[發明專利]一種復合離子摻雜正極材料的鎳氫電池

在審

• 申請號: 201711203447.9
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN108183230A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 鄧榮
• 申請（專利權）人: 東莞市灃標新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/30
• 代理公司: 東莞市永橋知識產權代理事務所(普通合伙) 44400
• 代理人: 何新華

本發明提供了一種復合離子摻雜正極材料的鎳氫電池，包括正極、負極、以及與所述正極及所述負極相接觸的電解質，所述正極包括活性物質、導電劑、粘合劑，所述活性物質為[Ni₅A_xD_y(OH)_9+2x+3y]OH，其中，0≤x≤2，0≤y≤2.5，A為Zn、Mg、Co中的一種元素，D為Al、Y、B中的一種元素。本發明在于使用摻雜的方式將金屬離子或非金屬離子嵌入正極材料中，得到分子式為[Ni₅A_xD_y(OH)_9+2x+3y]OH的活性物質，從而避免了使用添加劑，得到電池容量大、正負電極電位穩定、且內阻小的鎳氫電池。

技術領域

本發明涉及鎳氫電池領域，具體涉及一種復合離子摻雜正極材料的鎳氫電池。

背景技術

鎳氫電池是由氫離子和金屬鎳合成，電量儲備比鎳鉻電池更高，重量比鎳鉻電池輕，使用壽命長，而且無記憶效應，由于鎳氫電池不含鎘元素，對環境無污染。因此，鎳氫電池在當今社會中被作為一種綠色環保的可充電電池而廣泛使用。鎳氫電池的缺點是價格比鎳鎘電池要貴，性能比鋰電池要差，鎳氫電池無記憶效應。鎳氫電池正極活性物質為氫氧化鎳，負極活性物質為金屬氧化物，也稱貯氫合金，電解液為氫氧化鉀。充電時，負極析出氫氣，貯存在容器中，正極由氫氧化亞鎳變成氫氧化鎳(NiOOH)和H₂O；放電時氫氣在負極上被消耗掉，正極由氫氧化鎳變成氫氧化亞鎳。

鎳氫電池主要由正、負極材料、隔膜材料以及電解液組成，正極材料作為其中的一種關鍵性材料，其結構組成對電池內阻、電池容量、放電電壓、自放電和循環壽命等方面都產生非常大的影響，直接決定了鎳氫電池的性能。

目前技術，正極材料主要由活性物質組成，為了提高鎳氫電池的電池容量、提高電極電位、降低電池的內阻等，一般在活性物質表面增加導電劑、添加劑以及用于粘合的粘合劑。公開號為CN101140988A的中國發明專利《鎳氫高溫超大容量電池》公開了一種高功率、高容量條件下工作的鎳氫高溫超大容量電池，在正極材料內加入氧化鈣、氧化銩、氧化鈦的混合物作為添加劑，使鎳氫電池高溫充電性能優良。

在正極材料中添加鋯元素能使電池在大于40度的較高溫度下對鎳電極充電過程氧氣生成翻譯電位下降有抑制作用，保持正負極的電池，從而提高正極充電效率。公開號為CN1702902A的中國發明專利《高溫鎳氫電池》公開了一種鎳氫電池，其正極物質中的添加劑為氟化鈣、氧化鋅、氫氧化鋇、氧化鉺、三氧化二釔的一種或幾種與鋯元素添加劑的組合物，從而提高正極氧氣反應的電位，增加了NiOOH的生成量，使正極的充電效率明顯提高。

添加劑需要使用填充設備機械填充到正極基板上，經過烘干、輥壓后得到正極材料，得到的正極材料存在填充劑分布不均、壓合不緊、容易脫落等問題，而且添加劑在電池工作過程中容易結晶富集在正極基板上，結晶能輕易刺穿隔膜造成電池微短路。因此，使用添加劑的方法改善電池的性能仍有較大的缺陷。

發明內容

針對以上問題，本發明提供一種復合離子摻雜正極材料的鎳氫電池，使用摻雜的方式將金屬離子或非金屬離子嵌入正極材料中，得到分子式為[Ni₅A_xD_y(OH)_9+2x+3y]OH的活性物質，避免了使用添加劑，從而提高鎳氫電池容量和正負電極電位、降低鎳氫電池的內阻。

為實現上述目的，本發明通過以下技術方案來解決：

一種復合離子摻雜正極材料的鎳氫電池，包括正極、負極、以及與所述正極及所述負極相接觸的電解質，所述正極包括活性物質、導電劑、粘合劑，所述活性物質為[Ni₅A_xD_y(OH)_9+2x+3y]OH，其中，0≤x≤2，0≤y≤2.5，A為Zn、Mg、Co中的一種元素，D為Al、Y、B中的一種元素。