CN102306755A - 电容与电池双性内联结合的镍氢动力电容电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电容与电池双性内联结合的镍氢动力电容电池，包括正极板和负极板，其特征在于：负极板由泡沫镍骨架上涂覆负极混合浆料后，经烘干、碾压、裁片制成，正极板由泡沫镍基板上涂覆正极混合浆料后，经烘干、碾压、裁片制成。本发明采用具有电容器和镍氢动力电池电化学的双性极板结构，具有高效充放电及电化学可逆反应特性，融合了镍氢电池比能量高、能量密度大以及电容器比功率高、循环寿命长、宽温、快速充放电等技术优势，可实现全密封和免维护，提高了产品比容量、比功率、循环寿命，实现了快速充放电，确保了电池的高低温工作范围和使用安全性。

Description

电容与电池双性内联结合的镍氢动力电容电池
技术领域
本发明涉及一种电容与电池双性内联结合的镍氢动力电容电池，特别涉及一种同时具有超级动力电容和镍氢动力电池双性特征的镍氢动力电容电池。 
背景技术
目前，动力电池主要有铅酸动力电池、镍氢动力电池、锂离子动力电池、超级电容器等。铅酸电池安全可靠、成本低，但存在铅污染隐患、功率密度低。锂离子动力电池虽然比能量较高，但是安全隐患始终难以彻底解决。镍氢、镉镍动力电池虽然安全性好、功率密度高，但镉镍电池容易造成镉污染且记忆效应强，镍氢动力电池自放电率高、低温性能差。超级电容器充电快速、比功率高、低温放电性好，但容量密度普遍太低。 
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种解决了上述缺陷的，同时具有超级动力电容和镍氢动力电池双性特征，提高了电池比容量、比功率、循环寿命，实现了快速充放电和宽温特性的镍氢动力电容电池。 
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述的电容与电池双性内联结合的镍氢动力电容电池，包括正极板和负极板，其特征在于：负极板由泡沫镍骨架上涂覆负极混合浆料后，经烘干、碾压、裁片制成，正极板由泡沫镍基板上涂覆正极混合浆料后，经烘干、碾压、裁片制成； 
其中负极混合浆料各组分的质量百分组成如下：稀土合金粉90～93％、碳质材料3～6％、粘合剂0.1～0.2％、导电剂3.4～3.8％、疏水剂0.1～0.3％和修饰液0.1～0.2％； 
正极混合浆料各组分的质量百分组成如下：氢氧化亚镍90～92％、碳质材料2～5％、导电剂3.0～3.8％、粘合剂0.5～0.7％和疏水剂1.5～2.0％。 
稀土合金粉可提高电池的储能性能、比能量、寿命和双极性，碳质材料可使极板具有优异的电容性能、快速充放电和宽温特性，氢氧化亚镍具有高效电化学可逆反应特性。 
所述的稀土合金粉化学成分质量百分组成为：镍54～57％，镧30～33％，钴5～7％，铝1.5～2.1％，锰4.6～4.9％。 
所述的碳质材料为石墨、炭黑、乙炔黑、硬碳、纳米碳或石墨烯。 
所述的导电剂为镍粉、钴粉、铜粉或铝粉。 
所述的粘合剂为羧甲基纤维素钠(CMC)、羧甲基纤维素(MC)或羟丙基甲基纤维素(HPMC)。 
所述的疏水剂为聚四氟乙烯浓缩液(PTFE)或聚丙烯(PP)。 
所述的修饰液为苯酚和可溶性塑料混合物。加入修饰液可增加负极板吸附氢离子的能力。 
本发明所具有的有益效果是：本发明采用具有电容器和镍氢动力电池电化学的双性极板结构，即负极板由泡沫镍骨架上涂覆负极混合浆料后，经烘干、碾压、裁片制成，正极板由泡沫镍基板上涂覆正极混合浆料后，经烘干、碾压、裁片制成，具有高效充放电及电化学可逆反应特性，融合了镍氢电池比能量高、能量密度大以及电容器比功率高、循环寿命长、宽温、快速充放电等技术优势，可实现全密封和免维护，提高了产品比容量、比功率、循环寿命，实现了快速充放电，确保了电池的高低温工作范围和使用安全性。 
将制作好的正、负极板与隔膜、壳体等组装完成并加入电解液制备成电池成品后，与其他电池的性能比较见表一： 
Figure DEST_PATH_GDA0000090726410000021
表一 
具体实施方式
实施例1： 
负极板由泡沫镍骨架上涂覆负极混合浆料后，经烘干、碾压、裁片制成，正极板由泡沫镍基板上涂覆正极混合浆料后，经烘干、碾压、裁片制成； 
其中负极混合浆料各组分的质量百分组成如下：稀土合金粉90％、碳质材料6％、粘合剂0.2％、导电剂3.4％、疏水剂0.3％和修饰液0.1％； 
正极混合浆料各组分的质量百分组成如下：氢氧化亚镍90％、碳质材料5％、导电剂3.0％、粘合剂0.5％和疏水剂1.5％。 
其中稀土合金粉化学成分质量百分组成为：镍54％，镧33％，钴6％，铝2.1％，锰4.9％；碳质材料选用石墨，粘合剂选用羧甲基纤维素钠，导电剂选用镍粉，疏水剂选用聚四氟乙烯浓缩液(浓度93％)，修饰液选用苯酚和可溶性聚四氟乙烯质量比50∶1混合物。 
将制作好的正、负极板与隔膜、壳体等组装完成并加入81克电解液制备成电池成品后，测试得电池性能为：比能量：40Wh/kg，比功率：1180W/kg，能量密度：110Wh/L，充电时间：10min。 
实施例2： 
负极板由泡沫镍骨架上涂覆负极混合浆料后，经烘干、碾压、裁片制成，正极板由泡沫镍基板上涂覆正极混合浆料后，经烘干、碾压、裁片制成； 
其中负极混合浆料各组分的质量百分组成如下：稀土合金粉91％、碳质材料5％、粘合剂0.1％、导电剂3.5％、疏水剂0.2％和修饰液0.2％； 
正极混合浆料各组分的质量百分组成如下：氢氧化亚镍91％、碳质材料3％、导电剂3.5％、粘合剂0.6％和疏水剂1.9％。 
其中稀土合金粉化学成分质量百分组成为：镍57％，镧30％，钴6.9％，铝1.5％，锰4.6％；碳质材料选用纳米碳，粘合剂选用羧甲基纤维素，导电剂选用钴粉，疏水剂选用聚丙烯，修饰液选用苯酚和可溶性聚四氟乙烯质量比50∶1混合物。 
将制作好的正、负极板与隔膜、壳体等组装完成并加入81克电解液制备成电池成品后，测试得电池性能为：比能量：68Wh/kg，比功率：1150W/kg，能量密度：150Wh/L，充电时间：15min。 
实施例3： 
负极板由泡沫镍骨架上涂覆负极混合浆料后，经烘干、碾压、裁片制成，正极板由泡沫镍基板上涂覆正极混合浆料后，经烘干、碾压、裁片制成； 
其中负极混合浆料各组分的质量百分组成如下：稀土合金粉93％、碳质材料3％、粘合剂0.1％、导电剂3.7％、疏水剂0.1％和修饰液0.1％； 
正极混合浆料各组分的质量百分组成如下：氢氧化亚镍92％、碳质材料2％、导电剂3.8％、粘合剂0.7％和疏水剂1.5％。 
其中稀土合金粉化学成分质量百分组成为：镍56％，镧32％，钴5.5％，铝1.8％，锰4.7％；碳质材料选用石墨烯，粘合剂选用羟丙基甲基纤维素，导电剂选用铝粉，疏水 剂选用聚丙烯，修饰液选用苯酚和可溶性聚四氟乙烯质量比50∶1混合物。 
将制作好的正、负极板与隔膜、壳体等组装完成并加入81克电解液制备成电池成品后，测试得电池性能为：比能量：69Wh/kg，比功率：800W/kg，能量密度：160Wh/L，充电时间：12min。 

Claims (7)

1.一种电容与电池双性内联结合的镍氢动力电容电池，包括正极板和负极板，其特征在于：负极板由泡沫镍骨架上涂覆负极混合浆料后，经烘干、碾压、裁片制成，正极板由泡沫镍基板上涂覆正极混合浆料后，经烘干、碾压、裁片制成；
其中负极混合浆料各组分的质量百分组成如下：稀土合金粉90～93％、碳质材料3～6％、粘合剂0.1～0.2％、导电剂3.4～3.8％、疏水剂0.1～0.3％和修饰液0.1～0.2％；
正极混合浆料各组分的质量百分组成如下：氢氧化亚镍90～92％、碳质材料2～5％、导电剂3.0～3.8％、粘合剂0.5～0.7％和疏水剂1.5～2.0％。
2.根据权利要求1所述的电容与电池双性内联结合的镍氢动力电容电池，其特征在于：所述的稀土合金粉化学成分质量百分组成为：镍54～57％，镧30～33％，钴5～7％，铝1.5～2.1％，锰4.6～4.9％。
3.根据权利要求1所述的电容与电池双性内联结合的镍氢动力电容电池，其特征在于：所述的碳质材料为石墨、炭黑、乙炔黑、硬碳、纳米碳或石墨烯。
4.根据权利要求1所述的电容与电池双性内联结合的镍氢动力电容电池，其特征在于：所述的导电剂为镍粉、钴粉、铜粉或铝粉。
5.根据权利要求1所述的电容与电池双性内联结合的镍氢动力电容电池，其特征在于：所述的粘合剂为羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素或羟丙基甲基纤维素。
6.根据权利要求1所述的电容与电池双性内联结合的镍氢动力电容电池，其特征在于：所述的疏水剂为聚四氟乙烯浓缩液或聚丙烯。
7.根据权利要求1所述的电容与电池双性内联结合的镍氢动力电容电池，其特征在于：所述的修饰液为苯酚和可溶性塑料混合物。
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