[發明專利]添加粘液酸金屬配合物的鎳氫二次電池的正極

無效

• 申請號: 200910099666.6
• 申請日: 2009-06-15
• 公開（公告）號: CN101924208A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 呂耀康;陳靜;王曉娟;蘇虹;馮云龍
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: H01M4/32
• 分類號: H01M4/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種用于電池技術領域的電極，特別是一種添加粘液酸金屬配合物的鎳氫二次電池的正極。

背景技術

隨著經濟不斷發展，必然引起石油、煤炭等自然資源枯竭、環境污染及地球溫室效應的加重，人類必須把握經濟增長、環境保護和能源供給之間的平衡關系，目前世界上能源每年的消費量折算成石油約為80億噸，其中90％為化石燃料。按現在世界上能源每年的消費速度，大約在100年至200后便會枯竭。新能源、節能技術及環保技術的綜合高校開發和利用，已成為十分緊迫的課題。

鎳氫二次電池是目前應用最廣泛的二次電池之一，其能量密度是鎳鎘電池的1.5～2.0倍，體積能量密度可與鋰離子電池相當，功率密度較高，適合較大電流的充放電，無環境污染。

鎳氫二次電池多采用微米級球形β-Ni(OH)₂為正極活性材料。由于β-Ni(OH)₂在充電過程中，特別是過充時，會將β-NiOOH部分轉變為γ-NiOOH，而γ-NiOOH體積比β-NiOOH大為增加，因此，多次沖放電循環后，電極產生體積膨脹和畸變，會導致電極交換電流密度小、極化嚴重和活性物質粉化脫落等現象。

為了改善鎳氫二次電池的充放電性能、循環穩定性以及安全可靠性，通常在正極中加入適當的添加劑，如Co、Cd、Ca、Mg、Cu、Mn、Zn、Ce等金屬或氧化物。此外，乙炔黑、導電石墨等碳材料因為其低密度和優異的導電導熱性能也常被來做正極材料的添加劑。

專利申請號2008100623613的文獻中公開了一種葡萄糖二酸金屬配合物摻雜β-Ni(OH)₂制備的鎳氫電池正極材料能提高電池正極活性物質的利用率并改善充放電循環的可逆性。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種添加粘液酸金屬配合物的鎳氫二次電池的正極。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明是一種含有粘液酸金屬配合物成分的，具有質量比容量大，循環穩定性好，安全無污染等特點的鎳氫二次電池的正極。

粘液酸金屬配合物是由粘液酸為有機配體，各種價態的金屬為中心原子通過配位鍵、氫鍵和分子間作用力等自組裝而形成的具有高度規整的多孔網絡結構的金屬有機配合物材料，部分粘液酸金屬配合物具有較好的吸附能力和成膜成形性。通過改變添加的粘液酸金屬配合物的種類和比例可以調節電池正極的親水性和疏水性，使之適合于鎳氫電池正極液-固兩相的界面反應。

不僅如此在充放電過程中粘液酸金屬配合物中的金屬原子協同參加電極氧化還原過程，選擇合適的粘液酸金屬配合物摻雜β-Ni(OH)₂能提高電池正極活性物質的利用率并能改善充放電循環的可逆性。

本發明鎳氫二次電池的正極材料，其組份及重量含量如下：

粘液酸金屬配合物：0.3～20％

粘結劑1.0～5％

導電劑1.0～8％

余量為球形β-Ni(OH)₂。

在本發明添加粘液酸金屬配合物的鎳氫二次電池的正極材料中所述的粘液酸金屬配合物包括以粘液酸為配體或配體之一，與鎳、鈷、錳、鋅、鎘、銅、鋁、鉻、鈣、鎂、鐵、鑭、鈰、鏑、釹、銪、釔、镥、鉺、鉀、鋰、鈉、釩、鎢、等金屬或金屬簇構筑的配合物。可選取其中的一種或幾種粘液酸金屬配合物摻雜β-Ni(OH)₂作為鎳氫電池正極材料的添加劑。

在本發明添加粘液酸金屬配合物的鎳氫二次電池的正極材料中，其特征在于，所述的導電劑為鎳粉、鈷粉、鋅粉、乙炔黑、石墨和活性碳中的一種或幾種。

在本發明添加粘液酸金屬配合物的鎳氫二次電池的正極材料中，其特征在于，所述的粘合劑為聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、聚環氧乙烷、丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或幾種。

將粘液酸金屬配合物、球形β-Ni(OH)₂、以及導電劑混合均勻，加入一定量的粘結劑，與水攪拌均勻后涂在泡沫鎳或穿孔鋼帶等集流體上，經烘干、清粉、壓軋、點焊、剪切成型等工藝制成電池正極。

本發明的鎳氫二次電池的正極具有質量比容量大，循環穩定性好，耐高溫以及安全無污染等優點。新加入的粘液酸金屬配合物，具有新型的多孔結構，比表面積大，吸附性能力強，成膜成形性好，將其引入到鎳氫二次電池的正極中，通過其大量的介面對電池過充或過放產生的氣體的吸附效應來降低電池的內壓，從而進一步改善了電池正極的性能。

具體實施方式：

實施例1：