[發明專利]包含涂覆的鐵陽極及改進的性能的蓄電池

有效

• 申請號: 201480005587.3
• 申請日: 2014-02-06
• 公開（公告）號: CN105144434B
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: R·G·奧格
• 申請（專利權）人: 恩塞爾技術股份有限公司
• 主分類號: H01M4/02
• 分類號: H01M4/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 譚冀

鐵電極用于能量儲存蓄電池及其它裝置中已經超過100年了。經常將鐵電極與鎳基陰極組合以形成鎳?鐵蓄電池。鎳?鐵蓄電池(Ni?Fe蓄電池)是可再充電蓄電池，其具有鎳(III)氧化物?氫氧化物陰極和鐵陽極以及電解質例如氫氧化鉀。將活性材料保持在鍍鎳的鋼管或穿孔的袋狀物中。它是一種非常耐用的蓄電池，其容忍誤用(過度充電、過度放電和短路)，并且即使如此處理仍能具有很長的壽命。它經常用于后備情況，在此情況下它能夠連續充電并可持續超過20年。

發明背景

發明領域

本發明屬于能量儲存裝置的技術領域。更特別地，本發明屬于使用鐵陽極的可再充電蓄電池的技術領域。

技術現狀

鐵電極用于能量儲存蓄電池及其它裝置中已經超過100年了。經常將鐵電極與鎳基陰極組合以形成鎳-鐵蓄電池。鎳-鐵蓄電池(Ni-Fe蓄電池)是可再充電蓄電池，其具有鎳(III)氧化物/氫氧化物陰極和鐵陽極以及電解質例如氫氧化鉀。將活性材料保持在鍍鎳的鋼管或穿孔的袋狀物中。它是一種非常耐用的蓄電池，其容忍誤用(過度充電、過度放電和短路)，并且即使如此處理仍能具有很長的壽命。它經常用于后備情況，在此情況下它能夠連續充電并可持續超過20年。然而，由于其低比能量、不良的充電保持能力和高制造成本，其它類型的可再充電蓄電池在大多數應用中替代了鎳-鐵蓄電池。

這些蓄電池頻繁循環使用的能力是由于反應物在電解質中的低溶解度。由于氫氧化亞鐵的低溶解度，在充電過程中金屬性鐵的形成是緩慢的。雖然鐵晶體的緩慢形成保護了電極，但是它也限制了高倍率性能。這些電池充電緩慢，并且只能緩慢放電。不應該由恒電壓電源對鎳-鐵電池進行充電，因為熱失控可損害它們。電池內部電壓隨著放氣開始提高溫度而下降，這增加了電流消耗并且進一步增加了放氣和溫度。

然而，工業將極大的受益于這樣的蓄電池，例如Ni-Fe蓄電池或Mn-Fe蓄電池，其顯示出改進的性能。使用也會因此增加。具有提高的效率、充電保持能力和循環壽命的鐵陽極的蓄電池會受到極大的歡迎。

發明內容

本發明提供了具有鐵陽極的蓄電池(例如Ni-Fe蓄電池)，其具有改進的性能特性。該蓄電池使用了特別的電解質和/或蓄電池分隔體。所得的效率、充電保持能力和循環壽命特性相比于現有技術中的這樣的鐵陽極蓄電池得到顯著改進。

在其它因素中，還發現當在蓄電池中使用鐵陽極時，特別的電解質和/或蓄電池分隔體的使用顯著增強了蓄電池的性能特性。該電解質是基于氫氧化鈉的電解質。該分隔體是更厭鐵的。分隔體是未處理的聚合物分隔體，例如由聚烯烴制成。結果是具有增強的功率、容量和效率的蓄電池。循環壽命可以比現有技術提高十倍。

附圖簡要描述

圖1是涂覆的鐵陽極的透視圖。

圖2是在基材兩側上涂覆的鐵陽極的側視圖和橫截面視圖。

圖3是根據本發明的一個實施方案的蓄電池的示意圖。

發明詳細描述

出于本發明和描述的目的，將應用以下定義：

·以安培時(Ah)衡量蓄電池的容量。

·比能量定義以重量計的蓄電池容量，瓦時/千克(WH/kg)。蓄電池可以具有高比能量而差的比功率(載荷量)，在堿性蓄電池中就是這樣。蓄電池可以具有低比能量但是能傳遞高比功率，例如采用超級電容器這是可能的。經常認為比能量與蓄電池容量和運行時間是同義的。

·以尺寸給出能量密度或體積能量密度，瓦時/升(WH/L)

·比功率定義蓄電池容量或蓄電池能提供的電流量。以瓦特/千克(W/kg)給出比功率。例如，用于動力工具的蓄電池經常表現出高比功率和低容量。比功率表明了內阻和功率傳遞。