CN111564623A - 镍氢动力电池正极浆料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种镍氢动力电池正极浆料，包括正极活性物质、添加剂、稳定剂、粘结剂和分散剂，所述正极活性物质、添加剂、稳定剂、粘结剂、分散剂的质量比为100～110：3～5：0.1～0.3：0.06～0.1：0.8～1.2；所述正极活性物质为覆钴加锌球镍，所述添加剂为钴粉、氧化钇中的一种或多种；所述稳定剂为黄原胶，所述稳定剂以粉末状添加或配制成0.04％～0.1％的溶液添加；所述粘结剂为CMC或HPMC；所述分散剂为60％的PFTE乳液，浆料的固含量为70％～80％。还提供本发明镍氢动力电池正极浆料的制备方法。本发明的镍氢动力电池正极浆料，稳定性较好，不易分层沉淀，可提高极片重量一致性，其制备方法简单可行。

Description

镍氢动力电池正极浆料
技术领域
本发明涉及一种镍氢动力电池正极浆料。
背景技术
镍氢动力电池的应用领域越来越多，而正极片、负极片的一致性是影响镍氢动力电池性能一致性的关键，特别是正极片。而正极片的一致性与正极浆料有很大的关系，正极浆料稳定性好，则正极片在上浆过程中的填充均匀性就好，其重量一致性就好。目前现有常规的镍氢动力电池正极浆料，通常仅采用了CMC、HPMC、PTFE、SBR等胶黏剂，正极浆料在极片涂布过程中易出现分层沉淀，稳定性较差，最终使得正极片充填重量分布差，正极片重量一致性差，无法满足汽车动力电池要求。
发明内容
本发明旨在提供一种稳定性较好、可提高极片重量一致性的镍氢动力电池正极浆料。还提供本发明镍氢动力电池正极浆料的制备方法，方法简单可行。
本发明通过以下方案实现：
一种镍氢动力电池正极浆料，包括正极活性物质、添加剂、稳定剂、粘结剂和分散剂，所述正极活性物质、添加剂、稳定剂、粘结剂、分散剂的质量比为100～110：3～5：0.1～0.3：0.06～0.1：0.8～1.2；所述正极活性物质为覆钴加锌球镍，所述添加剂为钴粉、氧化钇中的一种或多种，在添加剂为两种物质混合时，两种物质的比例可根据需要进行调整；所述稳定剂为黄原胶，所述稳定剂以粉末状添加或以配制成0.04％～0.1％的溶液添加；所述粘结剂为CMC或HPMC，一般将粘结剂配制成1％～3％的溶液添加；所述分散剂为60％的PFTE乳液，浆料的固含量为70％～80％。
进一步地，所述浆料的粘度为4000～14000pa.S，所述浆料的密度为1.60～2.40g/cm3。
一种如上所述的镍氢动力电池正极浆料的制备方法，按以下步骤进行：
(1)按比例称取正极活性物质、添加剂、稳定剂、粘结剂和分散剂，按浆料的固含量计算去离子水的用量并准备好待用，将粘结剂使用待用去离子水配制成1％～3％的溶液；
(2)若稳定剂以配制成0.04％～0.1％的溶液添加，则将稳定剂使用待用去离子水配制好稳定剂溶液，之后将正极活性物质和添加剂置于练合釜中混合均匀，混合时间一般控制为30～45min，将待用去离子水的剩余部分一次性或分多次加入练合釜中进行搅拌—刮浆，搅拌总时间一般控制为30～45min，中间刮浆1～2次，接着往练合釜中加入配制好的稳定剂溶液搅拌一定时间，搅拌时间一般控制为5～10min；若稳定剂以粉末状添加，则将正极活性物质、添加剂和稳定剂置于练合釜中混合均匀，混合时间一般控制为30～45min，将待用去离子水的剩余部分一次性或分多次加入练合釜中进行搅拌——刮浆，搅拌总时间一般控制为30～45min，中间刮浆1～2次；
(3)依次往练合釜中加入粘结剂溶液、分散剂并分别搅拌均匀，搅拌时间一般分别控制为3～5min，最后抽真空搅拌均匀，抽真空搅拌时间一般控制为3～6min。
若稳定剂以配制成0.04％～0.1％的溶液添加，则在往练合釜中加入稳定剂溶液后的搅拌方式采用行星式搅拌和分散盘同时进行，其中行星式搅拌转速为13～25rpm，分散盘速度为800～3000rpm。其他步骤中的搅拌方式都采用行星式搅拌，搅拌转速按现有技术即可。
本发明的镍氢动力电池正极浆料，将黄原胶作为稳定剂添加，使得浆料的粘度稳定性较好，在24h内不易分层沉淀，不易团聚，使得正极片上浆较为均匀，正极片填充均匀性较好，正极片重量稳定性、一致性较好，从而可提高镍氢电池容量稳定性和一致性，有利于后续制作的动力电池包的一致性，提高动力电池包的整体性能。本发明镍氢动力电池正极浆料的制备方法，简单可行。
附图说明
图1为按实施例1方法制得的镍氢动力电池正极浆料与现有常规镍氢动力电池正极浆料的密度随时间的变化曲线图；
图2为使用实施例1方法制得的镍氢动力电池正极浆料制作的正极片与使用现有常规镍氢动力电池正极浆料制作的正极片的重量分布图；
图3为按实施例2方法制得的镍氢动力电池正极浆料与现有常规镍氢动力电池正极浆料的密度随时间的变化曲线图；
图4为使用实施例2方法制得的镍氢动力电池正极浆料制作的正极片与使用现有常规镍氢动力电池正极浆料制作的正极片的重量分布图。
图5为按实施例3方法制得的镍氢动力电池正极浆料与现有常规镍氢动力电池正极浆料的密度随时间的变化曲线图；
图6为使用实施例3方法制得的镍氢动力电池正极浆料制作的正极片与使用现有常规镍氢动力电池正极浆料制作的正极片的重量分布图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于实施例之表述。
实施例1
一种镍氢动力电池正极浆料的制备方法，按以下步骤进行：
(1)按正极活性物质、添加剂、稳定剂、粘结剂、分散剂的质量比100：3：0.1：0.06：0.8称取各物质，正极活性物质为覆钴加锌球镍，添加剂为钴粉，稳定剂为黄原胶，粘结剂为CMC，分散剂为60％的PFTE乳液，按浆料的固含量75％计算去离子水的用量并准备好待用，将粘结剂使用待用去离子水配制成3％的CMC溶液；
(2)将稳定剂使用待用去离子水配制成0.04％的稳定剂溶液，之后将正极活性物质和添加剂置于练合釜中混合30min，将待用去离子水的剩余部分分两次加入练合釜中进行搅拌——刮浆，搅拌总时间控制为30min，中间刮浆1次，接着往练合釜中加入配制好的稳定剂溶液采用行星式搅拌和分散盘同时进行的方式搅拌10min，行星式搅拌转速为13rpm，分散盘速度为800rpm；
(3)依次往练合釜中加入粘结剂溶液、分散剂并分别搅拌5min，最后抽真空搅拌6min，即制得镍氢动力电池正极浆料。
取少量实施例1方法制得的镍氢动力电池正极浆料测其固含量、粘度和密度，测得其固含量为74％，粘度为6500pa.S，密度为2.245g/cm3。
取一瓶实施例1方法制得的镍氢动力电池正极浆料与现有常规镍氢动力电池正极浆料，分别静置24h，0h、1h、2h、5h、10h、24h，并观察浆料分层情况，两种浆料的密度随时间的变化曲线如图1所示，其中带“▲”实线表示现有常规镍氢动力电池正极浆料的密度变化曲线，带“■”实线表示按实施例1方法制得的镍氢动力电池正极浆料的密度变化曲线，从图1中可看出，按实施例1方法制得的镍氢动力电池正极浆料的密度随时间的变化不大，较为稳定，未出现明显的团聚、分层沉淀现象。
将实施例1方法制得的镍氢动力电池正极浆料与现有常规镍氢动力电池正极浆料分别按某C型镍氢电池的工艺制作正极片，对两者制作出的正极片分别进行重量分布情况分析，正极片重量分布如图2所示，从图2中可看出，其中使用实施例1方法制得的镍氢动力电池正极浆料制作的正极片的重量分布Cpk为2.88，使用现有常规镍氢动力电池正极浆料制作的正极片的重量分布Cpk为1.91，对比可知，使用实施例1方法制得的镍氢动力电池正极浆料制作的正极片的重量一致性较好。
实施例2
一种镍氢动力电池正极浆料的制备方法，其步骤与实施例1的镍氢动力电池正极浆料的制备方法的步骤基本相同，其不同之处在于：
1、步骤(1)中，正极活性物质、添加剂、稳定剂、粘结剂、分散剂的质量比110：5：0.3：0.1：1.2，按浆料的固含量80％计算去离子水的用量，添加剂为氧化钇，粘结剂为HPMC，将粘结剂使用待用去离子水配制成1％的HPMC溶液；
2、步骤(2)中，将稳定剂使用待用去离子水配制成0.1％的稳定剂溶液，正极活性物质和添加剂置于练合釜中混合40min，将待用去离子水的剩余部分一次性加入练合釜中进行搅拌——刮浆，搅拌总时间控制为45min，中间刮浆2次，加入稳定剂溶液后的搅拌时间控制为5min，行星式搅拌转速为25rpm，分散盘转速为3000rpm；
3、步骤(3)中，加入粘结剂溶液、分散剂后的搅拌时间分别控制为3min，抽真空搅拌时间控制为3min。
取少量实施例2方法制得的镍氢动力电池正极浆料测其固含量、粘度和密度，测得其固含量为78.9％，粘度为8000pa.S，密度为2.185g/cm3。
取一瓶实施例2方法制得的镍氢动力电池正极浆料与现有常规镍氢动力电池正极浆料，分别静置24h，每隔30min测试浆料密度并观察浆料分层情况，两种浆料的密度随时间的变化曲线如图3所示，其中带“▲”实线表示现有常规镍氢动力电池正极浆料的粘度密度变化曲线，带“■”实线表示按实施例2方法制得的镍氢动力电池正极浆料的密度变化曲线，从图3中可看出，按实施例2方法制得的镍氢动力电池正极浆料的密度随时间的变化不大，较为稳定，未出现明显的团聚、分层沉淀现象。
将实施例2方法制得的镍氢动力电池正极浆料与现有常规镍氢动力电池正极浆料分别按某D型镍氢电池的工艺制作正极片，对两者制作出的正极片分别进行重量分布情况分析，正极片重量分布如图4所示，从图4中可看出，其中使用实施例2方法制得的镍氢动力电池正极浆料制作的正极片的重量分布Cpk为1.71，使用现有常规镍氢动力电池正极浆料制作的正极片的重量分布Cpk为1.24，对比可知，使用实施例2方法制得的镍氢动力电池正极浆料制作的正极片的重量一致性较好。
实施例3
一种镍氢动力电池正极浆料的制备方法，其步骤与实施例1的镍氢动力电池正极浆料的制备方法的步骤基本相同，其不同之处在于：
1、步骤(1)中，正极活性物质、添加剂、稳定剂、粘结剂、分散剂的质量比105：4：0.25：0.08：1.0，按浆料的固含量71％计算去离子水的用量，将粘结剂使用待用去离子水配制成2％的CMC溶液；
2、步骤(2)中，稳定剂以粉末状添加，将正极活性物质、添加剂和稳定剂置于练合釜中混合45min，将待用去离子水的剩余部分分两次加入练合釜中进行搅拌——刮浆，搅拌总时间控制为40min，中间刮浆1次；
3、步骤(3)中，加入粘结剂溶液、分散剂后的搅拌时间分别控制为4min，抽真空搅拌时间控制为5min。
取少量实施例3方法制得的镍氢动力电池正极浆料测其固含量、粘度和密度，测得其固含量为70.4％，粘度为9000pa.S，密度为1.815g/cm3。
取一瓶实施例3方法制得的镍氢动力电池正极浆料与现有常规镍氢动力电池正极浆料，分别静置24h，测试浆料密度并观察浆料分层情况，两种浆料的密度随时间的变化曲线如图5所示，其中带“▲”实线表示现有常规镍氢动力电池正极浆料的密度变化曲线，带“■”实线表示按实施例3方法制得的镍氢动力电池正极浆料的密度变化曲线，从图5中可看出，按实施例3方法制得的镍氢动力电池正极浆料的密度随时间的变化不大，较为稳定，未出现明显的团聚、分层沉淀现象。
将实施例3方法制得的镍氢动力电池正极浆料与现有常规镍氢动力电池正极浆料分别按某D型镍氢电池的工艺制作正极片，对两者制作出的正极片分别进行重量分布情况分析，正极片重量分布如图6所示，从图6中可看出，其中使用实施例3方法制得的镍氢动力电池正极浆料制作的正极片的重量分布Cpk为1.34，使用现有常规镍氢动力电池正极浆料制作的正极片的重量分布Cpk为0.91，对比可知，使用实施例3方法制得的镍氢动力电池正极浆料制作的正极片的重量一致性较好。

Claims (4)

1.一种镍氢动力电池正极浆料，其特征在于：包括正极活性物质、添加剂、稳定剂、粘结剂和分散剂，所述正极活性物质、添加剂、稳定剂、粘结剂、分散剂的质量比为100～110：3～5：0.1～0.3：0.06～0.1：0.8～1.2；所述正极活性物质为覆钴加锌球镍，所述添加剂为钴粉、氧化钇中的一种或多种；所述稳定剂为黄原胶，所述稳定剂以粉末状添加或配制成0.04％～0.1％的溶液添加；所述粘结剂为CMC或HPMC；所述分散剂为60％的PFTE乳液，浆料的固含量为70％～80％。
2.如权利要求1所述的镍氢动力电池正极浆料，其特征在于：所述浆料的粘度为4000～14000pa.S，所述浆料的密度为1.60～2.40g/cm3。
3.一种如权利要求1或2所述的镍氢动力电池正极浆料的制备方法，其特征在于：按以下步骤进行：
(1)按比例称取正极活性物质、添加剂、稳定剂、粘结剂和分散剂，按浆料的固含量计算去离子水的用量并准备好待用，将粘结剂使用待用去离子水配制成1％～3％的溶液；
(2)若稳定剂以配制成0.04％～0.1％的溶液添加，则将稳定剂使用待用去离子水配制好稳定剂溶液，之后将正极活性物质和添加剂置于练合釜中混合均匀，将待用去离子水的剩余部分一次性或分多次加入练合釜中进行搅拌—刮浆，接着往练合釜中加入配制好的稳定剂溶液搅拌一定时间；若稳定剂以粉末状添加，则将正极活性物质、添加剂和稳定剂置于练合釜中混合均匀，将待用去离子水的剩余部分一次性或分多次加入练合釜中进行搅拌——刮浆；
(3)依次往练合釜中加入粘结剂溶液、分散剂并分别搅拌均匀，最后抽真空搅拌均匀。
4.如权利要求3所述的镍氢动力电池正极浆料的制备方法，其特征在于：若稳定剂以配制成0.04％～0.1％的溶液添加，则在往练合釜中加入稳定剂溶液后的搅拌方式采用行星式搅拌和分散盘同时进行，其中行星式搅拌转速为13～25rpm，分散盘速度为800～3000rpm。
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