CN102544509B - 一种高温镍氢电池的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温镍氢电池的制作方法，它包括γ-CoOOH粉末制备、正极制作、电解液制作、隔膜选取以及卷绕等步骤，本发明以γ-CoOOH粉末作为添加剂填充于正极中，并以经过接枝或氟化处理的聚丙烯隔膜作为电池隔膜，不仅能有效提高镍氢电池的高温性能，而且避免了稀土元素的使用，从而极大地降低了生产成本（添加剂成本能节省20%）。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是指能在高温条件下仍能保持较高充放电效率的高温镍氢电池的制作方法。
背景技术
近年来由于人们环保意识的增强，汽车尾气对城市环境造成严重的空气污染已经受到各国政府的高度重视，电动汽车（EV、HEV）的使用被认为是解决这一问题的有效途径。与传统的镍镉电池相比镍氢电池以其具有高能量密度和高功率密度、无污染、长寿命和安全性好等优越性能，被作为EV、HEV用动力电池的研究开发重点。然而受制于镍氢电池的工作温度范围较窄的特性，某些特定的场合限制了镍氢电池的使用，例如酷暑以及严寒地区的电动车、夜战通讯信号中转站、军用卫星、操练鱼雷水下潜器、电子战装备和数字士兵系统等。
为了扩大Ni/MH电池的使用范围，现有技术提高镍氢电池高温性能的方法，通常为正极添加钴，铥，钇，钛，锆，铒，钇等元素氧化物作为添加剂，并且在电解液同样添加上述几种元素的化合物。鉴于上述几种元素多数属于稀土元素，其材料价格都比较高昂，所以导致镍氢高温电池的成本大幅上升。另外，由于电解液中添加的几种元素的特性差异较大以及电解液浓度的升高均会导致电池的比容量下降，所以会导致镍氢高温电池的比容量远要低于常规电池。
发明内容
本发明提供了一种高温镍氢电池及其制作方法，其目的在于克服现有技术存在的电池成本高以及电池比容量低的缺陷。
本发明的技术方案如下：
一种高温镍氢电池的制作方法，它包括以下步骤：
a、 按质量比5:400:2的比例将CoCl2、纯水和NaCl混合后，加入氨水并将pH值调到8-12，持续搅拌1-2h，过滤出沉淀物，并将沉淀物水洗，干燥，粉碎后，再将其按质量比7:1600溶于纯水中形成混合溶液，然后再往混合溶液中1:1持续加入NaClO溶液，并将反应温度控制在20-50℃，pH值控制在11-14，待1-4h后滤取其中固体沉淀物通过洗涤，干燥，粉碎工序，制成γ-CoOOH粉末；
b、 将活性物质—氢氧化镍和占正极总重量7%-12%的γ-CoOOH粉末通过超声波震荡制成混合粉末，接着以泡沫镍为基体并将混合粉末填充至泡沫镍中，制成正极；
c、 取氢氧化钠、氢氧化锂和氢氧化钡的一种或几种与去离子水配制一定量电解液，电解液浓度控制在6.5-10mol/L之间；
d、 选取经过接枝或氟化处理的聚丙烯隔膜；
e、 将正极、聚丙烯隔膜、负极卷绕成电极组，注入上述电解液并密封电池壳体，即可制成镍氢高温电池。
作为本发明的改进，所述γ-CoOOH粉末的添加量占正极总重量的9%；电解液的浓度为8mol/L。
作为本发明的改进，所述的步骤a中在持续加入NaClO溶液的过程中，其反应温度为40℃，pH值为12，反应时间为4h。
附表1
| 正极材料克容量 | 55℃充放电容量比例 | 70℃充放电容量比例 | |
| 本发明工艺 | 235mAh/g | 97% | 93% |
| 对比I | 232mAh/g | 83% | 62% |
| 对比II | 227mAh/g | 92% | 81% |
对比I：正极添加CoO替换γ-CoOOH粉末，即现行常规工艺；对比II：正极添加CoO替换γ-CoOOH粉末，并添加1%Y-2O---3。
由上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明利用γ-CoOOH粉末作为添加剂，不仅能有效提高镍氢电池的高温性能，而且避免了稀土元素的使用，从而极大地降低了生产成本（添加剂成本能节省20%）。
2、电池隔膜为经过接枝或氟化处理的聚丙烯隔膜；所述电解液采用氢氧化钠、氢氧化锂和氢氧化钡中的一种或几种，这些都有利于提高电池的高温性能。
3、从附表1中可看出，与现行工艺相比，本发明的高温镍氢电池克容量、高温充放电容量比例都有较大提高。
4、γ-CoOOH粉末制备过程中，各原料需要严格控制比例，否则会形成其它晶型，而通过本发明的比例制成的粉末，γ-CoOOH的含量较高。
5、超声波震荡有利于氢氧化镍和γ-CoOOH粉末充分混合。
具体实施方式
实施例一
一种高温镍氢电池的制作方法，包括γ-CoOOH粉末制备、正极制作、电解液制作、隔膜选取以及卷绕等步骤。
γ-CoOOH粉末制备：按质量比5:400:2的比例将CoCl2、纯水和NaCl混合后，加入氨水并将pH值调到8，持续搅拌1h，过滤出沉淀物，并将沉淀物水洗，干燥，粉碎后，再将其按质量比7:1600溶于纯水中形成混合溶液，然后再向混合溶液中持续加入NaClO溶液，氧化剂溶液总添加量与混合溶液质量比为1:1，加入时间控制在1h，控制pH值在11，控制反应温度在20℃结束后滤取其中固体沉淀物通过洗涤，干燥，粉碎等工序，制成γ-CoOOH粉末。
正极制作：将活性物质—氢氧化镍和占正极总重量7%的γ-CoOOH粉末通过超声波震荡制成混合粉末，接着以泡沫镍为基体并将混合粉末填充至泡沫镍中，制成正极。
电解液制作：取氢氧化钠、氢氧化锂和氢氧化钡的一种或几种与去离子水配制一定量电解液，电解液浓度控制在6.5mol/L。
隔膜选取：选取经过接枝或氟化处理的聚丙烯隔膜。
卷绕：将正极、聚丙烯隔膜、负极卷绕成电极组，注入上述电解液并密封电池壳体，即可制成镍氢高温电池。经实际测试，本实施例在55℃时，充放电容量比例为92%；在70℃时，充放电容量比例为88%。
实施例二
一种高温镍氢电池的制作方法，包括γ-CoOOH粉末制备、正极制作、电解液制作、隔膜选取以及卷绕等步骤。
γ-CoOOH粉末制备：按质量比5:400:2的比例将CoCl2、纯水和NaCl混合后，加入氨水并将pH值调到12，持续搅拌1h，过滤出沉淀物，并将沉淀物水洗，干燥，粉碎后，再将其按质量比7:1600溶于纯水中形成混合溶液，然后再向混合溶液中持续加入NaClO溶液，氧化剂溶液总添加量与混合溶液质量比为1:1，加入时间控制在2h，控制pH值在14，控制反应温度在50℃结束后滤取其中固体沉淀物通过洗涤，干燥，粉碎等工序，制成γ-CoOOH粉末。
正极制作：将活性物质—氢氧化镍和占正极总重量12%的γ-CoOOH粉末通过超声波震荡制成混合粉末，接着以泡沫镍为基体并将混合粉末填充至泡沫镍中，制成正极。
电解液制作：取氢氧化钠、氢氧化锂和氢氧化钡的一种或几种与去离子水配制一定量电解液，电解液浓度控制在10mol/L。
隔膜选取：选取经过接枝或氟化处理的聚丙烯隔膜。
卷绕：将正极、聚丙烯隔膜、负极卷绕成电极组，注入上述电解液并密封电池壳体，即可制成镍氢高温电池。经实际测试，本实施例在55℃时，充放电容量比例为95%；在70℃时，充放电容量比例为90%。
实施例三
本实施例为最佳实施例，一种高温镍氢电池的制作方法，包括γ-CoOOH粉末制备、正极制作、电解液制作、隔膜选取以及卷绕等步骤。
γ-CoOOH粉末制备：按质量比5:400:2的比例将CoCl2、纯水和NaCl混合后，加入氨水并将pH值调到10，持续搅拌1h，过滤出沉淀物，并将沉淀物水洗，干燥，粉碎后，再将其按质量比7:1600溶于纯水中形成混合溶液，然后再向混合溶液中持续加入NaClO溶液，氧化剂溶液总添加量与混合溶液质量比为1:1，加入时间控制在4h，控制pH值在12，控制反应温度在40℃结束后滤取其中固体沉淀物通过洗涤，干燥，粉碎等工序，制成γ-CoOOH粉末。
正极制作：将活性物质—氢氧化镍和占正极总重量9%的γ-CoOOH粉末通过超声波震荡制成混合粉末，接着以泡沫镍为基体并将混合粉末填充至泡沫镍中，制成正极。
电解液制作：取氢氧化钠、氢氧化锂和氢氧化钡的一种或几种与去离子水配制一定量电解液，电解液浓度控制在8mol/L。
隔膜选取：选取经过接枝或氟化处理的聚丙烯隔膜。
卷绕：将正极、聚丙烯隔膜、负极卷绕成电极组，注入上述电解液并密封电池壳体，即可制成镍氢高温电池。经实际测试，本实施例在55℃时，充放电容量比例为97%；在70℃时，充放电容量比例为93%。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (3)
1.一种高温镍氢电池的制作方法，其特征在于，它包括以下步骤：
a.按质量比5:400:2的比例将CoCl2、纯水和NaCl混合后，加入氨水并将pH值调到8-12，持续搅拌1-2h，过滤出沉淀物，并将沉淀物水洗，干燥，粉碎后，再将其按质量比7:1600溶于纯水中形成混合溶液，然后再往混合溶液中按质量比1:1持续加入NaClO溶液，并将反应温度控制在20-50℃，pH值控制在11-14，待1-4h后滤取其中固体沉淀物通过洗涤，干燥，粉碎工序，制成γ-CoOOH粉末；
b.将活性物质氢氧化镍和占正极总重量7%-12%的γ-CoOOH粉末通过超声波震荡制成混合粉末，接着以泡沫镍为基体并将混合粉末填充至泡沫镍中，制成正极；
c.取氢氧化钠、氢氧化锂和氢氧化钡的一种或几种与去离子水配制一定量电解液，电解液浓度控制在6.5-10mol/L之间；
d.选取经过接枝或氟化处理的聚丙烯隔膜；
e.将正极、聚丙烯隔膜、负极卷绕成电极组，注入上述电解液并密封电池壳体，即可制成镍氢高温电池。
2.如权利要求1所述的高温镍氢电池的制作方法，其特征在于：所述γ-CoOOH粉末的添加量占正极总重量的9%；电解液的浓度为8mol/L。
3.如权利要求1或2所述的高温镍氢电池的制作方法，其特征在于：所述的步骤a中在持续加入NaClO溶液的过程中，其反应温度为40℃，pH值为12，反应时间为4h。
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