[發明專利]一種鎳基電池正極及其制備方法和使用該正極的鎳基電池

有效

• 申請號: 201310565818.3
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN103647054A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 上官恩波;李晶;李全民;常照榮;郭丹;趙桐輝
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: H01M4/32
• 分類號: H01M4/32;H01M4/58;H01M4/26;H01M10/30
• 代理公司: 新鄉市平原專利有限責任公司 41107
• 代理人: 路寬

技術領域

本發明屬于鎳基電池技術領域，具體涉及一種鎳基電池正極及其制備方法和使用該正極的鎳基電池。?

背景技術

現有的堿性鎳基二次電池包括鎘鎳電池、氫鎳電池、鋅鎳電池和鐵鎳電池等，具有不同的性能和應用途徑，被廣泛地應用于人們的日常生活和工業生產中，各自處于不同的發展階段。鎘鎳電池由于負極含有有毒的鎘，會造成重金屬污染的環境問題，目前被氫鎳電池逐步取代，開始退出市場。氫鎳電池負極是以儲氫合金為活性物質，具有較高的容量和優異的電性能，并且綠色環保，被廣泛的應用到民用和電動汽車等領域，是目前發展最快，用途最廣，工藝最成熟的鎳基二次電池。近些年來，隨著鋅負極技術的進步和其性能的改善，發展有近百年歷史的鋅鎳電池又重新走入了人們的視野，受到了較多關注，目前處于蓬勃的發展期。鐵鎳電池由于具有最好的性價比，隨著人們對于鐵負極的研究取得不斷地進步，近些年來，也越來越受到人們的關注，目前仍然處于研發期。堿性鎳基二次電池的共同特點就是它們都采用氫氧化鎳活性物質作為正極，而且正極制備的方法都類似；此外，鎳基二次電池都是正極限量的，也就是說正極的放電性能決定了鎳基電池的容量，因此，對于氫氧化鎳正極的改進技術對于不同的鎳基電池都是同樣適用的。?

近年來，鎳基二次電池高溫性能的改進受到了人們的關注。研究發現，制約鎳基電池高溫性能的主要因素是高溫環境下正極析氧電位降低造成的。因此，改進鎳基電池高溫性能的主要途徑就是提高正極的析氧電位，改善鎳正極在高溫條件下的充電效率。現有技術通過在氫氧化鎳活性物質中摻雜、包覆以及使用添加劑的方式對鎳基電池正極的高溫性能進行改進。其中，包括稀土元素的摻雜和包覆、鈷化合物的修飾等。這些方法一定程度上可以改善鎳基電池正極的析氧電位，提高高溫充電效率。然而，稀土元素成本高，包覆方法工藝復雜，制備的成本偏高。因此，這些方法一定程度上會明顯地增加鎳基電池的成本。近些年來，便宜的鈣鹽由于具有同樣的提高鎳基電池正極高溫充電效率的作用，受到了人們的關注。?

例如，CN101357781A中公開了一種高溫鎳電池用球形氫氧化鎳，通過在氫氧化鎳表面包覆難溶性金屬氟鹽，例如氟化鈣；CN101357780A中公開了一種高溫鎳電池用球形氫氧化鎳，通過在氫氧化鎳表面包覆難溶性磷酸鹽，例如磷酸鈣；CN102760874A中公開了一種高溫鎳電池用球形氫氧化鎳，通過在氫氧化鎳表面修飾碳酸鈣。同時，文獻還有使用難溶性鈣鹽氫氧化鈣、碳酸鈣或氟化鈣做為正極添加劑直接加入到鎳基電池正極中使用的報道。這些方法對于鎳基電池高溫性能的改善都取得了一定效果，然而，包覆難溶性鈣鹽的方法過程復雜，條件苛刻，成本較高。因此，工業化生產通常采用難溶性鈣鹽（例如氫氧化鈣、碳酸鈣或氟化鈣等）摻雜的方法進行生產。然而，由于鈣鹽都是非導電性物質，少量的難溶性鈣鹽顆粒很難與大量微米級的氫氧化鎳顆粒混合均勻，該方法會造成鈣離子在正極中分布不均勻，阻隔鎳基電池的導電網絡，造成鎳基電池內阻升高，循環壽命變差。因此，采用摻雜難溶性鈣鹽的方法雖然成本相對包覆工藝較低，但鈣離子在鎳基電池正極中分布的均一性較差，有待進一步的改進。?

發明內容

本發明為解決現有技術的不足而提供了一種采用可溶性鈣鹽修飾的鎳基電池正極及其制備方法，解決了現有技術中鈣鹽包覆型氫氧化鎳制備工藝復雜，難溶性鈣鹽添加劑分散不均勻造成鎳基電池內阻偏高的技術問題，另外，本發明還提供了采用該鎳基電池正極制備的堿性鎳基二次電池。?

本發明的技術方案為：一種鎳基電池正極，包括正極活性材料，其特征在于：所述的正極活性材料含有氫氧化鎳和可溶性鈣鹽偏硼酸鈣或硼酸鈣，其中可溶性鈣鹽偏硼酸鈣或硼酸鈣的含量為氫氧化鎳重量的0.01%-5%。?