CN100559636C - 一种用于制造镍氢电池正极的正极粉、其制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够改善镍氢电池正极性能的正极粉，所述正极粉中包括均匀混合的90%至98%的正极活性物质、1%至8%的正极添加剂、0.1%至1%的黏合剂和0.2%至2%的水，所述比例以重量计，并且所述正极粉的粒度在100μm以下。本发明还提供一种制备正极粉的方法，一种制造镍氢电池正极的方法，以及一种包含用本发明的正极粉制造的正极的镍氢电池。通过本发明，可改善电极柔韧性；由于黏合剂在电极中分散均匀，因此降低了电极反应电阻，改善了电极的电性能。

Description

一种用于制造镍氢电池正极的正极粉、其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种用于制造镍氢电池正极的正极粉、其制备方法及其在制造镍氢电池正极中的应用。
背景技术
目前，镍氢电池技术的发展突飞猛进。随着环保压力的增加，许多镍镉电池慢慢被镍氢电池所取代，人们对镍氢电池质量的要求也越来越高。镍氢电池正极的传统生产工艺是湿法工艺。湿法工艺存在许多弊端，一是设备投资大；二是电极中添加太多的有机黏合剂，导电效果相对较差；此外，湿法工艺使用的浆料受温度湿度的影响很大，这就给正极制造工艺添加了很多不稳定因素。
随着镍氢技术的发展，常规干法工艺逐渐取代了湿法工艺。常规干法工艺是把正极活性物质和正极添加剂机械混合成正极粉后，制作半成品正极片，再将制得的半成品正极片浸黏合剂以保证正极不掉粉。常规干法工艺有以下几点优势：一是设备投资小；二是工序相对简单，易于操作，提高了劳动效率，缩短了生产周期。但目前的常规干法工艺也存在以下几点弊端：一是因正极粉含水量低，因此极片柔韧性不高；二是黏合剂大多分布在电极表面，增加了电极反应电阻。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够改善镍氢电池正极性能的正极粉，所述正极粉中包括90％至98％的正极活性物质、1％至8％的正极添加剂、0.1％至1％的黏合剂和0.2％至2％的水，所述比例以重量计，并且所述正极粉的粒度在100μm以下。
本发明还提供一种制备所述正极粉的方法，所述方法包括将重量百分比为90％至98％的正极活性物质、1％至8％的正极添加剂和0.3％至3％的浓度为10重量％-50重量％的黏合剂水溶液混合，再将所得混合物过筛收集粒度在100μm以下的部分。
本发明还提供一种制造镍氢电池正极的方法，包括使用所述正极粉作为原料制造镍氢电池正极。
本发明还提供一种包含用本发明的正极粉制造的正极的镍氢电池。
通过使用本发明的正极粉制造镍氢电池正极，可改善电极柔韧性；由于黏合剂在电极中分散均匀，因此降低了电极反应电阻，改善了电极的电性能。
附图说明
图1为对正极片进行弯曲度测试的示意图。
具体实施方式
本发明提供一种能够改善镍氢电池正极性能的正极粉，所述正极粉中包括90％至98％的正极活性物质、1％至8％的正极添加剂、0.1％至1％的黏合剂和0.2％至2％的水，所述比例以重量计，并且所述正极粉的粒度在100μm以下。
显然的是，本发明的正极粉中，各组分的重量比例之和为100％。
优选地，本发明的正极粉中，各组分均匀混合。
本发明的正极粉中，所述正极活性物质为镍氢电池领域中常用于制造正极的正极活性物质，例如球形氢氧化亚镍、覆钴型球形氢氧化亚镍，优选球形氢氧化亚镍。
所述正极活性物质的重量百分比优选为92％至95％。
所述正极添加剂为镍氢电池领域中常用于制造正极的添加剂，例如氧化亚钴、氢氧化亚钴、镍粉、钴粉、镱氧化物、钛氧化物、钇氧化物、铒氧化物、钡氧化物，优选氧化亚钴、钇氧化物。
所述正极添加剂的重量百分比优选为5％至8％。
所述黏合剂为镍氢电池领域中常用于制造正极的黏合剂，例如PTFE(聚四氟乙烯)乳液、SBR(丁苯橡胶)乳液、PVA(聚乙烯醇)溶液，优选PTFE乳液、SBR乳液，更优选PTFE乳液。
所述黏合剂的重量百分比优选为0.2％至0.7％，更优选为0.5％。
所述水的重量百分比优选为0.5％至1.5％，更优选为0.8％至1.2％，最优选为1.0％。
所述正极粉的粒度优选在80μm以下。
本发明还提供一种制备所述正极粉的方法，所述方法包括将重量百分比为90％至98％的正极活性物质、1％至8％的正极添加剂和0.3％至3％的浓度为10重量％-50重量％的黏合剂水溶液均匀混合，再将所得混合物过筛收集粒度在100μm以下的部分。
所述黏合剂水溶液所占的重量百分比优选为0.5％至2.0％，更优选为1.5％。其浓度优选为20重量％至40重量％，更优选为30重量％至35重量％。
在本发明的制备正极粉的方法中，前述关于正极粉描述中的各种特征均适用。
在本发明的制备正极粉的方法中，所述混合各组分的步骤优选在搅拌(例如机械搅拌)下进行。
优选先将所述正极活性物质和正极添加剂均匀混合，然后再加入黏合剂水溶液进行混合。在这种情况下，将黏合剂水溶液混入的过程优选以如下方式进行：缓慢加入黏合剂水溶液同时以500转/min至2000转/min的速度搅拌，黏合剂水溶液添加完毕后再以2000转/min至3000转/min的速度搅拌。
本发明还提供一种制造镍氢电池正极的方法，包括使用本发明正极粉作为原料制造镍氢电池正极。该制造方法可为本领域技术人员已知的使用正极粉制造镍氢电池的方法。其可包括制片、点集流体、软化等工序。本发明省掉了传统干法工艺中的正极片浸黏合剂工序，提高了劳动效率。
本发明还提供一种包含用本发明的正极粉制造的正极的镍氢电池。
下面参照实施例具体说明本发明。
实施例1
先把93.5Kg的球形氢氧化亚镍、5Kg的CoO和1Kg的氧化钇物质在密闭搅拌器内以3000转/min的速度机械搅拌。再把混合后的粉末平摊在广口搅拌容器内，粉末累积高度小于30mm。把1.5Kg浓度为25％的PTFE水溶液用喷壶均匀喷洒在粉末表面，边喷边以800转/min的速度搅拌，确保无大颗粒粉团产生。PTFE水溶液添加完毕后，把所得物质倒入密闭搅拌容器内，以2500转/min的速度搅拌。之后过150目筛网获得正极粉。再经制片、点集流体、软化等工序完成正极制造。
使用以上制得的正极片，与使用常规正极干法工艺所得正极片进行弯曲度测试对比。所述常规正极干法工艺使用球形氢氧化亚镍作为正极活性物质，使用氧化亚钴和氧化钇作为正极添加剂，使用PTFE溶液作为黏合剂，把正极活性物质和正极添加剂机械混合成正极粉后，制作半成品正极片，将制得的半成品正极片浸黏合剂，然后经过点集流体、软化等工序而完成正极制造。
本发明正极片和常规正极干法工艺正极片在软化后的电阻对比参见图1，相同的软化程度时(弯曲度(L/H)为1.5)，本发明正极片电阻升高2毫欧至5毫欧。而常规干法工艺制作的正极片电阻升高8毫欧至11毫欧。可以看出本专利制作的正极片电阻变化较小，柔韧性相对较好。
分别使用以上制得的本发明正极和常规正极干法工艺正极制备AAA600电池，并对这两种AAA600电池进行电性能对比测试。
测试方法及条件如下：
1、电池以0.1C的速率充电16h，常温搁置4h，使用广州擎天产交流内阻测试仪器测试交流充电内阻。
2、使用广州擎天产BS9380电池测试仪器进行循环寿命测试。
结果如下：
常规电性能对比：见下表
Figure C20081021558000061
贮存情况对比如下：见下表
Figure C20081021558000062
如上所示，使用本发明正极做成的镍氢电池综合性能要高于具有常规正极干法工艺制备的正极的电池。

Claims (18)

1.一种能够改善镍氢电池正极性能的正极粉，所述正极粉中包括90％至98％的正极活性物质、1％至8％的正极添加剂、0.1％至1％的黏合剂和0.2％至2％的水，所述比例以重量计，并且所述正极粉的粒度在100μm以下。
2.权利要求1的正极粉，其中所述黏合剂为PTFE乳液、SBR乳液、PVA溶液。
3.权利要求2的正极粉，其中所述黏合剂为PTFE乳液、SBR乳液。
4.权利要求3的正极粉，其中所述黏合剂为PTFE乳液。
5.权利要求1或2的正极粉，其中所述黏合剂的重量百分比为0.2％至0.7％。
6.权利要求5的正极粉，其中所述黏合剂的重量百分比为0.5％。
7.权利要求1的正极粉，其中所述水的重量百分比为0.5％至1.5％。
8.权利要求7的正极粉，其中所述水的重量百分比为0.8％至1.2％。
9.权利要求8的正极粉，其中所述水的重量百分比为1.0％。
10.权利要求1的正极粉，其中所述正极添加剂为氧化亚钴、氢氧化亚钴、镍粉、钴粉、镱氧化物、钛氧化物、钇氧化物、铒氧化物、钡氧化物。
11.权利要求10的正极粉，其中所述正极添加剂为氧化亚钴、钇氧化物。
12.一种制备用于制造镍氢电池正极的正极粉的方法，所述方法包括将重量百分比为90％至98％的正极活性物质、1％至8％的正极添加剂和0.3％至3％的浓度为10重量％-50重量％的黏合剂水溶液均匀混合，再将所得混合物过筛收集粒度在100μm以下的部分。
13.权利要求12的方法，其中所述黏合剂水溶液所占的重量百分比为0.5％至2.0％。
14.权利要求13的方法，其中所述黏合剂水溶液所占的重量百分比为1.5％。
15.权利要求12的方法，其中所述黏合剂水溶液的浓度为20％至40％。
16.权利要求15的方法，其中所述黏合剂水溶液的浓度为30％至35％。
17.一种制造镍氢电池正极的方法，包括使用权利要求1-11中任一项的正极粉作为原料制造镍氢电池正极。
18.一种包含用权利要求1-11中任一项的正极粉制造的正极的镍氢电池。
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