專利名稱：一種負(fù)極集電體具有鍍層的鈕扣電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及堿性電池、特別是涉及一種負(fù)極集電體具有化學(xué)鍍層或浸鍍層的 堿性無汞鈕扣電池。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的堿性電池(包括鋅_ 二氧化錳電池及鋅_氧化銀電池等)，均加入汞，汞與 電池負(fù)極金屬產(chǎn)生汞齊，以防止電池內(nèi)負(fù)極鋅膏與電池負(fù)極負(fù)極集電體的鐵或不銹鋼基層 之間反應(yīng)而產(chǎn)生氫，造成電池氣脹及漏液。近年人類致力保護(hù)環(huán)境，世界各國先后推出了不 少環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)及法律，其中各國對汞的使用特別關(guān)注。汞，亦稱水銀，毒性非常高，口服、吸入 或接觸后可導(dǎo)致腦和肝的損傷。為了減少使用汞，堿性柱型及鈕扣電池已發(fā)現(xiàn)在其電池負(fù)極金屬表面鍍上氫過電 位較高的材料(如銦、錫等金屬)以取代汞，成功防止電池內(nèi)鋅膏與負(fù)極集電體的鋼鐵或不 銹鋼基層之間反應(yīng)而產(chǎn)生氫氣。但這些做法還是未能完全解決電池氣脹及漏液等問題，其 防氣脹、防漏液的穩(wěn)定性、惡劣環(huán)境存放測試及較嚴(yán)格的破壞性試驗，相對傳統(tǒng)含汞的堿性 電池，均不理想。因此，很多研究針對現(xiàn)時銦、錫鍍層的弱點而展開，包括如何改善鍍銦、鍍 錫層的針孔不均勻等缺點。從電鍍層解剖分析，現(xiàn)在的電池負(fù)極集電體內(nèi)無論電鍍上鎳層、銅層，再鍍上銦 層、錫層、銦合金層、錫合金層或銦-錫合金層等，均發(fā)現(xiàn)在負(fù)極集電體內(nèi)的折彎部位(參考 本實用新型圖1顯示出的鈕扣電池的負(fù)極集電體的剖視圖，A位置)，由于其形狀的關(guān)系，很 難均勻地鍍上金屬層，這個問題成為鍍層的弱點，使電池內(nèi)鋅膏與負(fù)極集電體的鋼鐵或不 銹鋼基層之間反應(yīng)而產(chǎn)生氫氣，出現(xiàn)了未能完全解決電池氣脹及漏液的現(xiàn)象。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種價格便宜、更有效、更均勻、更薄的鍍層、并能更 有效防止氣脹和漏液的無汞鈕扣電池。一種負(fù)極集電體具有鍍層的鈕扣電池，包括負(fù)極集電體、負(fù)極鋅膏、隔膜、絕緣密 封圈、正極粉餅及正極殼體；正極粉餅填充在正極殼體的底部，隔膜設(shè)置于正極粉餅上，隔 開正極粉餅與負(fù)極鋅膏，負(fù)極鋅膏填充于負(fù)極集電體的凹部內(nèi)，上述絕緣密封圈設(shè)置在上 負(fù)極集電體與正極殼體之間，其特征在于負(fù)極集電體的內(nèi)外面具有化學(xué)鍍鎳鍍層或浸鍍 鎳鍍層作為底層，在負(fù)極集電體的內(nèi)凹面上，在鎳鍍層上還電鍍、化學(xué)鍍或浸鍍有一層銦層 或錫層或電鍍上銦合金層、錫合金層、銦_錫合金層或含鋅合金層。在負(fù)極集電體的內(nèi)凹面上，在鎳鍍層和銦層、錫層、銦合金層、錫合金層、銦-錫合 金層或含鋅合金層之間還電鍍、化學(xué)鍍或浸鍍有一層銅層或電鍍上一層含銅合金層。上述含銅合金層為鋅銅合金層或銅鉍合金層。上述含鋅合金層為鋅_錫合金或鋅-錫-鉛合金層層。上述銅層或含銅合金層及銦層、錫層、銦合金層、錫合金層、銦_錫合金層或含鋅合金層由負(fù)極集電體內(nèi)凹面覆蓋至負(fù)極集電體外表面不超出負(fù)極集電體頂面。上述鎳鍍層，銅層或含銅合金層及銦層、錫層、銦合金層、錫合金層、銦-錫合金層或含鋅合金層的厚度在0. Iym至6μπι之間。所述正極粉餅為二氧化錳或二氧化錳及氧化銀的混合物。所述負(fù)極鋅膏含有氧化銦或氫氧化銦，并填充于負(fù)極集電體凹部內(nèi)。負(fù)極集電體由一層鐵片或者不銹鋼片制成，周邊有U形回折部。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)比較的優(yōu)點及效果為與“電鍍”相比，“化學(xué)鍍”與“浸鍍”能在復(fù)雜的鍍件上產(chǎn)生較均勻的鍍層，在突出 或邊緣部位沒有過多或過少的增厚。特別在最底層的鍍層或預(yù)鍍層上，鍍層越均勻、缺點越 少，越能為以后的鍍層提供更平滑的平臺，使其后的鍍層更致密，因此最底層的作用尤其重 要，此外，“化學(xué)鍍”與“浸鍍”更具有鍍層針孔少、不需直流電源設(shè)備、較“電鍍”工藝 簡單等優(yōu)點。也因為如此，“化學(xué)鍍”與“浸鍍”能更有效防止因為負(fù)極集電體凹凸表面、滾 鍍時迭蓋或電流不穩(wěn)等現(xiàn)象，故能更有效保證電鍍表面質(zhì)量，解決現(xiàn)有技術(shù)的問題。除此以外，“化學(xué)鍍”與“浸鍍”能選擇性地在指定的任何位置上進(jìn)行金屬表面處 理。相反傳統(tǒng)“電鍍”需要整件配件進(jìn)行電鍍或滾鍍，然后在指定位置上進(jìn)行脫層工序，因 此，“化學(xué)鍍”與“浸鍍”由于無需進(jìn)行脫層工序，故更有效降低生產(chǎn)工序使用之材料、設(shè)備、 人工成本等。使用“化學(xué)鍍”與“浸鍍”亦發(fā)現(xiàn)所需鍍層或合金鍍層的范圍可至0. 1 μ m至5 μ m 以內(nèi)，有些鍍層更可至0. Ιμπ 至Ιμπ 范圍以內(nèi)，較現(xiàn)有技術(shù)的鍍層更薄，現(xiàn)時在負(fù)極集電 體上的各鍍層一般為1 μ m至10 μ m之間，新技術(shù)更加節(jié)約資源，降低成本。

圖1為本實用新型負(fù)極集電體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型無汞鈕扣電池的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型負(fù)極集電體的鍍層結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖詳述本實用新型造價更低、其負(fù)極集電體擁有更薄及均勻的鍍層， 并能更有效防止氣脹和漏液的無汞鈕扣電池。為了解決現(xiàn)有技術(shù)就⑴鍍層不均勻、不致密、針孔率多；(2)特別在負(fù)極集電體 內(nèi)凹面的A部分等問題，發(fā)現(xiàn)了兩種不同的金屬表面處理方法“化學(xué)鍍”及“浸渡”，均較傳 統(tǒng)“電鍍”工藝能更有效、更平滑地在形狀凹凸或復(fù)雜的鍍件上鍍上更均勻，針孔率少的電 鍍層，如鎳層、銅層、銦層、錫層、銦合金層、錫合金層、銦-錫合金層等。“化學(xué)鍍”與傳統(tǒng)“電鍍”方式不同，它完全不需通過外部電流，在金屬的催化作用 下，通過可控制的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生金屬沉積的過程。故又稱為“自催化鍍”或“無電鍍 (electroless plating)”。另一種不用直流電源的金屬表面處理方法則是以金屬化學(xué)置換 反應(yīng)獲得鍍層的工藝，稱為“浸鍍”或“置換鍍”。經(jīng)過發(fā)明人的研究發(fā)現(xiàn)，將現(xiàn)有使用不同金屬鍍層或金屬合金鍍層來取代汞的技術(shù)改用了 “化學(xué)鍍”或“浸鍍”方法產(chǎn)生更均勻、致密及更薄的鍍層，能更有效克服現(xiàn)有技術(shù) 仍存在的氣脹及漏液問題。實施方案一如圖2所示，負(fù)極集電體1的內(nèi)外面使用化學(xué)鍍鎳先鍍有一層厚度少于5 u m的鎳 鍍層8，負(fù)極集電體1的內(nèi)凹面上，在鎳鍍層8之上，化學(xué)鍍上一層厚度少于1 P m錫層10。實施方案二與方案一方法相同，負(fù)極集電體1的內(nèi)外面使用化學(xué)鍍鎳先鍍有一層更薄少于 5 U m的鎳鍍層8，負(fù)極集電體1的內(nèi)凹面上，在鎳鍍層8上化學(xué)鍍上一層更薄少于1 P m銦 層10。實施方案三如圖2所示，將負(fù)極集電體1的內(nèi)外面使用化學(xué)鍍鎳先鍍有一層少于5 y m鎳鍍層 8，負(fù)極集電體1的內(nèi)凹面上，在鎳鍍層8之上，化學(xué)鍍上一層更薄少于1 P m銅層9，銅層9 上再化學(xué)鍍上一層少于1 P m錫層10。實施方案四與方案三方法相同，將負(fù)極集電體1的內(nèi)外面使用化學(xué)鍍鎳先鍍有一層少于5 ym 鎳鍍層8，負(fù)極集電體1的內(nèi)凹面上，在鎳鍍層8上化學(xué)鍍上一層少于1 P m銅層9，銅層9 上再化學(xué)鍍上一層少于1 P m銦層10。實施方案五如圖2所示，將負(fù)極集電體1的內(nèi)外面使用化學(xué)鍍鎳先鍍有一層少于5 P m鎳鍍層 8，負(fù)極集電體1的內(nèi)凹面上，在鎳鍍層8之上化學(xué)鍍上一層少于1 P m銅層9，銅層9上再電 鍍上一層銦錫合金層10。實施方案六如圖2所示，將負(fù)極集電體1的內(nèi)外面使用化學(xué)鍍鎳先鍍有一層少于5 P m鎳鍍層 8，負(fù)極集電體1的內(nèi)凹面上，在鎳鍍層8之上電鍍上一層鋅銅合金層9，鋅銅合金層9上再 電鍍上一層鋅錫合金層10。實施方案七為對比方案，將負(fù)極集電體1的內(nèi)外面使用現(xiàn)有電鍍技術(shù)方案電鍍有一鎳鍍層8， 負(fù)極集電體1的內(nèi)凹面上，在鎳鍍層8之上電鍍上一層錫層10。實施方案八為對比方案，將負(fù)極集電體1的內(nèi)外面使用現(xiàn)有電鍍技術(shù)方案電鍍有一鎳鍍層8， 負(fù)極集電體1的內(nèi)凹面上，在鎳鍍層8之上電鍍上一層銅層9，銅層9上再電鍍上一層銦層 10。上述八個實施方案制造出如圖1所示本實用新型所述的負(fù)極集電體1，可由一層 鐵片或者不銹鋼片制成，其周邊有U形回折部7。上述八個實施方案制造出如圖2所示本實用新型所述的負(fù)極集電體1，所述兩層 鍍層9及鍍層10由負(fù)極集電體1內(nèi)凹面覆蓋至負(fù)極集電體外表面不超出負(fù)極集電體頂面 11。所述負(fù)極集電體1各鍍層8 10其厚度可在0. liim至6iim之間。上述八個實施方案制造出來的負(fù)極集電體1可制造成L1154無汞鈕扣電池，如圖 3所示包括負(fù)極集電體1、負(fù)極鋅膏2、隔膜3、絕緣密封圈4、正極粉餅5及正極殼體6。所述正極粉餅5為二氧化錳或二氧化錳及氧化銀的混合物，正極粉餅5填充在正極殼體6的 底部，隔膜3設(shè)置于正極粉餅上，隔開正極粉餅與負(fù)極鋅膏。所述負(fù)極鋅膏2含有氧化銦或 氫氧化銦，負(fù)極鋅膏2填充于負(fù)極集電體1的凹部內(nèi)，負(fù)極集電體1倒扣于隔膜3上。負(fù)極 集電體1周邊有U形回折部7，上述回折部與正極殼體6之間安裝有絕緣密封圈4，上述絕 緣密封圈4內(nèi)外均涂浸有厚膠水，作密封用。將上述八個實施方案制造出來的L1154無汞鈕扣電池作(l)IEC漏液測試； (2)60°C高溫貯存20天、40天、60天漏液測試；(3)71°C高溫貯存20天、40天、60天漏液測 試；(4)脫鍍層作比較，發(fā)現(xiàn)八個實施方案均通過IEC基本的漏液測試。在更惡劣的貯存環(huán) 境下，只有實施方案一、二、三、四、五、六及七能通過600C 60天貯存漏液測試及710C 20天 貯存漏液測試。而710C 40天及60天貯存漏液測試只有方案三、四、五及六通過。以上實施方案清楚說明了在負(fù)極集電體1先后化學(xué)鍍上鎳、銅、錫或銦，除了鍍層 更薄，節(jié)省原料外，亦證明了化學(xué)鍍層能更有效改善現(xiàn)有技術(shù)氣脹及漏液等問題。實施方案七及八為現(xiàn)有技術(shù)方案但需進(jìn)行復(fù)雜的脫銅及銦工序。同時，由于實施 方案七及八使用電鍍方法始終存在有鍍層不均勻、不致密等根本問題，特別是在負(fù)極集電 體內(nèi)凹面A位置上鍍層針孔及不致密缺點尤其明顯，造成電池氣脹及漏液的現(xiàn)象。此外，發(fā)明人還試驗了將負(fù)極集電體1上的各鍍層配合以不同表面處理方法(電 鍍及化學(xué)鍍)混合使用。實施方案九如圖2所示，將負(fù)極集電體1的內(nèi)外面使用化學(xué)鍍鎳先鍍有一層少于5 y m鎳鍍層 8，負(fù)極集電體1的內(nèi)凹面上，在鎳鍍層8之上電鍍上一層銅層9，銅層9上再電鍍上一層銦 或錫層10。實施方案十如圖2所示，將負(fù)極集電體1的內(nèi)外面使用化學(xué)鍍鎳先鍍有一層少于5 y m鎳鍍層 8，負(fù)極集電體1的內(nèi)凹面上，在鎳鍍層8之上化學(xué)鍍上一層銅層9，銅層9上再電鍍上一層 銦或錫層10。實施方案i^一如圖2所示，將負(fù)極集電體1的內(nèi)外面使用化學(xué)鍍鎳先鍍有一層少于5 P m鎳鍍層 8，負(fù)極集電體1的內(nèi)凹面上，在鎳鍍層8之上電鍍上一層銅層9，銅層9上再化學(xué)鍍上一層 銦或錫層10。將以上三個補(bǔ)充實施方案制造出來的負(fù)極集電體1制成L1154無汞鈕扣電池，并 進(jìn)行了(l)IEC漏液測試；(2)60°C高溫貯存20天、40天、60天漏液測試；及(3)71°C高溫貯 存20天、40天、60天漏液測試。三個補(bǔ)充的實施方案均能通過IEC基本漏液測試。在更惡 劣的貯存環(huán)境下，三個補(bǔ)充的實施方案均能通過60°C 60天貯存漏液測試及71°C 20天貯存 漏液測試。但71°C 40及60天貯存漏液測試，則只有實施方案十能通過。以上三個實施方案，證明了負(fù)極集電體1上的各鍍層能混合使用化學(xué)鍍及電鍍方 法進(jìn)行表面處理，對比現(xiàn)有技術(shù)(方案七及八)能更有效改善現(xiàn)有技術(shù)氣脹及漏液等問題。 在較嚴(yán)格的漏液測試中有更佳的表現(xiàn)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本實用新型的提示下，可以在不超出本實用新型精神的范 圍內(nèi)做出各種改進(jìn)，本實用新型的保護(hù)范圍以權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求一種負(fù)極集電體具有鍍層的鈕扣電池，包括負(fù)極集電體(1)、負(fù)極鋅膏(2)、隔膜(3)、絕緣密封圈(4)、正極粉餅(5)及正極殼體(6)；正極粉餅(5)填充在正極殼體(6)的底部，隔膜(3)設(shè)置于正極粉餅上，隔開正極粉餅與負(fù)極鋅膏，負(fù)極鋅膏(2)填充于負(fù)極集電體(1)的凹部內(nèi)，上述絕緣密封圈(4)設(shè)置在上負(fù)極集電體(1)與正極殼體(6)之間，其特征在于負(fù)極集電體(1)的內(nèi)外面具有化學(xué)鍍鎳鍍層或浸鍍鎳鍍層(8)作為底層，在負(fù)極集電體的內(nèi)凹面上，在鎳鍍層(8)上還電鍍、化學(xué)鍍或浸鍍有一層銦層或錫層或電鍍上銦合金層、錫合金層、銦-錫合金層或含鋅合金層(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈕扣電池，其特征在于在負(fù)極集電體的內(nèi)凹面上，在鎳鍍層(8)和銦層、錫層、銦合金層、錫合金層、銦-錫合 金層或含鋅合金層(10)之間還電鍍、化學(xué)鍍或浸鍍有一層銅層或電鍍上一層含銅合金層 (9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈕扣電池，其特征在于上述含銅合金層(9)為鋅銅合金層或銅鉍合金層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鈕扣電池，其特征在于上述含鋅合金層(10)為鋅-錫合金或鋅-錫-鉛合金層層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈕扣電池，其特征在于上述銅層或含銅合金層(9)及銦層、錫層、銦合金層、錫合金層、銦-錫合金層或含鋅合 金層(10)由負(fù)極集電體(1)內(nèi)凹面覆蓋至負(fù)極集電體外表面不超出負(fù)極集電體頂面(11)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鈕扣電池，其特征在于上述鎳鍍層(8)，銅層或含銅合金層(9)及銦層、錫層、銦合金層、錫合金層、銦-錫合金 層或含鋅合金層(10)的厚度在0. liim至6iim之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈕扣電池，其特征在于負(fù)極集電體(1)由一層鐵片或者不銹鋼片制成，周邊有U形回折部(7)。
專利摘要一種負(fù)極集電體具有鍍層的鈕扣電池，在其負(fù)極集電體(1)的內(nèi)外面化學(xué)鍍或浸鍍有鎳鍍層(8)作為底層，在負(fù)極集電體的內(nèi)凹面上，在鎳鍍層(8)上還電鍍、化學(xué)鍍或浸鍍有一層銅層或電鍍上一層含銅合金層(9)，銅層或含銅合金層(9)上還電鍍、化學(xué)鍍或浸鍍有一層銦層或錫層或電鍍上銦合金層、錫合金層、銦-錫合金層或含鋅合金層(10)。通過本實用新型的化學(xué)鍍層或浸鍍層，能夠獲得更均勻、更致密的鍍層，特別是在負(fù)極集電體折彎部分(A)。此外，無需脫鍍層，工序更簡單，使用材料更少；無需使用電源，設(shè)備更簡單；能產(chǎn)生比現(xiàn)有技術(shù)更薄的鍍層0.1μm至6μm之間，使用材料更少，故更環(huán)保及更有效降低成本。
文檔編號H01M4/78GK201616474SQ20092014978
公開日2010年10月27日 申請日期2009年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日
發(fā)明者葉敏華 申請人:松柏(廣東)電池工業(yè)有限公司;松栢投資有限公司