了進一步的提高電池的體積比和大電流放電能力，所述氣體阻擋隔膜為聚丙烯接枝薄膜。
[0010]作為優選，所述絕緣隔膜為無紡布接枝薄膜或磺化聚丙烯無紡布隔膜。
[0011 ] 作為優選，所述電解液為氧化鉀電解液。富液式電解液中的游離電液使電池內阻低，各種性能更能充分發揮，安全性得到提高，可滿足純大型儲能電源要求。
[0012]作為優選，為了增強電池使用的安全性，所述電池外殼上設置有排氣閥。
[0013]綜上，本發明的有益效果是:
本發明的技術方案正極極板采用袋式鎳正極極板，負極極板采用拉漿式鐵負極極板，并用絕緣隔膜和氣體阻擋隔膜對正極極板和負極極板進行隔絕，可有效的提高體積比能量高、降低內阻、增大放電功率且增強低溫放電能力。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明的結構示意圖。
[0015]圖2是在4500mA/gFe的大電流放電情況負極含銅與不含銅的電池放電容量情況。
[0016]圖3是在233K的低溫條件負極含銅與不含銅的電池放電容量情況。
[0017]附圖中標記及相應的零部件名稱:1、電池外殼；2、蓋；3、拉漿式鐵負極極板；4、氣體阻擋隔膜；5、絕緣隔膜；6、袋式鎳正極極板；7、極柱；8、螺母；9、排氣閥。
【具體實施方式】
[0018]下面結合實施例及附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0019]實施例1:
如圖1所示的一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，包括位于電池外殼1內的電池極組和電解液、設置在電池外殼1上且與電池極組相連的極柱7，所述電池極組包括袋式鎳正極極板6、拉漿式鐵負極極板3、絕緣隔膜5和氣體阻擋隔膜4，所述絕緣隔膜5和氣體阻擋隔膜4均設置在袋式鎳正極極板6、拉漿式鐵負極極板3之間。
[0020]拉漿式鐵負極極板是將負極活性物質粉末如鐵粉、四氧化三鐵、三氧化二鐵和添加劑、粘接劑，按一定比例混合均勾調制成楽料。楽料均勾涂覆在鍍鎳沖孔鋼帶兩面，烘干、輾壓、分切成型。現有的袋式鐵負極，極板較厚，體積比能量較低且工藝較為復雜。相比于現有的袋式鐵負極，拉漿式鐵負極極板的電極體積比容量高，極板較薄，可以有效提高電池體積比能量。
[0021]現有的正極極板和負極極板之間采用塑料網板或塑料棍作為絕緣材料，其厚度約
1.0-2.5mm，正負極之間通過電液傳遞離子，使電池體積比能量及大電流放電性能受到影響。絕緣隔膜5采用無紡布接枝薄膜或磺化聚丙烯無紡布隔膜，其厚度較薄，即起到絕緣作用，也縮小了正負極板間距，大大提高電池體積比能量，降低電池內阻，提高電池放電倍率及低溫放電能力。
[0022]氣體阻擋隔膜4可采用聚丙烯接枝薄膜。聚丙烯接枝薄膜可阻隔氣體，但離子可以通過。采用聚丙烯接枝薄膜作為氣體阻擋隔膜，不僅可以阻擋了電池中氫氧復合減少熱量產生，降低了電池內部的熱量，有助于制備大容量電池，且對離子無阻隔作用，對放電能力沒有影響。
[0023]電解液為氧化鉀電解液。
[0024]為了電池使用的安全性，在電池外殼1上設置排氣閥9。
[0025]為了增強電池使用的可靠性，在上述實施例的基礎上公開一種絕緣隔膜5和氣體阻擋隔膜4的設置方式，即絕緣隔膜5和氣體阻擋隔膜4均包在拉漿式鐵負極極板3上。拉漿式鐵負極極板3兩面均設置有絕緣隔膜5，且拉漿式鐵負極極板3兩面的絕緣隔膜5通過熱壓方式熔接在一起。拉漿式鐵負極極板兩面的絕緣隔膜通過熱壓熱熔接在一起，使得負極極板兩側邊和底邊密封，保證電池使用中正負極區域分隔而不短路，提高電池使用的可靠性和安全性。
[0026]為了進一步的提高改善導電及電催化性能，改善電池的功率性能，拉漿式鐵負極極板3采用活性材料原位形成納米銅的拉漿式鐵負極極板。含銅的拉漿式鐵負極極板3通過共沉淀技術制備。如圖2和圖3所示的，實驗中蓄電池其余結構相同，僅負極極板結構不同的情況下的實驗情況。圖2中實驗在4500mA/gFe的大電流放電情況下進行，通過化成技術納米銅原位組裝成的拉漿式鐵負極極板，與不含銅的負極極板相比，含納米銅的拉漿式鐵負極極板可以放出小電流(50mA/gFe)放電容量的53%，而不含銅負極只能放出10%。圖3中，在233K的低溫條件下進行，含納米銅的拉漿式鐵負極極板可以放出小電流(50mA/gFe)常溫放電容量的64%，而不含銅負極只能放出11%。以上數據說明本發明負極大電流及低溫性能明顯改善。
[0027]在制作時，袋式鎳正極極板采用技術非常成熟的袋鎳正極極板，并點焊好極耳。
[0028]拉漿式鐵負極極板是將原位形成納米銅的負極活性物質粉末如鐵粉、四氧化三鐵、三氧化二鐵和添加劑、粘接劑，按一定比例進混合均勻調制成漿料。漿料均勻涂覆在鍍鎳沖孔鋼帶兩面，通過烘干、輾壓分切成負極片，并點焊好極耳形成負極板。
[0029]將絕緣隔膜和氣體阻擋隔包在拉漿式鐵負極極板上，通過熱壓方式，將拉漿式鐵負極極板兩面的絕緣隔膜熱熔接在一起，使拉漿式鐵負極極板兩側邊和底邊密封，保證電池使用中正負極區域分隔而不短路；
再將一片包有絕緣隔膜和氣體阻擋隔的拉漿式鐵負極極板與一片袋式鎳正極極板疊合，并依次交替進行疊合，組成極板組，通過螺栓、螺母8、將極柱7與極板組緊固連接成極組電池；
極組電池插入電池外殼，電池外殼與蓋2通過熱熔焊接封口，加入過量電解液，使極板全部浸泡在電解液中，再安裝排氣閥9即可形成電池單體。
[0030]如上所述，可較好的實現本發明。
【主權項】
1.一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，包括位于電池外殼(1)內的電池極組和電解液、設置在電池外殼(1)上且與電池極組相連的極柱(7)，其特征在于:所述電池極組包括袋式鎳正極極板(6)、拉漿式鐵負極極板(3)、絕緣隔膜(5)和氣體阻擋隔膜(4)，所述絕緣隔膜(5)和氣體阻擋隔膜(4)均設置在袋式鎳正極極板(6)、拉漿式鐵負極極板(3)之間。2.根據權利要求1所述的一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，其特征在于:所述拉漿式鐵負極極板(3)為活性材料原位形成納米銅的拉漿式鐵負極極板。3.根據權利要求1所述的一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，其特征在于:所述絕緣隔膜(5)和氣體阻擋隔膜(4)均包在拉漿式鐵負極極板(3)上。4.根據權利要求3所述的一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，其特征在于:所述拉漿式鐵負極極板(3)兩面均設置有絕緣隔膜(5)，且拉漿式鐵負極極板(3)兩面的絕緣隔膜(5)通過熱壓方式恪接在一起。5.根據權利要求1所述的一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，其特征在于:所述氣體阻擋隔膜(4)為聚丙烯接枝薄膜。6.根據權利要求1所述的一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，其特征在于:所述絕緣隔膜(5)為無紡布接枝薄膜或磺化聚丙烯無紡布隔膜。7.根據權利要求1所述的一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，其特征在于:所述電解液為氧化鉀電解液。8.根據權利要求1所述的一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，其特征在于:所述電池外殼(1)上設置有排氣閥(9)。
【專利摘要】本發明公開了一種單袋式高功率大容量鐵鎳電池，包括位于電池外殼內的電池極組和電解液、設置在電池外殼上且與電池極組相連的極柱，所述電池極組包括袋式鎳正極極板、拉漿式鐵負極極板、絕緣隔膜和氣體阻擋隔膜，所述絕緣隔膜和氣體阻擋隔膜均設置在袋式鎳正極極板、拉漿式鐵負極極板之間，其體積比能量高、內阻低、放電功率大且低溫放電能力強。
【IPC分類】H01M10/30, H01M4/24, H01M2/16
【公開號】CN105280965
【申請號】CN201510787993
【發明人】陳云貴, 朱丁, 林曦
【申請人】四川寶生實業發展有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年11月17日