CN109818087B - 一种镍氢电池的化成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种镍氢电池的化成方法，将完成注液的电池搁置一段时间后，以0.1C的电流进行预充电1个小时，将经过预充电的电池置于40℃的环境下，搁置24小时，然后对电池进行化成，所述的化成是使用0.15C电流进行多次充放电的过程，其中充电电压限制为1.55V，放电截止电压为1V。本方法可以有效提高镍氢电池正负极活性物质的利用率，并提高电池的荷电保持能力。

Description

一种镍氢电池的化成方法
技术领域
本发明涉及镍氢电池的技术领域，尤其涉及一种镍氢电池的化成方法。
背景技术
镍氢电池化成是电池在使用前通过一定的方法进行多次充放电循环使电池达到额定放电容量的过程。化成的目的是使负极活性物质储氢合金的性能达到理想的使用状态。
储氢合金的储氢原理是，在一定温度、压力和电极电势的作用下，储氢合金与氢离子发生可逆反应；首先生成固溶体α-MHX，氢通过氢化物层与储氢合金反应，α-MHX与氢反应，产生相变，生成固溶体β-MHX，这样就完成了储氢过程。在这个过程中，储氢合金的体积会发生膨胀，晶格被打开，氢才容易进入晶格，从而完成储氢过程。化成的目的就是使这一过程高效的顺利完成。
专利号201410490021.6名为一种镍氢电池的化成方法介绍了一种可以降低电池自放电的化成方法，专利内容中讲述了将电池置于常温下搁置一段时间，使用0.01C～0.1C的电流预充电至10％～40％的额定容量，再将电池置于30℃～70℃搁置60～144小时，最后对电池进行多步骤化成分容。该方法可以提高荷电保持率3％～6％。该方法的不足之处在于，如其实施例所述的方法，用时达到了约200小时，其中常温搁置与高温搁置时间约168小时；长时间的搁置和化成会出现如下问题；第一，工作效率低；第二，长时间搁置，特别是长时间的高温搁置正极中的CoO不能及时转化成CoOOH，这个过程中容易反应生成其它形式的Co的化合物，会增大电池内阻，劣化电池性能。下述的两篇专利叙述了CoO的转化对电池性能的影响。
专利号201210324533.6名为一种镍氢电池的化成方法中介绍，电池的化成过程中第一次充电将电池电压控制在1V～1.32V之间，可将正极中添加的CoO尽可能的转化成β-CoOOH，因为β-CoOOH有更好的稳定性，从而很大程度降低了电池的自放电。该方法强调将电压范围控制在1V至1.32V之间，使CoO尽可能的转化成β-CoOOH；克服了CoO的自放电问题。
专利号200610151962.2名为镍氢电池预充电化成工艺，专利中介绍分析正极中CoO在化成的过程中会转化成三种状态，这三种状态分别为Co(Ⅰ)CoO、Co(Ⅱ)Co(OH)2、Co(Ⅲ)CoOOH；化成后理想状态为Co(Ⅰ)全部转化成Co(Ⅲ)，如果没能转化完全Co将形成其他种类化合物，电化学惰性严重，使内阻增大。另外Co(Ⅱ)在电解液中以HCoO2 -离子形式存在，容易发生迁移，导致软短路及钴在负极的二次分布，将会劣化电池性能，因此，该专利所述方法最小化Co(Ⅱ)的形成，提高Co(Ⅲ)的百分比；从而提高电池荷电保持能力。
上述两个专利均通过一定的方法控制CoO的转化率，进而提高电池荷电保持能力。但两种方法在控制正极反应的同时，均没有整体考虑其他部分对电池性能的影响；特别是忽略了电解液的扩散均匀性对隔膜、球镍、储氢合金等材料性能的影响。
综上所述，现有的镍氢电池化成技术均存在一定不足之处。因此本发明在活化前进行了一步热活化过程，使电解液对隔膜、球镍、储氢合金进行良好的润湿，能够提高所述材料的利用率和反应均匀性，又通过改进化成的充放电电流大小及充放电时间，使接续的化成步骤更快更好的顺利完成。
发明内容
为解决上述问题，提供一种可以降低镍氢电池自放电，并且提高正负极活性物质的利用率的方法，本发明采用如下技术方案：
一种镍氢电池的化成方法，其步骤为：
(1)将完成注液的电池室温搁置1～5小时，然后以0.1C的电流进行预充电，预充电时间为1小时；
(2)将预充电的电池置于40℃的环境下，搁置24小时；
(3)将电池移出上述环境，在25℃±5℃条件下搁置，直至电池壳体冷却至室温；然后先以0.15C的电流放电，放电截止电压为1V；将电池电量放空后，再以0.15C的电流对电池进行充放电循环，充电时间分别为2、3、4、5、6、8个小时，放电截止电压均设置为1V；最后，以0.5C的电流充电0.6小时，搁置待用。
作为优选，步骤2中，电池被置于干燥烘箱中，并设置环境温度为40℃。
本发明的原理为：电池注液之后室温搁置一段时间，可以使电解液较好的润湿隔膜及正负极片，在隔膜及正负极片均润湿良好的情况下，以0.15C电流充电1个小时，然后将电池置于40℃的环境下，搁置24小时；此热活化步骤可使电解液在隔膜及正负极片上进一步均匀润湿；特别的，在高温环境下电极的氧化还原反应更易进行，因此，将充有少量电的电池置于高温环境中，加快自放电过程，这一过程可以促进储氢合金晶胞打开，通畅吸放氢的通道，有利于下一步的活化过程；经过热活化，以0.15C的电流对电池进行充放电循环，充电时间分别为2、3、4、5、6、8个小时，放电截止电压均设置为1V，采用0.15C进行化成，使正极中的CoO尽可能的高效率的转化成β-CoOOH，负极的储氢合金晶胞打开程度适中，这样正负极活性物质均活化完全，既可相对提高工作效率；又可降低电池的自放电。
附图说明
图1为实施例与三个对照例中各自的方法化成的200Ah电池在25℃环境下搁置30天的自放电对比图。
具体实施方式
下面结合附图1，对本发明的技术方案做进一步说明，但不限于本说明。
实施例1：
一种镍氢电池化成方法，其步骤为：
(1)将完成注液的电池室温搁置1～5小时，然后以0.1C的电流进行充电，充电时间为1小时；
(2)将充过电的电池置于干燥烘箱中，设置烘箱温度为40℃，搁置24小时；
(3)将电池从干燥烘箱内取出，并在25℃±5℃条件下搁置，直至电池壳体冷却至室温。然后先以0.15C的电流放电，放电截止电压为1V；将电池电量放空后，再以0.15C的电流对电池进行充放电循环，充电时间分别为2、3、4、5、6、8个小时，放电截止电压均设置为1V；最后，以0.5C的电流充电0.6小时，搁置待用。
对照例1：
专利号201410490021.6一种镍氢电池的化成方法中，介绍的常规化成方法的步骤如表一中对照例1所示。
对照例2：
专利号201410490021.6一种镍氢电池的化成方法中，其发明内容中介绍的化成方法的步骤如表一中对照例2所示。
对照例3：
专利号201210324533.6一种镍氢电池化成方法，其发明点在于化成过程中，将电池电压控制在1V～1.32V之间，因此对照例3化成方法步骤与实施例1所述的第(3)步一致；
其不同之处在于实施例1中所述的步骤(3)是以30A(0.15C)的电流进行充电，充电时间为3小时；对照例3的第一步充电为使用4A(0.02C)的电流充电9小时，期间电压控制在1V～1.32V之间，其化成方法步骤如表一中对照例3所示。
表一：不同化成方法的步骤
Figure BDA0001965177840000041
Figure BDA0001965177840000051
分别在四种化成方法化成的电池中抽取10只按照IEC61951-2的标准进行28天荷电保持能力测试，结果如下列表格所示。
表二：28天荷电保持率对比
Figure BDA0001965177840000052
表三 28天荷电保持率对比
Figure BDA0001965177840000053
表四 28天荷电保持率对比
Figure BDA0001965177840000054
分别在四种化成方法化成的电池中抽取10只，在25℃环境下搁置30天，每天测试电池电压，使用本发明所述的化成方法化成的电池荷电保持能力较好。
对于本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于由本发明所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (1)

1.一种镍氢电池的化成方法，其特征在于，其步骤为：
(1)将完成注液的电池室温搁置1～5小时，然后以0 .1C的电流进行预充电，预充电时间为1小时；
(2)将预充电后的具有少电量的电池置于干燥烘箱中，并设置环境温度为40℃，搁置24小时；
(3)将电池移出上述环境，在25℃±5℃条件下搁置，直至电池壳体冷却至室温；然后先以0 .15C的电流放电，放电截止电压为1V；将电池电量放空后，再以0 .15C的电流对电池进行充放电循环，充电时间分别为2、3、4、5、6、8个小时，放电截止电压均设置为1V，使正极中的CoO尽可能的高效率的转化成β-CoOOH，负极的储氢合金晶胞打开程度适中；最后，以0.5C的电流充电0 .6小时，搁置待用。
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Effective date of registration: 20220823

Granted publication date: 20220422

Pledgee: Cangnan Sub-branch of Bank of Wenzhou Co.,Ltd.

Pledgor: ZHEJIANG LINRUN NEW ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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