高温高循环负极活性物质及其制备方法和镍氢电池技术

本发明专利技术涉及镍氢电池领域，公开了一种高温高循环负极活性物质及其制备方法和镍氢电池，该高温高循环负极活性物质，含有储氢合金粉末，储氢合金粉末包括多个储氢合金粒子，储氢合金粒子具有通式R

High temperature and high cycle negative active material and its preparation and Ni MH battery

【技术实现步骤摘要】
高温高循环负极活性物质及其制备方法和镍氢电池
本专利技术涉及镍氢电池领域，特别是涉及一种高温高循环负极活性物质及其制备方法和镍氢电池。
技术介绍
镍氢电池作为一种后备电源，是由氢离子和金属镍合成，电量储备比镍镉电池多30％，比镍镉电池更轻，使用寿命也更长，并且对环境无污染，具有环保、寿命长、工艺成熟等优点，它的使用量越来越大，使用温度也越来越广。目前的高温镍氢电池的应用环境温度在50℃，已经无法满足市场日益增长的新的需求，例如，将应用温度提升至55℃以上，而使用寿命需要保持4年以上。镍氢电池的负极活性物质一般采用储氢合金粉末，已经使用的有LaNi5型储氢合金，所述LaNi5型储氢合金是一种具有CaCu5晶体结构作为主相的稀土-Ni金属间化合物，和含有Ti、Zr、V和Ni作为组成元素的并具有Laves晶体结构作为主相的储氢合金。这种LaNi5型储氢合金的容量较小，在55℃以上的高温环境下长期充放电性能较差，循环使用寿命较短。另外，在电池充放电过程中，由于正极的局部严重极化或过充电，使正极达到析氧电位，从而产生氧气，产生的氧气通过隔膜达到负极，一部分氧气在负极复合生成水，而总有一部分氧气由于无法复合而将贮氢合金氧化，储氢合金粉末表面氧化后，粉末的电接触性及电化学活性降低，随着温度的逐渐升高，这种氧化现象会越来越严重，这是导致电池在高温循环过程中容量快速衰减的主要原因。为了阻止负极氧化现象，人们通过在储氢合金粉末表面包覆金属镍或金属铜，然而这样降低了储氢合金粉末的容量密度，降低了电池的有效容量，并且由于储氢合金粉末表面与金属镍或金属铜包覆层的结合不够紧密，导致阻止负极氧化现象的效果不佳。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种高温高循环负极活性物质及其制备方法和镍氢电池，来提高电池的容量，改善电池在55℃以上的高温环境下长期充放电性能，提高电池循环使用寿命。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高温高循环负极活性物质，含有储氢合金粉末，所述储氢合金粉末包括多个储氢合金粒子，所述储氢合金粒子具有通式R1-aMgaYbNic-d-eAldTe所示的组成，其中，R包括La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Ca、Sr、Sc、Ti、Zr和Hf其中至少一种，T包括Mn、Co、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Fe、Ga、Zn、Sn、In、Cu、Si、P和B其中至少一种，a满足0＜a≤0.2，b满足0＜b≤0.2，c满足3≤c≤4，d满足0＜d≤0.50，e满足0＜e≤1。在其中一种实施方式，所述储氢合金粒子包括储氢合金大粒子、储氢合金中粒子及储氢合金小粒子，所述储氢合金大粒子、所述储氢合金中粒子及所述储氢合金小粒子的直径比为3:2:1。在其中一种实施方式，所述储氢合金大粒子的直径为60nm～150nm，所述储氢合金中粒子的直径为40nm～100nm，所述储氢合金小粒子的直径为20nm～50nm。一种高温高循环负极活性物质的制备方法，包括以下步骤：将碱性化合物与胺类化合物混合，搅拌均匀，得到碱性蚀刻液；将上述储氢合金粒子放入至所述碱性蚀刻液中，进行微波处理；对所述储氢合金粒子依次进行过滤操作、洗涤操作及干燥操作，得到高温高循环负极活性物质。在其中一种实施方式，所述微波处理的微波频率为5000MHZ～8000MHZ，所述微波处理的温度为50℃～80℃，所述微波处理的时间为5min～20min。在其中一种实施方式，所述碱性化合物与所述胺类化合物的质量比例为1:3～6。在其中一种实施方式，所述碱性化合物包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、水合肼和氨水其中至少一种。在其中一种实施方式，所述胺类化合物包括甲基胺、二乙基胺和苯胺其中至少一种。一种镍氢电池，包括负极片，所述负极片包括负极集流体及涂布在所述负极集流体上的负极活性物质层，所述负极活性物质层含有如上述高温高循环负极活性物质的制备方法制备得到的所述高温高循环负极活性物质。在其中一种实施方式，所述镍氢电池还包括正极片、电解液及隔离膜，所述电解液及所述隔离膜间隔于所述正极片与所述负极片之间，所述正极片包括正极集流体及涂布在所述正极集流体上的正极活性物质层，其中，所述正极活性物质层包括如下质量份数的各组分：氢氧化镍1000份、氧化钙5～15份、氧化铥15～25份、氧化钛15～25份及氧化钴10～20份；所述电解液包括如下质量份数的各组分：纯水100份、氢氧化钾30～50份、氢氧化钠20～40份及氢氧化锂1～3份；所述隔离膜包括层叠设置的聚乙烯基膜、陶瓷层及PMMA涂层。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下优点：本专利技术通过在储氢合金粉末中添加合适含量的R和Y，来调整在氢吸附/解吸时储氢合金粉末的平衡压力；通过在储氢合金粉末中添加合适含量的Mg，来调整在氢吸附/解吸时储氢合金粉末的平衡压力，调整储氢合金粉末的储氢容量及耐腐蚀性；通过在储氢合金粉末中添加合适含量的Ni，来调整储氢合金粉末的储氢容量、放电容量、循环特性及安全性；通过在储氢合金粉末中添加合适含量的Al，来调整在氢吸附/解吸时储氢合金粉末的平衡压力，调整储氢合金粉末的耐腐蚀性、循环特性、初始容量及储氢容量；通过在储氢合金粉末中添加合适含量的T，能够抑制电池爆裂或抑制Al溶析到电解液中。如此通过合适配比的R、Mg、Y、Ni、Al及T，能够获得平衡压力适中、初始容量较大、储氢容量较大、耐腐蚀性较高、循环特性较好且安全性较高的高温高循环负极活性物质，能够抑制电池或抑制Al溶析到电解液中，能够有效改善储氢合金粉末在55℃以上高温环境下充放电后期的粉化，减少电池内阻的增加，提高放电性能，提高电池循环使用寿命。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术一实施方式的高温高循环负极活性物质的制备方法的步骤流程图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施方式。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。一实施方式，一种高温高循环负极活性物质，含有储氢合金粉末，所述储氢合金粉末包括多个储氢合金粒子，所述储氢合金粒子具有通式R1-aMgaYbNic本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温高循环负极活性物质，其特征在于，含有储氢合金粉末，所述储氢合金粉末包括多个储氢合金粒子，所述储氢合金粒子具有通式R

【技术特征摘要】
1.一种高温高循环负极活性物质，其特征在于，含有储氢合金粉末，所述储氢合金粉末包括多个储氢合金粒子，所述储氢合金粒子具有通式R1-aMgaYbNic-d-eAldTe所示的组成，其中，R包括La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Ca、Sr、Sc、Ti、Zr和Hf其中至少一种，T包括Mn、Co、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Fe、Ga、Zn、Sn、In、Cu、Si、P和B其中至少一种，a满足0＜a≤0.2，b满足0＜b≤0.2，c满足3≤c≤4，d满足0＜d≤0.50，e满足0＜e≤1。


2.根据权利要求1所述的高温高循环负极活性物质，其特征在于，所述储氢合金粒子包括储氢合金大粒子、储氢合金中粒子及储氢合金小粒子，所述储氢合金大粒子、所述储氢合金中粒子及所述储氢合金小粒子的直径比为3:2:1。


3.根据权利要求2所述的高温高循环负极活性物质，其特征在于，所述储氢合金大粒子的直径为60nm～150nm，所述储氢合金中粒子的直径为40nm～100nm，所述储氢合金小粒子的直径为20nm～50nm。


4.一种高温高循环负极活性物质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将碱性化合物与胺类化合物混合，搅拌均匀，得到碱性蚀刻液；
将如权利要求1～3中任一所述的储氢合金粒子放入至所述碱性蚀刻液中，进行微波处理；
对所述储氢合金粒子依次进行过滤操作、洗涤操作及干燥操作，得到高温高循环负极活性物质。


5.根据权利要求4所述的高温高循环负极活性物质...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓敏，于红帅，
申请(专利权)人：惠州时代电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44