[發(fā)明專利]一種二次鋅鎳電池的鋅負(fù)極及其制備方法和電池

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810093560.0
• 申請日: 2008-04-24
• 公開（公告）號: CN101567445A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱志堅;韓鵬飛;肖鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M4/24
• 分類號: H01M4/24;H01M4/26;H01M10/24;H01M10/30
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王 崇;王鳳桐

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種二次鋅鎳電池的鋅負(fù)極及其制備方法以及含有該鋅負(fù)極的電池。

背景技術(shù)

在鋅鎳二次電池充電末期或者大電流充電過程中，會由正極(鎳電極)產(chǎn)生氧氣，如果產(chǎn)生的氧氣不能順利地被負(fù)極(鋅電極)吸收，將導(dǎo)致密封的電池內(nèi)部氣壓逐漸升高。對于有安全閥的小型密封電池而言，不會因此而出現(xiàn)電池爆炸事故。但是，當(dāng)電池內(nèi)部氣壓超過安全閥的開啟壓力時，安全閥開啟，泄出內(nèi)部的氣體，一些堿性電解液也會隨氣體一起沖出，這些電解液，嚴(yán)重腐蝕用電器具的電路板，損壞電器。另外，由于電解液的損失，電池的放電容量也會發(fā)生衰減。

通常，為了使正極產(chǎn)生的氧氣能夠被負(fù)極吸收，在制造負(fù)極時使用憎水透氣的粘合劑例如聚四氟乙烯(PTFE)懸乳液。PTFE既可以粘接電極活性物質(zhì)，又使成型的電極內(nèi)部產(chǎn)生疏水通道。這些通道可提供氣液固三相界面，氧氣可以順通道進(jìn)入電極內(nèi)部，在氣液固三相界面消耗掉。該常規(guī)方法僅對小電流充電的電池是有效的，因為小電流充電時正極極化程度低，氧氣產(chǎn)生較少，單位時間內(nèi)氧氣產(chǎn)生的量也較少，不會使電池內(nèi)部氣壓升高。而對大電流充電情況則不能應(yīng)對。

美國能量研究公司(Energy?Research?Corporation)在US5460899中公開了在兩片雙面均附著有活性物質(zhì)的鋅負(fù)極之間放置一片疏水、多孔的聚四氟乙烯材料來增大氧氣與鋅負(fù)極反應(yīng)的面積。該方法是通過放置能夠使氧氣通過的多孔、疏水性的材料，使氧氣進(jìn)入兩片鋅負(fù)極之間與鋅負(fù)極反應(yīng)，從而在一定程度上提高了氧氣的消耗速率，但是，這種鋅負(fù)極對鎳鋅電池的大電流充電的保護(hù)效果仍然不理想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的鋅負(fù)極對鎳鋅電池的大電流充電的保護(hù)效果不理想的問題，提供一種能夠提高氧氣消耗速率并由此改善對鎳鋅電池的大電流充電的保護(hù)效果的鋅負(fù)極及其制備方法和使用該鋅負(fù)極制成的二次電池。

本發(fā)明提供了一種二次鋅鎳電池的鋅負(fù)極，該鋅負(fù)極包括層疊的多層鋅負(fù)極單元，所述鋅負(fù)極單元包括集流體和附著于該集流體兩個表面上的負(fù)極材料層，其中，該鋅負(fù)極還包括硅樹脂層，硅樹脂層位于每兩層相鄰的鋅負(fù)極單元之間。

本發(fā)明還提供了一種鋅負(fù)極的制備方法，該方法包括層疊多層鋅負(fù)極單元，所述鋅負(fù)極單元包括集流體和附著于該集流體兩個表面上的負(fù)極材料層，其中，該方法還包括在相鄰的鋅負(fù)極單元之間附著硅樹脂層。

本發(fā)明還提供了一種二次鋅鎳電池，該電池包括極芯和堿性電解液，所述極芯和堿性電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述極芯包括鎳正極、鋅負(fù)極及隔膜，其中，所述鋅負(fù)極為本發(fā)明提供的鋅負(fù)極。

本發(fā)明提供的鋅負(fù)極由于鋅負(fù)極單元間有疏水透氣的硅樹脂層，氧氣很容易由縫隙進(jìn)入電極的內(nèi)側(cè)表面并與鋅負(fù)極反應(yīng)而被吸收，因而能降低電池內(nèi)部由于氧氣積累造成的高壓，避免鋅鎳電池由于內(nèi)部高壓而導(dǎo)致的電解液外泄，從而保證電池的安全。而且本發(fā)明提供的鋅負(fù)極的制備方法容易實施，具有較低的成本，因而適用于二次鋅鎳電池的鋅負(fù)極的制備。用本發(fā)明提供的鋅負(fù)極制得的二次鋅鎳電池充放電重量損失小，電池容量保持率高，循環(huán)壽命長。

附圖說明

圖1為在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，鋅負(fù)極在折疊前的立體示意圖；

圖2為圖1所示的鋅負(fù)極折疊后的縱截面示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供的二次鋅鎳電池的鋅負(fù)極包括層疊的多層鋅負(fù)極單元，所述鋅負(fù)極單元包括集流體和附著于該集流體兩側(cè)的負(fù)極材料，其中，相鄰的鋅負(fù)極單元的負(fù)極材料的接觸表面之間存在硅樹脂層。

所述硅樹脂可以為任何常用的硅樹脂材料，優(yōu)選為烷氧基硅烷和/或取代烷氧基硅烷在酸或堿的催化下水解、縮聚得到的產(chǎn)物。所述烷氧基硅烷的通式為R¹_nSi(OR²)_4-n，其中，R¹為氫、C1-C18的烷基或取代烷基和C6-C18的芳基或取代芳基，R²為氫、C1-C8的酰基、C1-C18的烷基或取代烷基和C6-C18的芳基或取代芳基，且R¹和R²不同時為氫，n＝0-3，所述取代烷基和取代芳基優(yōu)選為鹵素取代基，更優(yōu)選為氟、氯和溴代烷基和芳基。例如，所述烷氧基硅烷可以為甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、丙基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷和十二烷基三甲氧基硅烷中的一種或幾種。

該硅樹脂層的厚度可以為0.001-0.08毫米，優(yōu)選為0.01-0.03毫米。