[發(fā)明專利]一種可用于低溫的鎳氫電池負(fù)極儲氫材料及其適配電解液

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010207982.3
• 申請日: 2010-06-21
• 公開（公告）號: CN101871060A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周懷營;王仲民;王培培;倪成員;周沁
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號: C22C19/03
• 分類號: C22C19/03;C22C19/05;H01M10/30;H01M4/32
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 周兆陽

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種電池負(fù)極儲氫材料，特別是一種可用于低溫的鎳氫電池負(fù)極儲氫材料；本發(fā)明還涉及這種可用于低溫的鎳氫電池負(fù)極儲氫材料適配的電解液。

背景技術(shù)：

低溫鎳氫電池可用于軍事、航空航天、航海、石油、煤炭、地質(zhì)勘探及作業(yè)、冰上及登山體育項目、南極考察等領(lǐng)域，同時也可滿足北半球廣闊的寒冷地區(qū)對二次移動電源使用的需求。低溫鎳氫電池的研制具有很好的經(jīng)濟(jì)價值和社會意義，特別是能夠滿足一些特殊領(lǐng)域?qū)︽嚉潆姵氐目量桃蟆，F(xiàn)有技術(shù)下的鎳氫電池產(chǎn)品，特別是目前商業(yè)化的鎳氫電池產(chǎn)品，所用的負(fù)極儲氫材料主要是混合稀土MmNi₅型儲氫合金，其經(jīng)典成份為：MmNi_3.55Co_0.75Mn_0.4Al_0.3，其中Mm為主要成份為La、Ce、Pr、Nd的混合稀土，合金電化學(xué)容量一般在300mAh/g左右。但其使用溫度僅僅在-20～50℃范圍內(nèi)，且在零度以下時電池性能下降很快，在更低溫度(低至-30～-40℃)下甚至放不出電。目前，在一些特殊的應(yīng)用領(lǐng)域：如一些軍用電子(通訊)設(shè)備用電源、嚴(yán)寒地區(qū)的電動車用用電源、野外作業(yè)的電動工具、通訊信號中轉(zhuǎn)站、士兵保障用電池方面，要求電池能夠在更低的溫度環(huán)境下正常工作，但一般鎳氫電池在此環(huán)境下就很難放出電來，大電流放電性能就更差。為了拓展鎳氫電池的應(yīng)用領(lǐng)域，滿足市場和特殊行業(yè)的需求，研究開發(fā)具有良好低溫電化學(xué)充放電性能的儲氫材料具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明將公開一種在常溫及低溫下(特別是溫度為-40～45℃條件下)均具有良好電化學(xué)充放電性能的鎳氫電池負(fù)極儲氫材料；本發(fā)明還將公開與這種鎳氫電池負(fù)極儲氫材料適配的電解液。

本發(fā)明可用于低溫的鎳氫電池用負(fù)極儲氫材料，其原子比成分組成由下式表示：RE_xMg_1-xNi_yxM_z，式中0.7≤x≤1，3.5≤y≤3.9，1≤z≤1.4；RE為稀土金屬La、Ce、Pr、Nd、富鈰混合稀土金屬Mm、富鑭混合稀土金屬Ml中的一種或上述任意幾種以任意配比而成；M為過渡金屬元素Co、Al、Mn、Fe、Cr、Ti中的一種或任意幾種以任意配比而成。

優(yōu)選的，本發(fā)明可用于低溫的鎳氫電池用負(fù)極儲氫材料，由下式表示：LaNi_3.785Co_1.07Mn_0.143。

當(dāng)然，本發(fā)明負(fù)極儲氫材料也可由下式表示：Ml_0.7Mg_0.3Ni_2.65Co_0.75Mn_0.1。

本發(fā)明可用于低溫的鎳氫電池用負(fù)極儲氫材料適用現(xiàn)有的、常規(guī)的電解液。但為了進(jìn)了步改善本發(fā)明鎳氫電池用負(fù)極儲氫材料在低溫(特別是-35～0℃溫度條件)的循環(huán)穩(wěn)定性、自放電性能和高速率放電性能，本發(fā)明人研究了一種與本發(fā)明鎳氫電池用負(fù)極儲氫材料適配的電解液，該電解液包括下述組份：6摩爾/升KOH溶液、χwt％N；其中χ為其他電解質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0≤χ≤6；N為LiOH或NaOH或飽和Mⁿ⁺，所述M為過渡金屬元素Co、Al、Mn、Fe、Cr、Ti中的一種或上述任意幾種以任意配比而成，n為離子價態(tài)。

優(yōu)選的，本發(fā)明電解液包括下述組份：6摩爾/升KOH溶液、4wt％LiOH、能使Mn²⁺達(dá)到飽和的MnSO₄。

本發(fā)明可用于低溫的鎳氫電池用負(fù)極儲氫材料可采用現(xiàn)有、常規(guī)的熔煉法制備，即采用抽真空后通入氬氣保護(hù)的高頻感應(yīng)熔煉爐中熔煉成錠。

本發(fā)明通過對稀土鎂鎳合金成份的優(yōu)化，發(fā)明了既適用于常溫又可滿足低溫(即-35～0℃)要求的鎳氫電池使用的負(fù)極儲氫合金材料及其適配電解液，采用該鎳氫電池負(fù)極儲氫材料及其適配的電解液制備的鎳氫電池使用溫度范圍一般為-40～45℃，優(yōu)選的為-40～0℃。

應(yīng)用本發(fā)明的鎳氫電池負(fù)極儲氫合金材料，在低溫(即-35～0℃)條件下的放電容量比目前市售產(chǎn)品電化學(xué)放電容量高得多，低溫性能得到大幅度的提高。另外，采用本發(fā)明負(fù)極儲氫材料與電解液制備鎳氫電池產(chǎn)品具有低溫電化學(xué)容量高、自放電性能和高速率放電性能明顯改善、適用溫度范圍寬等特點，完全可以滿足低溫和常溫環(huán)境下正常使用的要求。

具體實施方式：