专利名称：一种镍镉电池用镉负极的制造方法
技术领域：
本实用新型涉及化学电源技术领域，具体涉及一种镍镉电池镉负极板，该镍镉电池负极板可用于制造各种型号的镍镉电池，尤其适用于制造镍镉动力电池。
背景技术：
目前，现有电池行业制造的镍镉电池所用的负极板主要由负极活性物质涂层、镀镍不锈钢网负极集流体、镍带负极极耳三部分组成。负极活性物质一般由氧化镉、氢氧化镉、镍粉和粘结剂组成。采用该结构负极板制造的镍镉电池存在显著的缺点：1)由于采用普通氧化镉负极活性物质或氧化镉与氢氧化镉混合物负极活性物质，制造出的负极板非常薄，容易破碎，与相对较厚的正极板结构不匹配，影响电池的容量，影响电池的正常工作，降低电池的使用寿命，甚至可能因短路而发生爆炸等安全事故；2)现有技术制造的镍镉电池负极板比容量很大，大大超过正极板的比容量。 因此当外形尺寸特别是厚度不匹配时，就会导致负极活性材料品质的严重浪费，无形中增加了电池的制造成本，并且造成了材料的浪费；3）由于负极活性材料在充电状态下会转化为金属镉，在反复的充放电过程中，金属镉在充电时镉结晶过程中容易形成枝晶，很容易刺破电池隔膜造成电池短路，从而使电池无法使用而报废；4）镉负极还存在比较严重的“记忆效应”和严重的自放电，严重影响镍镉电池的容量和循环寿命；5）当镍镉电池负极处枝晶生成严重时，电池还可能因内部短路而爆炸，存在一定的安全隐患。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种镍镉电池负极板，其结构简单，循环容量高，使用寿命和储存寿命长，大电流放电效果好，安全性能高。可用于制造各种类型的镍镉电池，特别适合制造各种类型的镍镉动力电池。采用本实用新型技术制造的镍镉电池负极板生产出来的镍镉电池在各种正常使用情况下，电池内不会出现断路、短路等现象，能够正常工作，不会出现明显的枝晶或自放电现象，电池的循环使用寿命和储存寿命长，通常不会出现因短路而引起的爆炸等安全事故。 本实用新型的上述目的是通过如下技术方案实现的：一种镍镉电池镉负极板，包括负极集流体，还包括设置在所述负极集流体上的负极活性物质涂层和与所述负极集流体连接的负极极耳，所述负极集流体的厚度为10～50μm且其上设有孔径为0.5～25μm的微孔。所述负极极耳的厚度为15～100μm，数量为1～5个。所述负极活性物质涂层设置在所述负极集流体的一面或两面上。 本实用新型与现有技术相比具有如下优点：采用本实用新型技术生产的镍镉电池负极板制造的镍镉电池及镍镉动力电池，由于镍箔负极集流体负极采用多孔不锈钢箔制成，负极活性物质涂层与负极集流体的有效接触面积明显增加，负极活性物质与负极集流体之间的粘附性能大大提高，提高了负极活性物质的有效利用率，减少了使用过程中负极活性物质的脱落，显著提高了电极的大电流充放电效果，使得采用此负极制造的电池具有良好的大电流充放电性能和长的循环寿命。 另外，由于负极活性物质涂层为按质量比7.5:0.5:2的比例混合的纳米氧化镉、碳纳米管和纳米石墨的活性物质混合物，碳纳米管和纳米石墨对镉离子或氢氧离子具有良好的包埋性能，在充放电过程中，碳纳米管和纳米石墨形成良好的镉离子和氢氧离子通道，也使得充电过程中金属镉在电极中结晶，在增强镉负极导电性的同时，金属镉不易形成枝晶，从而使镉负极的自放电和记忆效应得到明显抑制，在不影响镉负极导电性的同时，显著延长了镉负极的容量、循环寿命和储存寿命。 在0.5C及以上倍率条件下，充放电循环寿命（放电容量不低于设计容量75%的充放电循环次数）超过800次，最高超过1000次（如图5所示）。
图1为本实用新型单极耳上双面涂敷的负极片剖面示意图；图2为本实用新型单极耳上双面涂敷的负极片立体示意图；图3为本实用新型三极耳上单面涂敷的负极片立体示意图；图4为本实用新型五极耳上双面涂敷的负极片立体示意图；图5为本实用新型充放电曲线图；图6为本实用新型充放电循环图。其中：1-负极活性物质涂层；2-负极集流体；2a-预留空白处；3-负极极耳。
详细方法
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下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步的详细说明。一种镍镉电池镉负极板，包括负极集流体2、设置在负极集流体2上的负极活性物质涂层1以及与负极集流体2连接的负极极耳3，负极集流体2的厚度为10～50μm，具有孔径为0.5^25μm的微孔，负极极耳3的厚度为15～100μm，数量为1～5个，负极活性物质涂层1设置在负极集流体2的一侧或者两侧。作为优选实施例：一种镍镉电池镉负极板，包括负极活性物质涂层1、负极集流体2、负极极耳3； 负极活性物质涂层1包括纳米氧化镉（CdO）、纳米石墨、碳纳米管按质量比分别为7.5：（0.5^1）：（2-1）的活性物质混合物，负极集流体2采用不锈钢箔制成，厚度为10-50μm，孔径约为0.5-25μm。负极极耳3厚度为15-100μm，数量为1-5个，其中纳米氧化镉（CdO）的粒径为0.1-5μm，纳米石墨的粒径为20-100nm，碳纳米管为外径为10-30nm、长度为10-30μm的多壁碳纳米管（工业级碳纳米管，纯度大于90％）； 负极混合粘结剂占活性物质混合物质量的2-6％，负极混合粘结剂为等质量比混合的聚四氟乙烯(PTFE)和聚偏氟乙烯(PVDF)，负极混合粘结剂也可以为聚四氟乙烯乳液或聚偏氟乙烯乳液，其中聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯的固含量为60％，负极增稠剂占上述活性物质混合物质量的1-2％，负极增稠剂为羧甲基纤维素钠(CMC)，蒸馏水占活性物质混合物质量的25-45％。特别适用于制造镍镉动力电池，也适用于各种类型和型号的圆柱形镍镉电池。
实施例1 如图所示。 1-4、镍镉电池负极片，负极活性物质涂层1为纳米氧化镉、碳纳米管、纳米石墨按质量比7.5:0.5:2混合的活性物质混合物，负极混合粘结剂为占纳米氧化镉、碳纳米管、纳米石墨活性物质混合物质量2%的聚四氟乙烯(PTFE)和聚偏氟乙烯(PVDF)按等质量比混合的负极粘结剂，负极增稠剂为占纳米氧化镉、碳纳米管、纳米石墨混合物质量1%的羧甲基纤维素钠(CMC)，和占纳米氧化镉、碳纳米管、纳米石墨混合物质量25%的蒸馏水配成浆体，涂覆在厚度为10-50μm、具有多微孔的不锈钢箔负极集流体2上 (孔径约为0.5-25μm)经定型、干燥、压制后在负极集流体2上形成负极活性材料涂层1，经切割等工艺后在负极集流体的预留空白处2a处采用超声波或激光焊接形成负极极耳3。如图5所示，利用本实用新型的镍镉电池负极极片组装成镍镉动力电池。
在0.5C及以上充放电条件下，电池循环寿命（放电容量低于设计容量75%时的充放电循环次数）超过800次，最高超过1000次。实施例2如图1-4所示，镍镉电池负极片，负极活性物质涂层I为质量比
将纳米氧化镉、碳纳米管和纳米石墨的活性物质混合物按7.5:0.8:4的比例混合，负极混合粘结剂为占纳米氧化镉、碳纳米管和纳米石墨活性物质混合物质量4%的聚四氟乙烯(PTFE)和聚偏氟乙烯(PVDF)，负极增稠剂为占纳米氧化镉、碳纳米管和纳米石墨混合物质量1.5%的羧甲基纤维素钠(CMC)，蒸馏水为占纳米氧化镉、碳纳米管和纳米石墨混合物质量35%的混合，混合制成浆料。 将浆料涂覆在厚度为10～50μm2的微孔(孔径约为0.5～25mm)不锈钢箔负极集流体上，经烘干、压制后在负极集流体上形成负极活性物质涂层1，再经切割等工序后在负极集流体的预留空白处2a处采用超声波或激光焊接1～5片负极极耳3。如图5所示，利用本实用新型的镍镉电池负极片组装成镍镉动力电池。
在0.5C及以上充放电条件下，电池循环寿命（放电容量低于设计容量75%时的充放电循环次数）超过800次，最高超过1000次。实施例3如图1-4所示，镍镉电池负极片，负极活性物质涂层I为质量比
将纳米氧化镉、碳纳米管和纳米石墨的活性物质混合物按 7.5:1:6 的比例混合，负极混合粘结剂为占纳米氧化镉、碳纳米管和纳米石墨活性物质混合物质量 6% 的聚四氟乙烯 (PTFE) 和聚偏氟乙烯 (PVDF) 按等质量比混合，负极增稠剂为占纳米氧化镉、碳纳米管和纳米石墨混合物质量 2% 的羧甲基纤维素钠 (CMC)，蒸馏水为占纳米氧化镉、碳纳米管和纳米石墨混合物质量 45% 的蒸馏水，将浆料涂覆在厚度为 10-50μm 的多微孔 (孔径约为 0.5-25mm) 不锈钢箔负极集流体 2 上。 经过干燥、压制后在负极集流体2上形成负极活性物质涂层1，经过切割等工艺后在负极集流体的预留空白处2a处采用超声波或激光焊接1～5个负极极耳3。如图5所示，利用本实用新型的镍镉电池负极片组装成镍镉动力电池。
在0.5C及以上充放电条件下，电池的循环寿命（放电容量低于设计容量的75%时的充放电循环次数）超过800次，最高超过1000次。本文所述的具体实施例仅为本实用新型精神的举例，本实用新型技术领域的技术人员可以对所述的具体实施例进行各种修改或补充，或以类似的方式进行替换，但均不会背离本实用新型的精神或超出所附权利要求所限定的范围。
权利要求1.一种镍镉电池镉负极板，包括负极集流体(2)，其特征在于还包括设置在所述负极集流体(2)上的负极活性材料涂层(I)和与所述负极集流体(2)连接的负极极耳(3)，所述负极集流体(2)的厚度为10～50μm，具有孔径为0.5～25μm的微孔。
2.根据权利要求1所述的镍镉电池镉负极板，其特征在于：负极极耳（3）的厚度为15-100μm，数量为1/5。
3.根据权利要求1所述的镍镉电池镉负极板，其特征在于：负极活性物质涂层（I）设置在负极集流体（2）的一面或两面。
专利摘要本实用新型公开了一种镍镉电池的镉负极板，包括负极集流体、设置于负极集流体上的负极活性物质涂层、连接于负极集流体上的负极极耳，其中，负极集流体的厚度为10～50μm，其上设有微孔，孔径为0.5～25μm；负极极耳的厚度为15～100μm，数量为1～5个；负极活性物质涂层设置于负极集流体的一面或两面上。 采用本实用新型技术生产的镍镉电池及镍镉动力电池，大大提高了负极活性物质与负极集流体之间的附着力，从而提高了负极活性物质的有效利用率，减少了使用过程中负极活性物质的脱落，显著提高了电极的大电流充放电效果，使得用此负极制造的电池具有更佳的大电流充放电性能和更长的循环寿命。
文件编号H01M4/
公开日期 2013 年 7 月 31 日 申请日期 2013 年 2 月 6 日 优先权日期 2013 年 2 月 6 日
发明人：詹炳然、罗社科、詹金军、杨伟、王建宏 申请人：广州市运通磁电有限公司