CN104157848B - 镍氢动力电池正极板及其制备方法、镍氢动力电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种镍氢动力电池正极板，正极活性物质填充于泡沫镍基板上，在填充了活性物质的泡沫镍基板表面覆有镍钴合金层，所述镍钴合金层的钴含量为60～85%，镍含量为15～40%。制备前述正极板的方法，包括以下步骤，泡沫镍基板表面活化——正极活性物质填充——电沉积镍钴合金——高温热处理。还提供了一种包括前述正极板的镍氢动力电池。本发明的镍氢动力电池正极板，对泡沫镍基板进行了表面活化，并对填充了活性物质的泡沫镍基板表面进行电沉积，降低了正极板的电导率，使用其的镍氢动力电池的内阻较低，电池正极活性物质的放电比容量可提升20%左右，更能满足车用动力电池的要求。

Description

镍氢动力电池正极板及其制备方法、镍氢动力电池
技术领域
本发明涉及一种镍氢动力电池正极板及其制备方法、镍氢动力电池。
背景技术
使用泡沫镍作为基体材料，按照湿法拉浆工艺或干法上粉工艺在泡沫镍基体上填充正极活性物质材料制成正极板，是目前镍氢电池常规的制备工艺，但传统的湿法拉浆工艺，在拉完浆后需要对极板进行烘干，从而导致极板上的部分活性物质材料从基体上脱落，造成整个正极板的电导率偏大，使用通过该工艺制得的正极板制备得到的镍氢动力电池其内阻不够小，不能完全满足车用动力电池的要求。而干法上粉工艺制备得到的正极片，不太适用于镍氢动力电池，特别是车用镍氢动力电池。
发明内容
本发明旨在提供一种具有较低电导率的镍氢动力电池正极板及其制备方法、镍氢动力电池。
本发明通过以下方案实现：
一种镍氢动力电池正极板，正极活性物质填充于泡沫镍基板上，在填充了活性物质的泡沫镍基板表面覆有镍钴合金层，所述镍钴合金层的钴含量为60～85%，镍含量为15～40%。
实验发现，所述镍钴合金的厚度为1～5μm时，镍氢动力电池正极板的性能较优。
上述镍氢动力电池正极板的制备方法，按以下步骤进行：
（1）泡沫镍基板表面活化：将泡沫镍基板置于稀强酸溶液中浸泡一定时间后，再将其置于去离子水中洗净并低温烘干。所述稀强酸溶液优选由硫酸和水按1：（10～15）的体积比配制而成的硫酸溶液。为保证浸泡效果和考虑生产效率，泡沫镍基体在硫酸溶液中的浸泡时间优选为20～50min。一般情况下，泡沫镍基体的厚度为0.8～3.0mm，平均孔径为100～300μm，面密度为200～400 g/m2。
（2）正极活性物质填充：将正极活性物质填充于经步骤（1）处理后的泡沫镍基板上。
（3）电沉积镍钴合金：将填充了活性物质的泡沫镍基板置于由60～75g/L的硫酸镍、40～70g/L的硫酸钴、35～40g/L的氯化镍、30～35g/L的硼酸和0.05～0.15g/L的光亮剂组成的混合溶液中，其PH值控制在4.0～5.0，温度控制在40～55℃，电流密度控制在1.5～3.0A/ dm2下进行电沉积，控制镍钴合金的厚度为1～5μm。
（4）高温热处理：将经过步骤（3）的正极板以0.1～0.6m/min的速度连续通过温度达到300～500℃并具有还原气氛的热处理装置，完成镍氢动力电池正极板的制作。
还可进一步根据相应的工艺要求将经步骤（4）的正极板进行裁切。
一种镍氢动力电池，在壳体内放置电芯、注满电解液，盖帽封装，其中所述电芯中的正极板采用上述镍氢动力电池正极板。
与现有技术相比，本发明的优点体现于：
1. 本发明的镍氢动力电池正极板，将泡沫镍基板进行表面活化后再填充活性物质，并在表面电沉积一层镍钴合金，该正极板具有较低的电导率，可提高活性物质的放电比容量。
２.本发明采用的方法，工艺简单，制得的正极板其晶体结构更加均匀，电导率较低。
3、本发明的镍氢动力电池，具有较低的内阻，其正极活性物质的放电比容量可提升20%左右，要满足同样的电池放电容量，需要的正极活性物质量可适当降低，如此电池重量就可以适当降低，这样的镍氢动力电池组合后其总重量较轻，更适合于HEV车用。
具体实施方式
实施例1
采用厚度为1.0mm、平均孔径为300μm、面密度为400 g/m2的泡沫镍为基板，按以下步骤进行：
（1）泡沫镍基板表面活化：将泡沫镍基板置于由硫酸和水按1：10的体积比配制而成的稀硫酸溶液中浸泡20min后，再将其置于去离子水中洗净并低温烘干。
（2）正极活性物质填充：按镍氢动力电池D6000工艺，将正极活性物质填充于经步骤（1）处理后的泡沫镍基板上。
（3）电沉积镍钴合金：将填充了活性物质的泡沫镍基板置于由60g/L的硫酸镍、40g/L的硫酸钴、35g/L的氯化镍、30g/L的硼酸和0.05g/L的光亮剂组成的混合溶液中，其PH值控制在4.0，温度控制在40℃，电流密度控制在1.5A/ dm2下进行电沉积，镍钴合金的厚度控制在1μm。
（4）高温热处理：将经过步骤（3）的正极板以0.1m/min的速度连续经过300℃并具有氢氮保护气氛的还原装置。
根据镍氢D6000的工艺要求将经步骤（4）的正极板进行裁切，形成小片的镍氢动力电池正极板。
实施例2
实施例１方法制备得到的镍氢动力电池正极板，通过检测，正极板表面覆有的镍钴合金层的厚度为1μm，镍钴合金层中的钴含量为60%，镍含量为40%。
实施例3
使用实施例2的镍氢动力电池正极板按镍氢动力电池D6000的制作工艺制得电池，测得其正极活性物质的0.2C放电比容量为308mAh/g、电池平均内阻为3mΩ，比使用常规正极板按工艺制得的常规镍氢动力电池D6000的正极活性物质的0.2C放电比容量高约20% 、电池平均内阻低约1.5 mΩ。
实施例4
采用厚度为1.6mm、平均孔径为200μm、面密度为300 g/m2的泡沫镍为基体，按以下步骤进行：
（1）泡沫镍基板表面活化：将泡沫镍基板置于由硫酸和水按1：13的体积比配制而成的稀硫酸溶液中浸泡35min后，再将其置于去离子水中洗净并低温烘干。
（2）正极活性物质填充：按镍氢动力电池D5500工艺，将正极活性物质填充于经步骤（1）处理后的泡沫镍基板上。
（3）电沉积镍钴合金：将填充了活性物质的泡沫镍基板置于由70g/L的硫酸镍、50g/L的硫酸钴、38g/L的氯化镍、33g/L的硼酸和0.08g/L的光亮剂组成的混合溶液中，其PH值控制在4.5，温度控制在45℃，电流密度控制在2.0A/ dm2下进行电沉积，镍钴合金的厚度控制在3μm。
（4）高温热处理：将经过步骤（3）的正极板以0.4m/min的速度经过400℃并具有氢氮保护气氛的还原装置。
根据镍氢D5500的工艺要求将经步骤（4）的正极板进行裁切，形成小片的镍氢动力电池正极板。
根据上述方法制备得到的镍氢动力电池正极板，通过检测，正极板表面覆有的镍钴合金层的厚度为3μm，镍钴合金层的钴含量为70%，镍含量为30%。
使用上述镍氢动力电池正极板按镍氢动力电池D5500的制作工艺制得电池，测得其正极活性物质的0.2C放电比容量为310mAh/g、电池平均内阻为4mΩ，比使用常规正极板按工艺制得的常规镍氢动力电池D5500的正极活性物质的0.2C放电比容量高约19% 、电池平均内阻低约1.8 mΩ。
实施例5
采用厚度为2.0mm、平均孔径为250μm、面密度为250 g/m2的泡沫镍为基体，按以下步骤进行：
（1）泡沫镍基板表面活化：将泡沫镍基板置于由硫酸和水按1：15的体积比配制而成的稀硫酸溶液中浸泡50min后，再将其置于去离子水中洗净并低温烘干。
（2）正极活性物质填充：按镍氢动力电池D5000工艺，将正极活性物质填充于经步骤（1）处理后的泡沫镍基板上。
（3）电沉积镍钴合金：将填充了活性物质的泡沫镍基板置于由75g/L的硫酸镍、70g/L的硫酸钴、40g/L的氯化镍、35g/L的硼酸和0.15g/L的光亮剂组成的混合溶液中，其PH值控制在5.0，温度控制在55℃，电流密度控制在2.8A/ dm2下进行电沉积，镍钴合金的厚度控制在5μm。
（4）高温热处理：将经过步骤（3）的正极板以0.6m/min的速度经过500℃并具有氢氮保护气氛的还原装置。
根据镍氢D5000的工艺要求将经步骤（4）的正极板进行裁切，形成小片的镍氢动力电池正极板。
根据上述方法制备得到的镍氢动力电池正极板，通过检测，正极板表面覆有的镍钴合金层的厚度为5μm，镍钴合金层的钴含量为85%，镍含量为15%。
使用上述镍氢动力电池正极板按镍氢动力电池D5000的制作工艺制得电池，测得其正极活性物质的0.2C放电比容量为312mAh/g、电池平均内阻为5.5mΩ，比使用常规正极板按工艺制得的常规镍氢动力电池D5000的正极活性物质的0.2C放电比容量高约21% 、电池平均内阻低约2.5 mΩ。

Claims (6)

1.一种镍氢动力电池正极板，正极活性物质填充于泡沫镍基板上，其特征在于：在填充了活性物质的泡沫镍基板表面电沉积有镍钴合金层，所述镍钴合金层的钴含量为60～85%，镍含量为15～40%。
2.如权利要求1所述的镍氢动力电池正极板，其特征在于：所述镍钴合金层的厚度为1～5μm。
3.一种制备如权利要求1或2所述的镍氢动力电池正极板的方法，其特征在于：包括以下步骤，泡沫镍基板表面活化——正极活性物质填充——电沉积镍钴合金——高温热处理；所述泡沫镍基板表面活化步骤为：将泡沫镍基板置于稀强酸溶液中浸泡一定时间后，再将其置于去离子水中洗净并低温烘干；所述高温热处理步骤为：将经过电沉积镍钴合金的正极板以0.1～0.6m/min的速度连续通过温度达到300～500℃并具有还原气氛的热处理装置。
4.如权利要求3所述的制备镍氢动力电池正极板的方法，其特征在于：在所述泡沫镍基板表面活化步骤中，所述的稀强酸溶液为由硫酸和水按1：（10～15）的体积比配制而成的硫酸溶液。
5.如权利要求3或4所述的制备镍氢动力电池正极板的方法，其特征在于：所述镍钴合金的厚度为1～5μm。
6.一种镍氢动力电池，其特征在于：在壳体内放置电芯、注满电解液，盖帽封装，其中所述电芯中的正极板采用如权利要求1或2所述的镍氢动力电池正极板。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101748426A (zh) * 2008-12-04 2010-06-23 北京有色金属研究总院 一种水电解用泡沫电极的制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58152371A (ja) * 1982-03-05 1983-09-09 Japan Storage Battery Co Ltd アルカリ電池用正極板の製造法
JP2007149646A (ja) * 2005-10-28 2007-06-14 Sanyo Electric Co Ltd ニッケル水素蓄電池
CN103647054B (zh) * 2013-11-13 2015-10-07 河南师范大学 一种镍基电池正极及其制备方法和使用该正极的镍基电池

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101748426A (zh) * 2008-12-04 2010-06-23 北京有色金属研究总院 一种水电解用泡沫电极的制备方法

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