專利名稱：泡沫鎳的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池電極材料的制作方法，特別是涉及一種電池電極用的泡沫鎳材料的制作方法。
背景技術(shù)：
泡沫鎳是一種用于制作電池電極的材料，普通泡沫鎳材料的生產(chǎn)工藝主要包括先將聚氨酯海綿導(dǎo)電化，再進(jìn)行電沉積，最后進(jìn)行熱處理。其中，導(dǎo)電化處理一般包括化學(xué)鍍、涂覆導(dǎo)電膠及真空鍍?nèi)N；熱處理通常是在400-1100℃氫氣還原氣氛條件下進(jìn)行。普通泡沫鎳作為電池的正、負(fù)極的集流體，由于其抗拉強(qiáng)度低，在電池制作過程中極片易斷裂，報(bào)廢率高，導(dǎo)致電池制作成本過高，且不適宜大電流放電。為此，申請(qǐng)?zhí)枮?0126771.X的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種在電沉積槽液中加入復(fù)合微粒進(jìn)行復(fù)合電沉積，使鎳網(wǎng)表面形成粗糙表面的方法，該方法的缺陷在于所加入的復(fù)合微粒難以均勻分散在溶液中，由于該復(fù)合微粒為金屬粉末，其密度比電沉積槽液的密度要大，所以會(huì)沉積在槽的底部，因而即使加強(qiáng)攪拌，也很難使它均勻分散，因此使得復(fù)合微粒不能均勻沉積在泡沫鎳表面，導(dǎo)致強(qiáng)度及表觀粗糙不均；還由于金屬粉末在酸性電沉積液中會(huì)產(chǎn)生溶解，且復(fù)合微粒在溶液中的穩(wěn)定性較差，因此成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在有效解決上述問題，而提供一種工藝簡(jiǎn)單，成本較低，能顯著提高電池性能的泡沫鎳的制作方法，使得所生產(chǎn)的電池極片強(qiáng)度高，不易斷裂，制片不良率低且適宜大電流放電。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種泡沫鎳的制作方法，該方法的步驟包括先將聚氨酯海綿導(dǎo)電化，再進(jìn)行電沉積，最后進(jìn)行熱處理，其中，在所述電沉積步驟中，在電沉積槽液中加入有機(jī)添加劑，該有機(jī)添加劑是分子式為CCl3CH(OH)2的水合氯醛或其衍生物或水合氯醛與其衍生物的混合物，所述有機(jī)添加劑用量為0.05-0.25g/L(每升電沉積液中加入0.05-0.25g有機(jī)添加劑)。
所述有機(jī)添加劑的優(yōu)選用量為0.1g/L。
所述水合氯醛的衍生物是分子式為CCl3CHO的三氯乙醛或分子式為ClCH2CHO的一氯乙醛中的至少一種。
本發(fā)明的貢獻(xiàn)在于，它有效克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供了一種工藝簡(jiǎn)單，能顯著提高電池的綜合性能且價(jià)格相對(duì)低廉的制作泡沫鎳的方法。經(jīng)與普通泡沫鎳所做的對(duì)比試驗(yàn)表明，本發(fā)明能明顯提高泡沫鎳的強(qiáng)度，特別是抗拉強(qiáng)度。由于強(qiáng)度提高，在電池制片過程中有效降低了斷片率，因此節(jié)約了生產(chǎn)成本。試驗(yàn)還表明，本發(fā)明的方法制作的泡沫鎳能適宜大電流放電，因而提高了電池性能。本發(fā)明還具有工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)施，所選擇的添加劑穩(wěn)定、在溶液中分散性好等特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
下列實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步解釋和說明，對(duì)本發(fā)明不構(gòu)成任何限制。
本發(fā)明是對(duì)普通泡沫鎳的生產(chǎn)工藝，即聚氨酯海綿導(dǎo)電化→電沉積→熱處理的改進(jìn)，其要點(diǎn)是在電沉積階段，在電沉積槽液中加入有機(jī)添加劑，該有機(jī)添加劑是分子式為CCl3CH(OH)2的水合氯醛或其衍生物或水合氯醛與其衍生物的混合物。
上述工藝中，聚氨酯海綿導(dǎo)電化可采用涂覆導(dǎo)電膠、化學(xué)鍍或真空鍍等常規(guī)技術(shù)。
電沉積是對(duì)經(jīng)導(dǎo)電化處理的聚氨酯海綿進(jìn)行電鍍，電沉積采用硫酸鹽體系或氨基磺酸鹽體系，并可采用一級(jí)電鍍方式或多級(jí)電鍍方式。本發(fā)明的主要技術(shù)措施是在電沉積槽液中加入一種有機(jī)添加劑，該有機(jī)添加劑為分子式為CCl3CH(OH)2的水合氯醛或其衍生物或水合氯醛與其衍生物的混合物，添加劑的添加量為0.05-0.25g/L。水合氯醛的衍生物是分子式為CCl3CHO的三氯乙醛或分子式為ClCH2CHO的一氯乙醛或兩者的混合物。本發(fā)明所述添加劑在電沉積過程中能顯著提高晶核的生成速度，使電力線分布均勻，從而獲得晶粒細(xì)致、排列緊密、均勻半光亮的鍍層，并能顯著提高泡沫鎳的強(qiáng)度。
熱處理則是在400-1100℃氫氣還原氣氛下除掉聚氨酯骨架，制成高強(qiáng)度泡沫鎳。
以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更具體的說明。
實(shí)施例1取連續(xù)聚氨酯海綿(孔徑110PPI、厚度1.9mm、寬度1000mm)兩卷，各50m進(jìn)行導(dǎo)電化，分別標(biāo)識(shí)為I、II，導(dǎo)電化是采用涂覆導(dǎo)電膠工藝，I、II在同一條件下涂膠，其中，膠的固含量為7-10％、pH值為10-11、溫度為10-30℃、粘度為5-20mPa·s；然后將I放入普通泡沫鎳用電沉積槽液中進(jìn)行電沉積，將II放入本發(fā)明電沉積槽液(即在普通泡沫鎳用電沉積液中加入本發(fā)明所述有機(jī)添加劑水合氯醛，添加量為0.05g/L)中進(jìn)行電沉積，電沉積時(shí)除上述條件以外其他條件完全相同；最后將電沉積后的I、II在相同條件下熱處理。以下稱I為普通泡沫鎳、II為高強(qiáng)度泡沫鎳。
普通泡沫鎳電沉積槽液的工藝參數(shù)如下硫酸鎳(NiSO4·7H2O)200-250(g/L)氯化鎳(NiCl2·6H2O)30-45(g/L)硼酸(H3BO3) 30-45(g/L)pH 3.8-4.4溫度45-60℃本發(fā)明泡沫鎳制作方法中電沉積槽液工藝參數(shù)如下硫酸鎳(NiSO4·7H2O)200-250(g/L)氯化鎳(NiCl2·6H2O)30-45(g/L)硼酸(H3BO3) 30-45(g/L)添加劑 0.05(g/L)pH 3.8-4.4溫度45-60℃取上述本發(fā)明得到的泡沫鎳II與普通泡沫鎳I作理化性能測(cè)試，結(jié)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孔徑 110 110縱向抗拉強(qiáng)度(N/mm)2.3 2.8橫向抗拉強(qiáng)度(N/mm)1.9 2.3柔韌性(次)9 9鎳(％)99.3 99.2鐵(ppm) 3830銅(ppm) 4045錳(ppm) 1518硫(ppm) 3025碳(ppm) 100 110從表1可看出，按本發(fā)明制作方法得到的泡沫鎳其性能明顯好于普通泡沫鎳，特別是其抗拉強(qiáng)度。
取上述本發(fā)明的制作方法得到泡沫鎳II與普通泡沫鎳I各10000片，按常規(guī)電池極片制作工藝，在相同條件下，涂料、烘干、刮片、碾壓成型，生產(chǎn)出10000支電池極片時(shí)其制作不良率如表2表2泡沫鎳標(biāo)識(shí) 投入總數(shù)(片) 斷、裂片數(shù)(片) 不良率I 10000 70 0.7％II 10000 23 0.23％
從表2可看出，按本發(fā)明制作方法得到的泡沫鎳制片不良率明顯低于普通泡沫鎳。
實(shí)施例2按實(shí)施例1所述只改變本發(fā)明電沉積槽液中水合氯醛添加量為0.1g/L，其他工藝條件不變。
取上述本發(fā)明的制作方法得到泡沫鎳II與普通泡沫鎳I作理化性能測(cè)試，結(jié)果如表3表3性能I II厚度(mm)1.91.9面密度(g/m2) 430±25430±25孔徑110110縱向抗拉強(qiáng)度(N/mm) 2.33.1橫向抗拉強(qiáng)度(N/mm) 1.92.5柔韌性(次) 9 9鎳(％) 99.3 99.15鐵(ppm) 38 41銅(ppm) 40 38錳(ppm) 15 20硫(ppm) 30 19
碳(ppm)100 90從表3可看出，按本發(fā)明的制作方法得到泡沫鎳其性能明顯好于普通泡沫鎳，特別是其抗拉強(qiáng)度。
取上述本發(fā)明的制作方法得到泡沫鎳II與普通泡沫鎳I各10000片，按常規(guī)電池極片制作工藝，在相同條件下，涂料、烘干、刮片、碾壓成型，生產(chǎn)出10000支電池極片時(shí)其制作不良率如表4表4泡沫鎳標(biāo)識(shí) 投入總數(shù)(片) 斷、裂片數(shù)(片) 不良率I 10000 75 0.75％II 10000 13 0.13％從表4可看出，按本發(fā)明的制作方法得到泡沫鎳制片不良率明顯低于普通泡沫鎳。
實(shí)施例3按實(shí)施例1所述只改變本發(fā)明電沉積槽液中水合氯醛添加量為0.25g/L，其他工藝條件不變。
取上述本發(fā)明的制作方法得到泡沫鎳II與普通泡沫鎳I作理化性能測(cè)試，結(jié)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
孔徑 110110縱向抗拉強(qiáng)度(N/mm) 2.33.0橫向抗拉強(qiáng)度(N/mm) 1.92.3柔韌性(次) 9 9鎳(％) 99.3 99.3鐵(ppm)38 35銅(ppm)40 49錳(ppm)15 20硫(ppm)30 25碳(ppm)100105從表5可看出，按本發(fā)明的制作方法得到泡沫鎳其性能明顯好于普通泡沫鎳，特別是其抗拉強(qiáng)度。
取上述本發(fā)明的高強(qiáng)度泡沫鎳II與普通泡沫鎳I各10000片，按常規(guī)電池極片制作工藝，在相同條件下，涂料、烘干、刮片、碾壓成型，生產(chǎn)出10000支電池極片時(shí)其制作不良率如表6表6泡沫鎳標(biāo)識(shí) 投入總數(shù)(片) 斷、裂片數(shù)(片) 不良率I 10000 80 0.8％II 10000 20 0.2％從表6可看出，按本發(fā)明的制作方法得到泡沫鎳制片不良率明顯低于普通泡沫鎳。
實(shí)施例4按實(shí)施例1所述只改變本發(fā)明電沉積槽液中水合氯醛添加量為0.3g/L，其他工藝條件不變。
取上述本發(fā)明的制作方法得到泡沫鎳II與普通泡沫鎳I作理化性能測(cè)試，結(jié)果如表7表7性能III厚度(mm)1.9 1.9面密度(g/m2) 430±25 430±25孔徑110 110縱向抗拉強(qiáng)度(N/mm) 2.3 3.0橫向抗拉強(qiáng)度(N/mm) 1.9 2.2柔韌性(次) 99鎳(％) 99.3 99.18鐵(ppm) 38 30銅(ppm) 40 45錳(ppm) 15 28硫(ppm) 30 29碳(ppm) 100 112
從表7可看出，按本發(fā)明的制作方法得到泡沫鎳其性能明顯好于普通泡沫鎳，特別是其抗拉強(qiáng)度，但與實(shí)施例3比較性能沒有明顯差異，添加劑用量超過0.25g/L后對(duì)性能沒有明顯改善，所以添加劑用量上限在0.25g/L為宜。
取上述本發(fā)明的制作方法得到泡沫鎳II與普通泡沫鎳I各10000片，按常規(guī)電池極片制作工藝，在相同條件下，涂料、烘干、刮片、碾壓成型，生產(chǎn)出10000支電池極片時(shí)其制作不良率如表8表8泡沫鎳標(biāo)識(shí) 投入總數(shù)(片) 斷、裂片數(shù)(片) 不良率I 10000 70 0.7％II 10000 23 0.23％從表8可看出，按本發(fā)明的制作方法得到泡沫鎳制片不良率明顯低于普通泡沫鎳。但與實(shí)施例3比較制片不良率沒有明顯差異，添加劑用量超過0.25g/L后對(duì)性能沒有明顯改善。所以添加劑用量上限在0.25g/L為宜。
實(shí)施例5按實(shí)施例1所述只改變本發(fā)明電沉積槽液中水合氯醛添加量為0.04g/L，其他工藝條件不變。
取上述本發(fā)明的制作方法得到泡沫鎳II與普通泡沫鎳I作理化性能測(cè)試，結(jié)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孔徑 110 110縱向抗拉強(qiáng)度(N/mm) 2.3 2.4橫向抗拉強(qiáng)度(N/mm) 1.9 2.1柔韌性(次) 9 9鎳(％) 99.3 99.35鐵(ppm) 3840銅(ppm) 4050錳(ppm) 1510硫(ppm) 3015碳(ppm) 100 110從表9可看出，按本發(fā)明的制作方法得到泡沫鎳其性能稍好于普通泡沫鎳，但其強(qiáng)度與實(shí)施例1比較相差較大，故添加劑量在0.04g/L時(shí)對(duì)泡沫鎳的抗拉強(qiáng)度提高不大，所以添加劑用量下限在0.05g/L為佳。
取上述本發(fā)明的制作方法得到泡沫鎳II與普通泡沫鎳I各10000片，按常規(guī)電池極片制作工藝，在相同條件下，涂料、烘干、刮片、碾壓成型，生產(chǎn)出10000支電池極片時(shí)其制作不良率如表10表10泡沫鎳標(biāo)識(shí) 投入總數(shù)(片) 斷、裂片數(shù)(片) 不良率(片)
I 10000 58 0.58％II 10000 69 0.69％從表10可看出，按本發(fā)明的制作方法得到泡沫鎳制片不良率稍低于普通泡沫鎳。加入量在0.04g/L時(shí)對(duì)制片不良率改善不大，所以添加劑用量下限在0.05g/L為佳。
上述實(shí)施例結(jié)果表明，在電沉積液中加入本發(fā)明的添加劑，添加劑用量在0.05-0.25g/L時(shí)能明顯提高泡沫鎳的強(qiáng)度，降低電池極片斷裂率，降低電池制作成本。且生產(chǎn)宜實(shí)現(xiàn)，成本低。
權(quán)利要求
1.一種泡沫鎳的制作方法，其步驟包括先將聚氨酯海綿導(dǎo)電化，再進(jìn)行電沉積，最后進(jìn)行熱處理，其特征在于，在所述電沉積步驟中，在電沉積槽液中加入有機(jī)添加劑，該有機(jī)添加劑是分子式為CCl3CH(OH)2的水合氯醛或其衍生物或水合氯醛與其衍生物的混合物，所述添加劑用量為0.05-0.25g/L。
2.如權(quán)利要求1所述的泡沫鎳的制作方法，其特征在于，所述有機(jī)添加劑的優(yōu)選用量為0.1g/L。
3.如權(quán)利要求1所述的泡沫鎳的制作方法，其特征在于，所述水合氯醛的衍生物是分子式為CCl3CHO的三氯乙醛或分子式為ClCH2CHO的一氯乙醛中的至少一種。
全文摘要
一種泡沫鎳的制作方法，該方法的步驟包括先將聚氨酯海綿導(dǎo)電化，再進(jìn)行電沉積，最后進(jìn)行熱處理，其特征在于，在所述電沉積步驟中，在電沉積槽液中加入有機(jī)添加劑，該有機(jī)添加劑是分子式為CCl
文檔編號(hào)C25D1/08GK1706991SQ20041002754
公開日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2004年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月7日
發(fā)明者李維, 陳永陽(yáng), 劉濤, 檀世同 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司