一種具有降低的析氣率的改良的Ｎｉ－Ｚｎ電池，該電池具有在制造期間鍍覆錫或者錫和鋅的負極基材。對銅或黃銅基材進行電解清洗、活化、電鍍無光澤表面至限定的厚度范圍，裱涂氧化鋅電化學活性材料并烘焙。４０－８０μＩｎ的限定鍍層厚度范圍使金屬間化合物Ｃｕ↓［３］Ｓｎ的形成最大化，該金屬間化合物Ｃｕ↓［３］Ｓｎ有助于抑制銅從鍍層下向表面擴散并避免在烘焙期間形成金屬間化合物Ｃｕ↓［６］Ｓｎ↓［５］，以便在電池運行期間提供足夠的抗腐蝕性。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及可再充電電池，更特別涉及鎳鋅可再充電電池。更M來說， 本專利技術涉賴于鋅電極中的負'^^掛的組^^和集;姚結(jié)構(gòu)。
技術介紹
圃柱形電處欣用了交替的電^電解質(zhì)層。每個電W"5T包括集流體^和一個或多個電化學活'1"^。集^^設計的考慮因素如下(a)高導電性；(b) 耐所用電解質(zhì)的腐蝕；(c)耐電化學反應以致不械太快地消耗；(d)使之耐受 制造辨(例^*^船)的才識強度和柔韌性；(e)低的^^成本，包絲 料^^制逸和(f )提供與電化學活'JiJr的優(yōu)良物理接觸或"連接勝"的表 面結(jié)構(gòu)(例如，該材料不應該形成4M級以致防止優(yōu)良的物理接觸并且應該很 好地津給到電化學活性層上)。滿Ail些特征中的任何一個或多個并不是關鍵 的。例如，集流體可以在一個或多個類別上是突出的，而在其它類別上是低于 標準的。因此，如果缺陷可由整體的電池設計所^l良，則仍可使用某方面存在 缺陷的材料。目前用于鋅負極集^W的常J^H"料包^I^"銅。"^階電池f生能并確定集流^4t征和電池f生能之間關系的一種方iUj測量一 些M下集i;;il^^f (strips)的析氣率。在電'M行期間，可析出氣體例如氫氣。雖然一些析出的氫氣可以與氧重新結(jié)合生成水，樹'j余氫氣會在電池中積聚并引起電^ Mil者損害導電通道。希望設計具有^U文氣率的電輛件。
技術實現(xiàn)思路
具有集流體狄的改良鎳,電池是利用錫或者錫和鋅的錄來制造以便獲得l^f氐的析氣率。銅或黃銅J4^皮電解清洗，活化為無光澤表面，電HE^ 定的厚度范圍，^^氧化鋅基電化學活'^#絲烘焙。航的40-8(^In的厚度 范圍消除了烘焙期間4r屬間化^的Cu6Sns的形成，改善了鍍層的穩(wěn)定性并在電 'M行期間提供足夠的絲蝕性。改良的集;W^供高的導電性、城蝕'脈電化學M耐受性、優(yōu)良的機械強度和柔軔性、以及與電化學活性層的良好界 面。一方面，本專利技術涉及一種制賴于鎳鋅電池的鋅電 #的方法。該方法包括^^供M的穿3L^帶、對該*進行去脂、電解清洗條帶、活^^帶、和 電4^vl約40-80pIn的包括錫iH陣的金屬或^r層。M可以是銅或黃銅。 電鍍的金屬可以是錫或者是錫與鋅兩者，其中可以是約75-100%重量的錫和約 0-25%重量的鋅。可用變性醇或其它有積溶劑對穿孑L^t進行去脂持續(xù)一段時間，該時間可 為5-15^^中。在去脂,和電解清'^ft之間，可用去離子7p中洗穿孑LW。 電解清'^ft包括將穿孑L^f ^A^/^是;^^液中辦所述絲通電流。例如， 當清';fe^行5-10^4中時，對于15英寸的穿《LMS該電流可以是l-3安培。 可以使用更大或更小的電流以保^面是純凈、均勻和平滑的。堿性浸泡溶液 可具有10-13的pH值，并可包含堿性氬氧化物、堿1"械酸鹽、堿&賄鹽、或 它們中兩種或飾的組合。減勝氪氧化物可以;111氧^#)或氫氧化鉀。堿f械 醋可以是碳酸鈉或碳酸鉀。堿性砩醋可以是磷酸鈉或磷酸鉀或者可以用乙 酸鈉代替。穿孑L^f可以在活^^液中活化約5-10^4中的時段。活^^t產(chǎn)生無光澤 表面。活m^液可以是酸。特別地，活^^液可以是^JL為4-20%的確黢。其 它的強酸可以代替石滅。活^f膽液可以具有約l-3的pH值。活^f^t之前和之 后，可用去離子7JC沖洗穿孑L^fS^，以去除來自先前捧怍的化學制劑。電齢孑l^以^^40-80nln的金屬。金屬可以是錫或者錫與鋅兩者。基 材上的電般可以是錫與銅以及4右t的鋅的合金。電流密度可以是40-80 A/m2， 持續(xù)約4-6分鐘的時段。在某些實施方案中，電流密度可以是40-70或者約60 A/m2，持續(xù)約4-6 ^4中。電鍍浴可包括錫離子或鋅離子源和電;綠流子源。優(yōu) 選地，電鍍浴還包括氧^^P制劑、拔4支狀化試劑iUt有增亮劑。錫離子源可以 是石j [Jte錫(SnS04)，且其^ML可以為約50-300g/1。可以^^其它的錫離子源， 例如氯化亞錫(SnCU、歸酸亞錫(Sn(BF4)2)、或曱l^iE錫(Sn(CH3S03)2)。 鋅離子源可以;U^1約10-100g/l的氯化鋅(ZnCl2)、確酸鋅(ZnS04)或焦磷 酸鋅(Zn2PA )。電流載流子源可以是能夠為^^供足夠?qū)щ娦缘腲f沐酸。例 如，電流栽流子源可以;U^1約50-250g/l的硫酸、乙酸、硼酸、確黢鈉、氟5硼酸、甲酚嫩、甲^M (CH3S03H)或^J^M。氧^^p制劑用于)^it錫 的氧化，其可以是曱酚^il^^嫩。M可為約50-100g/1。枝狀4 ^是 形成枝晶和其它不規(guī)則形狀的it/l沉積。枝狀化可制氐電池的壽命，因為它會產(chǎn)生不希望的導電通絲者引起電化學活'^#料的非均勻損耗。^4支狀化試劑可以是絲、U^i輛、膠、明 曱酚。可以按0.5-10g/1的^JL^JD ■pHm^i 。可以按0.2-12g/1的^HM膠、明賊曱酚。鍍浴可 具有O. l-3的pH值。可將電化學活性材料(優(yōu)選為含有氧化鋅的糊料)涂布到M上。然后通 it4fM和IU匕4^iJ^料的溫;K^^在約200-350TC持續(xù)約30 ^4中到2小時的 時WJ葉它們進行烘焙。在某些實施方案中，可通過維#^顯度在260'C持續(xù)約 45^t的時駭^H咅。對于^^焙的鍍錫M，室溫^4一個月導致銅向基 材表面的擴散。J^表面上的銅對W4^^厚度從2%到35%不等。在室溫^# 期間不形成金屬間^^4勿。烘;t^i4了M的銅擴^^電IW中形成具有高 銅^J:的銅/^^^金屬間^^ (Cu3Sn和/或Cu6Sn5 )。當對M電鍍一厚層 錫(例如大于20(^In) JL^ 200-350匸烘焙30 ^4中到2小時時，^41^r屬間化 ^4勿在骸中形成并引缺面^^包。^^包導致較高的析氣率并對電池法肯沐害。 在IWI"度小于20|LiIn時，在4tajr中沒有形成金屬間^H勿。在IWIvl^ 約40-80^In時，^主要包括錫/銅^r和一薄層(~ 10-40%)金屬間化^4勿 (Cu3Sn)。在M^f度大于20(VIn時，兩種^^7 Cu3Sn (~ 5-15%)和Cu6Sn5 ( ~ 85-95%)均形成并且在SEM照片中可由顏色或形狀差異明顯地識別。^i^fc CueSn5上方的狄/4^"界面處形成Cu3Sn，因為金屬間^^ Cu3Sn層有助于抑制烘焙期間從鍍層下方向表面的銅擴散，并且CU6Sll5化^^是不規(guī)則的、易碎的且導電性小于Cu3Sn。 CueSn5的密度小，因此具有產(chǎn)生壓應力的大 ^K。在赫的制造辨中(XSn5^f裂，產(chǎn)生腐蝕弱點并制錄電性。另一方面，本專利技術涉及具有該改^材集流體的鎳鋅電池。所述電池包括 負M、具有鎳的JE^:和分隔體層。負M包括集^i^和氧化鋅基電化學活 '性層。集流體可以a焙后不形成有害金屬間^^物(即Cu6Sn5)的銅或黃銅的 M。 IW可具有約40-80pIn的厚度以提供防止^N"和啦^f"腐蝕的最大保護并 提做異的IW穩(wěn)定性。在一個實施方案中，厚度可以為約60pln。在某些實 施方案中，4r屬間化r^可以僅包含Cu3Sn。6另一方面，本專利技術涉及一種負^構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包括集流體和氧化鋅基電化 學活^么g:。該集流體可以是具有錫或錫/4m層的銅或黃銅基材，所迷鍍層本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
制造用于鎳鋅電池的鋅電極基材的方法，該方法包含： （ａ）提供基材條帶，所述基材包含銅； （ｂ）電解清洗所述條帶；并 （ｃ）在電鍍浴中電鍍所述條帶以沉積４０－８０μＩｎ的包含錫的金屬。
【技術特征摘要】
...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：F馮，J菲利普斯，S莫汗塔，J巴頓，ZM蒙塔瑟，
申請(專利權)人：鮑爾熱尼系統(tǒng)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。