[發明專利]一種提高鎳氫電池貯存性能的方法

無效

• 申請號: 200710046704.2
• 申請日: 2007-09-29
• 公開（公告）號: CN101162787A
• 公開（公告）日: 2008-04-16
• 發明（設計）人: 夏保佳;婁豫皖;張建;徐乃欣
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01M10/28
• 分類號: H01M10/28;H01M10/30;H01M4/32;H01M4/36;H01M4/52;H01M4/62;H01M4/64
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 潘振甦

技術領域

本發明涉及一種具有高貯存性能的鎳氫電池的制備方法，特別是一種能抑制鎳氫電池在高溫、長時間條件下貯存容量衰減的方法，屬于能源技術領域。

背景技術

金屬氫化物鎳電池(簡稱鎳氫電池)的正極一般使用泡沫鎳基體，通過涂膏法或干法制備，其正極中一般添加氧化亞鈷(CoO)做導電劑。

鎳氫電池出廠前通常預充一定的電量，然后使用掛盒吸塑包裝，再經倉儲、運輸和分銷最終到達消費者手中，至少需要2個月，產品全部售完的時間更是難以估計，這就存在一個電池長期儲存的問題。電池在用戶使用過程中還可能出現長期擱置不用的情況。另外，包裝、運輸和貯存的環境常有30℃以上高溫，海運時集裝箱內的溫度更可達到50～60℃。在這種情況下，原荷電50％出廠的電池3個月左右即會有部分電池的開路電壓低于1.0V，由于不拆除外包裝無法對電池進行補充電，隨著時間的延長，再對上述電池充電，就會出現容量降低20％左右、內阻增加以及充電電壓升高等一系列問題。

有人曾提出電池充足電后出廠以減緩上述不利的癥狀，但電池完全充電態出廠可能會發生因個別電池在運輸中短路引起整箱電池起火的事故。類似事故在我國已發生多起，由此引起火災，故只能以部分充電態出廠。有些文獻(V.Pralong，A.Delahaye-Vidal，B.Beaudion，et?al.Bismuth-enhancedelectrochemical?stability?of?cobalt?hydroxide?used?as?an?additive?in?Ni/Cd?andNi/metal?hydride?batteries.J.Electrochemical?Society.2000(147)：2096-2103)提出在正極中添加Bi₂O₃，隨著Bi₂O₃加入量的增加，鎳氫電池儲存后容量的衰減率逐漸下降，但隨著Bi₂O₃添加量的增加，電池的初始容量也降低了5％～20％，因此在正極中添加Bi₂O₃來改善鎳氫電池貯存性能的方法是以降低電池初始容量為代價的。有人采用容量過量設計的方法，使電池的實際容量達到標稱容量的110％或更高，以便補償因儲存引起的容量衰減；也有專利(02135009.4)提出用石墨、乙炔黑、羰基鎳粉等導電劑代替鎳氫電池中的主要導電劑氧化亞鈷，但這并沒有從根本上解決問題，而且電池需要多用原材料并降低比特性。

目前的研究發現：已知鎳氫電池在封口擱置期間和初充電時發生如下轉化：

即CoO首先在電解液中溶解，形成Co²⁺絡合物，然后轉變為β-Co(OH)₂并重新沉積在Ni(OH)₂顆粒表面。在初充電過程中，β-Co(OH)₂被氧化并以β-CoOOH的形式均勻分布，CoOOH的電導率為12.8S/cm，遠大于NiOOH的電導率0.15S/cm，作為一個非常有效的導電網絡，CoOOH大大提高了Ni(OH)₂的利用率，特別是以泡沫鎳為基體的Ni(OH)₂正極。

鎳氫電池在貯存過程中，CoOOH首先被H₂還原為Co(OH)₂，后者與未還原的CoOOH生成惰性的Co₃O₄，導致正極CoOOH導電網絡的破壞，電池性能進而發生不可逆衰減。

本發明試圖是在不影響電池初始容量的前提下，通過提高正極導電網絡的穩定性來改善鎳氫電池的貯存性能，降低鎳氫電池長時間貯存后的容量衰減。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提高金屬氫化物貯存性能的方法，也即提供一種具有高貯存性能的金屬氫化物鎳電池的制備方法。

本發明的核心技術是在于提供一種鎳氫電池制作新的正極組成，從而達到本發明的目的。

本發明的特征是在不影響電池初始容量的前提下，通過提高正極網絡的穩定性，以改善鎳氫電池的貯存性能；所述的提高正極網絡的穩定性則是通過①減少正極組成中導電劑CoO的含量和取而代之添加其他導電劑；②添加鈣類的添加劑；③調整活性物質的組成，從而構筑成調整后的正極組成。予以實施發明目的的。