CN101369672A - 一种碱性镍氢电池专用电解液 - Google Patents

一种碱性镍氢电池专用电解液 Download PDF

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高军伟
杨书胜
周建明
姚帅锋
王艳军
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Abstract

本发明公开了一种碱性镍氢电池专用电解液。是在密度为1.1－1.26g/ml的氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂的一种或几种的碱性水溶液中，加入添加剂钨酸晶体，钨酸在碱性溶液中的浓度为0.01－1.00mol/L。与没有加入添加剂钨酸的同种镍氢电池比较，在温度为40－70度的不同温度条件下，其放电时间百分比从原来的35－65％提高到98－100％；其放电容量从不合格提高到合格。工作5年后，电池容量由原来的几乎为0提高到可达到初容量的85％以上；且制备方法简单，钨酸晶体的用量极少，基本上不增加成本，经济适用。

Description

一种碱性镍氢电池专用电解液
技术领域
本发明涉及一种碱性镍氢电池专用电解液。
背景技术
碱性镍氢电池一般包括以氢氧化镍粉末为主要成分的正极、AB5贮氢合金为主要成分的负极以及碱性电解液和电池隔膜，将它们一起密封在电池壳体中，再对组装好的电池进行初始充电处理，使作为正极活性物质的氢氧化镍和负极AB5贮氢合金活化，使自身没有导电性的氢氧化镍转变为三价具有导电性的β-羟基氧化镍。现有的碱性电解液，通常主要是氢氧化钾的水溶液，也有的则是氢氧化钠和氢氧化锂水溶液。现有镍氢电池电解液密度一般为1.30g/ml，存在的缺点是在高温条件下使用时会导致充电效率急剧下降，有效可用时间短，寿命短的缺点；这主要是由于当充电反应在常温时，氢氧化镍的充电反应过电位大于从碱性电解液生成氧的反应所需的过电位。而在高温环境下进行时，镍正极析氧电位有较大的降低，易发生析氧副反应，导致大量的充电电能被浪费于电解水的反应导致充电效率降低，电池的放电容量下降，目前高温时的容量一般低于常温时容量的30—50％。
发明内容
本发明的目的在于克服以上缺点，提供一种碱性镍氢电池专用电解液。以提高镍氢电池在高温环境下的放电容量，改进其充电效率，延长其使用寿命。
本发明的技术方案是：在密度为1.1-1.26g/ml的氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂的一种或几种的碱性水溶液中，加入添加剂钨酸晶体，钨酸在碱性溶液中的浓度为0.01-1.00mol/L。
碱性镍氢电池专用电解液的制备方法，包括以下步骤：
1)选用氢氧化钾，氢氧化钠，氢氧化锂的一种或几种，配制成密度为1.1-1.26g/ml的碱性溶液，冷却至室温；
2)在上述碱性溶液中加入钨酸晶体，控制钨酸在碱性溶液中的浓度为0.01-1.00mol/L，不断搅拌，使钨酸晶体与碱性物质反应完毕并完全溶解，制成含钨酸的碱性电解液。
本发明的原理是：所加入的钨酸晶体与碱胜电解液发生了以下的化学反应：
H2WO4+2NaOH＝Na2WO4+2H2O或
H2WO4+2KOH＝K2WO4+2H2O或
H2WO4+2LiOH＝Li2WO4+2H2O
由于生成的Na2WO4或K2WO4或Li2WO4在正电极的表面形成一层包覆膜，这层包覆膜能够增大充电时析氧副反应的极化过电位，使高温充电后期的电压平台随之提高。这层包覆膜使得Ni(OH)2的氧化过程更易进行，有效地抑制或延迟氧气的析出，进而提高了电池的充电效率，增加了电池的放电容量。正极表面包覆的这层包覆膜还阻止了电池镍正极材料的自分解过程，使电池可以循环更多次，从而延长了电池的使用寿命；另外钨酸与碱性氢氧化物的反应，也在一定程度上降低了碱的浓度，也降低了强碱对贮氢负电极的腐蚀性，延长了电池的寿命。同时由于生成的Na2WO4或K2WO4或Li2WO4盐在高温情况下，有部分会附着于隔膜微孔，起到阻止电子通过的作用，对电池容量的发挥及高温电池自放电起到很好的作用。
本发明的优点：与没有加入添加剂钨酸的同种镍氢电池比较，在温度为40-70度的不同温度条件下，其放电时间百分比从原来的35-65％提高到98-100％；其放电容量从不合格提高到合格。工作5年后，电池容量由原来的几乎为0提高到可达到初容量的85％以上；且制备方法简单，钨酸晶体的用量极少，基本上不增加成本，经济适用。
具体实施方法
实施例1：
(1)用氢氧化钾配制成密度为1.1g/ml的碱胜水溶液，冷却至室温；
(2)在上述碱胜水溶液中加入钨酸晶体，控制钨酸在碱性溶液中的浓度为0.02mol/L，不断搅拌，使钨酸晶体与碱性物质反应完毕并完全溶解，制成含钨酸的碱胜电解液。
实施例2：
(1)用氢氧化钾和氢氧化钠二种物质，配制成混合密度为1.2g/ml的碱胜水溶液，冷却至室温；
(2)在上述碱胜水溶液中加入钨酸晶体，控制钨酸在碱性溶液中的浓度为0.5mol/L，不断搅拌，使钨酸晶体与碱性物质反应完毕并完全溶解，制成含钨酸的碱胜电解液。
实施例3：
(1)用氢氧化钾和氢氧化锂二种物质，配制成混合密度为1.3g/ml的水溶液，冷却至室温；
(2)在上述碱胜水溶液中加入钨酸晶体，控制钨酸在碱性溶液中的浓度为1.0mol/L，不断搅拌，使钨酸晶体与碱性物质反应完毕并完全溶解，制成含钨酸的碱胜电解液。
实施例4：
本实施例用本发明电解液和常规电解液按照常规方法分别制成KH-AA1200HT型镍氢高温电池并分别对其进行不同温度的放电时间及放电容量的测试，结果如表1和表2所示。
表1含钨酸的碱性电解液制成的电池在不同温度的的放电时间和放电容量的测试结果
表2常规碱性电解液制成的高温电池在不同温度的放电时间和放电容量的测试结果
Figure A200810143053D00061
从以上可以看出，含钨酸的碱性电解液制成的电池在温度为40-70度的不同温度条件下，其放电时间与不含钨酸的碱性电解液制成的电池比较，其放电时间百分比从原来的35-65％提高到98-100％；其放电容量从不合格提高到合格。
实施例5：
二种电解液制成的KH-AA1200HT电池的电池容量耐久性测试(相当正常工作5年)
含钨酸碱性电解液的KH-AA1200HT型镍氢高温电池的电池容量耐久性测试结果如表3所示。
表3含钨酸碱性电解液的高温电池的电池容量耐久性测试结果
Figure A200810143053D00071
从结果可以看出用含钨酸碱性电解液的KH-AA1200HT型镍氢高温电池正常工作5年仍合格。
常规碱性电解液制成的高温电池的电池容量耐久性测试结果(相当正常工作5年)如表4所示：
表4：常规碱性电解液的高温电池的电池容量耐久性测试结果
从结果可以看出用常规碱性电解液制作的KH-AA1200HT型镍氢高温电池，因高温充电内部腐蚀，相当正常工作5年后基本上没有容量。
实施例6：
用本发明电解液和常规电解液按照常规方法分别制成KH-18670HT4000mAh电池。分别对其进行不同温度的放电时间及不同温度放电时间的百分比的测试，结果如表5和表6所示。
表5：含钨酸的碱性电解液电池在不同温度的放电时间和放电容量
Figure A200810143053D00082
Figure A200810143053D00091
用常规碱性电解液制作的KH-18670HT4000mAh电池在不同温度的放电时间和放电容量的测试结果如表6所示：
表6常规碱性电解液制作的电池在不同温度的放电时间和放电容量
Figure A200810143053D00092
实施例7：
二种电解液制成的KH-18670HT 4000mAh电池的电池容量耐久性测试结果
含钨酸碱性电解液的高温电池的电池容量耐久性测试结果(相当正常工作5年)如表7所示。
表7含钨酸碱性电解液的高温电池的电池容量耐久性测试结果
从结果可以看出用含钨酸碱性电解液制成的KH-18670HT 4000mAh电池正常工作5年仍合格。
用常规碱性电解液制作的KH-18670HT 4000mAh电池经过高温持续充电耐久性测试结果(相当正常工作5年)如表8所示：
表8
用常规碱性电解液制作的制成的KH-18670HT 4000mAh电池，因高温充电内部腐蚀，相当正常工作5年后基本上没有容量。

Claims (2)

1.一种碱性镍氢电池专用电解液，其特征在于，在密度为1.1-1.26g/ml的氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂的一种或几种的碱性水溶液中，加入添加剂钨酸晶体，钨酸在碱性溶液中的浓度为0.01-1.00mol/L。
2.一种碱性镍氢电池专用电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)选用氢氧化钾，氢氧化钠，氢氧化锂的一种或几种，配制成密度为1.1-1.26g/ml的碱性溶液，冷却至室温；
2)在上述碱性溶液中加入钨酸晶体，控制钨酸在碱性溶液中的浓度为0.01-1.00mol/L，不断搅拌，使钨酸晶体与碱性物质反应完毕并完全溶解，制成含钨酸的碱性电解液。
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Applicant before: Hunan Corun New Energy Co., Ltd.

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