CN102569811A - 一种耐存储镍氢电池的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐存储镍氢电池的制作方法，它包括β-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。本发明采用正极直接添加一定量的β-CoOOH的方式，同时配合以磺化或者接枝处理的聚丙烯隔膜和锂钠钾三元电解液，不仅提高镍氢电池耐储存性能；有效控制了电池成本；而且提高了电池比容量。

Description

一种耐存储镍氢电池的制作方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是指耐存储且、容量高以及制造成本低的镍氢电池的制作方法。
背景技术
在镍氢电池中，充电态的镍正极主要含NiOOH，在开路状态下可被负极的氢还原造成容量损失，另外，NiOOH自分解生成氧气的过程也是产生正极自放电的主要原因之一。由于正极的球镍在未充电态下是一不良的半导体，所以目前常用的方法为加入的氧化亚钴作为添加剂，其在氧化后生成CoOOH的空间网状结构，可以增加正极的导电性。另外钴的加入还能提高正极的析氧过电位，这样可以使得Ni(OH)2转化完全，也可抑制高价Ni的自动分解，减少镍氢电池的自放电效应。但此种方法在添加时添加的为CoO，其在电池中需要一个转化为CoOOH的过程，这就需要增加镍氢电池生产周期，且其在电池中转化比例较难控制，有可能转化为β-CoOOH和γ-CoOOH两种不同晶型，其中γ-CoOOH对电池自放电效应的降低无作用，所以并不能达到最好的降低自放电效果。
另一种常用的方法为，在球镍表面直接采用化学包覆的方式包覆一层Co3+，也就是常说的覆钴球镍，这种球镍其中Co3+直接包覆到球镍表面，其均匀性可以得到保证，在电解液中直接形成β-CoOOH，有效的抑制高价Ni的自动分解，降低电池的自放电效应。但其缺点为：包覆工序的成本较高，控制参数较多，不同厂家的材料存在很大的性能差异，且由于包覆钴的存在，降低了正极材料的克容量，而且包覆钴后的正极材料，压实密度会明显降低，使得电池的能量体积比下降。
发明内容
本发明提供了一种耐存储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：
一种耐存储镍氢电池的制作方法，它包括以下步骤：
a、          将0.1mol/L的CoSO4溶液和0.1mol/L的NaOH溶液按2:5的质量比混合，保持30-50℃的恒温，持续搅拌半小时后，持续加入NaClO溶液作为氧化剂，氧化剂溶液总添加量与混合溶液质量比为2:7，待1-4h后，滤取其中固体沉淀物制成β-CoOOH粉末；
b、          将活性物质—氢氧化镍和添加剂通过超声波震荡制成混合粉末，所述添加剂包括占正极总重量5%-10%的β-CoOOH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、氢氧化锂和氢氧化钾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、          选取经过接枝或磺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，即可制成镍氢耐储存电池。
作为本发明的改进，所述β-CoOOH粉末的添加量占正极总重量的7.5%；电解液的浓度为8mol/L。
作为本发明的进一步改进，所述添加剂还包括占正极总重量0.5%-5%的Er2O3、Y2O3中的一种或两种。
附表1
  正极材料克容量 常温储存一个月后容量剩余 常温储存一个月后容量恢复率
本发明工艺 243mAh/g 91% 99%
对比I 245mAh/g 82% 68%
对比II 229mAh/g 87% 97%
对比I：正极添加CoO替换β-CoOOH粉末，即现行常用工艺；对比II：正极球镍更换为覆钴球镍，并取消β-CoOOH粉末的添加。
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、本发明利用采用正极直接添加一定量的β-CoOOH的方式，同时配合以磺化或者接枝处理的聚丙烯隔膜和锂钠钾三元电解液，不仅提高镍氢电池耐储存性能；有效控制了电池成本；而且提高了电池比容量。
2、从附表1中可看出，与现行工艺相比，本发明的耐存储镍氢电池克容量、长时间存储后剩余容量和容量恢复都比较高。
3、超声波震荡有利于氢氧化镍、Er2O3、Y2O3和β-CoOOH粉末充分混合。
具体实施方式
实施例一
一种耐存储镍氢电池的制作方法，包括β-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。
β-CoOOH粉末制备：将0.1mol/L的CoSO4溶液和0.1mol/L的NaOH溶液按2:5的质量比混合，保持30℃的恒温，持续搅拌半小时候后，持续加入NaClO溶液作为氧化剂，氧化剂溶液总添加量与混合溶液质量比为2:7，待1h后，滤取其中固体沉淀物并通过洗涤，干燥，粉碎等工序制成β-CoOOH粉末。
正极制作：将活性物质—氢氧化镍和添加剂通过超声波震荡制成混合粉末，所述添加剂包括占正极总重量5%的β-CoOOH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、氢氧化锂和氢氧化钾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：选取经过接枝或磺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，即可制成镍氢耐储存电池。
实施例二
一种耐存储镍氢电池的制作方法，包括β-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。
β-CoOOH粉末制备：将0.1mol/L的CoSO4溶液和0.1mol/L的NaOH溶液按2:5的质量比混合，保持40℃的恒温，持续搅拌半小时候后，持续加入NaClO溶液作为氧化剂，氧化剂溶液总添加量与混合溶液质量比为2:7，待2h后，滤取其中固体沉淀物并通过洗涤，干燥，粉碎等工序制成β-CoOOH粉末。
正极制作：将活性物质—氢氧化镍和添加剂通过超声波震荡制成混合粉末，所述添加剂包括占正极总重量10%的β-CoOOH粉末以及占正极总重量0.5%的Er2O3，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、氢氧化锂和氢氧化钾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：选取经过接枝或磺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，即可制成镍氢耐储存电池。
实施例三
本实施例为最佳实施例，一种耐存储镍氢电池的制作方法，包括β-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。
β-CoOOH粉末制备：将0.1mol/L的CoSO4溶液和0.1mol/L的NaOH溶液按2:5的质量比混合，保持50℃的恒温，持续搅拌半小时候后，持续加入NaClO溶液作为氧化剂，氧化剂溶液总添加量与混合溶液质量比为2:7，待4h后，滤取其中固体沉淀物并通过洗涤，干燥，粉碎等工序制成β-CoOOH粉末；
正极制作：将活性物质—氢氧化镍和添加剂通过超声波震荡制成混合粉末，所述添加剂包括占正极总重量7.5%的β-CoOOH粉末以及占正极总重量5%的Er2O3，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、氢氧化锂和氢氧化钾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：选取经过接枝或磺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，即可制成镍氢耐储存电池。
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)

1.一种耐存储镍氢电池的制作方法，其特征在于，它包括以下步骤：
a.将0.1mol/L的CoSO4溶液和0.1mol/L的NaOH溶液按2:5的质量比混合，保持30-50℃的恒温，持续搅拌半小时候后，持续加入NaClO溶液作为氧化剂，氧化剂溶液总添加量与混合溶液质量比为2:7，待1-4h后，滤取其中固体沉淀物制成β-CoOOH粉末；
b.将活性物质—氢氧化镍和添加剂通过超声波震荡制成混合粉末，所述添加剂包括占正极总重量5%-10%的β-CoOOH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、氢氧化锂和氢氧化钾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.选取经过接枝或磺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，即可制成镍氢耐储存电池。
2.如权利要求1所述的耐存储镍氢电池的制作方法，其特征在于：所述β-CoOOH粉末的添加量占正极总重量的7.5%；电解液的浓度为8mol/L。
3.如权利要求1所述的耐存储镍氢电池的制作方法，其特征在于：所述添加剂还包括占正极总重量0.5%-5%的Er2O3、Y2O3中的一种或两种。
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