[發(fā)明專利]一種鐵鎳二次電池及其制備方法

有效

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• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN108878990B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設計）人: 李晶;張慧潔;吳呈軻;上官恩波;傅培瀅;付淑倩;李全民
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: H01M10/30
• 分類號: H01M10/30;H01M4/52;H01M4/62;H01M10/26;H01M10/28
• 代理公司: 新鄉(xiāng)市平原智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 41139
• 代理人: 路寬

本發(fā)明公開了一種鐵鎳二次電池及其制備方法，電池極板組由泡沫鎳正極板、鋼帶鐵負極板及位于泡沫鎳正極板和鋼帶鐵負極板之間的多層復合隔膜構成，泡沫鎳正極板由泡沫鎳基體和正極電極材料構成，其中正極電極材料由正極活性材料、正極導電劑、正極添加劑和正極粘結劑組成，鋼帶鐵負極板由鍍鎳鋼帶和負極電極材料構成，其中負極電極材料由負極活性材料、負極導電劑、負極添加劑和負極粘結劑組成，電解液為富液狀態(tài)的含有添加劑的堿性溶液。本發(fā)明通過對負極配方的優(yōu)化、電解液配方的優(yōu)化及隔板的優(yōu)化選擇，改善了負極活性物質利用率，降低了電池內阻，尤為重要的是提高了負極充電效率和倍率性能，使得電池使用壽命得以延長。

技術領域

本發(fā)明屬于鐵鎳二次電池技術領域，具體涉及一種鐵鎳二次電池及其制備方法。

背景技術

眾所周知，大容量袋式電池由于具有機械強度高的袋式正負極板及富余的電解液可以有效保證其循環(huán)穩(wěn)定性。大容量鎘鎳袋式電池具有安全、耐用、循環(huán)壽命長等特點，目前已廣泛用于鐵路機車、礦山、裝甲車輛、飛機發(fā)動機等作起動或應急電源等工業(yè)領域。但是鎘鎳二次電池由于鎘電極的污染問題，發(fā)展受到極大限制。容量越大，安全方面隱患就會越多。制備大容量的鋰離子電池用于軌道交通等重要社會領域將會存在較大的安全隱患。開發(fā)工業(yè)領域用的大容量綠色新型電池已經(jīng)刻不容緩。

傳統(tǒng)袋式鐵鎳二次電池具有安全、綠色無污染及對環(huán)境友好等優(yōu)點，曾在多個應用領域得到快速發(fā)展。然而，傳統(tǒng)袋式電池所使用的正極材料通常是普通型非球型β型氫氧化鎳，該材料振實密度較低，僅能達到1.5g/cm³，遠低于球形氫氧化鎳(2.1g/cm³)，這造成其正極體積比能量較低，同時β型氫氧化鎳容易晶體膨脹粉化造成其循環(huán)壽命較差，因此袋式鎳正極板通常要添加大量的氫氧化鎳材料，容易造成資源的浪費。目前商業(yè)化的袋式鐵負極板也存在克容量低，活性物質的克容量僅能達到約200mAh/g，造成其比能量偏低。此外，傳統(tǒng)袋式鐵鎳二次電池采用的是較厚的絕緣塑料柵板，造成電池整體體積比能量較低、內阻偏大且放電倍率低。此外，該鐵鎳二次電池成本偏高、循環(huán)性能差，很難滿足儲能領域的要求。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對目前鐵鎳二次電池存在的制備工藝復雜、負極性能差及難以滿足儲能等領域的應用等問題而提供了一種鐵鎳二次電池及其制備方法，該鐵鎳二次電池具有優(yōu)異的安全性、超長的循環(huán)壽命和良好的耐充過放特性，進而能夠滿足工業(yè)領域的特殊要求。

本發(fā)明為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種鐵鎳二次電池，包括電池殼及位于電池殼內的電池極板組和電解液，其特征在于：所述電池極板組由泡沫鎳正極板、鋼帶鐵負極板及位于泡沫鎳正極板和鋼帶鐵負極板之間的多層復合隔膜構成，所述泡沫鎳正極板由泡沫鎳基體和正極電極材料構成，其中正極電極材料由正極活性材料、正極導電劑、正極添加劑和正極粘結劑組成，正極活性材料為球形β型氫氧化鎳、覆鈷球形β型氫氧化鎳或Ni-Al-M三元層狀氫氧化物中的至少兩種，M為Co、Zn、Ca、Y或Mg；所述鋼帶鐵負極板由鍍鎳鋼帶和負極電極材料構成，其中負極電極材料由負極活性材料、負極導電劑、負極添加劑和負極粘結劑組成，負極添加劑由氧化鋅、硫化鉍、氧化鈰、硫化亞銅、氫氧化銅、氫氧化鐿、氫氧化鋯或氧化鉍中的至少一種與Ni-Al-M三元層狀氫氧化物中的至少一種組成，M為Zn、Cu、Zr或Ce，所述電解液為含有添加劑的堿性溶液。