[發明專利]堿性電化學器件用添加劑、堿性電化學器件及制備方法

無效

• 申請號: 201010106561.1
• 申請日: 2010-02-05
• 公開（公告）號: CN101800337A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 楊琳哲
• 申請（專利權）人: 湖南科霸汽車動力電池有限責任公司
• 主分類號: H01M10/28
• 分類號: H01M10/28;H01M4/62;H01M10/24
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明涉及電化學器件用的添加劑、電化學器件及其制備方法，特別涉及采用堿性電液的電化學器件用的添加劑、電化學器件及其制備方法。

背景技術

堿性電化學器件的堿性電解液表面張力大，黏度高。表面張力大，使得電解液與電極或隔膜表面的浸潤效果差，從而使得電化學器件在高功率特別是超高功率充、放電條件下，電極反應極化大。在較低溫度下，由于電解液黏度高，離子的傳輸速度慢，從而使得一定倍率下的放電比例不夠理想。由于表面張力影響，有限的電解液鋪展效果差，使得容量發揮受到影響。由于極化大，且容量發揮受到影響，從而使得電池的運行壽命也受到一定的影響。

然而在眾多可以降低堿性電解液的表面張力和黏度的物質中，可以承受電池中高氧化、高還原、高化學催化和高電催化氛圍從而能夠在電化學器件內部穩定存在，并且廉價易得的材料并不多見。。

發明內容

本發明旨在提供一種可以降低堿性電解液的表面張力和黏度，且廉價易得的添加劑，并且提供這類堿性電化學器件的制備方法，從而改善所得堿性電化學器件的高功率充、放電性能，低溫放電性能，運行壽命及容量發揮率。

本發明通過以下方案實現：

本發明中所指的堿性電化學器件是指利用電化學雙層電容的機制儲能或利用電化學氧化還原反應的機制提供能量，且采用堿性電解液的的設備或裝置，包括但不限于金屬氫化物-鎳電池、鎘-鎳電池、鋅-鎳電池、堿性鋅-錳電池、堿性超級電容器、堿性燃料電池等。

本發明之堿性電化學器件用添加劑，選自式1表示的有機物、式2表示的有機物或式3表示的有機物中的一種或多種混合物，

式1：R-OOX其中R為碳原子數在18以下的烷基，X為H、Li、Na或K中的任意一種，如HCOOH(甲酸)、HCOONa(甲酸鈉)、CH₃-COOH(乙酸)、CH₃-COOK(乙酸鉀)、(苯甲酸)、(苯甲酸鈉)、等；

式2：

其中R1碳原子數在18以下的烷基，X1、X2為H、Li、Na或K中的任意一種，如(丙二酸)、(丁二酸鈉)、(間-苯二甲酸)、等；

式3：

其中R1碳原子數在18以下的烷基，X1、X2、X3為H、Li、Na或K中的任意一種，

如(1，2，3-苯三甲酸)、等。

上述添加劑的使用量：添加劑是電解液質量的0.005％～3％。

一種堿性電化學器件的制備方法，除增加向器件內加入上述的添加劑工序外，其余均已現有堿性電化學器件制備工藝相同，包括：將已涂覆活性物質成型正極、已涂覆活性物質成型負極、隔膜組合成極組，放入殼體內，注入堿性電解液后，分別將正極和負極與相應的連接端子焊接，最后封口。

在上述堿性電化學器件制備方法中，添加劑向器件內的加入方式可以是以下方式中的一種或多種的混合：

1)直接將添加劑與堿性電解液混合后加入；

2)成型后的正極、隔膜、成型后的負極中的一種或多種在添加劑液中浸漬。

3)向成型后的正極、隔膜、成型后的負極中的一種或多種表面噴涂添加劑液。

4)向正極活性漿料或/和負極活性漿料中直接加入添加劑。

與現有技術相比，本發明的優點體現在：

(1)采用本發明的添加劑及堿性電化學器件制備方法，可以改善堿性電化學器件高功率充—放電性能、低溫放電性能、容量發揮率及提高電化學器件的使用壽命，經測試實驗，本發明添加劑可提高堿性電化學器件各項性能約10％。

(2)本發明的添加劑用量少，原料易得且廉價，因此基本不增加電池的制造成本。

具體實施方式

實施例1

向Ni-H二次電池中加入添加劑乙酸鉀，加入方式為：將涂覆了正極活性物質的成型正極浸入乙酸鉀液中浸漬一定時間，當浸漬量達到乙酸鉀的質量是所用堿性電解液的0.8％時即可。

Ni-H二次電池的制備方法如下：

與現有Ni-H二次電池的制備工藝基本相同，已涂覆活性物質的成型正極、已涂覆活性物質的成型負極、隔膜組合成極組，放入殼體內，注入堿性電解液后，分別將正極和負極與相應的連接端子焊接，最后封口，但成型正極是采用將經過上述加入添加劑處理后的正極。

作為對比例1，采用普通(即未作加入添加劑處理)Ni-H電池，將兩種電池在相同條件下測試，其-25℃下1小時率放電的曲線比較見附圖1，其常溫下1小時率全充放條件下循環壽命比較見附圖2。