CN110380138A - 一种二次镍系电池电解液、制备方法及电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二次镍系电池电解液，属于电池领域，包括：由质量百分比为10～31％氢氧化钠，1～9％氢氧化锂，0.01～0.1％氢氧化钡，1～9％氧化锌，51.9～87.9％去离子水配制而成，本发明还公开了电解液的制备方法，及包括上述电解液的电池，本发明公开的技术方案可有效解决现有技术中无法提升二次镍系电池的循环寿命的技术问题。

Description

一种二次镍系电池电解液、制备方法及电池
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体涉及一种二次镍系电池电解液、制备方法及电池。
背景技术
随着电池在新能源领域的广泛需求(例如家用小电器、汽车交通、航天等领域)，对电池性能要求越来越高，特别是对电池的寿命及耐储存要求，传统二次镍系电池的寿命主要通过负极活性物质对正极活性物质的过量来确保寿命的循环次数，使得电池成本高。如可以通过电解液来增加电池循环寿命，可以降低电池成本，传统二次镍系电池的电解液主要成分为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂等碱性混合溶液，对于目前的技术已经无法提升二次镍系电池的循环寿命。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种二次镍系电池电解液、制备方法及电池，用以解决现有技术中的电解液无法提升二次镍系电池的循环寿命的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种二次镍系电池电解液，包括：
由质量百分比为10～31％氢氧化钠，1～9％氢氧化锂，0.01～0.1％氢氧化钡，1～9％氧化锌，51.9～87.9％去离子水配制而成。
优选地，所述氢氧化钠的质量百分比为10％，15％，20％，25％，30％，31％中任意一数值，或它们之间的任何数值。
优选地，所述氢氧化锂的质量百分比为1％，2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％中任意一数值，或它们之间的任何数值。
优选地，所述氢氧化钡的质量百分比为0.01％，0.02％，0.04％，0.06％，0.08％，0.1％中任意一数值，或它们之间的任何数值。
优选地，所述氧化锌的质量百分比为1％，2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％中任意一数值，或它们之间的任何数值。
另外一方面，本发明实施例还提供了一种二次镍系电池电解液的制备方法，包括：
根据上述的电解液中氢氧化钠，氢氧化锂，氢氧化钡，氧化锌和去离子水的质量百分比获取氢氧化钠，氢氧化锂，氢氧化钡，氧化锌和去离子水；
在常温下将获取的氢氧化钠，氢氧化锂，氢氧化钡，氧化锌依次加入到获取的去离子水中，经过搅拌，使其均匀溶解，得到混合液，将其常温搁置，待混合液温度降到后，得到电解液。
另外一方面，本发明实施例还提供了一种电池，包括上述任意一项的电解液。
本发明实施例具有如下优点：
本发明实施例提出的一种二次镍系电池电解液、制备方法及电池，本发明实施例公开的技术方案采用氢氧化钡和氧化锌作为电解液的添加剂，在相互协同效应下使电解液利于正负极的导电，进一步的促进镍系二次电池的正负极可逆反应，从而提高了电池的寿命循环次数及荷电耐储存。
附图说明
图1为本发明实施例和对比例制备的二次镍系电池1C循环寿命曲线对比图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面通过非限制性的实施例并结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：本发明二次镍系电池电解液的制备
在常温下(20℃-30℃环境中)称取23g氢氧化钠、1.3g氢氧化锂、0.06g氢氧化钡、3.7g氧化锌、71.94g去离子水，将上述23g氢氧化钠、1.3g氢氧化锂、0.06g氢氧化钡、3.7g氧化锌依次加入到71.94g去离子水中，经过搅拌，使其均匀溶解，得到混合液，将其常温搁置，待混合液温度降到常温后，获得一种长寿命二次镍系电解液，OH-摩尔浓度在8.52mol/L。
实施例2：本发明一种二次镍系电池电解液的制备
在常温下(20℃-30℃环境中)称取27g氢氧化钠、1.7g氢氧化锂、0.1g氢氧化钡、3.3g氧化锌、67.9g去离子水，将上述27g氢氧化钠、1.7g氢氧化锂、0.1g氢氧化钡、3.3g氧化锌依次加入到67.9g去离子水中，经过搅拌，使其均匀溶解，得到混合液，将其常温搁置，待混合液温度降到常温后，获得一种长寿命二次镍系电解液，OH-摩尔浓度在9.41mol/L。
实施例3：本发明二次镍系电池电解液的制备
在常温下(20℃-30℃环境中)称取25g氢氧化钠、1.6g氢氧化锂、0.09g氢氧化钡、3.1g氧化锌、70.21g去离子水，将上述25g氢氧化钠、1.6g氢氧化锂、0.09g氢氧化钡、3.1g氧化锌、依次加入到70.21g去离子水中，经过搅拌，使其均匀溶解，得到混合液，将其常温搁置，待混合液温度降到常温后，获得一种长寿命二次镍系电解液，OH-摩尔浓度在9.28mol/L。
对比例1：传统二次镍系电池电解液的制备
传统二次镍系电池电解液主要成分为：氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂(LiOH.H2O)、水。
制备方法为：在常温下(20℃-30℃环境中)称取9.1g氢氧化钾、18.7g氢氧化钠、2.2g氢氧化锂、70g去离子水；将称取的水和氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂，经过混合搅拌使其均匀溶解，将其常温搁置，待温度降到常温后，获得电解液，OH-摩尔浓度在OH-摩尔浓度为8.52mol/L。
对比例2：传统二次镍系电池电解液的制备
制备方法为：在常温下(20℃-30℃环境中)称取18.3g氢氧化钾、15.6g氢氧化钠、1.6g氢氧化锂、64.5g去离子水；将称取的水和氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂，经过混合搅拌使其均匀溶解，将其常温搁置，待温度降到常温后，获得电解液，OH-摩尔浓度在OH-摩尔浓度为9.42mol/L。
对比例3：传统二次镍系电池电解液的制备
制备方法为：在常温下(20℃-30℃环境中)称取16.0g氢氧化钾、18.0g氢氧化钠、1.5g氢氧化锂、64.5g去离子水；将称取的水和氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂，经过混合搅拌使其均匀溶解，将其常温搁置，待温度降到常温后，获得电解液，OH-摩尔浓度在OH-摩尔浓度为10.10mol/L。
将上述实施例1，2和3制备的电解液和对比例1、2和3制备的电解液分别注入同一种镍氢电池，设计容量为AA2000mAh；正极片采用覆钴形球镍，将球镍填入发泡镍辊压成片裁切获得。磺化隔膜采用PP材质。负极片采用AB5型合金粉，采用湿法配方将合金粉涂敷在钢带上，经过烘干，辊压，裁切，获得负极片。将负极片、隔膜、正极片进行卷绕，入壳，注入电解液，然后封口、搁置、化成、分容获得电池。
通过以上方法获得的电池，使用新威尔高性能电池检测系统测试柜进行以下性能测试，测试项包含：
1、测试电池内阻
使用蓝奇内阻测试仪BK-600A；
2、测试电池1C容量
步骤一：电池1C充电72分钟；
步骤二：搁置30分钟；
步骤三：电池1C放电至1.0V，获得电池1C容量。
3、荷电保持率测试
步骤一：将电池0.1C充16小时；
步骤二：搁置30分钟；
步骤三：将电池0.2C放电至1.0V；
步骤四：获得电池原始容量；
步骤五：重复步骤一和步骤二；
步骤六：将电池放入可程式恒温恒湿试验箱，设置45℃搁置28天；
步骤七：电池冷却到常温后再0.2C放电至1.0V，获得荷电保持容量；
步骤八：荷电保持容量/原始容量＝荷电保持率。
4、测试1C寿命
步骤一：电池1C充电72分钟，同时设置电压降5mV；
步骤二：搁置30分钟；
步骤三：电池1C放电至1.0V；
步骤四：循环步骤一至步骤三450次。
得到数据如下表1和图1所示
表1
从上表和图1数据可以得出实施例1的内阻最大为15.6mΩ，容量2024mAH，荷电保持率86.6％，寿命循环达到399周，为实施例最差。对比例2容量发挥最好，荷电保持率是对比例中最好的，寿命循环也是对比例中最好的，但是从内阻、荷电保持率和寿命性能方面得出实施例1比对比例2明显提高，因此可以得出一种长寿命二次镍系电池电解液相比常规碱液制程电池的内阻、长期储存、使用寿命有明显提高，大大提高了电池的性能。从数据中还可以得出一种长寿命二次镍系电池电解液添加剂氧化锌和氢氧化钡添加的量，要与氢氧化钠和氢氧化锂的量达到一个最佳比配，才能相互发挥最佳的协同效应，才能使电池寿命性能明显提高。
本发明实施例提出的一种二次镍系电池电解液、制备方法及电池，本发明实施例公开的技术方案采用氢氧化钡和氧化锌作为电解液的添加剂，在相互协同效应下使电解液的导电性有所提高，由于氧化锌能维持电场强度，保持电荷的储存，利于电池寿命，但是由于氧化锌能够把电池中的钴和锰析出，对正负极的导电有致命影响，在电解液中添加氢氧化钠，可以就能抑制钴和锰析出，添加氢氧化钡起到对电解液的稳定性作用，有利于电极的导电就利于正负极的可逆反应进一步的促进镍系二次电池的正负极可逆反应，从而提高了电池的寿命循环次数及荷电耐储存。
虽然，本文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种二次镍系电池电解液，其特征在于，由质量百分比为10～31％氢氧化钠，1～9％氢氧化锂，0.01～0.1％氢氧化钡，1～9％氧化锌，51.9～87.9％去离子水配制而成。
2.如权利要求1所述的一种二次镍系电池电解液，其特征在于，所述氢氧化钠的质量百分比为10％，15％，20％，25％，30％，31％中任意一数值，或它们之间的任何数值。
3.如权利要求1所述的一种二次镍系电池电解液，其特征在于，所述氢氧化锂的质量百分比为1％，2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％中任意一数值，或它们之间的任何数值。
4.如权利要求1所述的一种二次镍系电池电解液，其特征在于，所述氢氧化钡的质量百分比为0.01％，0.02％，0.04％，0.06％，0.08％，0.1％中任意一数值，或它们之间的任何数值。
5.如权利要求1所述的一种二次镍系电池电解液，其特征在于，所述氧化锌的质量百分比为1％，2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％中任意一数值，或它们之间的任何数值。
6.一种二次镍系电池电解液的制备方法，其特征在于，包括：
根据权利要求1至5中任意一项的电解液中氢氧化钠，氢氧化锂，氢氧化钡，氧化锌和去离子水的质量百分比获取氢氧化钠，氢氧化锂，氢氧化钡，氧化锌和去离子水；
在常温下将获取的氢氧化钠，氢氧化锂，氢氧化钡，氧化锌依次加入到获取的去离子水中，经过搅拌，使其均匀溶解，得到混合液，将其常温搁置，待混合液温度降到常温后，得到电解液。
7.一种电池，包括权利要求1至5任意一项的电解液。
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