CN102593435A - 可在低温环境使用的镍氢电池及其制备方法 - Google Patents

可在低温环境使用的镍氢电池及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种可在低温环境使用的镍氢电池及其制备方法，涉及镍氢电池和其制造方法。可在低温环境使用的镍氢电池，包括壳体、设置在壳体内的正极、负极、电解液和隔膜，隔膜将正极与负极隔离，负极采用富铈或富镧储氢合金。制备方法，包括以下步骤：A、制作正极片、负极片；B、正极经超声波在长度方向居中位置清出用于点焊镍带的位置，镍带在后续装配中与盖帽点焊在一起作为正极的引出端；C、用卷绕机将正极片、负极片、隔膜卷绕成筒状，装入镀镍钢壳中，加入电解液，组装成电池。在冬天户外环境下使用本发明的电池，用电设备也能保持较长的电力，满足客户的使用需要，并且本发明的电池循环寿命和动力性能较好。

Description

可在低温环境使用的镍氢电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及镍氢电池和其制造方法，特别涉及能在低温环境中可正常放电的镍氢电池及其制备方法。
背景技术
镍氢电池是使用氢氧化镍做正极，储氢合金作负极，氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂的混合水溶液为电解液的(通常称为三元电解液)，无纺布为隔膜的二次电池。镍氢电池充电时为放热反应，放电时为吸热反应，同时放电初期需要从环境吸热，导致体系温度降低，恶化了低温性能，在放电一定时间后才会由于电池内阻发热而使电池内部温度有所上升。说明在储氢合金粉在较低温度下不利于其放电，并且在高温下也不利于其充电。所以普通镍氢电池一般只能在-20℃～60℃的环境下使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高电池在低温下的放电能力的可在低温环境使用的镍氢电池及其制备方法。
本发明的目的可以这样实现，设计一种可在低温环境使用的镍氢电池，包括壳体、设置在壳体内的正极、负极、电解液和隔膜，隔膜将正极与负极隔离，负极采用富铈或富镧储氢合金。
优选地，所述正极主要由球形Ni(OH)2、CoO、Ca(OH)2、ZnO组成，其质量比为100∶4～6∶1∶2～4。
优选地，所述电解液主要由NaOH、KOH、LiOH组成，NaOH、KOH、LiOHmol/L比的比例为2～8∶4～8∶2。
优选地，所述隔膜为以聚丙烯为材质后期进行接枝处理的无纺布。
所述负极主要由富铈或富镧储氢合金、羧甲基纤维素、导电炭黑组成，其质量比为100∶0.33～0.5∶0.598～0.9。
本发明的目的可以这样实现，设计一种可在低温环境使用的镍氢电池的制备方法，包括以下步骤：
A、制作正极片、负极片；其中负极片的制作为：将富铈或富镧储氢合金、羧甲基纤维素分散液、导电炭黑分散液按质量比100∶12～18∶13～19.5进行混合，经充分搅拌后混合成糊状浆料用涂布方式将其填充到镀镍钢带导电骨架的空隙中，经干燥，辊压成片状，将其裁切符合规格的负极片；
B、正极经超声波在长度方向居中位置清出用于点焊镍带的位置，镍带在后续装配中与盖帽点焊在一起作为正极的引出端；
C、用卷绕机将正极片、负极片、隔膜卷绕成筒状，装入镀镍钢壳中，加入电解液，组装成电池。
优选地，其中正极片的制作为：将球形Ni(OH)2、CoO、Ca(OH)2、ZnO、聚四氟乙烯乳液按质量比100∶4～6∶1∶2～4∶1在研钵中混合均匀后，然后过130～180目筛两次，然后将其填充进发泡镍基体中，辊压成片状，将其裁切为符合规格的正极片。
优选地，电解液的配制使用NaOH、KOH、LiOH，mol/L比的比例为2～8∶4～8∶2。
优选地，隔膜为以聚丙烯为材质后期进行接枝处理的无纺布。
本发明的电池，在-40℃下搁置8h，0.2C放电能力超过40％额定容量；在-30℃下搁置8h，0.2C放电超过60％的额定容量；在-20℃下搁置8h，0.2C放电超过90％额定容量。在冬天户外环境下使用本发明的电池，用电设备也能保持较长的电力，满足客户的使用需要，并且本发明的电池循环寿命和动力性能较好。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的电池结构示意图；
图2是本发明较佳实施例的工艺流程示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的描述。
如图1所示，一种可在低温环境使用的镍氢电池，包括壳体4、设置在壳体内的正极1、负极2、电解液和隔膜3，隔膜3将正极1与负极2隔离，负极2采用富铈或富镧储氢合金；所述正极1主要由球形Ni(OH)2、CoO、Ca(OH)2、ZnO组成，其质量比为100∶4～6∶1∶2～4；所述电解液主要由NaOH、KOH、LiOH组成，NaOH、KOH、LiOHmol/L比的比例为2～8∶4～8∶2；所述隔膜3为以聚丙烯为材质后期进行接枝处理的无纺布。
正极添加稀土氧化物或其它金属氧化物改善其正极性能，提高正极活性物质的利用率，防止电极膨胀、变形和老化。Zn及其化合物的加入可促使电极反应可逆性增加，提高工作电位，强化析氧极化。Ca及其化合物的加入可以使Ni的平均氧化态提高，其阳离子嵌入晶格中，减少γ-NiOOH的生成，抑制电极膨胀。CoO的加入，CoO会在电解液中溶解，生成Co(OH)2 -4，然后在Ni(OH)2表面再析出，在充电时变成稳定的Co(OH)2，最后进一步变成CoOOH，其导电能力较强，在正极形成导电网络，降低镍电极反应的电荷转移电阻，改善Ni(OH)2的质子传导性，减少电子内阻，提高放电深度，提高析氧过电位和充电效率。
负极中La元素的含量同储氢合金的放电容量密切相关，含量越高，放电容量越高，平衡氢压越低，寿命越短。Ce元素的作用同La相反，含量越高，放电容量越低，平衡氢压越高，寿命越长。由于合金表面的Ce容易氧化成CeO2薄膜，可以阻止合金的进一步腐蚀。
本发明使用的电解液在低温情况下的导电性能有较好的提高。
本发明使用的隔膜具有较高的电子隔离性、吸碱率、化学稳定性、离子导电性、耐碱性，而且在电池过充、过放时有良好的透气性。长时间浸泡后，其抗拉强度和重量变化小。
如图1所示，可在低温环境使用的镍氢电池还包括安全阀5、盖帽6、上垫片7、密封圈8，壳体4为铜壳。
所述负极2主要由富铈或富镧储氢合金、羧甲基纤维素、导电炭黑组成，其质量比为100∶0.33～0.5∶0.598～0.9。
如图2所示，一种可在低温环境使用的镍氢电池的制备方法，包括以下步骤：
A、制作正极片、负极片；其中负极片的制作为：将富铈或富镧储氢合金、羧甲基纤维素分散液、导电炭黑分散液按质量比100∶12～18∶13～19.5进行混合，经充分搅拌后混合成糊状浆料用涂布方式将其填充到镀镍钢带导电骨架的空隙中，经干燥，辊压成片状，将其裁切符合规格的负极片；
B、正极经超声波在长度方向居中位置清出用于点焊镍带的位置，镍带在后续装配中与盖帽点焊在一起作为正极的引出端；
C、用卷绕机将正极片、负极片、隔膜卷绕成筒状，装入镀镍钢壳中，加入电解液，组装成电池。
其中正极片的制作为：将球形Ni(OH)2、CoO、Ca(OH)2、ZnO、聚四氟乙烯乳液按质量比100∶4～6∶1∶2～4∶1在研钵中混合均匀后，然后过130～180目筛两次，然后将其填充进发泡镍基体中，辊压成片状，将其裁切为符合规格的正极片；电解液的配制使用NaOH、KOH、LiOH，mol/L比的比例为2～8∶4～8∶2；隔膜为以聚丙烯为材质后期进行接枝处理的无纺布。
所述聚四氟乙烯乳液含60％聚四氟乙烯。
所述羧甲基纤维素分散液含2.75％羧甲基纤维素，导电炭黑分散液份含4.6％炭黑固体成分。
如图2所示，步骤C中包括卷绕、滚槽涂胶、注液、封口工序、化成分选、检验等工序。步骤C为现有技术，现有技术中的镍氢电池也是采用该步骤。
以下使用具体实施例来进行对比。
实施例1：采用本发明制作1.2VAA1800mAh电池在低温下测试。正极片的制作：按质量比将普通球形Ni(OH)2100份，CoO 4份，Ca(OH)21份，ZnO 2份，添加1份聚四氟乙烯乳液(含60％聚四氟乙烯)，在研钵中混合均匀后，然后过150目筛两次，然后将其填充进发泡镍基体中，辊压成片状，将其裁切为80.0mm长×38.0m宽×0.81厚规格的正极片。负极片的制作：将普通富镧储氢合金100份，与羧甲基纤维素分散液12份(含2.75％羧甲基纤维素)，导电炭黑分散液13份(含4.6％炭黑固体成分)经充分搅拌后混合成糊状浆料用涂布方式将其填充到0.04mm厚的镀镍钢带导电骨架的空隙中，经干燥，辊压成片状，将其裁切为80.0mm长×38.5m宽×0.28厚规格的负极片。正极经超声波在长度方向居中位置清出8.0mm深×4.0mm宽的位置用于点焊镍带，镍带在后续装配中与盖帽点焊在一起作为正极的引出端。电解液使用8mol/L NaOH、4mol/L KOH、2mol/L LiOH三元电解液，以聚丙烯为材质后期进行接枝处理的无纺布为隔膜；用普通卷绕机将正极片、负极片、隔膜卷绕成筒状，装入镀镍钢壳中。组装成电池，电池用二次电池检测设备以360mA(0.2C)的电流进行充放，放电电压限制在1.0V，循环3次，让其充分活化容量达到1800mAh。
实施例2：采用本发明制作1.2VAA1800mAh电池在低温下测试。正极片的制作：按质量比将普通球形Ni(OH)2100份，CoO 5份，Ca(OH)21份，ZnO2份，添加1份聚四氟乙烯乳液(含60％聚四氟乙烯)，在研钵中混合均匀后，然后过150目筛两次，然后将其填充进发泡镍基体中，辊压成片状，将其裁切为80.0mm长×38.0m宽×0.81厚规格的正极片。负极片的制作：将普通富镧储氢合金100份，与羧甲基纤维素分散液12份(含2.75％羧甲基纤维素)，导电炭黑分散液13份(含4.6％炭黑固体成分)经充分搅拌后混合成糊状浆料用涂布方式将其填充到0.04mm厚的镀镍钢带导电骨架的空隙中，经干燥，辊压成片状，将其裁切为80.0mm长×38.5m宽×0.28厚规格的负极片。正极经超声波在长度方向居中位置清出8.0mm深×4.0mm宽的位置用于点焊镍带，镍带在后续装配中与盖帽点焊在一起作为正极的引出端。电解液使用8mol/L NaOH、4mol/L KOH、2mol/L LiOH三元电解液，以聚丙烯为材质后期进行接枝处理的无纺布为隔膜；用普通卷绕机将正极片、负极片、隔膜卷绕成筒状，装入镀镍钢壳中。组装成电池，电池用二次电池检测设备以360mA(0.2C)的电流进行充放，放电电压限制在1.0V，循环3次，让其充分活化容量达到1800mAh。
实施例3：采用本发明制作1.2VAA1800mAh电池在低温下测试。正极片的制作：按质量比将普通球形Ni(OH)2100份，CoO 5份，Ca(OH)21份，ZnO 3份，添加1份聚四氟乙烯乳液(含60％聚四氟乙烯)，在研钵中混合均匀后，然后过150目筛两次，然后将其填充进发泡镍基体中，辊压成片状，将其裁切为80.0mm长×38.0m宽×0.81厚规格的正极片。负极片的制作：将普通富镧储氢合金100份，与羧甲基纤维素分散液12份(含2.75％羧甲基纤维素)，导电炭黑分散液13份(含4.6％炭黑固体成分)经充分搅拌后混合成糊状浆料用涂布方式将其填充到0.04mm厚的镀镍钢带导电骨架的空隙中，经干燥，辊压成片状，将其裁切为80.0mm长×38.5m宽×0.28厚规格的负极片。正极经超声波在长度方向居中位置清出8.0mm深×4.0mm宽的位置用于点焊镍带，镍带在后续装配中与盖帽点焊在一起作为正极的引出端。电解液使用8mol/L NaOH、4mol/L KOH、2mol/L LiOH三元电解液，以聚丙烯为材质后期进行接枝处理的无纺布为隔膜；用普通卷绕机将正极片、负极片、隔膜卷绕成筒状，装入镀镍钢壳中。组装成电池，电池用二次电池检测设备以360mA(0.2C)的电流进行充放，放电电压限制在1.0V，循环3次，让其充分活化容量达到1800mAh。
实施例4：采用本发明制作1.2VAA1800mAh电池在低温下测试。正极片的制作：按质量比将普通球形Ni(OH)2100份，CoO 6份，Ca(OH)21份，ZnO 4份，添加1份聚四氟乙烯乳液(含60％聚四氟乙烯)，在研钵中混合均匀后，然后过150目筛两次，然后将其填充进发泡镍基体中，辊压成片状，将其裁切为80.0mm长×38.0m宽×0.81厚规格的正极片。负极片的制作：将普通富镧储氢合金100份，与羧甲基纤维素分散液12份(含2.75％羧甲基纤维素)，导电炭黑分散液13份(含4.6％炭黑固体成分)经充分搅拌后混合成糊状浆料用涂布方式将其填充到0.04mm厚的镀镍钢带导电骨架的空隙中，经干燥，辊压成片状，将其裁切为80.0mm长×38.5m宽×0.28厚规格的负极片。正极经超声波在长度方向居中位置清出8.0mm深×4.0mm宽的位置用于点焊镍带，镍带在后续装配中与盖帽点焊在一起作为正极的引出端。电解液使用8mol/L NaOH、4mol/L KOH、2mol/L LiOH三元电解液，以聚丙烯为材质后期进行接枝处理的无纺布为隔膜；用普通卷绕机将正极片、负极片、隔膜卷绕成筒状，装入镀镍钢壳中。组装成电池，电池用二次电池检测设备以360mA(0.2C)的电流进行充放，放电电压限制在1.0V，循环3次，让其充分活化容量达到1800mAh。
对比例1：制作1.2VAAl800mAh电池在低温下测试，正极片的制作：按质量比将普通球形Ni(OH)2100份，CoO 4份，添加1份聚四氟乙烯乳液(含60％聚四氟乙烯)，在研钵中混合均匀后，然后过150目筛两次，然后将其填充进发泡镍基体中，辊压成片状，将其裁切为80.0mm长×38.0m宽×0.81厚规格的正极片。负极片的制作：将普通富镧储氢合金100份，与羧甲基纤维素分散液12份(含2.75％羧甲基纤维素)，导电炭黑分散液13份(含4.6％炭黑固体成分)经充分搅拌后混合成糊状浆料用涂布方式将其填充到0.04mm厚的镀镍钢带导电骨架的空隙中，经干燥，辊压成片状，将其裁切为80.0mm长×38.5m宽×0.28厚规格的负极片。正极经超声波在长度方向居中位置清出8.0mm深×4.0mm宽的位置用于点焊镍带，镍带在后续装配中与盖帽点焊在一起作为正极的引出端。电解液使用8mol/L NaOH、4mol/L KOH、2mol/L LiOH三元电解液，以聚丙烯为材质后期进行接枝处理的无纺布为隔膜；用普通卷绕机将正极片、负极片、隔膜卷绕成筒状，装入镀镍钢壳中。组装成电池，电池用二次电池检测设备以360mA(0.2C)的电流进行充放，放电电压限制在1.0V，循环3次，让其充分活化容量达到1800mAh。
将比较例和实施例活化稳定后制得的电池在室温(20±5℃)下360mA充电7小时，并在室温下搁置1小时，在360mA放电至电池电压为1.0V，得到初始容量为C0mAh；然后在室温下用360mA充电7小时，并在室温下搁置1小时，然后分别在-20℃、-30℃和-40℃条件下搁置8h，360mA放电至电池电压为1.0V，得到放电容量为C1mAh、C2mAh和C3mAh，利用公式η放电效率＝(C1/C0)×100％、(C2/C0)×100％和(C3/C0)×100％计算在-20℃、-30℃和-40℃条件下的放电能力。比较例和实施例容量和η放电效率的比较结果如下表：
实施例5：采用本发明制作1.2VAA1800mAh电池在低温下测试，正极片的制作：按质量比将普通球形Ni(OH)2100份，CoO 6份，Ca(OH)21份，ZnO 4份，添加1份聚四氟乙烯乳液(含60％聚四氟乙烯)，在研钵中混合均匀后，然后过150目筛两次，然后将其填充进发泡镍基体中，辊压成片状，将其裁切为80.0mm长×38.0m宽×0.81厚规格的正极片。负极片的制作：将普通富铈储氢合金100份，与羧甲基纤维素分散液12份(含2.75％羧甲基纤维素)，导电炭黑分散液13份(含4.6％炭黑固体成分)经充分搅拌后混合成糊状浆料用涂布方式将其填充到0.04mm厚的镀镍钢带导电骨架的空隙中，经干燥，辊压成片状，将其裁切为80.0mm长×38.5m宽×0.28厚规格的负极片。正极经超声波在长度方向居中位置清出8.0mm深×4.0mm宽的位置用于点焊镍带，镍带在后续装配中与盖帽点焊在一起作为正极的引出端。电解液使用普通的8mol/L NaOH、4mol/L KOH、2mol/L LiOH三元电解液，以聚丙烯为材质后期进行接枝处理的无纺布为隔膜；用普通卷绕机将正极片、负极片、隔膜卷绕成筒状，装入镀镍钢壳中。组装成电池，电池用二次电池检测设备以360mA(0.2C)的电流进行充放，放电电压限制在1.0V，循环3次，让其充分活化容量达到1800mAh。
将比较例和实施例活化稳定后制得的电池在室温(20±5℃)下360mA充电7小时，并在室温下搁置1小时，在360mA放电至电池电压为1.0V，得到初始容量为C0mAh；然后在室温下用360mA充电7小时，并在室温下搁置1小时，然后分别在-20℃、-30℃和-40℃条件下搁置8h，360mA放电至电池电压为1.0V，得到放电容量为C1mAh、C2mAh和C3mAh，利用公式η放电效率＝(C1/C0)×100％、(C2/C0)×100％和(C3/C0)×100％计算在-20℃、-30℃和-40℃条件下的放电能力。比较例和实施例容量和η放电效率的比较结果如下表：
  类别   实施例5   对比例1
  电池室温容量，C0mAh   1822   1834
  -20℃放电容量，C1mAh   1437   1294
  -20℃η放电效率   78.87％   70.56％
  -30℃放电容量，C2mAh   723   618
  -30℃η放电效率   39.68％   33.70％
  -40℃放电容量，C3mAh   237   122
  -40℃η放电效率   13.01％   6.65％
实施例6：采用本发明制作1.2VAA1800mAh电池在低温下测试，正极片的制作：按质量比将普通球形Ni(OH)2100份，CoO 6份，Ca(OH)21份，ZnO 4份，添加1份聚四氟乙烯乳液(含60％聚四氟乙烯)，在研钵中混合均匀后，然后过150目筛两次，然后将其填充进发泡镍基体中，辊压成片状，将其裁切为80.0mm长×38.0m宽×0.81厚规格的正极片。负极片的制作：将普通富铈储氢合金100份，与羧甲基纤维素分散液12份(含2.75％羧甲基纤维素)，导电炭黑分散液13份(含4.6％炭黑固体成分)经充分搅拌后混合成糊状浆料用涂布方式将其填充到0.04mm厚的镀镍钢带导电骨架的空隙中，经干燥，辊压成片状，将其裁切为80.0mm长×38.5m宽×0.28厚规格的负极片。正极经超声波在长度方向居中位置清出8.0mm深×4.0mm宽的位置用于点焊镍带，镍带在后续装配中与盖帽点焊在一起作为正极的引出端。电解液使用普通的6mol/L NaOH、6mol/L KOH、2mol/L LiOH三元电解液，以聚丙烯为材质后期进行接枝处理的无纺布为隔膜；用普通卷绕机将正极片、负极片、隔膜卷绕成筒状，装入镀镍钢壳中。组装成电池，电池用二次电池检测设备以360mA(0.2C)的电流进行充放，放电电压限制在1.0V，循环3次，让其充分活化容量达到1800mAh。
实施例7：采用本发明制作1.2VAA1800mAh电池在低温下测试，正极片的制作：按质量比将普通球形Ni(OH)2100份，CoO 6份，Ca(OH)21份，ZnO 4份，添加1份聚四氟乙烯乳液(含60％聚四氟乙烯)，在研钵中混合均匀后，然后过150目筛两次，然后将其填充进发泡镍基体中，辊压成片状，将其裁切为80.0mm长×38.0m宽×0.81厚规格的正极片。负极片的制作：将普通富铈储氢合金100份，与羧甲基纤维素分散液12份(含2.75％羧甲基纤维素)，导电炭黑分散液13份(含4.6％炭黑固体成分)经充分搅拌后混合成糊状浆料用涂布方式将其填充到0.04mm厚的镀镍钢带导电骨架的空隙中，经干燥，辊压成片状，将其裁切为80.0mm长×38.5m宽×0.28厚规格的负极片。正极经超声波在长度方向居中位置清出8.0mm深×4.0mm宽的位置用于点焊镍带，镍带在后续装配中与盖帽点焊在一起作为正极的引出端。电解液使用普通的4mol/L NaOH、8mol/L KOH、2mol/L LiOH三元电解液，以聚丙烯为材质后期进行接枝处理的无纺布为隔膜；用普通卷绕机将正极片、负极片、隔膜卷绕成筒状，装入镀镍钢壳中。组装成电池，电池用二次电池检测设备以360mA(0.2C)的电流进行充放，放电电压限制在1.0V，循环3次，让其充分活化容量达到1800mAh。
实施例8：采用本发明制作1.2VAA1800mAh电池在低温下测试，正极片的制作：按质量比将普通球形Ni(OH)2100份，CoO 6份，Ca(OH)21份，ZnO 4份，添加1份聚四氟乙烯乳液(含60％聚四氟乙烯)，在研钵中混合均匀后，然后过150目筛两次，然后将其填充进发泡镍基体中，辊压成片状，将其裁切为80.0mm长×38.0m宽×0.81厚规格的正极片。负极片的制作：将普通富铈储氢合金100份，与羧甲基纤维素分散液12份(含2.75％羧甲基纤维素)，导电炭黑分散液13份(含4.6％炭黑固体成分)经充分搅拌后混合成糊状浆料用涂布方式将其填充到0.04mm厚的镀镍钢带导电骨架的空隙中，经干燥，辊压成片状，将其裁切为80.0mm长×38.5m宽×0.28厚规格的负极片。正极经超声波在长度方向居中位置清出8.0mm深×4.0mm宽的位置用于点焊镍带，镍带在后续装配中与盖帽点焊在一起作为正极的引出端。电解液使用普通的2mol/L NaOH、8mol/L KOH、2mol/L LiOH三元电解液，以聚丙烯为材质后期进行接枝处理的无纺布为隔膜；用普通卷绕机将正极片、负极片、隔膜卷绕成筒状，装入镀镍钢壳中。组装成电池，电池用二次电池检测设备以360mA(0.2C)的电流进行充放，放电电压限制在1.0V，循环3次，让其充分活化容量达到1800mAh。然后在-40～-20℃低温下进行测试。
实施例9：采用本发明制作1.2VAA1800mAh电池在低温下测试，正极片的制作：按质量比将普通球形Ni(OH)2100份，CoO 6份，Ca(OH)21份，ZnO 4份，添加1份聚四氟乙烯乳液(含60％聚四氟乙烯)，在研钵中混合均匀后，然后过150目筛两次，然后将其填充进发泡镍基体中，辊压成片状，将其裁切为80.0mm长×38.0m宽×0.81厚规格的正极片。负极片的制作：将普通富铈储氢合金100份，与羧甲基纤维素分散液12份(含2.75％羧甲基纤维素)，导电炭黑分散液13份(含4.6％炭黑固体成分)经充分搅拌后混合成糊状浆料用涂布方式将其填充到0.04mm厚的镀镍钢带导电骨架的空隙中，经干燥，辊压成片状，将其裁切为80.0mm长×38.5m宽×0.28厚规格的负极片。正极经超声波在长度方向居中位置清出8.0mm深×4.0mm宽的位置用于点焊镍带，镍带在后续装配中与盖帽点焊在一起作为正极的引出端。电解液使用普通的2mol/L NaOH、6mol/L KOH、2mol/L LiOH三元电解液，以聚丙烯为材质后期进行接枝处理的无纺布为隔膜；用普通卷绕机将正极片、负极片、隔膜卷绕成筒状，装入镀镍钢壳中。组装成电池，电池用二次电池检测设备以360mA(0.2C)的电流进行充放，放电电压限制在1.0V，循环3次，让其充分活化容量达到1800mAh。
将比较例和实施例活化稳定后制得的电池在室温(20±5℃)下360mA充电7小时，并在室温下搁置1小时，在360mA放电至电池电压为1.0V，得到初始容量为C0mAh；然后在室温下用360mA充电7小时，并在室温下搁置1小时，然后分别在-20℃、-30℃和-40℃条件下搁置8h，360mA放电至电池电压为1.0V，得到放电容量为C1mAh、C2mAh和C3mAh，利用公式η放电效率＝(C1/C0)×100％、(C2/C0)×100％和(C3/C0)×100％计算在-20℃、-30℃和-40℃下的放电能力。比较例和实施例容量和η放电效率的比较结果如下表：
Figure BDA0000138188410000121
本发明与现有技术相比，在-40℃条件下搁置8h，0.2C最佳放电能力超过40％额定容量；在-30℃条件下搁置8h，0.2C最佳放电超过60％的额定容量；在-20℃条件下搁置8h，0.2C最佳放电超过90％额定容量。在冬天户外环境下，用电设备也能保持较长的电力，满足客户的使用需要，并且循环寿命和动力性能较好。

Claims (11)

1.一种可在低温环境使用的镍氢电池，包括壳体、设置在壳体内的正极、负极、电解液和隔膜，隔膜将正极与负极隔离，其特征在于：
负极采用富铈或富镧储氢合金。
2.根据权利要求1所述的可在低温环境使用的镍氢电池，其特征在于：所述正极主要由球形Ni(OH)2、CoO、Ca(OH)2、ZnO组成，其质量比为100∶4～6∶1∶2～4。
3.根据权利要求1所述的可在低温环境使用的镍氢电池，其特征在于：所述电解液主要由NaOH、KOH、LiOH组成，NaOH、KOH、LiOHmol/L比的比例为2～8∶4～8∶2。
4.根据权利要求1所述的可在低温环境使用的镍氢电池，其特征在于：所述隔膜为以聚丙烯为材质后期进行接枝处理的无纺布。
5.根据权利要求1所述的可在低温环境使用的镍氢电池，其特征在于：所述负极主要由富铈或富镧储氢合金、羧甲基纤维素、导电炭黑组成，其质量比为100∶0.33～0.5∶0.598～0.9。
6.一种可在低温环境使用的镍氢电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
A、制作正极片、负极片；其中负极片的制作为：将富铈或富镧储氢合金、羧甲基纤维素分散液、导电炭黑分散液按质量比100∶12～18∶13～19.5进行混合，经充分搅拌后混合成糊状浆料用涂布方式将其填充到镀镍钢带导电骨架的空隙中，经干燥，辊压成片状，将其裁切符合规格的负极片；
B、正极经超声波在长度方向居中位置清出用于点焊镍带的位置，镍带在后续装配中与盖帽点焊在一起作为正极的引出端；
C、用卷绕机将正极片、负极片、隔膜卷绕成筒状，装入镀镍钢壳中，加入电解液，组装成电池。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：其中正极片的制作为：将球形Ni(OH)2、CoO、Ca(OH)2、ZnO、聚四氟乙烯乳液按质量比100∶4～6∶1∶2～4∶1在研钵中混合均匀后，然后过130～180目筛两次，然后将其填充进发泡镍基体中，辊压成片状，将其裁切为符合规格的正极片。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：电解液的配制使用NaOH、KOH、LiOH，mol/L比的比例为2～8∶4～8∶2。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：隔膜为以聚丙烯为材质后期进行接枝处理的无纺布。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述聚四氟乙烯乳液含60％聚四氟乙烯。
11.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述羧甲基纤维素分散液含2.75％羧甲基纤维素，导电炭黑分散液份含4.6％炭黑固体成分。
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