一种高比能量锌镍电池正极制备方法技术

本发明专利技术属于锌镍电池技术领域。本发明专利技术公开了一种高比能量锌镍电池正极制备方法，其包括将原料A加增稠剂混合均匀制得浆料A，将二价镍化合物溶于水制得水溶液，加入浆料A和表面活性剂，搅拌处理制得浆料B，向浆料B中添加聚四氟乙烯，制得正极浆料，将正极基体放入正极浆料中，直至完全淹没，放置一段时间后取出，制得电池正极片，后处理制得高比能量锌镍电池正极。本发明专利技术能够解决高比能量锌镍电池正极活性物质之间结合不紧密的问题，能够减少正极活性物质软化脱落，能够降低内阻，提高活性物质利用率，提高电极充电接受能力、提高电池容量、循环使用寿命和充放电转换效率，避免电池容量的早期衰减。

【技术实现步骤摘要】
一种高比能量锌镍电池正极制备方法
本专利技术涉及锌镍电池
，尤其是涉及一种高比能量锌镍电池正极制备方法。
技术介绍
1859年，法国物理学家GastonPlante专利技术了铅酸蓄电池，受汽车、交通和通信工业发展的驱动，铅酸蓄电池的产能得到迅猛发展，因其具备安全性高、性能稳定、制造成本较低，且具有很高的循环利用价值的特点，使其广泛应用于国民经济和人们的生活中。随着科学技术的发展进步，以及电动车辆对车辆驱动的贡献比重增加，对电池能量需求大幅提高，特别是全混和插电式混合动力车辆对电池的能量提出更严格的标准，铅酸蓄电池存在能量密度利用率低、活性物质转化不完全致使容量衰减等一系列问题，成为进入电动汽车市场最大的制约因素。新兴高比能量锌镍电池具有高工作电压、高能量密度、无环境污染、安全指数高、生产成本低等明显优势，是一种能循环利用的二次电池。但有限的循环次数是制约高比能量锌镍电池发展的最大的阻碍。造成高比能量锌镍电池缺点的主要原因主要有以下两点，1、在于高比能量锌镍电池的电极制备是把Ni(OH)2、添加剂和粘结剂调制成浆料，再和泡沫镍一起制成电极，由于活性物质和导电剂物理混合在一起，活性物质和导电剂之间接触不紧密，充放电时电子不能快速从活性物质转移到集流体，造成内阻较高和活性物质利用率较低，从而导致低的能量密度和稳定性；2、高比能量锌镍电池设计采用将极耳焊接到集流基体上然后连接，问题是造成电流分布不均匀，有极耳的地方电流密度大，远离极耳位的地方电流密度小，这样再循环过程中造成极片的变形，造成短路，降低了电池的循环寿命。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述高比能量铁电池活性物质与基体之间结合不紧密，活性物质利用率低、稳定性差以及电池电流分布不均匀等问题，本专利技术提供了一种提高高比能量锌镍电池的循环寿命和充放电转换效率和避免电池容量早期衰减的高比能量锌镍电池正极制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种高比能量锌镍电池正极制备方法，包括以下步骤：a）将原料A加增稠剂混合均匀制得浆料A，原料A由活性物质材料和导电剂组成；b）将镍盐溶于水制得0.1～1mol/L的镍盐溶液，搅拌3～10分钟，加入浆料A和镍盐溶液重量0.2～0.5wt%的表面活性剂，继续搅拌5～15分钟，制得浆料B；c）向浆料B中添加聚四氟乙烯，高速搅拌1～3小时，制得正极浆料；d）将正极基体放入正极浆料中，直至完全淹没，放置一段时间后取出，制得电池正极片；e）后处理制得高比能量锌镍电池正极。在氢氧化镍中加入有机高分子导电剂能有效提高活性物质之间的导电性而不影响电池性能。作为优选，增稠剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠或羟乙基纤维素中的一种，活性物质材料为Ni(OH)2或Ni(OH)2复合材料中的一种，导电剂为聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯或聚苯胺中的至少一种。作为优选，步骤a）中，导电剂和活性物质的重量比为（0.8～2）：（85～150），增稠剂的添加量为导电剂和活性物质重量之和的0.5～1.2wt%。作为优选，步骤b）中，浆料A与镍盐溶液的重量比为2：1～1.5。作为优选，步骤b）中，表面活性剂为萘磺酸甲醛缩合物，搅拌速率为600～800rpm。萘磺酸甲醛缩合物，是由萘磺酸与甲醛缩合而成的萘磺酸甲醛缩合物经改性而制成的一种具有表面活性作用的添加剂，其是一种具有长链结构的化合物，具有较大的疏水性基团。采用表面活性剂萘磺酸甲醛缩合物能修饰镍盐表面的亲水基团，增强活性物质与添加剂之间的连接。表面活性剂萘磺酸甲醛缩合物独特的长链结构有助于包裹颗粒，有利于活性物质与添加剂之间的混合效果。同时作为一种有机高分子聚合物分散剂在高温、低温的条件下的稳定性较强，高度分散添加剂能均匀地分布在极板活性物质中，有效地提高活性物质与板栅之间的电流传输，所形成的多孔构造能提高负极活性物质的比表面积，促进电解液从表面扩散至内部，减少大颗粒对电子传导的阻碍，从而延长电池深循环的使用寿命和提高电池比能量。作为优选，步骤c）中，聚四氟乙烯的添加量与浆料B重量之比为（0.5～3）：（80～180），反应温度为40～70℃，反应后冷却至室温。作为优选，步骤c）中，将浆料B投入到含有聚四氟乙烯的高压釜中再进行处理。将浆料投入到含聚四氟乙烯高压釜中能保证聚四氟乙烯与活性物质的充分接触，提高活性物质的结合力。粘结剂聚四氟乙烯乳液和甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠或羟乙基纤维素等增稠剂配合使用，能够使正极活性材料在制作浆料时，保持合适的粘度，并提高正极活性物质在基体上的结合牢固程度，聚四氟乙烯还能减少活性物质因充放电过程中体积膨胀收缩造成的软化、脱落，即增强活性物质之间以及活性物质与板栅之间的结合力，从而提高正极板的机械强度。作为优选，步骤c）中，制得正极浆料的粘度为5000～18000mpas。作为优选，步骤e）中，后处理具体为制得的电池正极片夹紧后进行压片操作。作为优选，步骤e）中，后处理还包括将电池正极片周围的毛刺处理和电池正极片顶部采用封胶绝缘处理。因此，本专利技术具有以下有益效果：1）本专利技术能够解决高比能量锌镍电池正极活性物质之间结合不紧密的问题，改善活性物质之间的结合性能，能够减少正极活性物质软化脱落、提高导电性，能够降低内阻，提高活性物质利用率，提高电极充电接受能力、提高电池容量、循环使用寿命和充放电转换效率；2）本专利技术能够提高高比能量锌镍电池的循环寿命和充放电转换效率，避免电池容量的早期衰减。附图说明图1为本专利技术实施例1制得的电池与对比例中电池循环测试-放电容量测试图；图2为本专利技术实施例1制得的电池与对比例中电池循环测试-充放电效率测试图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步的说明。显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术中，若非特指，所有的设备和原料均可从市场上购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。实施例1一种高比能量锌镍电池正极制备方法，包括以下步骤：a）将原料A加增稠剂混合均匀制得浆料A，原料A由活性物质材料和导电剂组成；增稠剂为甲基纤维素，活性物质材料为Ni(OH)2，导电剂为聚乙炔；导电剂和活性物质的重量比为0.8：100，增稠剂的添加量为导电剂和活性物质重量之和的0.5wt%；b）将NiCl2溶于水制得0.1mol/L的NiCl2溶液，以600rpm的转速搅拌8分钟，加入浆料A和NiCl2溶液重量0.2wt%的萘磺酸甲醛缩合物，继续以800rpm的转速搅拌5分钟，制得浆料B；浆料A与NiCl2溶液的重量比为2：1；c）向浆料B中添加聚四氟乙烯，在40℃下高速搅拌1小时，反应后冷却至室温，制得正极浆料；聚四氟乙烯的添加量与浆料B重量之比为0.5：180，制得正极浆料的粘度为5000mpas；d）将正极基体放入正极浆料中，直至完全淹没，放置一段时间后取出，制得电池正极片；e）后处理制得高比能量锌镍电池正极；后处理具体为制得的电池正极片夹紧后进行压片操作，并将电池正极片周围的毛刺处理，将电池正极片顶部采用封胶绝缘处理。实施例2一种高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高比能量锌镍电池正极制备方法，其特征在于包括以下步骤：a）将原料A加增稠剂混合均匀制得浆料A，所述原料A由活性物质材料和导电剂组成；b）将镍盐溶于水制得0.1～1mol/L的镍盐溶液，搅拌3～10分钟，加入浆料A和镍盐溶液重量0.2～0.5wt%的表面活性剂，继续搅拌5～15分钟，制得浆料B；c）向浆料B中添加聚四氟乙烯，高速搅拌1～3小时，制得正极浆料；d）将正极基体放入正极浆料中，直至完全淹没，放置一段时间后取出，制得电池正极片；e）后处理制得高比能量锌镍电池正极。

【技术特征摘要】
1.一种高比能量锌镍电池正极制备方法，其特征在于包括以下步骤：a）将原料A加增稠剂混合均匀制得浆料A，所述原料A由活性物质材料和导电剂组成；b）将镍盐溶于水制得0.1～1mol/L的镍盐溶液，搅拌3～10分钟，加入浆料A和镍盐溶液重量0.2～0.5wt%的表面活性剂，继续搅拌5～15分钟，制得浆料B；c）向浆料B中添加聚四氟乙烯，高速搅拌1～3小时，制得正极浆料；d）将正极基体放入正极浆料中，直至完全淹没，放置一段时间后取出，制得电池正极片；e）后处理制得高比能量锌镍电池正极。2.根据权利要求1所述的一种高比能量锌镍电池正极制备方法，其特征在于：所述的增稠剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠或羟乙基纤维素中的一种，所述的活性物质材料为Ni(OH)2或Ni(OH)2复合材料中的一种，所述导电剂为聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯或聚苯胺中的至少一种。3.根据权利要求1和2所述的一种高比能量锌镍电池正极制备方法，其特征在于：所述步骤a）中，导电剂和活性物质的重量比为（0.8～2）：（85～150），增稠剂的添加量为导电剂和活性物...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯娃，吴亮，朱军平，马永泉，刘孝伟，
申请(专利权)人：超威电源有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33