CN111477846A - 一种高倍率镍氢电池正极及其制作方法 - Google Patents

一种高倍率镍氢电池正极及其制作方法 Download PDF

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Abstract

一种高倍率镍氢电池正极及其制作方法，正极活性材料按重量份包含球形氢氧化镍92～95、氧化亚钴3～4、乙炔黑1.5～3、氧化钇0.5～1，利用乙炔黑导电性好且比氧化亚钴粒径小的特点，在镍氢电池正极极片制作过程中乙炔黑能够填充到球形氢氧化镍与氧化亚钴及添加剂之间的间隙，填充到间隙后等同于把球镍包覆，从而在不需要使用高成本的包覆钴的球镍的情况下也能形成良好的导电层，降低了成本的同时使电池能够高倍率放电。

Description

一种高倍率镍氢电池正极及其制作方法
技术领域
本发明涉及镍氢电池领域，特别是一种高倍率镍氢电池正极及其制作方法。
背景技术
为了获得高倍率的镍氢电池，目前主要有两种方式改进电池的正极：1、正极的活性材料增加氧化亚钴的重量比例或者采用含包覆钴的球镍；2、增加正极极片的发泡镍基体的面密度。但以上两种方案的成本比较高，因此，业界亟需获得一种高倍率镍氢电池正极及其制作方法，降低高倍率镍氢电池的正极制作成本。
发明内容
本发明的主要目的在于克服上述技术缺陷，提供一种能够放电倍率高、成本低的高倍率镍氢电池的正极及其制作方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高倍率镍氢电池正极，包括正极活性材料，所述正极活性材料按重量份包含如下材料：球形氢氧化镍92～95、氧化亚钴3～4、乙炔黑1.5～3、氧化钇0.5～1。
进一步地：
还包括发泡镍，所述正极活性材料填入所述发泡镍。
一种高倍率镍氢电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液以及壳体，所述正极片为所述的高倍率镍氢电池正极。
进一步地：
所述负极片为稀土储氢合金粉填入铜网辊压成片裁切获得。
所述隔膜为PP材质。
所述电解液为氢氧化钾溶液。
所述氢氧化钾溶液的浓度为7～10mol/L。
一种高倍率镍氢电池正极的制作方法，包括如下步骤：
S1、按重量份称取球形氢氧化镍92～95、氧化亚钴3～4、乙炔黑1.5～3、氧化钇0.5～1，混合均匀获得正极粉；
S2、将所述正极粉填入发泡镍，压成片后，裁切获得正极片。
一种高倍率镍氢电池的制作方法，包括使用前述的正极的制作方法制作电池正极的步骤。
进一步地：
还包括：将稀土储氢合金粉填入铜网辊压成片裁切获得负极片，将所述负极片、隔膜、所述正极片进行卷绕入壳，注入电解液，封口，获得所述电池；优选地，隔膜为PP材质；优选地，电解液采用氢氧化钾溶液，其浓度为7～10mol/L。
本发明具有如下有益效果：
本发明提供一种成本低廉的高倍率镍氢电池正极及其制作方法，正极活性材料增加了乙炔黑替换部分氧化亚钴，利用乙炔黑导电性好且比氧化亚钴粒径小(纳米级)的特点，在本发明的镍氢电池正极极片制作过程中乙炔黑能够填充到球形氢氧化镍(简称球镍)与氧化亚钴及添加剂氧化钇之间的间隙，填充到间隙后等同于把球镍包覆，从而在不需要使用高成本的包覆钴的球镍的情况下也能形成良好的导电层，降低了成本的同时使电池能够高倍率放电。
附图说明
图1是本发明实施例与对比例在25℃±5环境下的5C放电曲线对比图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
本发明实施例提供一种高倍率低成本的镍氢电池正极，其活性材料包括：
普通球形氢氧化镍、氧化亚钴、乙炔黑、氧化钇，按100％的重量比为(92～95):(3～4):(1.5～3):(0.5～1)。
本发明实施例提供一种制作高倍率低成本镍氢电池正极片方法，其过程包括：
1、按以上配方称取一定重量按比例值进行混合过筛搅拌均匀，获得正极粉；
2、获得发泡镍，将搅拌均匀的正极粉填入，经过对辊机碾压，裁切获得正极片；
本发明实施例提供一种使用前述实施例的正极片，制作二次镍氢电池的方法：
该正极片应用于二次镍氢电池，二次镍氢电池由正极片、负极片、隔膜、电解液、壳体组成；负极片为稀土储氢合金粉填入铜网辊压成片裁切获得，隔膜优选PP材质，电解液采用优选氢氧化钾溶液其浓度为7～10mol/L；将负极片、隔膜、正极片进行卷绕入壳，注入电解液，封口，获得电池。
实施例1：
将普通球形氢氧化镍、氧化亚钴、乙炔黑、氧化钇重量比为93:3:3：1混合过筛搅拌均匀，获得正极粉，将正极粉填入到发泡镍，辊压，裁切获得正极片。
实施例2：
将普通球形氢氧化镍、氧化亚钴、乙炔黑、氧化钇重量比为95:3:1.5：0.5混合过筛搅拌均匀，获得正极粉，将正极粉填入到发泡镍，辊压，裁切获得正极片。
实施例3：
将普通球形氢氧化镍、氧化亚钴、乙炔黑、氧化钇重量比为92:4:3：1混合过筛搅拌均匀，获得正极粉，将正极粉填入到发泡镍，辊压，裁切获得正极片。
对比例1：
将普通球形氢氧化镍、氧化亚钴、氧化钇重量比为93:6：1混合过筛搅拌均匀，获得正极粉，将正极粉填入到发泡镍，辊压，裁切获得正极片。
对比例2：
将包覆钴的球形氢氧化镍(CoOOH)、氧化钇重量比为99：1混合过筛搅拌均匀，获得正极粉，将正极粉填入到发泡镍，辊压，裁切获得正极片。
上述普通球形氢氧化镍为Zn4，实施例和对比例负极片均采用AB5型合金粉填入ρ280g/㎡的铜网经辊压裁切获得负极片，隔膜采用PP材质，电解液浓度为8.3moL/L氢氧化钾溶液，将负极片、隔膜、正极片进行卷绕，入壳，注入电解液，然后封口，获得电池，将电池放入45℃高温环境中搁置12小时，0.1C充电3小时，再45℃高温环境中搁置24小时，清余电至1.0V，0.1C充16小时。上述二次镍氢电池设计为SC2000mAh容量。
分别将以上方法获得的电池进行性能测试，测试项包含：
测试内阻15pcs，表1；
测试1C容量15pcs，表2；
测试5C容量1pcs，图1，电池以0.2C充电7小时，然后5C放电至0.8V；
荷电保持率测试5pcs，表3，将电池0.1C充16小时再以0.2C放至1.0V获得初始容量再以0.1C充16小时，然后在45℃环境中搁置28天，再以0.2C放电至1.0V获得荷电保持容量，荷电保持率＝荷电保持容量/初始容量；
经上述测试得到数据如下：
表1
Figure BDA0002429497830000041
Figure BDA0002429497830000051
表2
Figure BDA0002429497830000052
表3
Figure BDA0002429497830000053
Figure BDA0002429497830000061
从上述表1的数据可以看出，实施例3的内阻性能是最好的，但与最差的对比例2相差不大；从表2的数据可以看到，实施例2的容量发挥最高，主要为球形氢氧化镍含量高，比其它方案高出约60mAh；从表3的数据可以看到，实施例3的荷电保持率最好。
从图1可以看出，实施例1和对比例1的5C放电曲线基本重叠，实施例3和对比例2的5C放电最长两方案曲线基本重叠，从上述数据得出结论添加乙炔黑对高倍率放电有良好的表现。
本发明的背景部分可以包含关于本发明的问题或环境的背景信息，而不一定是描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离专利申请的保护范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。

Claims (10)

1.一种高倍率镍氢电池正极，包括正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料按重量份包含如下材料：球形氢氧化镍92～95、氧化亚钴3～4、乙炔黑1.5～3、氧化钇0.5～1。
2.如权利要求1所述的高倍率镍氢电池正极，其特征在于，还包括发泡镍，所述正极活性材料填入所述发泡镍。
3.一种高倍率镍氢电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液以及壳体，其特征在于，所述正极片为根据权利要求1至2任一项所述的高倍率镍氢电池正极。
4.如权利要求3所述的高倍率镍氢电池，其特征在于，所述负极片为稀土储氢合金粉填入铜网辊压成片裁切获得。
5.如权利要求3或4所述的高倍率镍氢电池，其特征在于，所述隔膜为PP材质。
6.如权利要求3至5任一项所述的高倍率镍氢电池，其特征在于，所述电解液为氢氧化钾溶液。
7.如权利要求6所述的高倍率镍氢电池，其特征在于，所述氢氧化钾溶液的浓度为7～10mol/L。
8.一种高倍率镍氢电池正极的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、按重量份称取球形氢氧化镍92～95、氧化亚钴3～4、乙炔黑1.5～3、氧化钇0.5～1，混合均匀获得正极粉；
S2、将所述正极粉填入发泡镍，压成片后，裁切获得正极片。
9.一种高倍率镍氢电池的制作方法，其特征在于，包括使用如权利要求8所述的制作方法制作电池正极的步骤。
10.如权利要求9所述的制作方法，其特征在于，还包括：将稀土储氢合金粉填入铜网辊压成片裁切获得负极片，将所述负极片、隔膜、所述正极片进行卷绕入壳，注入电解液，封口，获得所述电池；优选地，隔膜为PP材质；优选地，电解液采用氢氧化钾溶液，其浓度为7～10mol/L。
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