一种低温镍氢电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低温镍氢电池，包括正极、负极以及电解液，所述正极的活性物质包括氢氧化镍、覆钴球形氢氧化镍和氧化钇，所述氢氧化镍、覆钴球形氢氧化镍和氧化钇的重量比为100∶5～15∶1～3。所述正极的基体为泡沫镍，该泡沫镍边缘具有宽度为2～3mm的压实的白边。本发明专利技术还公开了该低温镍氢电池的制备方法。本发明专利技术低温镍氢电池，可以在低温环境下保持较高的充电效率，避免了低温环境下镍氢电池内部电解液的凝固，拓展了镍氢电池的使用温度范围，制作简单，成本较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及镍氢电池
，具体涉及一种在低温环境下仍能保持较高充电效率的镍氢电池及其制备方法。
技术介绍
由于目前大量使用的镍镉电池(Ni-Cd)中的镉有毒，使镍镉废电池处理复杂，环境受到污染，因此，镍镉电池逐渐被用储氢合金做成的镍氢电池(Ni-MH)所替代。镍氢电池作为镍镉电池的替代品，与镍镉电池具有同样的外形，相同的电化学特性，但其安全环保，不再使用有毒的镉，可以消除重金属元素对环境的污染。镍氢电池具有较大的能量密度比，相同大小的镍氢电池电量比镍镉电池高大约I.5 2倍，这意味着相同型号的镍氢电池可以提供更长的工作时间。现在，镍氢电池已经广泛地用于移动通讯、笔记本计算机等各种小型便携式的电子设备，更大容量的镍氢电池已经开始用于汽油/电动混合动力汽车上。镍氢电池由正极、负极、隔膜以及电解液等构成。正极通常为镍电极，镍电极由发泡镍做基体，经电化学浸溃而成；负极由储氢合金粉末附着在负极基体上制成；隔膜使正极、负极隔离，不允许电子通过，但允许隔膜中的离子搬运正极和负极反应时产生的电荷；电解液在镍氢电池中部消耗，主要起导电作用，电解液应具有尽可能高的电导率，以降低电池内阻，电解液的黏度和浓度都不易太高。镍氢电池中氢氧化镍为正极的活性物质，但其充放电速率不高，为了改善性能，通常加入添加剂，添加剂可以是金属，也可以是氧化物或氢氧化物，应用较广泛的是钴、锂等的化合物。随着镍氢电池应用范围的扩大，镍氢电池在低温环境下充放电效率低的缺点也日益凸显。在我国北方地区，冬季室外温度可达-40 -50°C，在此环境中，镍氢电池无法正常有效地充放电。申请号为200680024124. 7的专利技术公开了一种在低温的气氛下具有高输出密度、并且循环特性优异的密闭型镍氢电池，该镍氢电池以镍电极为正极、以储氢电极为负极，储氢电极即用导电性支持体负载储氢合金粉末，所述储氢合金粉末包括稀土类兀素和包含镍的非稀土类金属元素，所述储氢合金粉末的质量饱和磁化强度为2 6EMU/G，所述储氢电极的每单位面积的储氢合金粉末负载量为O. 06 O. 15G/CM2。为了使镍氢电池在低温环境下可以保持较高的充电效率，需要对镍氢电池的结构以及工艺进行改进。
技术实现思路
本专利技术提供了一种低温镍氢电池，可以在低温环境下保持较高的充电效率，避免了低温环境下镍氢电池内部电解液的凝固，拓展了镍氢电池的使用温度范围。一种低温镍氢电池，包括正极、负极以及电解液，所述正极的活性物质包括氢氧化镍、覆钴球形氢氧化镍和氧化钇，所述氢氧化镍、覆钴球形氢氧化镍和氧化钇的重量比为100 5 15 I 3。现有镍氢电池中正极的活性物质为氢氧化镍，加入覆钴球形氢氧化镍，可以减小镍氢电池的内阻，提高氢氧化镍的利用率。加入氧化钇可以改变正极吸氧电势和氧化电势之间的差值，保证正极在较高温度下也具有较好的充放电性能。 覆钴球形氢氧化镍以及氧化钇的添加量过多，可能影响氢氧化镍的晶体结构，从而影响镍氢电池的性能。优选地，所述氢氧化镍、覆钴球形氢氧化镍和氧化钇的重量比为100 10 15 : I 2。作为优选，所述正极的活性物质由氢氧化镍、覆钴球形氢氧化镍、氧化亚钴以及氧化钇组成，所述氢氧化镍、覆钴球形氢氧化镍、氧化亚钴以及氧化钇的重量比为100 5 15 7 11 : I 3。现有镍氢电池中正极的活性物质为氢氧化镍，但是，在氢氧化镍的粒子间以及氢氧化镍粒子与泡沫镍基体的间隙中存在较大的接触电阻，电子传递受到影响，因此，通常情况下，在正极中添加氧化亚钴，氧化亚钴在电解液中溶解、析出，覆盖在氢氧化镍表面，经过充电形成CoOOH，由于CoOOH具有良好的导电性，可以改善氢氧化镍与泡沫镍基体之间的导电性，降低电池的内阻，使氢氧化镍利用率提高。进一步优选，所述氢氧化镍、覆钴球形氢氧化镍、氧化亚钴以及氧化钇的重量比为100 : 10 15 : 9 11 : I 2。作为优选,所述正极的基体为泡沫镍，该泡沫镍边缘具有宽度为2 3mm的压实的白边。将泡沫镍边缘压紧，形成宽度为2 3mm的压实的白边，可以降低镍氢电池的内阻，同时，可以增加正极极片的强度，减少正极极片的断裂几率，提高镍氢电池的性能。作为优选，所述电解液重量百分比组成为氢氧化钾20 40% ；氢氧化钠O. 2 O. 8% ；氢氧化锂O. 5 I. 5% ；溴化钾O. 5 I. 5%;氢氧化钡O. 05 O. 15% ；余量为水。现有技术中使用的电解液主要成分为KOH水溶液，并添加一定量的氢氧化锂和氢氧化钠，在低温条件下，该电解液很容易凝固。在电解液中添加氢氧化钡以及溴化钾可以改善电解液的低温性能，在低温环境下，仍能保持液体状态。所述重量百分比以电解液的总重量计，20 40%的氢氧化钾，即氢氧化钾的重量为电解液总重量的20 40%。进一步优选，所述电解液重量百分比组成为氢氧化钾25 35氢氧化钠O. 2 O. 6% ；氢氧化锂O. 8 I. 3% ；溴化钾O. 8 I. O % ；氢氧化钡O. 05 O. I % ；余量为水。本专利技术还提供了所述低温镍氢电池的制备方法，包括如下步骤(I)将正极基体泡沫镍的边缘区域压实，形成2 3mm宽的白边；(2)将正极活性物质混合均匀后，填充至步骤(I)得到的泡沫镍中，经辊压和裁 切，制成镍氢电池的正极；(3)将储氢合金粉末辊压至负极基体铜网上，然后，在负极基体表面浸润聚四氟乙烯乳液，经烘干和辊压，得到负极极片；(4)将负极极片置于I. O I. 5g/L的氢氧化钾水溶液中，加热煮沸20 40min，取出经真空烘干，制成镍氢电池的负极；(5)将氢氧化钾、氢氧化锂、溴化钾、氢氧化钠、氢氧化钡溶于纯净水中，冷却过滤，制备得到电解液；(6)将正极、负极以及电解液组装成低温镍氢电池。制作镍氢电池正极和负极均采用现有技术中的干法制作，工艺条件并无特殊要求。将氢氧化镍、覆钴球形氢氧化镍、氧化亚钴以及氧化钇按所述重量比混合，搅拌均匀，得到正极粉料。将所得正极粉料通过机械填充到步骤(I)中得到的泡沫镍基体上，经辊压和裁切，得到镍氢电池正极。经氢氧化钾水溶液蒸煮后，可以除去负极表面的氧化物，形成具有较高催化活性的富镍层，提高了负极的导电性能，该操作需严格控制时间和稳固，避免改变了负极的表面形态。制作电解液时，可以先将氢氧化钾溶于纯净水，配成氢氧化钾水溶液，然后添加氢氧化锂、溴化钾、氢氧化钠以及氢氧化钡，配成均匀的溶液，也可以将所有物质全部溶于纯净水，配成电解液。制备得到的正极、负极和现有技术中使用的隔膜依次层卷绕构成电极组，将电极组装入电池钢壳内，注入步骤(5)制备得到的电解液，密闭电池壳体，经过充放电化成，制造得到低温镍氢电池。采用本专利技术提供的技术方案制备得到的低温镍氢电池接解决了低温环境下，电解液的冻结问题，提高了镍氢电池的低温充放电效率，改善了镍氢电池的低温性能。具体实施例方式下面列举实施例详细说明本专利技术制作低温镍氢电池的方法，同时与现有镍氢电池进行比较，证实实施例中的低温镍氢电池在低温环境下的充电效率得到提高。实施例I正极制作(I)将正极基体泡沫镍距离边缘3mm的区域压实，形成紧密的泡沫镍边；(2)将氢氧化镍、覆钴球形氢氧化镍、氧化亚钴以及氧化钇按82 : 10 : 7 : I的重量比混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温镍氢电池，包括正极、负极以及电解液，其特征在于，所述正极的活性物质包括氢氧化镍、覆钴球形氢氧化镍和氧化钇，所述氢氧化镍、覆钴球形氢氧化镍和氧化钇的重量比为100∶5～15∶1～3。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：顾余成，张继强，朱云，莫志琴，何英，钱亮，
申请(专利权)人：浙江天能能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：