CN101420030B - 动力镍氢电池用泡沫镍及其制备方法 - Google Patents

动力镍氢电池用泡沫镍及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明的动力镍氢电池用泡沫镍的制备方法，由以下步骤依次组成：模芯导电化处理、电沉积、热处理，电沉积步骤所用的镀液为氨基磺酸盐型或硫酸盐型，氨基磺酸盐型镀液的配比和参数为：氨基磺酸镍250-600g/L，氯化镍5-20g/L，氟化钠1-5g/L，硼酸20-50g/L，TPP铜杂质掩蔽剂0.04-0.06g/L，pH值3-3.5，温度40-50℃；硫酸盐型镀液中：TPP铜杂质掩蔽剂0.04-0.06g/L。本发明还涉及一种动力镍氢电池用泡沫镍，由以上方法制成。本发明的有益效果是，实现动力镍氢电池用泡沫镍的高强度和延伸率、低杂质，使电池性能高、容量大、寿命长，特别是能提高电池充放电电流及耐过充放电能力。

Description

动力镍氢电池用泡沫镍及其制备方法
(一)技术领域
本发明涉及一种动力镍氢电池用泡沫镍及其制备方法。
(二)背景技术
普通泡沫镍材料如泡绵状泡沫镍材料作为具有多孔的金属镍网板，纵横向孔径比例1.～1.05。纵向抗拉强度达150～200N/cm2，纵向延伸率5～10％，铜杂质含量30～100PPM。可作为电池正、负极板的集流体和活性物质的载体，制作高能电池电极板时，利用这些孔隙，可使极板活性物质得到充分利用，减小电池内阻，增大反应面积，提高电池性能，但由于普通泡沫镍的制作工艺、成份组成的限制，对提高电池的容量一致性、充放电能力、放电电流等有较大难度，很难适应现在动力电池的发展需求。
(三)发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种高强度和高延伸率、低杂质、性能好、容量大、寿命长的动力镍氢电池用泡沫镍及其制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明的动力镍氢电池用泡沫镍的制备方法，由以下步骤依次组成：模芯导电化处理、电沉积、热处理，电沉积步骤所用的镀液为氨基磺酸盐型或硫酸盐型，其特殊之处在于：
氨基磺酸盐型镀液的配比和参数为：
氨基磺酸镍              250—600g/L
氯化镍                  5—20g/L
氟化钠                  1—5g/L
硼酸                    20—50g/L
TPP铜杂质掩蔽剂         0.04-0.06g/L
PH值                    3—3.5
温度                    40—50℃；
硫酸盐型镀液的配比和参数为：
硫酸镍                    180—300g/L
氯化镍                    20—50g/L
硼酸                      30—45g/L
TPP铜杂质掩蔽剂           0.04-0.06g/L
温度                      40—55℃
PH值                      4.0—4.5。
本发明的动力镍氢电池用泡沫镍的制备方法，电沉积用的两种镀液中添加的TPP铜杂质掩蔽剂均为0.05g/L。
本发明的动力镍氢电池用泡沫镍的制备方法，经过导电化的基体材料在电沉积前和电沉积过程中进行同向5％-15％的定比例拉伸。
本发明的动力镍氢电池用泡沫镍的制备方法，模芯为开孔的聚氨酯或聚酯型基体，或者是尼龙、聚丙烯等具有15％以上弹性变型量的化学纤维或棉织纤维纺织品的网状材料。
本发明的动力镍氢电池用泡沫镍的制备方法，模芯导电化处理采用真空磁控溅射镀镍、化学镀镍或浸涂导电胶，电沉积为连续化带状生产或者块状间断作业，热处理是在400-1300℃之间在氢气保护氛围下进行。
本发明动力镍氢电池用泡沫镍，其特殊之处在于：由以下方法制成，该方法由以下步骤依次组成：模芯导电化处理、电沉积、热处理，电沉积步骤所用的镀液为氨基磺酸盐型或硫酸盐型，
氨基磺酸盐型镀液的配比和参数为：
氨基磺酸镍                250—600g/L
氯化镍                    5—20g/L
氟化钠                    1—5g/L
硼酸                      20—50g/L
TPP铜杂质掩蔽剂           0.04-0.06g/L
PH值                      3—3.5
温度                      40—50℃；
硫酸盐型镀液的配比和参数为：
硫酸镍                    180—300g/L
氯化镍                    20—50g/L
硼酸                      30—45g/L
TPP铜杂质掩蔽剂           0.04-0.06g/L
温度                      40—55℃
PH值                      4.0—4.5。
本发明动力镍氢电池用泡沫镍，电沉积用的两种镀液中添加的TPP铜杂质掩蔽剂均为0.05g/L。
本发明动力镍氢电池用泡沫镍，经过导电化的基体材料在电沉积前和电沉积过程中进行同向5％-15％的定比例拉伸。
本发明动力镍氢电池用泡沫镍，模芯为开孔的聚氨酯或聚酯型基体，或者是尼龙、聚丙烯等具有15％以上弹性变型量的化学纤维或棉织纤维纺织品的网状材料。
本发明动力镍氢电池用泡沫镍，模芯导电化处理采用真空磁控溅射镀镍、化学镀镍或浸涂导电胶，电沉积为连续化带状生产或者块状间断作业，热处理是在400-1300℃之间在氢气保护氛围下进行。
本发明的有益效果是，通过定比例拉伸改变孔型实现高强度和延伸率一致，TPP铜杂质掩蔽剂的使用实现泡沫镍产品低杂质，减小电池内阻与自放电，从而提高电池极板的性能，有效提高电极活性物质的填充一致性，从而增大电池容量，延长电池寿命，特别是能提高电池充放电电流及耐过充放电能力，特别适用于大电流充放电镍氢动力电池，且材料的抗拉强度高，适合动力镍氢电池的连续化拉桨的生产。
(四)具体实施方式
以下为本发明的一种具体实施例。
本发明的动力镍氢电池用泡沫镍的制备方法，由以下步骤依次组成：模芯导电化处理、电沉积、热处理，电沉积步骤所用的镀液为氨基磺酸盐型或硫酸盐型，其特殊之处在于：
氨基磺酸盐型镀液的配比和参数为：
氨基磺酸镍〔Ni(NH2SO3)2·4H2O〕       250—600g/L
氯化镍(NiCl2·6H2O)                  5—20g/L
氟化钠(NaF)                          1—5g/L
硼酸(H3BO3)                           20—50g/L
TPP铜杂质掩蔽剂                       0.04-0.06g/L
PH值                                 3—3.5
温度                                 40—50℃；
硫酸盐型镀液的配比和参数为：
硫酸镍(NiSO4·7H2O)                   180—300g/L
氯化镍(NiCl2·6H2O)                   20—50g/L
硼酸(H3BO3)                           30—45g/L
TPP铜杂质掩蔽剂                       0.04-0.06g/L
温度                                 40—55℃
PH值                                 4.0—4.5。
本发明的动力镍氢电池用泡沫镍的制备方法，电沉积用的两种镀液中添加的TPP铜杂质掩蔽剂均为0.05g/L。
本发明的动力镍氢电池用泡沫镍的制备方法，经过导电化的基体材料在电沉积前和电沉积过程中进行同向5％-15％的定比例拉伸。
本发明的动力镍氢电池用泡沫镍的制备方法，模芯为开孔的聚氨酯或聚酯型基体，或者是尼龙、聚丙烯等具有15％以上弹性变型量的化学纤维或棉织纤维纺织品的网状材料。
本发明的动力镍氢电池用泡沫镍的制备方法，模芯导电化处理采用真空磁控溅射镀镍、化学镀镍或浸涂导电胶，电沉积为连续化带状生产或者块状间断作业，热处理是在400-1300℃之间在氢气保护氛围下进行。
本发明动力镍氢电池用泡沫镍，其特殊之处在于：由以下方法制成，该方法由以下步骤依次组成：模芯导电化处理、电沉积、热处理，电沉积步骤所用的镀液为氨基磺酸盐型或硫酸盐型，
氨基磺酸盐型镀液的配比和参数为：
氨基磺酸镍〔Ni(NH2SO3)2·4H2O〕       250—600g/L
氯化镍(NiCl2·6H2O)                   5—20g/L
氟化钠(NaF)                          1—5g/L
硼酸(H3BO3)                           20—50g/L
TPP铜杂质掩蔽剂                       0.04-0.06g/L
PH值                                  3—3.5
温度                                  40—50℃；
硫酸盐型镀液的配比和参数为：
硫酸镍(NiSO4·7H2O)                    180—300g/L
氯化镍(NiCl2·6H2O)                    20—50g/L
硼酸(H3BO3)                            30—45g/L
TPP铜杂质掩蔽剂                        0.04-0.06g/L
温度                                  40—55℃
PH值                                  4.0—4.5。
本发明动力镍氢电池用泡沫镍，电沉积用的两种镀液中添加的TPP铜杂质掩蔽剂均为0.05g/L。
本发明动力镍氢电池用泡沫镍，经过导电化的基体材料在电沉积前和电沉积过程中进行同向5％-15％的定比例拉伸。
本发明动力镍氢电池用泡沫镍，模芯为开孔的聚氨酯或聚酯型基体，或者是尼龙、聚丙烯等具有15％以上弹性变型量的化学纤维或棉织纤维纺织品的网状材料。
本发明动力镍氢电池用泡沫镍，模芯导电化处理采用真空磁控溅射镀镍、化学镀镍或浸涂导电胶，电沉积为连续化带状生产或者块状间断作业，热处理是在400-1300℃之间在氢气保护氛围下进行。
TPP铜杂质掩蔽剂又名TPP去铜剂或TPP除铜杂剂，可从市场购买。动力镍氢电池用泡沫镍是一种由金属镍构成其框架的具有三维网状结构的多孔材料，其纵横向孔径比例1.05～1.20，材料纵向抗拉强度达130～180N/cm2，纵向延伸率5～7％，铜杂质含量小于20PPM，孔型结构有别于普通泡沫镍。
该动力镍氢电池用泡沫镍的具体生产制备工艺为：模芯→导电化处理→定比例拉伸→电沉积→热解处理→氧化还原。
取连续聚氨酯海绵(孔径95PPI厚度1.9mm宽度1050mm)两卷，各150米进行导电化，分别标识为I、II，导电化是采用磁控真空溅射镀镍工艺，I、II在同一条件下进行导电化处理，其中，电流10～30A，工作真空度0.1～1Pa，速度1.5m/min；然后将I用普通泡沫镍用电沉积方法、镀液中进行电沉积；将II用本发明电沉积方法、镀液(即在普通泡沫镍用电沉积镀液加入TPP铜杂质掩蔽剂，而且采用定比例拉伸)中进行电沉积，电沉积时除上述条件以外其他条件完全相同。
普通泡沫镍电沉积镀液的工艺参数如下：
硫酸镍(NiSO4·7H2O)                   180—300g/L
氯化镍(NiCl2·6H2O)                   20—50g/L
硼酸(H3BO3)                           30—45g/L
温度                                 40—55℃
PH值                                 4.0—4.5
本发明泡沫镍制作方法中电沉积镀液的工艺如下：
硫酸镍(NiSO4·7H2O)                   180—300g/L
氯化镍(NiCl2·6H2O)                   20—50g/L
硼酸(H3BO3)                           30—45g/L
TPP铜杂质掩蔽剂                       0.05g/L
温度                                  40—55℃
PH值                                  4.0—4.5
最后将电沉积后的I、II在相同条件下热处理：工艺过程是将仍存留在泡沫镍内部的模芯通过高温氧化的方法加以清除，然后在氢气氛围下还原烧结，改善其晶格结构，最终得到性能良好的泡沫镍。氧化温度为550-650℃停留时间20分钟，还原温度为850-980℃停留时间40分钟、分解气流量25m3/h。以下称I为普通泡沫镍、II为动力镍氢电池用泡沫镍。取上述本发明得到的泡沫镍II与普通泡沫镍I做理化性能测试结果如表1。
由表1可以看出，按本发明制作方法得到的泡沫镍其性能明显好于普通泡沫镍，特别是其纵向抗拉强度。

Claims (10)

1.一种动力镍氢电池用泡沫镍的制备方法，由以下步骤依次组成：模芯导电化处理、电沉积、热处理，电沉积步骤所用的镀液为氨基磺酸盐型或硫酸盐型，其特征在于：模芯导电化处理采用真空磁控溅射镀镍、化学镀镍或浸涂导电胶；
氨基磺酸盐型镀液的配比和参数为：
氨基磺酸镍            250-600g/L
氯化镍                5-20g/L
氟化钠                1-5g/L
硼酸                  20-50g/L
TPP铜杂质掩蔽剂       0.04-0.06g/L
PH值                  3-3.5
温度                  40-50℃；
硫酸盐型镀液的配比和参数为：
硫酸镍                180-300g/L
氯化镍                20-50g/L
硼酸                  30-45g/L
TPP铜杂质掩蔽剂       0.04-0.06g/L
温度                  40-55℃
PH值                  4.0-4.5。
2.根据权利要求1所述的动力镍氢电池用泡沫镍的制备方法，其特征在于：电沉积用的两种镀液中添加的TPP铜杂质掩蔽剂均为0.05g/L。
3.根据权利要求1所述的动力镍氢电池用泡沫镍的制备方法，其特征在于：经过导电化的模芯在电沉积前和电沉积过程中进行同向5％-15％的定比例拉伸。
4.根据权利要求1或3所述的动力镍氢电池用泡沫镍的制备方法，其特征在于：模芯为开孔的聚氨酯或聚酯型基体。
5.根据权利要求1或3所述的动力镍氢电池用泡沫镍的制备方法，其特征在于：电沉积为连续化带状生产或者块状间断作业，热处理是在400-1300℃之间在氢气保护氛围下进行。
6.一种动力镍氢电池用泡沫镍，其特征在于：由以下方法制成，该方法由以下步骤依次组成：模芯导电化处理、电沉积、热处理，模芯导电化处理采用真空磁控溅射镀镍、化学镀镍或浸涂导电胶，电沉积步骤所用的镀液为氨基磺酸盐型或硫酸盐型，
氨基磺酸盐型镀液的配比和参数为：
氨基磺酸镍             250-600g/L
氯化镍                 5-20g/L
氟化钠                 1-5g/L
硼酸                   20-50g/L
TPP铜杂质掩蔽剂        0.04-0.06g/L
PH值                   3-3.5
温度                   40-50℃；
硫酸盐型镀液的配比和参数为：
硫酸镍                 180-300g/L
氯化镍                 20-50g/L
硼酸                   30-45g/L
TPP铜杂质掩蔽剂        0.04-0.06g/L
温度                   40-55℃
PH值                   4.0-4.5。
7.根据权利要求6所述的动力镍氢电池用泡沫镍，其特征在于：电沉积用的两种镀液中添加的TPP铜杂质掩蔽剂均为0.05g/L。
8.根据权利要求6所述的动力镍氢电池用泡沫镍，其特征在于：经过导电化的模芯在电沉积前和电沉积过程中进行同向5％-15％的定比例拉伸。
9.根据权利要求6或8所述的动力镍氢电池用泡沫镍，其特征在于：模芯为开孔的聚氨酯或聚酯型基体。
10.根据权利要求6或8所述的动力镍氢电池用泡沫镍，其特征在于：电沉积为连续化带状生产或者块状间断作业，热处理是在400-1300℃之间在氢气保护氛围下进行。
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