一种镍氢电池负极材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术一种镍氢电池负极材料包括储氢合金和粘合剂，其中粘合剂中含有丙烯酸或α－甲基丙烯酸：１％～５％、丙烯酸酯或α－甲基丙烯酸酯：８０％～９０％、自交联单体：５％～１５％、二乙烯苯：１％～１０％。使用本发明专利技术负极材料制成的镍氢电池，（１）提高了镍氢电池的开路电压０．１％～６％；（２）提高了镍氢电池的放电平台０．１％～３％；（３）提高了镍氢电池的容量１％～５％；（４）提高了镍氢电池的循环寿命。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种镍氢电池负极材料及其制备方法和用途，特别是涉及到使用一种新型粘合剂制作镍氢电池负极的方法以及使用本专利技术的负极组装成镍氢电池。镍氢电池的负极是由粉末状的储氢合金与粘合剂均匀混合后经拉浆工艺制成，使用本专利技术的负极制成的镍氢电池具有容量大、平均输出电压高、无环境污染等优点，可作为移动电话、笔记本电脑、便携式摄像机的电源。镍氢电池负极的性能不仅受到储氢合金材料的影响，而且还受到其它相关材料如负极粘合剂的性能和组成成分的影响。本专利专利技术中包括一种新型的镍氢电池负极用的粘合剂，用它与储氢合金制成镍氢电池的负极，并组装成镍氢电池。目前，镍氢电池的负极大都以聚四氟乙烯为主复配以羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇或聚丙烯酸钠作为粘合剂与储氢合金一起制成镍氢电池的负极片如昭60-74355、昭58-163157、特开平7-114923。但是，它们在使用时存在着如下的缺点(1)用量大(约占负极材料的8％-10％)；(2)电池内阻较大负载平台电压过低，很难适应组合使用的要求；(3)强烈的电化学惰性严重的影响了电池的使用寿命；(4)材料价格高；(5)与基板的粘结性差等缺点，以至于在卷绕成圆筒型电池时，会发生储氢合金粉从导电支撑体上剥离、脱落；以及卷绕电池在循环充放电过程中随着储氢粉的膨胀、收缩，也会产生粉末的脱落现象，从而导致电池容量的降低和循环寿命的恶化。而且，脱落下来的储氢合金粉迁移到正极还会发生电池的自放电甚至短路。由于此类粘合剂的强疏水性不利于电解液与储氢合金之间的界面反应，影响了镍氢电池的性能。特开平8-264175专利技术了醋酸乙烯酯-丙烯酸共聚物以及丙烯酸-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物与羧甲基纤维素共混，作为镍氢电池负极储氢合金粉的粘合剂，制造镍氢电池负极的技术，但是它仍存在着粘合剂的韧性差，在卷绕过程中电极片容易开裂和掉粉的缺点。本专利技术的目的在于克服了已有技术中的缺点，使用本专利专利技术的粘合剂制做的镍氢电池负极，在电极的烘干过程中发生交联单体的交联反应使粘合剂分子形成一个整体的网络，使该种粘合剂具有优良的韧性和粘结性，在碱性电解液中具有良好的稳定性。使用本专利技术的粘合剂制造的电极片可提高镍氢电池的开路电压、降低镍氢电池的内阻、提高镍氢电池的放电电压和放电平台；提高镍氢电池的电化学容量和充放电的循环寿命。本专利技术的镍氢电池负极材料包括粘合剂和储氢合金，其中粘合剂的用量为1％～6％。粘合剂的特点在于兼顾亲水性和疏水性适合于镍氢电池负极的气-液-固三相界面反应，其组成和含量如下丙烯酸(或α-甲基丙烯酸)1％～5％丙烯酸酯(或α-甲基丙烯酸酯)80％～90％自交联单体5％～15％二乙烯苯1％～10％其中丙烯酸酯包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯；自交联单体包括羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、邻苯二甲酸二乙烯酯、邻苯二甲酸二丙烯酯，以及两种或两种以上的自交联单体混合使用。本专利技术的百分比除非另有说明，均为重量百分比。镍氢电池负极的制作本专利技术的镍氢电池负极是使用一种新型的粘合剂与储氢合金粉共混制成粉浆，经拉浆工艺将粉浆均匀的涂覆在基板镍网的两侧，经压实、烘干制作镍氢电池负极的过程，其制备过程包括以下步骤1．粘合剂的制作(1)粘合剂乳液的制作取丙烯酸酯(或α-甲基丙烯酸酯)80％～90％、自交联单体5％～15％、二乙烯苯1％～10％，以过硫酸铵为引发剂，在75～85℃的条件下共聚3～5小时，获得粘合剂的乳液。(2)增稠剂乳液的制作按照相同的合成方法，取丙烯酸20％～30％、丙烯酸乙酯40％～60％、自交联单体10％，以过硫酸铵为引发剂，在75～85℃的条件下共聚3～5小时，获得增稠剂乳液。将粘合剂乳液与增稠剂乳液按照重量比10∶2的比例混合，并加入少量的氨水使体系的pH＞12，搅拌均匀后获得粘度为800～1000厘泊的镍氢电池负极粘合剂2．将储氢合金粉与粘合剂均匀混合制成粉浆，然后，采用拉浆工艺将粉浆均匀的涂覆在基板镍网的两面，压实后在100～150℃下烘10～30分钟，获得本专利技术的镍氢电池负极，其中粘合剂的用量为1～6％。使用本专利技术的镍氢电池负极与镍氢电池正极组装成镍氢电池。本专利技术组成的镍氢电池可以是圆筒形、也可以是方形和角形，电池外形的变化均在本专利技术的范围内。采用本专利专利技术制造的镍氢电池克服了以往镍氢电池的缺点，取得了如下的专利技术效果(1)提高了镍氢电池的开路电压0.1％～6％；(2)提高了镍氢电池的放电平台0.1％～3％；(3)提高了镍氢电池的容量1％～5％；(4)提高了镍氢电池的循环寿命。以下通过实施例讲述本专利技术的详细过程，提供实施例是为了理解的方便起见，决不是限制本专利专利技术。1．粘合剂的制作(1)粘合剂乳液的制备取二乙烯基苯8g、丙烯酸甲酯5g、丙烯酸乙酯10g、丙烯酸丁酯15g、丙烯酸异辛酯12g及MS-1乳化剂3g，以过硫酸铵为引发剂，采用乳液聚合的方法，在81～84℃反应4小时获得粘合剂用的乳液。(2)增稠剂乳液的制备按照同样的合成方法，取丙烯酸15g、丙烯酸异辛酯5g、丙烯酸乙酯15g、丙烯酸羟丙酯5g、丙烯酸丁酯10g、邻苯二甲酸二丙烯酯1g，以过硫酸铵为引发剂在81～84℃反应3小时获得增稠剂乳液。将粘合剂乳液与增稠剂乳液按照10∶2的比例均匀混合，然后，用氨水将体系的pH值调整到pH＞12，此时体系自动增稠，搅拌均匀后获得了粘度约为900厘泊的镍氢电池负极粘合剂。2．使用上述方法制做的粘合剂，按照储氢合金粉与粘合剂1∶0.03的比例均匀混合制成粉浆，采用拉浆工艺将粉浆均匀的涂覆在基板镍网的两侧，压实后在125℃下烘15分钟制成镍氢电池的负极。3．镍氢电池的组装用上述制做的镍氢电池负极片与镍氢电池的正极片，组装成AA型镍氢电池并测量其电池性能(见附表1和附表2)。1．粘合剂的制作(1)粘合剂乳液的制备取丙烯酸羟丙酯8g、丙烯酸甲酯10g、丙烯酸丁酯15g、丙烯酸异辛酯17g及MS-1乳化剂3g，以过硫酸铵为引发剂，采用乳液聚合的方法，在81～84℃反应4小时获得粘合剂用的乳液。(2)增稠剂乳液的制备按照同样的合成方法，取丙烯酸15g、丙烯酸乙酯20g、丙烯酸羟丙酯5g，丙烯酸丁酯10g、邻苯二甲酸二丙烯酯1g，以过硫酸铵为引发剂在81～84℃反应3小时获得增稠剂乳液。将粘合剂乳液与增稠剂乳液按照10∶2的比例均匀混合，然后，用氨水将体系的pH值调整到pH＞12，此时体系自动增稠，搅拌均匀后获得了粘度约为900厘泊的镍氢电池负极粘合剂。2．使用上述方法制做的粘合剂，按照储氢合金粉与粘合剂1∶0.03的比例均匀混合制成粉浆，采用拉浆工艺将粉浆均匀的涂覆在基板镍网的两侧，压实后在125℃下烘15分钟制成镍氢电池的负极片。3．镍氢电池的组装用上述制做的镍氢电池负极片与镍氢电池的正极片，组装成AA型镍氢电池并测量其电池性能(见附表1和附表2)。1．粘合剂的制作(1)粘合剂乳液的制备取丙烯酸羟丙酯4g、二乙烯苯4g、丙烯酸甲酯5g、丙烯酸乙酯7g、丙烯酸丁酯15g、丙烯酸异辛酯15g及MS-1乳化剂3g，以过硫酸铵为引发剂，采用乳液聚合的方法，在81～84℃反应4小时获得粘合剂用的乳液。(2)增稠剂乳液的制备按照同样的合成方法，取丙烯酸15g、丙烯酸乙酯20g、羟甲基丙烯酰胺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍氢电池负极材料，包括储氢合金粉、粘合剂，其特征在于所述的储氢合金粉与粘合剂的重量比为１－６％，所述的粘合剂的组成和重量百分含量如下：丙烯酸或α－甲基丙烯酸：１％～５％丙烯酸酯或α－甲基丙烯酸酯：８０％～９０％自交联单体：５ ％～１５％二乙烯苯：１％～１０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐晓辉，王玲治，李永军，方世壁，吴锋，钟发平，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]