[發明專利]一種鎳氫動力電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201510434308.1
• 申請日: 2015-07-22
• 公開（公告）號: CN105140574B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 吳勇波;鄧志榮;曾應平;何利輝;鄧志華;祝東貴
• 申請（專利權）人: 深圳市朗泰通電子有限公司
• 主分類號: H01M10/30
• 分類號: H01M10/30;H01M4/32;H01M10/28;H01M4/36
• 代理公司: 佛山市廣盈專利商標事務所(普通合伙)44339
• 代理人: 楊琳,楊樂兵

技術領域

本發明涉及電極，特別是一種鎳氫電池及其制作方法，屬于電化學領域。

背景技術

目前，能夠滿足需要的動力蓄電池類型主要為鋰離子電池、鎳氫電池和燃料電池。

然而，鋰離子電池的安全性問題一直存在，動力型鋰離子電池還存在耐過充性與熱穩定性差等問題，燃料電池尚處于發展階段。鎳氫電池由于電極材料不含鎘、鉛、汞等對環境造成極大危害的重金屬元素而號稱“環保電池”，其能量密度高、輸出功率大，所以在市場上比鎳鎘電池更有競爭優勢。自上世紀90年代起,日本、歐美等發達國家和地區就禁止本地生產鎳鎘電池,近年日本、歐美等發達國家和地區亦禁止進口鎳鎘電池,鎳鎘電池逐步被低容量鎳氫電池代替。鎳氫動力電池(Ni/MH電池)以其高比能量、高比功率、循環壽命長、抗過充放能力強且污染小、適合于大電流放電、充電快與安全性好等優異的綜合性能，而且電池制造技術也相對成熟，對EV和HEV行駛特點的適應性也比較高，相比其它類型電池鎳氫動力電池將成為EV和HEV發展中期目標的最佳動力電源。

鎳氫動力電池的正極材料在剛開始均是電極容量較小，因為所使用的氧氧化鎳堆積密度較低。世界各地的科研工作者積極探究高堆積密度、具有優良循環壽命穩定性的復氧化性正極材料，希望獲得新型鎳氫動力電池。早在年代科學工作者就制備出了納米氫氧化鎳并在球型中添加鋅、鈷、銅等化學改性劑，以此來提高氧氧化鎳的電化學性能。的制備和研究比較復雜，它的制備條件也很復雜，因為在堿液中極不穩定，實驗研究表明是制備過程中的一種介穩定態。制備過程中為了穩定晶體結構，一般添加一些元素離子如鋅、鈷、錳。與此同時，目前納米氧氧化鎳研究和制備受到大家的普遍關注，實驗研究指出與一般微米級氫氧化鎳相比較，納米氫氧化鎮表現出較好的電化學性能，質子遷移速率得以提高、降低了電極內阻，提高了活化速率和極化現象減弱。

常見的鎳氫電池為圓柱形，電池的外殼為鍍鎳鋼殼，正極活性材料為氫氧化鎳和少量添加劑，負極活性材料為貯氫合金，電解液為氫氧化鉀溶液。鎳鎘電池最顯著的特點就是價格低廉,而同等容量鎳氫電池要取代鎳鎘電池,亦必須符合價格低廉的要求。鎳氫電池克比能量或克比容量相對較高,以AA600電池為例,鎳鎘電池屬正常容量,即活性物質或電極極組能充分填滿電池內部空間；而鎳氫電池卻屬超低容量范疇,活性物質或電極極組填充基本不到電池內部空間的一半,由此產生一系列問題:如果任由電池殼體內部剩余空間過大,活性物質的量或電極極組裝配松緊度過小,不利于活性物質的化學反應以及因裝配松緊度過小而引起合格率低及極組在殼體內晃動的危險；而如果要填充滿電池內部空間，勢必又浪費活性物質及隔膜的量，增加了成本.國內廠家一般是增加正負極載體及隔膜的量來提高裝配松緊度，這無疑增加了成本。鎳氫低容量電池活性物質填充相對較少，而外形尺寸已被國際標準化。在同等容量條件下，NI-MH電池的內部空間比NI-CD電池大2倍以上，做低容量電池需設計好電池裝配比，故電池內部空間需填充，否則電池松緊度太小，性能差。傳統工藝用隔膜紙進行填充，成本較高。但是現有鎳氫充電電池又存在著電池自放電大、荷電保持差、用戶在使用前需先充電、電池充電后不能長期儲存、電量損失快等缺點。

發明內容

本發明解決的技術問題通過以下技術方案實現：提供一種鎳氫動力電池，其特征在于，其由鎳氫化合物正電極、儲氫合金負電極以及堿性電解液組成，正極活性材料為氫氧化鎳晶體70.19-74.57份，氫氧化鎳表面包覆鈷含量為14.23-15.31份，鋅4.0-％4.50份，鈷0.7-1.5份，正極活性材料添加超低溫活性劑6.5-8.5份，超低溫活性劑為氫氧化鈷、氧化鐿，并且氫氧化鈷：氧化鐿為5-6:0.5-1，正極基體為發泡鎳，負極基體采用超導電銅網，銅網為三維結構，負極儲氫合金粉由鉬34.5份鎳53.0份、鈷6.5份，錳5.0份鋁1.0份和添加劑0.5份組成，所述添加劑為鈰：鐠：超導電炭黑為0.5-1：0.5組成；

電解液包含6％KOH溶液，22％NaOH溶液，2％NaLiOH溶液。

優選地，

正極尺寸：18*70*0.66mm負極尺寸：18*104*0.29mm，或

正極尺寸：20*80*0.63mm負極尺寸：20.2*114*0.26mm

通過極片尺寸調整、精細的配方及各種特種添加劑的應用，解決了電池在極低溫環境下的鈍化問題，使電池可在寬溫度范圍使用(-40～+70℃)。

優選地，

超導電炭黑表面積在(2000±200)㎡/g。

優選地，