[实用新型]具有导电橡胶电极集电体的电池

说明书

本发明属于电池或电池组，涉及电池的电极集电体的改进。

迄今为止，大多数电池或电池组，包括化学电池和物理电池，其电极集电体均采用金属材料或石墨等，如锌－锰干电池的正极集电体为碳棒、负极集电体为金属负极本身即锌，铅酸蓄电池的集电体为铅－锑或铅－钙合金；镍－镉蓄电池的集电体为镀镍的特殊钢板，还有一些电池采用贵金属如金、银、铂等作集电体。由于金属材料或石墨材料作为电池集电体存在明显的缺点。例如石墨质脆，不易加工成型，难于薄型化，金属材料或者较沉重（如铅、合金等），或者价格昂贵（如金、银、铂等）。这不利于电池的薄型化、轻型化和降低成本。虽然在层叠电池中，电池的内层集电体也有采用复合型导电塑料的，但因其使用温度范围窄，较难加工，粘合力和导电性较差，而影响电池的电气性能。

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足而提出一种用复合型导电橡胶作电极集电体的电池或电池组、以利于电池或电池组的薄型化和轻型化，降低制造成本，获得良好的综合性能。

本实用新型适用于化学电池和物理电池，特别是包括正极（正极合剂）、电解质、隔膜（或不设隔膜）、负极（负极合剂）的化学电池，或者由具有p－n结的晶体芯片和正、负极组成的太阳能电池等。本实用新型的特征在于电池或电池组的正极集电体和（或）负极集电体的材质为复合型导电橡胶，该复合型导电橡胶主要由橡胶基体和混炼在其中的导电填充剂构成。

上述复合型导电橡胶的橡胶基体可为合成橡胶或（和）天然橡胶，也可为橡胶（包括合成橡胶和天然橡胶，下同）的化学改性物，也可为橡胶或橡胶的化学改性物与塑料或热固性树脂等聚合物的共混物。所说的化学改性包括氯磺化、卤化、硝化、接枝、半互穿和互穿等。

上述所说的合成橡胶可为包括顺丁胶、丁苯胶、丁基胶、硅橡胶、氟橡胶、氯丁胶、氯醇胶、丁腈胶、乙丙胶、氯磺化聚乙烯、聚氨酯、聚醋酸乙烯酯等的一种或若干种的共混物。

与橡胶基体混炼的导电填充剂可以是炭黑、合成石墨、改性石墨、天然石墨、碳纤维、石墨纤维、金属粉、合金粉、金属纤维、合金纤维、金属氧化物粉、合金氧化物粉、金属复合物粉、合金复合物粉、有机金属化合物粉等的单组分或多组分的混合物。

复合型导电橡胶电极集电体最终通过硫化制成产品，为此在橡胶基体中，可加入必要的助剂、偶联剂和导电填充剂一起混炼。所说的助剂可包括硫化剂、硫化促进剂、硫化促进助剂、软化分散剂、补强填充剂、增塑剂、防老剂、抗氧剂等。

复合型导电橡胶电池集电体可采用各种常规方法制造。常用的方法有：（1）将橡胶素炼后，混入各类助剂、导电填充剂混炼后压出成形、硫化；（2）将橡胶素炼后顺次加入各种助剂、导电填充剂，混炼均匀后压出片，再用溶剂打胶浆，然后浇铸成形，待溶剂挥发后硫化；（3）将橡胶素炼后，加入各种助剂进行混炼、压片，以一层混炼胶、一层导电填充剂地叠成三文治的夹心形式，然后在模压中加压加热硫化。上述三种制法都可在橡胶混炼时加入各种助剂、导电填充剂的同时加入偶联剂，或者将导电填充剂先用偶联剂进行预处理，再混炼到橡胶基体之中。

本实用新型中，在复合型导电橡胶电极集电体的一面可贴合一层金属箔片或一层金属膜作为电极接头。金属箔片可在复合型导电橡胶电池集电体硫化之前将其贴合在导电橡胶的一面，然后一起硫化，使金属箔片紧贴在复合形导电橡胶上。也可在硫化后的复合型导电橡胶电极集电体的一面涂上导电浆，然后粘上金属箔片。金属膜则可以在复合型导电橡胶上通过真空蒸镀或离子溅射的方法形成。

对于采用固态电极合剂的电池，可以通过硫化或用导电浆粘贴等方法，使复合型导电橡胶电极集电体和固态电极合剂贴合成一体。

本实用新型特别适用于薄型电池和固态电解质二次电池。

由于复合型导电橡胶导电性好并具有足够的机械强度，橡胶硫化时对所附物会产生良好的粘着力，对金属乃至电极活性物质可形成良好的结合；导电橡胶复合体具有高弹性，并且耐腐蚀，能满足制造柔性电池及充放电时负极和正极有体积变化的二次电池，如全固态二次电池的需要，这些均有利于提高电池的电气性能，复合型导电橡胶电极集电体制造工艺简单、易于制成各种形状，特别是薄型电极集电体，并且重量轻，有利于电池或电池组的薄型化和轻型化。

以下结合附图介绍本实用新型的若干实施例。

图1为镀铝的复合型导电橡胶电池集电体示意图；

图2为具有复合型导电橡胶正极集电体的平板形锌－锰干电池示意图；

图3为正、负极集电体均为复合型导电橡胶的铅－酸蓄电池的结构示意图；