CN109378432B - 提高电容型镍氢电池性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于方型镍氢动力电池技术领域，具体的涉及一种提高电容型镍氢电池性能的方法。电容型镍氢电池的正极极片采用磺化隔膜制袋，制袋的正极极片与负极极片之间叠加陶瓷隔膜；电解液由碱性溶液和添加剂组成，添加剂为氢氧化铯。本发明正极极片采用磺化隔膜制袋包裹，粉掉落在袋中有效隔离正负极的接触，更好的保持电池的电化学性能。镍氢动力电池采用制袋双层隔膜的叠片方法降低了对磺化隔膜的要求，磺化隔膜厚度0.12‑0.15mm，吸碱率及抗拉强度等性能要求也降低，完全可以采用国产隔膜，大大降低了成本。该方法提高电池的电化学性能，降低生产成本，电池温度使用区间更宽，有效改善电池的炉热和针刺等安全性。

Description

提高电容型镍氢电池性能的方法
技术领域
本发明属于方型镍氢动力电池技术领域，具体的涉及一种提高电容型镍氢电池性能的方法。
背景技术
现有的动力电池为单一的磺化隔膜或几种隔膜与磺化隔膜接枝后使用，动力电池对隔膜的要求较高(包括厚度、面密度、吸碱率、吸碱速度、抗拉强度及透气率等)，一般采用日本进口隔膜，价格高。动力电池原有的S型叠片不能有效地隔离正负极片，随着电池充放电次数的增多，正负极片均有不同程度的掉粉，原有叠片不能将掉落的粉末分开，时间久了降低电池的电化学性能。电解液的成分及浓度影响电池的放电量及使用温度，电解液位KOH碱性水溶液，电池的使用温度一般为-20℃-60℃，在严寒的三北地区及酷热的南方使用均受到限制。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种提高电容型镍氢电池性能的方法。该方法提高电池的电化学性能，降低生产成本，电池温度使用区间更宽，有效改善电池的炉热和针刺等安全性。
本发明所述的提高电容型镍氢电池性能的方法，具体是电容型镍氢电池的正极极片采用磺化隔膜制袋，制袋的正极极片与负极极片之间叠加陶瓷隔膜；电解液由碱性溶液和添加剂组成，添加剂为氢氧化铯。
本发明所述的电容型镍氢电池，采用如下方法制备：
正负极材料分别配置成浆料再压制成片后，剪切成相应大小的极片，激光焊接极耳；正极极片磺化隔膜制袋包装，正负极片按照要求的叠加方法进行叠片，激光焊接好极柱入电池壳，封盖注液后化成最后塑封检测出成品。
其中：
叠加是正极极片包覆在磺化隔膜制袋的隔膜中，磺化隔膜制袋紧挨着陶瓷隔膜，两片陶瓷隔膜中间夹着负极极片。
正极极片、负极极片和陶瓷隔膜的位置关系为：包覆在磺化隔膜制袋隔膜中的正极极片、陶瓷隔膜、负极极片、陶瓷隔膜。
磺化隔膜厚度为0.12-0.15mm，磺化隔膜采用莱州联友金浩公司生产；陶瓷隔膜为纳米级氧化锆材料，厚度为0.1-0.12mm。
碱性溶液是氢氧化钾、氢氧化锂和氢氧化钠的混合水溶液；以质量分数计，氢氧化钾固态的质量占氢氧化钾、氢氧化锂和氢氧化钠固态质量和的66％以上，氢氧化锂固态的质量占氢氧化钾、氢氧化锂和氢氧化钠质量和的2％-4％，氢氧化钠的质量占氢氧化钾、氢氧化锂和氢氧化钠质量和的30％以下。
添加剂的质量占电解液质量的1-3‰。
电解液的制备方法如下：先配制碱性溶液，冷却至40℃以下，然后加入添加剂氢氧化铯，充分搅拌混合均匀即可。
碱性溶液的配制在密闭容器中进行，水、氢氧化钾、氢氧化锂和氢氧化钠的质量比为11：4：0.2：1.7，将氢氧化钾、氢氧化锂和氢氧化钠固态全部溶解在水中，搅拌溶解即可。
碱性溶液的配制在密闭容器中进行，减少对空气中二氧化碳的吸收。
配置电解液时，采用的固态的氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钠和氢氧化铯均为分析纯及以上规格。
电解液的使用温度为20-30℃。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)正极极片采用磺化隔膜制袋包裹，粉掉落在袋中有效隔离正负极的接触，更好的保持电池的电化学性能。
(2)镍氢动力电池采用制袋双层隔膜的叠片方法降低了对磺化隔膜的要求，磺化隔膜厚度0.12-0.15mm，吸碱率及抗拉强度等性能要求也降低，完全可以采用国产隔膜，大大降低了成本。
(3)电解液中添加1-3‰的氢氧化铯，提高了电解液的物质的量浓度，使得电解液沸点升高，凝固点降低，电池有更宽的温度使用区间。
(4)陶瓷隔膜的材料为纳米级别的，有耐高温性能，可以减少电芯因热斑失效的概率，改善电池的炉热，针刺等安全性；同时陶瓷隔膜具有较高的比表面积(纳米涂覆)，具有优越的热稳定性，能有效提高电池的热安全性，且对电解液有良好的润湿性及保液性能。
附图说明
图1是电容型镍氢电池制备工艺流程图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本实施例1所述的电容型镍氢电池的制备方法，具体是：正负极材料分别配置成浆料再压制成片后，剪切成相应大小的极片，激光焊接极耳；正极极片磺化隔膜制袋包装，正负极片按照要求的叠加方法进行叠片，激光焊接好极柱入电池壳，封盖注液后化成最后塑封检测出成品。
本实施例1所述的提高电容型镍氢电池性能的方法，具体是电容型镍氢电池的正极极片采用磺化隔膜制袋，制袋的正极极片与负极极片之间叠加陶瓷隔膜；电解液由碱性溶液和添加剂组成，添加剂为氢氧化铯。
其中，正极极片采用磺化隔膜制袋，制袋的正极极片与负极极片之间叠加陶瓷隔膜；电解液由碱性溶液和添加剂组成，添加剂为氢氧化铯。
具体的说，也就是正极极片包覆在磺化隔膜制袋的隔膜中，磺化隔膜制袋紧挨着陶瓷隔膜，两片陶瓷隔膜中间夹着负极极片；正极极片、负极极片和陶瓷隔膜的位置关系为：包覆在磺化隔膜制袋隔膜中的正极极片、陶瓷隔膜、负极极片、陶瓷隔膜。
磺化隔膜采用莱州联友金浩公司生产，厚度为0.12mm；陶瓷隔膜为纳米级氧化锆材料，厚度为0.12mm。
碱性溶液是氢氧化钾、氢氧化锂和氢氧化钠的混合水溶液；以质量分数计，氢氧化钾固态的质量占氢氧化钾、氢氧化锂和氢氧化钠固态质量和的70％，氢氧化锂固态的质量占氢氧化钾、氢氧化锂和氢氧化钠质量和的4％，氢氧化钠的质量占氢氧化钾、氢氧化锂和氢氧化钠质量和的26％。
碱性溶液的配制在密闭容器中进行，水、氢氧化钾、氢氧化锂和氢氧化钠的质量比为11：4：0.2：1.7，将氢氧化钾、氢氧化锂和氢氧化钠固态全部溶解在水中，搅拌溶解即可。
先配制碱性溶液，冷却至40℃以下，然后加入添加剂氢氧化铯，添加量氢氧化铯的质量占电解液质量的1‰，充分搅拌混合均匀即得电解液；电解液的使用温度为25℃。
实施例2
实施例2所述的电容型镍氢电池的制备方法及其提高电容型镍氢电池性能的方法与实施例1相同，不同点在于添加剂氢氧化铯的加入量不同，本实施例中添加量氢氧化铯的质量占电解液质量的2‰。
实施例3
实施例3所述的电容型镍氢电池的制备方法及其提高电容型镍氢电池性能的方法与实施例1相同，不同点在于添加剂氢氧化铯的加入量不同，本实施例中添加量氢氧化铯的质量占电解液质量的3‰。
对比例1
对比例1所述的电容型镍氢电池的制备方法与实施例1相同，不同点在于，不添加氢氧化铯，即添加剂的加入量为0。
对实施例1-3和对比例1制备的电容型镍氢电池进行充放电测试，结果如表1所示。
表1实施例1-3和对比例1制备的电容型镍氢电池性能对比表
实施例 添加量 充放电容量(mAh) -20℃放电量(mAh)
对比例1 无添加，纯碱性电解液 1045 964
实施例1 1‰氢氧化铯 1089 978
实施例2 2‰氢氧化铯 1121 981
实施例3 3‰氢氧化铯 1086 972

Claims (5)

1.一种提高电容型镍氢电池性能的方法，其特征在于：电容型镍氢电池的正极极片采用磺化隔膜制袋，制袋的正极极片与负极极片之间叠加陶瓷隔膜；电解液由碱性溶液和添加剂组成，添加剂为氢氧化铯；
正极极片、负极极片和陶瓷隔膜的位置关系为：包覆在磺化隔膜制袋隔膜中的正极极片、陶瓷隔膜、负极极片、陶瓷隔膜；
磺化隔膜厚度为0.12-0.15mm；陶瓷隔膜为纳米级氧化锆材料，厚度为0.1-0.12mm；
碱性溶液是氢氧化钾、氢氧化锂和氢氧化钠的混合水溶液；以质量分数计，氢氧化钾固体的质量占氢氧化钾、氢氧化锂和氢氧化钠固体质量和的66％以上，氢氧化锂固体的质量占氢氧化钾、氢氧化锂和氢氧化钠质量和的2％-4％，氢氧化钠占氢氧化钾、氢氧化锂和氢氧化钠质量和的30％以下；
添加剂的质量占电解液质量的1-3‰。
2.根据权利要求1所述的提高电容型镍氢电池性能的方法，其特征在于：电容型镍氢电池采用如下方法制备：正负极材料分别配置成浆料再压制成片后，剪切成相应大小的极片，激光焊接极耳；正极极片磺化隔膜制袋包装，正负极片按照要求的叠加方法进行叠片，激光焊接好极柱入电池壳，封盖注液后化成最后塑封检测出成品。
3.根据权利要求1所述的提高电容型镍氢电池性能的方法，其特征在于：碱性溶液的配制在密闭容器中进行，水、氢氧化钾、氢氧化锂和氢氧化钠的质量比为11：4：0.2：1.7；将氢氧化钾、氢氧化锂和氢氧化钠固体全部溶解在水中，搅拌溶解即可。
4.根据权利要求1所述的提高电容型镍氢电池性能的方法，其特征在于：电解液的制备方法如下：先配制碱性溶液，冷却至40℃以下，然后加入添加剂氢氧化铯，充分搅拌混合均匀即可。
5.根据权利要求1所述的提高电容型镍氢电池性能的方法，其特征在于：电解液的使用温度为20-30℃。
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