CN100487166C

CN100487166C - 泡沫镍的制作方法

Info

Publication number: CN100487166C
Application number: CNB2004100275462A
Authority: CN
Inventors: 李维; 陈永阳; 刘涛; 檀世同
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2004-06-07
Filing date: 2004-06-07
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2024-06-07
Also published as: CN1706991A

Abstract

一种泡沫镍的制作方法，该方法的步骤包括先将聚氨酯海绵导电化，再进行电沉积，最后进行热处理，其特征在于，在所述电沉积步骤中，在电沉积槽液中加入有机添加剂，该有机添加剂是分子式为CCl₃CH(OH)₂的水合氯醛或其衍生物或水合氯醛与其衍生物的混合物，所述有机添加剂用量为0.05-0.25g/L。本发明的方法工艺简单，成本较低，能显著提高电池性能，由该方法所生产的电池极片具有强度高，不易断裂，制片不良率低且适宜大电流放电等特点。

Description

泡沫镍的制作方法

技术领域

本发明涉及电池电极材料的制作方法，特别是涉及一种电池电极用的泡沫镍材料的制作方法。

背景技术

泡沫镍是一种用于制作电池电极的材料，普通泡沫镍材料的生产工艺主要包括：先将聚氨酯海绵导电化，再进行电沉积，最后进行热处理。其中，导电化处理一般包括化学镀、涂覆导电胶及真空镀三种；热处理通常是在400-1100℃氢气还原气氛条件下进行。普通泡沫镍作为电池的正、负极的集流体，由于其抗拉强度低，在电池制作过程中极片易断裂，报废率高，导致电池制作成本过高，且不适宜大电流放电。为此，申请号为00126771.X的中国专利申请公开了一种在电沉积槽液中加入复合微粒进行复合电沉积，使镍网表面形成粗糙表面的方法，该方法的缺陷在于所加入的复合微粒难以均匀分散在溶液中，由于该复合微粒为金属粉末，其密度比电沉积槽液的密度要大，所以会沉积在槽的底部，因而即使加强搅拌，也很难使它均匀分散，因此使得复合微粒不能均匀沉积在泡沫镍表面，导致强度及表观粗糙不均；还由于金属粉末在酸性电沉积液中会产生溶解，且复合微粒在溶液中的稳定性较差，因此成本较高。

发明内容

本发明旨在有效解决上述问题，而提供一种工艺简单，成本较低，能显著提高电池性能的泡沫镍的制作方法，使得所生产的电池极片强度高，不易断裂，制片不良率低且适宜大电流放电。

为实现上述目的，本发明提供一种泡沫镍的制作方法，该方法的步骤包括先将聚氨酯海绵导电化，再进行电沉积，最后进行热处理，其中，在所述电沉积步骤中，在电沉积槽液中加入有机添加剂，该有机添加剂是分子式为CCl₃CH(OH)₂的水合氯醛或其衍生物或水合氯醛与其衍生物的混合物，所述有机添加剂用量为0.05-0.25g/L(每升电沉积液中加入0.05-0.25g有机添加剂)。

所述有机添加剂的优选用量为0.1g/L。

所述水合氯醛的衍生物是分子式为CCl₃CHO的三氯乙醛或分子式为ClCH₂CHO的一氯乙醛中的至少一种。

本发明的贡献在于，它有效克服了现有技术的不足，而提供了一种工艺简单，能显著提高电池的综合性能且价格相对低廉的制作泡沫镍的方法。经与普通泡沫镍所做的对比试验表明，本发明能明显提高泡沫镍的强度，特别是抗拉强度。由于强度提高，在电池制片过程中有效降低了断片率，因此节约了生产成本。试验还表明，本发明的方法制作的泡沫镍能适宜大电流放电，因而提高了电池性能。本发明还具有工艺简单，易于实施，所选择的添加剂稳定、在溶液中分散性好等特点。

具体实施方式

下列实施例是对本发明的进一步解释和说明，对本发明不构成任何限制。

本发明是对普通泡沫镍的生产工艺，即聚氨酯海绵导电化→电沉积→热处理的改进，其要点是在电沉积阶段，在电沉积槽液中加入有机添加剂，该有机添加剂是分子式为CCl₃CH(OH)₂的水合氯醛或其衍生物或水合氯醛与其衍生物的混合物。

上述工艺中，聚氨酯海绵导电化可采用涂覆导电胶、化学镀或真空镀等常规技术。

电沉积是对经导电化处理的聚氨酯海绵进行电镀，电沉积采用硫酸盐体系或氨基磺酸盐体系，并可采用一级电镀方式或多级电镀方式。本发明的主要技术措施是在电沉积槽液中加入一种有机添加剂，该有机添加剂为分子式为CCl₃CH(OH)₂的水合氯醛或其衍生物或水合氯醛与其衍生物的混合物，添加剂的添加量为0.05-0.25g/L。水合氯醛的衍生物是分子式为CCl₃CHO的三氯乙醛或分子式为ClCH₂CHO的一氯乙醛或两者的混合物。本发明所述添加剂在电沉积过程中能显著提高晶核的生成速度，使电力线分布均匀，从而获得晶粒细致、排列紧密、均匀半光亮的镀层，并能显著提高泡沫镍的强度。

热处理则是在400-1100℃氢气还原气氛下除掉聚氨酯骨架，制成高强度泡沫镍。

以下通过实施例对本发明作更具体的说明。

实施例1

取连续聚氨酯海绵(孔径110PP、厚度1.9mm、宽度1000mm)两卷，各50m进行导电化，分别标识为I、II，导电化是采用涂覆导电胶工艺，I、II在同一条件下涂胶，其中，胶的固含量为7-10％、pH值为10-11、温度为10-30℃、粘度为5-20mPa·s；然后将I放入普通泡沫镍用电沉积槽液中进行电沉积，将II放入本发明电沉积槽液(即在普通泡沫镍用电沉积液中加入本发明所述有机添加剂水合氯醛，添加量为0.05g/L)中进行电沉积，电沉积时除上述条件以外其他条件完全相同；最后将电沉积后的I、II在相同条件下热处理。以下称I为普通泡沫镍、II为高强度泡沫镍。

普通泡沫镍电沉积槽液的工艺参数如下：

硫酸镍(NiSO₄·7H₂O) 200-250(g/L)

氯化镍(NiCl₂·6H₂O) 30-45(g/L)

硼酸(H₃BO₃) 30-45(g/L)

pH 3.8-4.4

温度 45-60℃

本发明泡沫镍制作方法中电沉积槽液工艺参数如下：

硫酸镍(NiSO₄·7H₂O) 200-250(g/L)

氯化镍(NiCl₂·6H₂O) 30-45(g/L)

硼酸(H₃BO₃) 30-45(g/L)

添加剂 0.05(g/L)

pH 3.8-4.4

温度 45-60℃

取上述本发明得到的泡沫镍II与普通泡沫镍I作理化性能测试，结果如表1：

表1

性能 I II

厚度(mm) 1.9 1.9

面密度(g/m²) 430±25 430±25

孔径 110 110

纵向抗拉强度(N/mm) 2.3 2.8

横向抗拉强度(N/mm) 1.9 2.3

柔韧性(次) 9 9

镍(％) 99.3 99.2

铁(ppm) 38 30

铜(ppm) 40 45

锰(ppm) 15 18

硫(ppm) 30 25

碳(ppm) 100 110

从表1可看出，按本发明制作方法得到的泡沫镍其性能明显好于普通泡沫镍，特别是其抗拉强度。

取上述本发明的制作方法得到泡沫镍II与普通泡沫镍I各10000片，按常规电池极片制作工艺，在相同条件下，涂料、烘干、刮片、碾压成型，生产出10000支电池极片时其制作不良率如表2：

表2

泡沫镍标识投入总数(片) 断、裂片数(片) 不良率

I 10000 70 0.7％

II 10000 23 0.23％

从表2可看出，按本发明制作方法得到的泡沫镍制片不良率明显低于普通泡沫镍。

实施例2

按实施例1所述只改变本发明电沉积槽液中水合氯醛添加量为0.1g/L，其他工艺条件不变。

取上述本发明的制作方法得到泡沫镍II与普通泡沫镍I作理化性能测试，结果如表3：

表3

性能 I II

厚度(mm) 1.9 1.9

面密度(g/m²) 430±25 430±25

孔径 110 110

纵向抗拉强度(N/mm) 2.3 3.1

横向抗拉强度(N/mm) 1.9 2.5

柔韧性(次) 9 9

镍(％) 99.3 99.15

铁(ppm) 38 41

铜(ppm) 40 38

锰(ppm) 15 20

硫(ppm) 30 19

碳(ppm) 100 90

从表3可看出，按本发明的制作方法得到泡沫镍其性能明显好于普通泡沫镍，特别是其抗拉强度。

取上述本发明的制作方法得到泡沫镍II与普通泡沫镍I各10000片，按常规电池极片制作工艺，在相同条件下，涂料、烘干、刮片、碾压成型，生产出10000支电池极片时其制作不良率如表4：

表4

泡沫镍标识投入总数(片) 断、裂片数(片) 不良率

I 10000 75 0.75％

II 10000 13 0.13％

从表4可看出，按本发明的制作方法得到泡沫镍制片不良率明显低于普通泡沫镍。

实施例3

按实施例1所述只改变本发明电沉积槽液中水合氯醛添加量为0.25g/L，其他工艺条件不变。

取上述本发明的制作方法得到泡沫镍II与普通泡沫镍I作理化性能测试，结果如表5：

表5

性能 I II

厚度(mm) 1.9 1.9

面密度(g/m²) 430±25 430±25

孔径 110 110

纵向抗拉强度(N/mm) 2.3 3.0

横向抗拉强度(N/mm) 1.9 2.3

柔韧性(次) 9 9

镍(％) 99.3 99.3

铁(ppm) 38 35

铜(ppm) 40 49

锰(ppm) 15 20

硫(ppm) 30 25

碳(ppm) 100 105

从表5可看出，按本发明的制作方法得到泡沫镍其性能明显好于普通泡沫镍，特别是其抗拉强度。

取上述本发明的高强度泡沫镍II与普通泡沫镍I各10000片，按常规电池极片制作工艺，在相同条件下，涂料、烘干、刮片、碾压成型，生产出10000支电池极片时其制作不良率如表6：

表6

泡沫镍标识投入总数(片) 断、裂片数(片) 不良率

I 10000 80 0.8％

II 10000 20 0.2％

从表6可看出，按本发明的制作方法得到泡沫镍制片不良率明显低于普通泡沫镍。

实施例4

按实施例1所述只改变本发明电沉积槽液中水合氯醛添加量为0.3g/L，其他工艺条件不变。

取上述本发明的制作方法得到泡沫镍II与普通泡沫镍I作理化性能测试，结果如表7：

表7

性能 I II

厚度(mm) 1.9 1.9

面密度(g/m²) 430±25 430±25

孔径 110 110

纵向抗拉强度(N/mm) 2.3 3.0

横向抗拉强度(N/mm) 1.9 2.2

柔韧性(次) 9 9

镍(％) 99.3 99.18

铁(ppm) 38 30

铜(ppm) 40 45

锰(ppm) 15 28

硫(ppm) 30 29

碳(ppm) 100 112

从表7可看出，按本发明的制作方法得到泡沫镍其性能明显好于普通泡沫镍，特别是其抗拉强度，但与实施例3比较性能没有明显差异，添加剂用量超过0.25g/L后对性能没有明显改善，所以添加剂用量上限在0.25g/L为宜。

取上述本发明的制作方法得到泡沫镍II与普通泡沫镍I各10000片，按常规电池极片制作工艺，在相同条件下，涂料、烘干、刮片、碾压成型，生产出10000支电池极片时其制作不良率如表8：

表8

泡沫镍标识投入总数(片) 断、裂片数(片) 不良率

I 10000 70 0.7％

II 10000 23 0.23％

从表8可看出，按本发明的制作方法得到泡沫镍制片不良率明显低于普通泡沫镍。但与实施例3比较制片不良率没有明显差异，添加剂用量超过0.25g/L后对性能没有明显改善.所以添加剂用量上限在0.25g/L为宜。

实施例5

按实施例1所述只改变本发明电沉积槽液中水合氯醛添加量为0.04g/L，其他工艺条件不变。

取上述本发明的制作方法得到泡沫镍II与普通泡沫镍I作理化性能测试，结果如表9：

表9

性能 I II

厚度(mm) 1.9 1.9

面密度(g/m²) 430±25 430±25

孔径 110 110

纵向抗拉强度(N/mm) 2.3 2.4

横向抗拉强度(N/mm) 1.9 2.1

柔韧性(次) 9 9

镍(％) 99.3 99.35

铁(ppm) 38 40

铜(ppm) 40 50

锰(ppm) 15 10

硫(ppm) 30 15

碳(ppm) 100 110

从表9可看出，按本发明的制作方法得到泡沫镍其性能稍好于普通泡沫镍，但其强度与实施例1比较相差较大，故添加剂量在0.04g/L时对泡沫镍的抗拉强度提高不大，所以添加剂用量下限在0.05g/L为佳。

取上述本发明的制作方法得到泡沫镍II与普通泡沫镍I各10000片，按常规电池极片制作工艺，在相同条件下，涂料、烘干、刮片、碾压成型，生产出10000支电池极片时其制作不良率如表10：

表10

泡沫镍标识投入总数(片) 断、裂片数(片) 不良率(片)

I 10000 58 0.58％

II 10000 69 0.69％

从表10可看出，按本发明的制作方法得到泡沫镍制片不良率稍高于普通泡沫镍。加入量在0.04g/L时对制片不良率改善不大，所以添加剂用量下限在0.05g/L为佳。

上述实施例结果表明，在电沉积液中加入本发明的添加剂，添加剂用量在0.05-0.25g/L时能明显提高泡沫镍的强度，降低电池极片断裂率，降低电池制作成本。且生产宜实现，成本低。

Claims

1、一种泡沫镍的制作方法，其步骤包括先将聚氨酯海绵导电化，再进行电沉积，最后进行热处理，其特征在于，在所述电沉积步骤中，在电沉积槽液中加入有机添加剂，该有机添加剂是分子式为CCl₃CH(OH)₂的水合氯醛或其衍生物或水合氯醛与其衍生物的混合物，所述添加剂用量为0.05-0.25g/L。

2、如权利要求1所述的泡沫镍的制作方法，其特征在于，所述有机添加剂的优选用量为0.1g/L。

3、如权利要求1所述的泡沫镍的制作方法，其特征在于，所述水合氯醛的衍生物是分子式为CCl₃CHO的三氯乙醛或分子式为ClCH₂CHO的一氯乙醛中的至少一种。