[發(fā)明專利]纖維電池用鎳正極

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980145615.0
• 申請日: 2009-11-18
• 公開（公告）號: CN102217122A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高崎智昭;境哲男;向井孝志;巖城勉;堤香津雄;西村和也
• 申請（專利權(quán)）人: 獨(dú)立行政法人產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所;川崎重工業(yè)株式會社
• 主分類號: H01M4/32
• 分類號: H01M4/32;H01M4/75;H01M10/30
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有纖維狀集電體的纖維電池用鎳正極。

本發(fā)明的鎳正極以將水溶液作為電解液的二次電池用鎳正極為對象，具體來說是以鎳-氫電池或鎳-鎘電池用鎳正極等為對象，也可以適用于鎳-鐵電池、鎳-鋅電池用鎳正極等。

這些電池是攜帶用或擱置用、移動用等的電源，但發(fā)明以例如在不完全充放電的條件下使用的備用電源或移動體用電源等為主要對象。

背景技術(shù)

當(dāng)前，將廣泛使用的水溶液為電解液的二次電池由板狀的正極、隔離層、同樣板狀的負(fù)極構(gòu)成。堿性二次電池采用將包含氫氧化鋰的苛性鉀、苛性鈉等的水溶液用作電解液的結(jié)構(gòu)，而鉛蓄電池則是用稀硫酸構(gòu)成電池。

作為電池形狀，通常為包含板狀的方形和包含硬幣形的圓筒形。前者的方形電池隔著隔板交替排列正極和負(fù)極，分別一起引出正極端子和負(fù)極端子。堿性二次電池多數(shù)為圓筒形，將正極、隔板、負(fù)極組成的電極群卷起，插入電解槽，使蓋子和罐體絕緣，并分別將其作為正極端子和負(fù)極端子。另外，方形的堿性二次電池也正在普及。

作為電極，廣泛普及的鎳-鎘電池和鎳-氫電池等堿性二次電池，為了達(dá)到高容量的目的，采用比較厚的0.65~0.8mm左右的厚度，而為了達(dá)到高輸出的目的，則采用較小的0.4~0.6mm左右的厚度。

另外，這些堿性二次電池的電極，其正極是有眾所周知的燒結(jié)式或發(fā)泡狀鎳式電極。其負(fù)極主要采用將含有活性物質(zhì)的糊料涂敷在沖孔金屬等二維結(jié)構(gòu)的集電體上并對其加壓的糊狀電極。

作為正極的集電體，燒結(jié)式的集電體是在沖孔金屬等上燒結(jié)羰基鎳而獲得的燒結(jié)體，而發(fā)泡狀鎳式集電體是在發(fā)泡狀樹脂上鍍鎳后燒掉并去除樹脂而獲得的多孔體。除此之外，通過機(jī)械加工形成凹凸的多孔體的方案也多次被提及，但還沒有達(dá)到實(shí)用的水平。

作為隔離層，堿性二次電池主要以厚度為80～200μm左右的聚酰胺制無紡布或親水處理過的聚烯烴類無紡布為主流。而鉛蓄電池采用紙、多孔的聚烯烴板或玻璃纖維布，通常需要預(yù)先用許多直接參與充放電反應(yīng)的硫酸浸漬，因此采用比堿性二次電池用隔離層更厚的多孔體。

再有，作為與已有的正極、隔離層和負(fù)極組成的電極群不同的電池結(jié)構(gòu)，有技術(shù)方案建議采用使用在具有導(dǎo)電性的纖維狀物質(zhì)（碳纖維）的表面覆蓋活性物質(zhì)的集電體而構(gòu)成的纖維電池（參考專利文獻(xiàn)1）。

又有技術(shù)方案提出采用使第一纖維電極群相互平行地配置在第一層，使第二纖維電極群相互平行地配置在第二層，使第二層緊鄰第1層，形成電極間的電氣連接，以此使蓄電池、電容器等不會產(chǎn)生短路等問題的電氣裝置的處理方法（參考專利文獻(xiàn)2）。

又有技術(shù)方案建議采用具有多個纖維陽極、多個纖維陰極、電解質(zhì)、橫向包圍纖維陽極和纖維陰極及電解質(zhì)的橫向密封容器、以及將橫向密封容器的兩個端部加以密封的端部板構(gòu)件，纖維陽極的端部從端部板構(gòu)件突出并延伸，纖維陰極的端部從端部板構(gòu)件突出并延伸的電池（參考專利文獻(xiàn)3）。該文獻(xiàn)記載，如果采用該電池，可以簡單地制造出具有大的電極表面積的電池，因此可以增加電池的單位體積的充電容量。

再有技術(shù)方案建議采用將在每個電極的外周部上形成電極活性物質(zhì)的長尺寸的負(fù)極材料和正極材料中的任一電極材料作為芯材，隔著高分子固體電解質(zhì)同軸設(shè)置另一個電極材料于其外周部，利用外部包裝材料封裝這些構(gòu)件以構(gòu)成整體具有可撓性的繩索狀的繩索型電池（參考專利文獻(xiàn)4）。該電池的結(jié)構(gòu)基本上與通用的Leclanche電池（鋅錳電池）相同。即干電池在中央配置正極材料，在周邊部配置負(fù)極材料，在其間配置電解質(zhì)，形成圓筒型。

另一方面，與本發(fā)明的鎳極有關(guān)的鎳極活性物質(zhì)填充法即電解析出法，建議采用燒結(jié)式鎳極的活性物質(zhì)填充法。例如，專利文獻(xiàn)5記載了為了達(dá)到獲得反應(yīng)電阻和正極側(cè)的極化小且不會在早期導(dǎo)致電容量低下的，高溫條件下高可靠性、使用壽命足夠長的鎳極，在燒結(jié)鎳基板等多孔性金屬基板中填充借助電解析出法獲得的氫氧化鎳作為必要的活性物質(zhì)總量的一部分，同時填充必要的活性物質(zhì)總量的一半以上數(shù)量的借助化學(xué)浸漬法獲得的氫氧化鎳的電池用鎳極板。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2003－317794號公報；

專利文獻(xiàn)2：日本特開平8－227726號公報；

專利文獻(xiàn)3：日本特開平8－264203號公報；

專利文獻(xiàn)4：日本特開2001－110445號公報；

專利文獻(xiàn)5：日本特開平9－283136號公報。

發(fā)明內(nèi)容