一种镍氢动力电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种镍氢动力电池及其制备方法，其由镍氢化合物正电极、储氢合金负电极以及碱性电解液组成，正极活性材料为氢氧化镍晶体70.19-74.57％，氢氧化镍表面包覆钴含量为14.23-15.31％，锌4.0-％4.50％，钴0.7-1.5％，正极活性材料添加超低温活性剂6.5-8.5％，负极基体采用超导电铜网，铜网为三维结构，负极储氢合金粉由Mm34.5镍53.0、钴6.5，锰5.0铝1.0和添加剂0.5份组成。

【技术实现步骤摘要】
一种镍氢动力电池及其制备方法
本专利技术涉及电极，特别是一种镍氢电池及其制作方法，属于电化学领域。
技术介绍
目前，能够满足需要的动力蓄电池类型主要为锂离子电池、镍氢电池和燃料电池。然而，锂离子电池的安全性问题一直存在，动力型锂离子电池还存在耐过充性与热稳定性差等问题，燃料电池尚处于发展阶段。镍氢电池由于电极材料不含镉、铅、汞等对环境造成极大危害的重金属元素而号称“环保电池”，其能量密度高、输出功率大，所以在市场上比镍镉电池更有竞争优势。自上世纪90年代起,日本、欧美等发达国家和地区就禁止本地生产镍镉电池,近年日本、欧美等发达国家和地区亦禁止进口镍镉电池,镍镉电池逐步被低容量镍氢电池代替。镍氢动力电池(Ni/MH电池)以其高比能量、高比功率、循环寿命长、抗过充放能力强且污染小、适合于大电流放电、充电快与安全性好等优异的综合性能，而且电池制造技术也相对成熟，对EV和HEV行驶特点的适应性也比较高，相比其它类型电池镍氢动力电池将成为EV和HEV发展中期目标的最佳动力电源。镍氢动力电池的正极材料在刚开始均是电极容量较小，因为所使用的氧氧化镍堆积密度较低。世界各地的科研工作者积极探究高堆积密度、具有优良循环寿命稳定性的复氧化性正极材料，希望获得新型镍氢动力电池。早在年代科学工作者就制备出了纳米氢氧化镍并在球型中添加锌、钴、铜等化学改性剂，以此来提高氧氧化镍的电化学性能。的制备和研究比较复杂，它的制备条件也很复杂，因为在碱液中极不稳定，实验研究表明是制备过程中的一种介稳定态。制备过程中为了稳定晶体结构，一般添加一些元素离子如锌、钴、锰。与此同时，目前纳米氧氧化镍研究和制备受到大家的普遍关注，实验研究指出与一般微米级氢氧化镍相比较，纳米氢氧化镇表现出较好的电化学性能，质子迁移速率得以提高、降低了电极内阻，提高了活化速率和极化现象减弱。常见的镍氢电池为圆柱形，电池的外壳为镀镍钢壳，正极活性材料为氢氧化镍和少量添加剂，负极活性材料为贮氢合金，电解液为氢氧化钾溶液。镍镉电池最显著的特点就是价格低廉,而同等容量镍氢电池要取代镍镉电池,亦必须符合价格低廉的要求。镍氢电池克比能量或克比容量相对较高,以AA600电池为例,镍镉电池属正常容量,即活性物质或电极极组能充分填满电池内部空间；而镍氢电池却属超低容量范畴,活性物质或电极极组填充基本不到电池内部空间的一半,由此产生一系列问题:如果任由电池壳体内部剩余空间过大,活性物质的量或电极极组装配松紧度过小,不利于活性物质的化学反应以及因装配松紧度过小而引起合格率低及极组在壳体内晃动的危险；而如果要填充满电池内部空间，势必又浪费活性物质及隔膜的量，增加了成本.国内厂家一般是增加正负极载体及隔膜的量来提高装配松紧度，这无疑增加了成本。镍氢低容量电池活性物质填充相对较少，而外形尺寸已被国际标准化。在同等容量条件下，NI-MH电池的内部空间比NI-CD电池大2倍以上，做低容量电池需设计好电池装配比，故电池内部空间需填充，否则电池松紧度太小，性能差。传统工艺用隔膜纸进行填充，成本较高。但是现有镍氢充电电池又存在着电池自放电大、荷电保持差、用户在使用前需先充电、电池充电后不能长期储存、电量损失快等缺点。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题通过以下技术方案实现：提供一种镍氢动力电池，其特征在于，其由镍氢化合物正电极、储氢合金负电极以及碱性电解液组成，正极活性材料为氢氧化镍晶体70.19-74.57份，氢氧化镍表面包覆钴含量为14.23-15.31份，锌4.0-％4.50份，钴0.7-1.5份，正极活性材料添加超低温活性剂6.5-8.5份，超低温活性剂为氢氧化钴、氧化镱，并且氢氧化钴：氧化镱为5-6:0.5-1，正极基体为发泡镍，负极基体采用超导电铜网，铜网为三维结构，负极储氢合金粉由钼34.5份镍53.0份、钴6.5份，锰5.0份铝1.0份和添加剂0.5份组成，所述添加剂为铈：镨：超导电炭黑为0.5-1：0.5组成；电解液包含6％KOH溶液，22％NaOH溶液，2％NaLiOH溶液。优选地，正极尺寸：18*70*0.66mm负极尺寸：18*104*0.29mm，或正极尺寸：20*80*0.63mm负极尺寸：20.2*114*0.26mm通过极片尺寸调整、精细的配方及各种特种添加剂的应用，解决了电池在极低温环境下的钝化问题，使电池可在宽温度范围使用(-40～+70℃)。优选地，超导电炭黑表面积在(2000±200)㎡/g。优选地，正极材料中添加1-3％的三氧化二钇或三氧化铒和氢氧化钴中的一种或两种以上的组合作为稳定剂从而达到高温要求。优选地，正极片尺寸：47.5(高)×550(长)×0.46(厚)mm负极尺寸：49×620.0×0.26隔膜尺寸：51±0.2×1200±1.0×0.22本专利技术还提供镍氢电池的制备方法，包括正极制作步骤、负极制作步骤、隔膜卷制步骤、电解液注入步骤与封口步骤，其特征在于，所述正极制作步骤包括以下子步骤：a1：正极材料制备：将正极活性材料、添加剂混合均匀，制得正极材料；a2：正极材料涂布：将步骤a1中制得的正极材料均匀涂布在正极基体上；所述正极基体为发泡镍；a3：正极压片：压制步骤a2中涂布了正极材料的正极基体，制得正极片；所述正极片的长度为110～115mm，所述正极片的宽度为44～45mm，所述正极片的厚度为0.65～0.7mm；所述负极制作步骤包括以下子步骤：b1：负极材料涂布：将合金粉均匀涂布在超导电铜网上；b2：负极压片：压制步骤b1中涂布了合金粉的超导电铜网，制得负极片；所述负极片的长度为140～150mm，所述负极片的宽度为44～45mm，所述负极片的厚度为0.25～0.3mm；所述电解液注入步骤包括以下子步骤：c1：电解液配制：将碱性电解质溶解于溶剂中，制得电解液；c2：电解液注入：将步骤c1中制得的电解液注入外壳内，电解液的用量为2.6～2.8g。球型覆钴氢氧化镍的比表面积10.81，其制作的SC3000mAh电池比容量为231.6mAh/g，10C放电至0.8V中值电压为1.12V，10C循环寿命为300周。球型覆钴氢氧化镍的比容量在6-13㎡/g范围内随比表面积的增大而从224.2mAh/g提高至240.1mAh/g。球型覆钴氢氧化镍的寿命随Zn(w％)含量的增加而增加，Zn(w％)含量从3.59％增加到4.50％，10C循环寿命从216周增加至300周。寿命增加的主要原因是Zn、Co的联用，并存在一定的用量协同作用，抑制了球型覆钴氢氧化镍在充放电过程中的膨胀。实施本专利技术镍氢电池获得以下有益效果：通过实验发现，在正极中沉积金属化合物后，随着温度的升高，掺杂钇的电池的放电容量比不掺杂的放电容量高出好多，一般在25％以上。在60度时，它的放电容量比常规的的高出近30％。c、优化电解液的组成成分以提高析氧电位；d、合金表面处理以提高痕迹的抗氧化的能力；e、提高负极表面氧气的复合能力而实现。使电池能在90℃条件下正常充放电，普通电池只适应45℃以下使用。具体实施方式实施例1。正极活性材料为氢氧化镍晶体70.19g，氢氧化镍表面包覆钴含量为15.31g，锌4.50g，钴1.5g，氢氧化钴5.6g、氧化镱0.9g，正极基体为发泡镍，负极基体采用超导电铜网，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍氢动力电池，其特征在于，其由镍氢化合物正电极、储氢合金负电极以及碱性电解液组成，正极活性材料为氢氧化镍晶体70.19‑74.57份，氢氧化镍表面包覆钴含量为14.23‑15.31份，锌4.0‑4.50份，钴0.7‑1.5份，正极活性材料添加超低温活性剂6.5‑8.5份，超低温活性剂为氢氧化钴、氧化镱，并且氢氧化钴：氧化镱为5‑6:0.5‑1，正极基体为发泡镍，负极基体采用超导电铜网，铜网为三维结构，负极储氢合金粉由钼34.5份镍53.0份、钴6.5份，锰5.0份铝1.0份和添加剂0.5份组成，所述添加剂为铈：镨：超导电炭黑为0.5‑1：0.5组成；电解液包含6％KOH溶液，22％NaOH溶液，2％NaLiOH溶液。

【技术特征摘要】
1.一种镍氢动力电池，其特征在于，其由镍氢化合物正电极、储氢合金负电极以及碱性电解液组成，其中，按照物质的量计，正极活性材料为氢氧化镍晶体70.19-74.57份，氢氧化镍表面包覆钴含量为14.23-15.31份，锌4.0-4.50份，钴0.7-1.5份，正极活性材料添加超低温活性剂6.5-8.5份，超低温活性剂为氢氧化钴、氧化镱，并且氢氧化钴：氧化镱为5-6:0.5-1，正极基体为发泡镍，负极基体采用超导电铜网，铜网为三维结构，负极储氢合金粉由钼34.5份，镍53.0份，钴6.5份，锰5.0份，铝1.0份和添加剂0.5份组成；所述添加剂为铈：镨：超导电炭黑为0.5：1：0.5组成；电解液包含6％KOH、22％NaOH和2％LiOH的溶液。2.如权利要求1所述的镍氢动力电池，其特征在于，正极尺寸：18*70*0.66mm负极尺寸：18*104*0.29mm，或正极尺寸：20*80*0.63mm负极尺寸：20.2*114*0.26mm。3.如权利要求1所述的镍氢动力电池，其特征在于，超导电炭黑表面积在(2000±200)㎡/g。4.如权利要求1所述的镍氢动力电池，其特征在于，正极材料中添...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴勇波，邓志荣，曾应平，何利辉，邓志华，祝东贵，
申请(专利权)人：深圳市朗泰通电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44