[發(fā)明專利]一種堿錳電池負極集流體及其制備方法

有效

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• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN102983336A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設計）人: 郭天力
• 申請（專利權）人: 寧波市鄞州精藝機電廠
• 主分類號: H01M4/70
• 分類號: H01M4/70
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 張向飛

技術領域

本發(fā)明涉及一種集流體，尤其涉及一種堿錳電池負極集流體及其制備方法。

背景技術

目前堿錳電池負極集流體一般采用純銅制成，形態(tài)多為長釘狀。這是因為銅的導電性較好，且銅在堿性溶液中化學穩(wěn)定性較強，在負極工作的電位范圍內不參與反應。然而銅的放電性能以及體積電阻率并不是最佳的，在高效能的電池要求下，銅并不能滿足需求。

長釘狀的堿錳電池負極集流體形態(tài)有多種，一般包括針體、針帽以及設置于陣帽上的突起部。例如公開號為CN202150512U公開的圖1所示的堿錳電池負極集流體銅針。圖1中，該突起部3的作用為：電池組裝時，負極底壓緊突起部3后，在大電流的作用下，突起部3瞬間高溫熔化并迅速凝固，使得集流體與負極底焊接起來，共同組成電池的負極部分。然而采用焊接的方式將集流體與負極組合起來并不是唯一的方式，焊接不僅增加了成本還會帶來因為虛焊造成的電池報廢問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述不足，提出一種體積電阻率小、放電性能好且成本較低的堿錳電池負極集流體。

本發(fā)明解決其技術問題采用的技術方案為，提出一種堿錳電池負極集流體，其由桿部以及設置于桿部頂端的圓柱形頭部組成，所述圓柱形頭部頂面為平面且頭部直徑大于桿部直徑。

進一步地，所述頭部直徑為3.0～3.2mm。優(yōu)選的，頭部直徑為3.1mm最佳，現有的集流體頭部直徑為2.8±0.1mm，需要在頭部上添加負極底增大接觸面積，本集流體頭部直徑適當增大，直接取代了負極底的作用。用這種集流體組裝堿性鋅錳干電池時，不再需要電池負極底，也就省去了集流體與負極體的焊接工序，不僅明顯降低了生產成本和配件采購成本，而且消除了因負極虛焊帶來的電池報廢問題，提高了電池的可靠性、電性能和合格率。

本發(fā)明還提供一種堿錳電池負極集流體的制備方法，該方法包括以下步驟：

S1：選用黃銅線作為原料通過冷鐓磨平頭制成集流體坯件；

S2：將上述制成的坯體經過稀酸清洗后，放入硫酸鋅與硫酸亞錫的混合溶液中電鍍；電鍍后封孔得到集流體成品。

本發(fā)明將冷鐓磨平頭合成為一道工序，減少了生產環(huán)節(jié)。可以將最終產品的精度控制在0.02毫米以下，產品不良率低于3ppm，產品質量穩(wěn)定，一致性好。

本發(fā)明清洗過程中可以采用稀鹽酸清洗，也可以采用稀硫酸和稀鹽酸的混合溶液進行清洗，清洗的目的在于除去集流體坯件表面的氧化層，而電鍍后封孔可采用現有普通的封孔技術進行封孔，如水性封孔或油性封孔都可以。

在上述堿錳電池負極集流體的制備方法，步驟S2中，硫酸鋅與硫酸亞錫的混合溶液中，硫酸鋅的濃度為5mol/L，硫酸亞錫的濃度為3mol/L，混合溶液的pH值為5.0-7.0。

采用鋅和錫兩種元素的鍍層能阻止鋅粉被腐蝕，抑制氫氣析出，提高利用該集流體制作的電池的整體的放電性能。

混合溶液的pH值是為了使得電鍍過程中電鍍效率高。若pH值過低則因為錫元素在酸性溶液中的不穩(wěn)定性導致電鍍較慢，若pH過高則會因為鋅元素在堿性溶液中的不穩(wěn)定性導致電鍍變慢。

在上述堿錳電池負極集流體的制備方法，步驟S2中，電鍍溫度為20-25℃，電流密度為0.02A/m²，電鍍時間為20-30分鐘。

電鍍溫度、電流密度以及電鍍時間的控制使得電鍍效果更好，鍍層更為均勻和穩(wěn)固。

本發(fā)明通過合理設置集流體的制備工藝以及結構，使得集流體的制備成本更低，生產效率更高，體積電阻率更低且利用該集流體制備得到的堿錳電池放電性能更好。

附圖說明

圖1為現有的堿錳電池負極集流體結構示意圖；

圖2為本發(fā)明堿錳電池負極集流體結構示意圖。

具體實施方式

以下是本發(fā)明的具體實施例并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。

實施例1

通過如下步驟制得堿錳電池負極集流體：

選用黃銅線作為原料通過冷鐓磨平頭制成集流體坯件；經過稀酸清洗后，將坯體放入pH值為5.0的混合溶液中電鍍，混合溶液中硫酸鋅的濃度為5mol/L，硫酸亞錫的濃度為3mol/L；電鍍溫度為常溫，電流密度0.02A/m²，電鍍時間為20分鐘；