CN102623758B - 负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池，它包括盛有电解液的容器、设置在容器内的负极和正极，正极为烧结式镍电极，负极为发泡镍或铁式铁电极，所述的发泡镍或铁式铁电极，包括发泡镍或铁基体、设置在发泡镍或铁基体表面的活性物质浆料，其中活性物质浆料是由各组分按照以下重量百分比制成：四氧化三铁85～95%、添加剂1～5%、导电剂3～7%、粘结剂1～3%，正极和负极采用叠片式结构组合、且在正极和负极之间设置有聚烯烃隔膜；由于本发明采用烧结式镍电极作为正极、发泡镍或铁式铁电极作为负极，在装配时采用叠片式结构以厚度较薄的聚烯烃隔膜隔离正负极板，具有容量高、大电流放电能力强，使用寿命长的优点。

Description

负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池及其制备方法

技术领域

本发明涉及二次电池的技术领域，尤其涉及一种容量高、大电流放电能力强，使用寿命长的负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池及其制备方法。 

背景技术

19世纪末20世纪初，欧洲的JUNJER 和美国的EDISON发明了铁氧化镍电池，这是一种以铁电极作为负极，羟基氧化镍作为正极的蓄电池。相比目前广泛使用的镉镍电池，铅酸电池，氢镍电池，这种电池能承受过充过放，长期放电态搁置等电性能的滥用，且这种铁镍蓄电池的寿命长，循环寿命可达2000次以上，使用年限为20年以上，这是镉镍电池，铅酸电池和氢镍电池无法比拟的，因此，受到社会的关注和大力发展。但是现有的铁镍蓄电池的负极大都采用袋式结构的铁电极，这种袋式结构的铁电极板的制作工艺复、设备投入大，造成电池的成本过大，经济效益较低，并且由于这种袋式结构的铁电极的特殊结构使活性物质与集流体间距太大，活性物质利用率低的影响，造成大电流放电能力较弱；同时以塑料隔离物隔离正负极板，使得正负极的间距很大，充放电时电化学极化大，同样造成了这种铁镍蓄电池的大电流放电能力很弱，一般仅能提供中低倍率的放电（1C倍率以下电流放电），不能作为电车的动力能源使用。因此开发一种容量高、大电流放电能力强，使用寿命长的铁镍蓄电池具有很高的社会意义和价值。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种容量高、大电流放电能力强，使用寿命长的负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池及其制备方法。 

本发明的目的是这样实现的： 

一种负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池，包括盛有电解液的容器、设置在容器内的负极和正极，所述的正极为烧结式镍电极，所述的负极为发泡镍或铁式铁电极，所述的发泡镍或铁式铁电极，包括发泡镍或铁基体、设置在发泡镍或铁基体表面的活性物质浆料，其中活性物质浆料是由各组分按照以下重量百分比制成：四氧化三铁85～95%、添加剂1～5%、导电剂3～7%、粘结剂1～3%，所述的正极和负极采用叠片式结构组合、且在正极和负极之间设置有聚烯烃隔膜。

所述的发泡镍或铁基体是由发泡海绵电镀镍或依次电镀铁、电镀镍后烧除海绵而成。 

所述的添加剂为硫酸镍、氢氧化镍、稀土氧化物中的至少一种，导电剂为石墨或者乙炔黑或者碳黑，粘结剂为HPMC、CMC、PTFE乳液中的至少一种。 

所述电解液为由氢氧化钾和氢氧化锂混合而成的电解液，其中氢氧化钾浓度为5～6mol/L、氢氧化锂浓度为0.3～0.5 mol/L，所述聚烯烃隔膜为一层聚丙烯无纺布衬一层辐射接枝聚乙烯膜，所述容器为尼龙或聚烯烃材质的壳体。 

一种制备所述的负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池的制备方法，其制备方法包括如下步骤： 

步骤1、负极为发泡镍或铁式铁电极的制备：1）基体的制备：取发泡海绵，发泡海绵电镀镍或依次电镀铁、电镀镍后烧除海绵，制得发泡镍或铁基体；2）活性物质浆料的制备：首先将重量百分比为85～95%的四氧化三铁、重量百分比为1～5%的添加剂、重量百分比为3～7%的导电剂均匀混合，然后向混合物内加入由重量百分比为1～3%的粘结剂配制成的质量浓度为8%的粘结剂水溶液，搅拌均匀，制得活性物质浆料；3）负极为发泡镍或铁式铁电极的成型：将2）中制得的活性物质浆料涂覆于1）中制得的发泡镍或铁基体中，然后经高温烘干、压片、冲切、点焊极耳，制得负极为发泡镍或铁式铁电极；

步骤2、极板组的制备：取现有的烧结式镍电极作为正极、步骤1制得的发泡镍或铁式铁电极作为负极，用聚烯烃隔膜折叠包绕，然后用螺丝和螺母将正极为烧结式镍电极的极耳和步骤1制得的负极为发泡镍或铁式铁电极的极耳装配在集流柱上，组成极板组；

步骤3、组装：将步骤2制得的极板组装入容器内，盖上塑料盖，用耐碱胶黏剂或超声波焊接使容器与盖子密封在一起，然后在正、负集流柱上套上密封圈和垫片，并用螺丝将集流柱紧固在塑料盖上；

步骤4、加电解液：向步骤3组装后得到的容器内注入由氢氧化钾和氢氧化锂混合而成的电解液，其中氢氧化钾浓度为5～6mol/L、氢氧化锂浓度为0.3～0.5 mol/L，注入的电解液液面高度以淹没安装在步骤3的容器中的极板组15毫米为宜，放置12小时； 

步骤5、活化：将步骤4中的电池通过：以0.25C充电8小时、停30分钟、以0.2C放电至1.0V，重复3次的充放电进行活化处理，得到负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池。

本发明与现有技术相比有以下的优点： 

本发明采用烧结式镍电极作为正极、发泡镍或铁式铁电极作为负极，由于烧结式镍电极和发泡镍或铁式铁电极的基体均有独特的三维网状结构和高度的微孔化，这样使活性物质与集流体间的距离大大缩短，活性物质的利用率得到很大的提高，进而大电流放电能力得到明显加强；另外，本发明在装配时采用的叠片式结构以厚度较薄的聚烯烃隔膜隔离正负极板，这样在充放电时的电化学极化很弱，大电流放电能力得到很大的提升，电池的容量更大，使用寿命更长，可满足高倍率放电的要求。例如10C放电，使得铁镍电池用作电动车动力电源成为可能，这样保护了环境，具有很大的社会价值和意义。

由实施例的实验证明：本发明的电池比传统电池：10C放电容量比提高了46-53%，活性物质利用率提高了22.2-32%。 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。 

实施例1 

取四氧化三铁85克、添加剂5克、导电剂7克、粘结剂3克。

一种负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池，包括盛有电解液的容器、设置在容器内的负极和正极，所述的正极为烧结式镍电极，所述的负极为发泡镍或铁式铁电极，所述的发泡镍或铁式铁电极，包括发泡镍或铁基体、设置在发泡镍或铁基体表面的活性物质浆料，其中活性物质浆料是由各组分按照以下重量百分比制成：四氧化三铁85克、添加剂5克、导电剂7克、粘结剂3克，所述的正极和负极采用叠片式结构组合、且在正极和负极之间设置有聚烯烃隔膜。 

所述的发泡镍或铁基体是由发泡海绵电镀镍或依次电镀铁、电镀镍后烧除海绵而成。 

所述的添加剂为硫酸镍、氢氧化镍、稀土氧化物中的至少一种，导电剂为石墨或者乙炔黑或者碳黑，粘结剂为HPMC、CMC、PTFE乳液中的至少一种。 

所述的电解液为氢氧化钾和氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾浓度为5～6mol/L、氢氧化锂浓度为0.3～0.5 mol/L，所述的聚烯烃隔膜为一层聚丙烯无纺布衬一层辐射接枝聚乙烯膜，所述的容器为尼龙或聚烯烃材质的壳体。 

一种制备所述的负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池的制备方法，其制备方法包括如下步骤： 

步骤1、负极为发泡镍或铁式铁电极的制备：1）基体的制备：取发泡海绵，发泡海绵电镀镍或依次电镀铁、电镀镍后烧除海绵，制得发泡镍或铁基体；2）活性物质浆料的制备：首先将重量为85克的四氧化三铁、重量为5克的添加剂、重量为7克的导电剂均匀混合，然后向混合物内加入由重量为3克的粘结剂配制成的质量浓度为8%的粘结剂水溶液37.5克，搅拌均匀，制得活性物质浆料；3）负极为发泡镍或铁式铁电极的成型：将2）中制得的活性物质浆料涂覆于1）中制得的发泡镍或铁基体中，然后经高温烘干、压片、冲切、点焊极耳，制得负极为发泡镍或铁式铁电极；

步骤2、极板组的制备：取现有的烧结式镍电极作为正极、步骤1制得的发泡镍或铁式铁电极作为负极，用聚烯烃隔膜折叠包绕，然后用螺丝和螺母将正极为烧结式镍电极的极耳和步骤1制得的负极为发泡镍或铁式铁电极的极耳装配在集流柱上，组成极板组；

步骤3、组装：将步骤2制得的极板组装入容器内，盖上塑料盖，用耐碱胶黏剂或超声波焊接使容器与盖子密封在一起，然后在正、负集流柱上套上密封圈和垫片，并用螺丝将集流柱紧固在塑料盖上；

步骤4、加电解液：向步骤3组装后得到的容器内注入由氢氧化钾和氢氧化锂混合而成的电解液，其中氢氧化钾浓度为5～6mol/L、氢氧化锂浓度为0.3～0.5 mol/L，注入的电解液液面高度以淹没安装在步骤3的容器中的极板组15毫米为宜，放置12小时； 

步骤5、活化：将步骤4中的电池通过：以0.25C充电8小时、停30分钟、以0.2C放电至1.0V，重复3次的充放电进行活化处理，得到负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池。

所述的电解液的配置是在水中混合氢氧化钾和氢氧化锂，其中保证氢氧化钾的浓度为5～6mol/L、氢氧化锂的浓度为0.3～0.5 mol/L。 

取传统的由袋式电极作为正负极的铁镍电池作为参照，做对照实验。 

分别计算本发明的铁镍电池和传统的铁镍电池的放电容量： 

电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以0.2C放电至1.0V，计算出两种电池放电容量。

电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以10C放电至0.8V，计算出两种电池放电容量。 

按照电池以铁电极理论容量的0.1C充电10小时，停30分钟，然后以铁电极理论容量0.1C放电至-0.55V（相对锌参比电极）的准则，计算出铁电极中活性物质的克容量。 

实施例1制得的本发明的电池与传统的电池的活性物质利用率和放电能力的比较，如下表： 

类别	0.2C放电容量	10C放电容量	10C放电比率	活性物质利用率
					本发明的电池	15500毫安时	12085毫安时	78%	277毫安时每克
传统的电池	11980毫安时	6112毫安时	51%	209毫安时每克

 注：活性物质利用率以混合粉中每克四氧化三铁所放出的容量表示，

 10C放电比率以10C与0.2C放出的容量比表示。

由上表可以看出由于本发明采用烧结式镍电极作为正极、发泡镍或铁式铁电极作为负极，并且本发明在装配时采用的叠片式结构以厚度较薄的聚烯烃隔膜隔离正负极板，这样在充放电时的电化学极化很弱，大电流放电能力得到很大的提升，电池的容量更大，其中10C放电容量比率提高了53%，活性物质利用率提高了32%。 

实施例2 

取四氧化三铁90克、添加剂3克、导电剂5克、粘结剂2克。

一种负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池，包括盛有电解液的容器、设置在容器内的负极和正极，所述的正极为烧结式镍电极，所述的负极为发泡镍或铁式铁电极，所述的发泡镍或铁式铁电极，包括发泡镍或铁基体、设置在发泡镍或铁基体表面的活性物质浆料，其中活性物质浆料是由各组分按照以下重量百分比制成：四氧化三铁90克、添加剂3克、导电剂5克、粘结剂2克，所述的正极和负极采用叠片式结构组合、且在正极和负极之间设置有聚烯烃隔膜。 

所述的发泡镍或铁基体是由发泡海绵电镀镍或依次电镀铁、电镀镍后烧除海绵而成。 

所述的添加剂为硫酸镍、氢氧化镍、稀土氧化物中的至少一种，导电剂为石墨或者乙炔黑或者碳黑，粘结剂为HPMC、CMC、PTFE乳液中的至少一种。 

所述的电解液为氢氧化钾和氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾浓度为5～6mol/L、氢氧化锂浓度为0.3～0.5 mol/L，所述的聚烯烃隔膜为一层聚丙烯无纺布衬一层辐射接枝聚乙烯膜，所述的容器为尼龙或聚烯烃材质的壳体。 

一种制备所述的负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池的制备方法，其制备方法包括如下步骤： 

步骤1、负极为发泡镍或铁式铁电极的制备：1）基体的制备：取发泡海绵，发泡海绵电镀镍或依次电镀铁、电镀镍后烧除海绵，制得发泡镍或铁基体；2）活性物质浆料的制备：首先将重量为90克的四氧化三铁、重量为3克的添加剂、重量为5克的导电剂均匀混合，然后向混合物内加入由重量为2克的粘结剂配制成的质量浓度为8%的粘结剂水溶液25克，搅拌均匀，制得活性物质浆料；3）负极为发泡镍或铁式铁电极的成型：将2）中制得的活性物质浆料涂覆于1）中制得的发泡镍或铁基体中，然后经高温烘干、压片、冲切、点焊极耳，制得负极为发泡镍或铁式铁电极；

步骤2、极板组的制备：取现有的烧结式镍电极作为正极、步骤1制得的发泡镍或铁式铁电极作为负极，用聚烯烃隔膜折叠包绕，然后用螺丝和螺母将正极为烧结式镍电极的极耳和步骤1制得的负极为发泡镍或铁式铁电极的极耳装配在集流柱上，组成极板组；

步骤3、组装：将步骤2制得的极板组装入容器内，盖上塑料盖，用耐碱胶黏剂或超声波焊接使容器与盖子密封在一起，然后在正、负集流柱上套上密封圈和垫片，并用螺丝将集流柱紧固在塑料盖上；

步骤4、加电解液：向步骤3组装后得到的容器内注入由氢氧化钾和氢氧化锂混合而成的电解液，其中氢氧化钾浓度为5～6mol/L、氢氧化锂浓度为0.3～0.5 mol/L，注入的电解液液面高度以淹没安装在步骤3的容器中的极板组15毫米为宜，放置12小时； 

步骤5、活化：将步骤4中的电池通过：以0.25C充电8小时、停30分钟、以0.2C放电至1.0V，重复3次的充放电进行活化处理，得到负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池。

所述的电解液的配置是在水中混合氢氧化钾和氢氧化锂，其中保证氢氧化钾的浓度为5～6mol/L、氢氧化锂的浓度为0.3～0.5 mol/L。 

取传统的由袋式电极作为正负极的铁镍电池作为参照，做对照实验。 

分别计算本发明的铁镍电池和传统的铁镍电池的放电容量： 

电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以0.2C放电至1.0V，计算出两种电池放电容量。

电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以10C放电至0.8V，计算出两种电池放电容量。 

按照电池以铁电极理论容量的0.1C充电10小时，停30分钟，然后以铁电极理论容量0.1C放电至-0.55V（相对锌参比电极）的准则，计算出铁电极中活性物质的克容量。 

实施例2制得的本发明的电池与传统的电池的活性物质利用率和放电能力的比较，如下表： 

类别	0.2C放电容量	10C放电容量	10C放电比率	活性物质利用率
					本发明的电池	15010毫安时	11468毫安时	76.4%	271毫安时每克
传统的电池	11760毫安时	6139毫安时	52.2%	212毫安时每克

注：活性物质利用率以混合粉中每克四氧化三铁所放出的容量表示，

 10C放电比率以10C与0.2C放出的容量比表示。

由上表可以看出由于本发明采用烧结式镍电极作为正极、发泡镍或铁式铁电极作为负极，并且本发明在装配时采用的叠片式结构以厚度较薄的聚烯烃隔膜隔离正负极板，这样在充放电时的电化学极化很弱，大电流放电能力得到很大的提升，电池的容量更大，其中10C放电容量比率提高了46%，活性物质利用率提高了28%。 

实施例3 

取四氧化三铁95克、添加剂1克、导电剂3克、粘结剂1克。

一种负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池，包括盛有电解液的容器、设置在容器内的负极和正极，所述的正极为烧结式镍电极，所述的负极为发泡镍或铁式铁电极，所述的发泡镍或铁式铁电极，包括发泡镍或铁基体、设置在发泡镍或铁基体表面的活性物质浆料，其中活性物质浆料是由各组分按照以下重量百分比制成：四氧化三铁95克、添加剂1克、导电剂3克、粘结剂1克，所述的正极和负极采用叠片式结构组合、且在正极和负极之间设置有聚烯烃隔膜。 

所述的发泡镍或铁基体是由发泡海绵电镀镍或依次电镀铁、电镀镍后烧除海绵而成。 

所述的添加剂为硫酸镍、氢氧化镍、稀土氧化物中的至少一种，导电剂为石墨或者乙炔黑或者碳黑，粘结剂为HPMC、CMC、PTFE乳液中的至少一种。 

所述的电解液为氢氧化钾和氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾浓度为5～6mol/L、氢氧化锂浓度为0.3～0.5 mol/L，所述的聚烯烃隔膜为一层聚丙烯无纺布衬一层辐射接枝聚乙烯膜，所述的容器为尼龙或聚烯烃材质的壳体。 

一种制备所述的负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池的制备方法，其制备方法包括如下步骤： 

步骤1、负极为发泡镍或铁式铁电极的制备：1）基体的制备：取发泡海绵，电镀镍或依次电镀铁、电镀镍后烧除海绵，制得发泡镍或铁基体；2）活性物质浆料的制备：首先将重量为95克的四氧化三铁、重量为1克的添加剂、重量为3克的导电剂均匀混合，然后向混合物内加入由重量为1克的粘结剂配制成的质量浓度为8%的粘结剂水溶液12.5克，搅拌均匀，制得活性物质浆料；3）负极为发泡镍或铁式铁电极的成型：将2）中制得的活性物质浆料涂覆于1）中制得的发泡镍或铁基体中，然后经高温烘干、压片、冲切、点焊极耳，制得负极为发泡镍或铁式铁电极；

步骤2、极板组的制备：取现有的烧结式镍电极作为正极、步骤1制得的发泡镍或铁式铁电极作为负极，用聚烯烃隔膜折叠包绕，然后用螺丝和螺母将正极为烧结式镍电极的极耳和步骤1制得的负极为发泡镍或铁式铁电极的极耳装配在集流柱上，组成极板组；

步骤3、组装：将步骤2制得的极板组装入容器内，盖上塑料盖，用耐碱胶黏剂或超声波焊接使容器与盖子密封在一起，然后在正、负集流柱上套上密封圈和垫片，并用螺丝将集流柱紧固在塑料盖上；

步骤4、加电解液：向步骤3组装后得到的容器内注入由氢氧化钾和氢氧化锂混合而成的电解液，其中氢氧化钾浓度为5～6mol/L、氢氧化锂浓度为0.3～0.5 mol/L，注入的电解液液面高度以淹没安装在步骤3的容器中的极板组15毫米为宜，放置12小时； 

步骤5、活化：将步骤4中的电池通过：以0.25C充电8小时、停30分钟、以0.2C放电至1.0V，重复3次的充放电进行活化处理，得到负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池。

所述的电解液的配置是在水中混合氢氧化钾和氢氧化锂，其中保证氢氧化钾的浓度为5～6mol/L、氢氧化锂的浓度为0.3～0.5 mol/L。 

取传统的由袋式电极作为正负极的铁镍电池作为参照，做对照实验。 

分别计算本发明的铁镍电池和传统的铁镍电池的放电容量： 

电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以0.2C放电至1.0V，计算出两种电池放电容量。

电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以10C放电至0.8V，计算出两种电池放电容量。 

按照电池以铁电极理论容量的0.1C充电10小时，停30分钟，然后以铁电极理论容量0.1C放电至-0.55V（相对锌参比电极）的准则，计算出铁电极中活性物质的克容量。 

实施例3制得的本发明的电池与传统的电池的活性物质利用率和放电能力的比较，如下表： 

类别	0.2C放电容量	10C放电容量	10C放电比率	活性物质利用率
					本发明的电池	14099毫安时	10729毫安时	76.1%	256毫安时每克
传统的电池	11667毫安时	5973毫安时	51.2%	208毫安时每克

注：活性物质利用率以混合粉中每克四氧化三铁所放出的容量表示，

 10C放电比率以10C与0.2C放出的容量比表示。

由上表可以看出由于本发明采用烧结式镍电极作为正极、发泡镍或铁式铁电极作为负极，并且本发明在装配时采用的叠片式结构以厚度较薄的聚烯烃隔膜隔离正负极板，这样在充放电时的电化学极化很弱，大电流放电能力得到很大的提升，电池的容量更大，其中10C放电容量比率提高了48%，活性物质利用率提高了23%。 

实施例4 

取四氧化三铁87克、添加剂4克、导电剂6.5克、粘结剂2.5克。

一种负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池，包括盛有电解液的容器、设置在容器内的负极和正极，所述的正极为烧结式镍电极，所述的负极为发泡镍或铁式铁电极，所述的发泡镍或铁式铁电极，包括发泡镍或铁基体、设置在发泡镍或铁基体表面的活性物质浆料，其中活性物质浆料是由各组分按照以下重量百分比制成：四氧化三铁87克、添加剂4克、导电剂6.5克、粘结剂2.5克，所述的正极和负极采用叠片式结构组合、且在正极和负极之间设置有聚烯烃隔膜。 

所述的发泡镍或铁基体是由发泡海绵电镀镍或依次电镀铁、电镀镍后烧除海绵而成。 

所述的添加剂为硫酸镍、氢氧化镍、稀土氧化物中的至少一种，导电剂为石墨或者乙炔黑或者碳黑，粘结剂为HPMC、CMC、PTFE乳液中的至少一种。 

所述的电解液为氢氧化钾和氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾浓度为5～6mol/L、氢氧化锂浓度为0.3～0.5 mol/L，所述的聚烯烃隔膜为一层聚丙烯无纺布衬一层辐射接枝聚乙烯膜，所述的容器为尼龙或聚烯烃材质的壳体。 

一种制备所述的负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池的制备方法，其制备方法包括如下步骤： 

步骤1、负极为发泡镍或铁式铁电极的制备：1）基体的制备：取发泡海绵，电镀镍或依次电镀铁、电镀镍后烧除海绵，制得发泡镍或铁基体；2）活性物质浆料的制备：首先将重量为87克的四氧化三铁、重量为4克的添加剂、重量为6.5克的导电剂均匀混合，然后向混合物内加入由重量为2.5克的粘结剂配制成的质量浓度为8%的粘结剂水溶液31.25克，搅拌均匀，制得活性物质浆料；3）负极为发泡镍或铁式铁电极的成型：将2）中制得的活性物质浆料涂覆于1）中制得的发泡镍或铁基体中，然后经高温烘干、压片、冲切、点焊极耳，制得负极为发泡镍或铁式铁电极；

步骤2、极板组的制备：取现有的烧结式镍电极作为正极、步骤1制得的发泡镍或铁式铁电极作为负极，用聚烯烃隔膜折叠包绕，然后用螺丝和螺母将正极为烧结式镍电极的极耳和步骤1制得的负极为发泡镍或铁式铁电极的极耳装配在集流柱上，组成极板组；

步骤3、组装：将步骤2制得的极板组装入容器内，盖上塑料盖，用耐碱胶黏剂或超声波焊接使容器与盖子密封在一起，然后在正、负集流柱上套上密封圈和垫片，并用螺丝将集流柱紧固在塑料盖上；

步骤4、加电解液：向步骤3组装后得到的容器内注入由氢氧化钾和氢氧化锂混合而成的电解液，其中氢氧化钾浓度为5～6mol/L、氢氧化锂浓度为0.3～0.5 mol/L，注入的电解液液面高度以淹没安装在步骤3的容器中的极板组15毫米为宜，放置12小时； 

步骤5、活化：将步骤4中的电池通过：以0.25C充电8小时、停30分钟、以0.2C放电至1.0V，重复3次的充放电进行活化处理，得到负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池。

所述的电解液的配置是在水中混合氢氧化钾和氢氧化锂，其中保证氢氧化钾的浓度为5～6mol/L、氢氧化锂的浓度为0.3～0.5 mol/L。 

取传统的由袋式电极作为正负极的铁镍电池作为参照，做对照实验。 

分别计算本发明的铁镍电池和传统的铁镍电池的放电容量： 

电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以0.2C放电至1.0V，计算出两种电池放电容量。

电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以10C放电至0.8V，计算出两种电池放电容量。 

按照电池以铁电极理论容量的0.1C充电10小时，停30分钟，然后以铁电极理论容量0.1C放电至-0.55V（相对锌参比电极）的准则，计算出铁电极中活性物质的克容量。 

实施例4制得的本发明的电池与传统的电池的活性物质利用率和放电能力的比较，如下表：  

类别	0.2C放电容量	10C放电容量	10C放电比率	活性物质利用率
					本发明的电池	14002毫安时	10645毫安时	76.0%	245毫安时每克
传统的电池	11604毫安时	5884毫安时	50.7%	198毫安时每克

注：活性物质利用率以混合粉中每克四氧化三铁所放出的容量表示，

 10C放电比率以10C与0.2C放出的容量比表示。

由上表可以看出由于本发明采用烧结式镍电极作为正极、发泡镍或铁式铁电极作为负极，并且本发明在装配时采用的叠片式结构以厚度较薄的聚烯烃隔膜隔离正负极板，这样在充放电时的电化学极化很弱，大电流放电能力得到很大的提升，电池的容量更大，其中10C放电容量比率提高了49.9%，活性物质利用率提高了23.7%。 

实施例5 

取四氧化三铁92克、添加剂2克、导电剂4.5克、粘结剂1.5克。

一种负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池，包括盛有电解液的容器、设置在容器内的负极和正极，所述的正极为烧结式镍电极，所述的负极为发泡镍或铁式铁电极，所述的发泡镍或铁式铁电极，包括发泡镍或铁基体、设置在发泡镍或铁基体表面的活性物质浆料，其中活性物质浆料是由各组分按照以下重量百分比制成：四氧化三铁92克、添加剂2克、导电剂4.5克、粘结剂1.5克，所述的正极和负极采用叠片式结构组合、且在正极和负极之间设置有聚烯烃隔膜。 

所述的发泡镍或铁基体是由发泡海绵电镀镍或依次电镀铁、电镀镍后烧除海绵而成。 

所述的添加剂为硫酸镍、氢氧化镍、稀土氧化物中的至少一种，导电剂为石墨或者乙炔黑或者碳黑，粘结剂为HPMC、CMC、PTFE乳液中的至少一种。 

所述的电解液为氢氧化钾和氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾浓度为5～6mol/L、氢氧化锂浓度为0.3～0.5 mol/L，所述的聚烯烃隔膜为一层聚丙烯无纺布衬一层辐射接枝聚乙烯膜，所述的容器为尼龙或聚烯烃材质的壳体。 

一种制备所述的负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池的制备方法，其制备方法包括如下步骤： 

步骤1、负极为发泡镍或铁式铁电极的制备：1）基体的制备：取发泡海绵，电镀镍或依次电镀铁、电镀镍后烧除海绵，制得发泡镍或铁基体；2）活性物质浆料的制备：首先将重量为92克的四氧化三铁、重量为2克的添加剂、重量为4.5克的导电剂均匀混合，然后向混合物内加入由重量为1.5克的粘结剂配制成的质量浓度为8%的粘结剂水溶液18.75克，搅拌均匀，制得活性物质浆料；3）负极为发泡镍或铁式铁电极的成型：将2）中制得的活性物质浆料涂覆于1）中制得的发泡镍或铁基体中，然后经高温烘干、压片、冲切、点焊极耳，制得负极为发泡镍或铁式铁电极；

步骤2、极板组的制备：取现有的烧结式镍电极作为正极、步骤1制得的发泡镍或铁式铁电极作为负极，用聚烯烃隔膜折叠包绕，然后用螺丝和螺母将正极为烧结式镍电极的极耳和步骤1制得的负极为发泡镍或铁式铁电极的极耳装配在集流柱上，组成极板组；

步骤3、组装：将步骤2制得的极板组装入容器内，盖上塑料盖，用耐碱胶黏剂或超声波焊接使容器与盖子密封在一起，然后在正、负集流柱上套上密封圈和垫片，并用螺丝将集流柱紧固在塑料盖上；

步骤4、加电解液：向步骤3组装后得到的容器内注入由氢氧化钾和氢氧化锂混合而成的电解液，其中氢氧化钾浓度为5～6mol/L、氢氧化锂浓度为0.3～0.5 mol/L，注入的电解液液面高度以淹没安装在步骤3的容器中的极板组15毫米为宜，放置12小时； 

步骤5、活化：将步骤4中的电池通过：以0.25C充电8小时、停30分钟、以0.2C放电至1.0V，重复3次的充放电进行活化处理，得到负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池。

所述的电解液的配置是在水中混合氢氧化钾和氢氧化锂，其中保证氢氧化钾的浓度为5～6mol/L、氢氧化锂的浓度为0.3～0.5 mol/L。 

取传统的由袋式电极作为正负极的铁镍电池作为参照，做对照实验。 

分别计算本发明的铁镍电池和传统的铁镍电池的放电容量： 

电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以0.2C放电至1.0V，计算出两种电池放电容量。

电池以0.25C充电8小时，停30分钟，以10C放电至0.8V，计算出两种电池放电容量。 

按照电池以铁电极理论容量的0.1C充电10小时，停30分钟，然后以铁电极理论容量0.1C放电至-0.55V（相对锌参比电极）的准则，计算出铁电极中活性物质的克容量。 

实施例5制得的本发明的电池与传统的电池的活性物质利用率和放电能力的比较，如下表： 

类别	0.2C放电容量	10C放电容量	10C放电比率	活性物质利用率
					本发明的电池	14132毫安时	10674毫安时	76.0%	258毫安时每克
传统的电池	11682毫安时	5901毫安时	50.5%	211毫安时每克

 注：活性物质利用率以混合粉中每克四氧化三铁所放出的容量表示，

 10C放电比率以10C与0.2C放出的容量比表示。

由上表可以看出由于本发明采用烧结式镍电极作为正极、发泡镍或铁式铁电极作为负极，并且本发明在装配时采用的叠片式结构以厚度较薄的聚烯烃隔膜隔离正负极板，这样在充放电时的电化学极化很弱，大电流放电能力得到很大的提升，电池的容量更大，其中10C放电容量比率提高了50.5%，活性物质利用率提高了22.2%。 

Claims (2)

1.一种负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池，包括盛有电解液的容器、设置在容器内的负极和正极，所述的正极为烧结式镍电极，其特征在于：所述的负极为发泡镍或铁式铁电极，所述的发泡镍或铁式铁电极，包括发泡镍或铁基体、设置在发泡镍或铁基体表面的活性物质浆料，其中活性物质浆料是由各组分按照以下重量百分比制成：四氧化三铁85～95%、添加剂1～5%、导电剂3～7%、粘结剂1～3%，所述的正极和负极采用叠片式结构组合、且在正极和负极之间设置有聚烯烃隔膜；所述的发泡镍或铁基体是由发泡海绵电镀镍或依次电镀铁、电镀镍后烧除海绵而成；所述的添加剂为硫酸镍、氢氧化镍、稀土氧化物中的至少一种，导电剂为石墨或者乙炔黑或者碳黑，粘结剂为HPMC、CMC、PTFE乳液中的至少一种；所述的电解液为氢氧化钾和氢氧化锂的混合溶液，其中氢氧化钾浓度为5～6mol/L、氢氧化锂浓度为0.3～0.5 mol/L，所述的聚烯烃隔膜为一层聚丙烯无纺布衬一层辐射接枝聚乙烯膜，所述的容器的壳体为尼龙或聚烯烃材质。

2.一种制备如权利要求1所述的负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池的制备方法，其特征在于：其制备方法包括如下步骤：

步骤1、负极为发泡镍或铁式铁电极的制备：1）基体的制备：取发泡海绵，发泡海绵电镀镍或依次电镀铁、电镀镍后烧除海绵，制得发泡镍或铁基体；2）活性物质浆料的制备：首先将重量百分比为85～95%的四氧化三铁、重量百分比为1～5%的添加剂、重量百分比为3～7%的导电剂均匀混合，然后向混合物内加入由重量百分比为1～3%的粘结剂配制成的质量浓度为8%的粘结剂水溶液，搅拌均匀，制得活性物质浆料；3）负极为发泡镍或铁式铁电极的成型：将2）中制得的活性物质浆料涂覆于1）中制得的发泡镍或铁基体中，然后经高温烘干、压片、冲切、点焊极耳，制得负极为发泡镍或铁式铁电极；

步骤2、极板组的制备：取现有的烧结式镍电极作为正极、步骤1制得的发泡镍或铁式铁电极作为负极，用聚烯烃隔膜折叠包绕，然后用螺丝和螺母将正极为烧结式镍电极的极耳和步骤1制得的负极为发泡镍或铁式铁电极的极耳装配在集流柱上，组成极板组；

步骤3、组装：将步骤2制得的极板组装入容器内，盖上塑料盖，用耐碱胶黏剂或超声波焊接使容器与盖子密封在一起，然后在正、负集流柱上套上密封圈和垫片，并用螺丝将集流柱紧固在塑料盖上；

步骤4、加电解液：向步骤3组装后得到的容器内注入由氢氧化钾和氢氧化锂混合而成的电解液，其中氢氧化钾浓度为5～6mol/L、氢氧化锂浓度为0.3～0.5 mol/L，注入的电解液液面高度淹没安装在步骤3的容器中的极板组15毫米，放置12小时； 

步骤5、活化：将步骤4中的电池通过：以0.25C充电8小时、停30分钟、以0.2C放电至1.0V，重复3次的充放电进行活化处理，得到负极为发泡镍或铁式铁电极的铁镍蓄电池。