CN1291798A - 双极叠层式动力型镍氢电池电极及其制造 - Google Patents

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陈迂
沈坚白
蒋新元
蔡韵
赵筱贞
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Abstract

本发明公开了一种双极叠层式动力型镍氢电池电极及其制造方法,其特征在于将碳纤维与高分子乳液交联纤维化组成基体,用电沉积或电渗析的方法将镍沉积或渗析到交联纤维上,制成的基体电极与表面经电化学沉积金属的导电氢氧化亚镍或氢氧化镍,以及聚合物微粉混和后,经反复碾联纤维化后,将干粉充填入上述基体,再经高压成型得到电极极片;采用本方法制备的电极,电化学活性高、内压低、内阻小、适用于高电流密度的动力型镍氢电池。

Description

双极叠层式动力型镍氢电池电极及其制造
本发明涉及一种电池电极及其制造，特别是双极叠层式动力型镍氢电池电极及其制造，属于电池领域。
双极性电池具有内阻低，电流分布均匀和质量轻的优点，特点适用于动力型用途。双极性动力型镍氢电池的关键是叠层式平板电极，但是由于双极性电池采用平板式极片承受内压小于2kg／cm2，耐过充能力差，特别是镍氢电池因为内压高，更难以实用化，基本上处于实验室阶段。
为进一步提高镍氢电池的比能量，电极的轻型化与高强度化日益重要，过去的基体基本采用泡沫镍和冲孔钢带，由于金属一般比较重，其产品不能满足新的要求。
本发明的目的在于提供一种新的干法电极及其制造方法。
本发明的另一个目的在于提供这种电极在双极叠层式动力型镍氢电池上的应用。
本发明的目的在于提供一种轻型高强度高导电基体电极及其制造方法。
本发明的另一个目的在于提供一种轻型高强度高导电基体电极在镍氢电池上的应用。
为了完成上述任务，本发明中基体电极制造的方法为：
为提高导电率、活性物质利用率和充填密度，本发明中采用多层表面处理方法，采用多层表面处理的方法，可以阻止多次冲放电循环时，氢氧化镍表面的导电CoOOH在内部的扩散，这样就避免了表面导电性能的降低，改善抗腐蚀性能；使高导电率和高容量的要求得以实现。
本发明采用平均粒度为0．5-30微米的氢氧化镍，经金属层(1)、微孔金属层(2)、氢氧化物层(3)和碱金属或碱土金属层(4)多层包复结构，得到导电型电化学活性材料，如图1所示。
上述氢氧化镍可以是球形、扁球形、椭球型等，或适合本发明的其它形状。
其中上述的金属层所用的金属选自锌、铁、钴、镍、锰、钒任何一种或两种或两种以上的混合物，以及适合本发明的其它金属，优选金属锌或锰。
上述的微孔金属层的微孔金属选自锌、铁、钴、镍、锰、钒任何一种或两种或两种以上的混合物，以及适合本发明的其它微孔金属，优选微孔镍或钴。
上述的氢氧化物层中的氢氧化物选自氢氧化锌、氢氧化铁、氢氧化钴、氢氧化镍、氢氧化锰、氢氧化钒任何一种或两种或两种以上的混合物，以及适合本发明的其它氢氧化物，优选氢氧化锌或氢氧化钒。
上述碱金属或碱土金属层是碱金属或碱土金属的复合层，其中碱金属或碱土金属的含量为0．5-10％，优选钠、钾任何一种或其混合物。
上述导电型电化学活性材料的制造方法为：分别采用多层表面处理的方法，可以是电沉积、电泳、电镀、喷涂、刮涂、涂敷的一种或其组合，也可以采用适合本发明的其它方法。
本发明的导电型电化学活性材料，可以用于制作电池的电极片。
采用本发明方法制备的导电型电化学活性材料，其导电性能(比导电率)可达＜2×10-6欧姆*厘米，活性物质利用率＞95％。
采用高强度非金属纤维与镍复合作为基体；具体制造方法为：将碳纤维与高分子乳液在交联剂存在下交联纤维化，组成基体，用电沉积或电渗析的方法将镍沉积或渗析到交联纤维上，制成高强度、高导电的基体电极。其中的高分子乳液可以为聚四氟乙烯、有机硅、聚碳酸酯、苯乙烯共聚物乳液一种或其组合，以及适合本发明的其它高分子乳液，优选聚四氟乙烯乳液。
采用上述方法制备的高强度轻型导电基体电极，由于采用了非金属材料为基体，重量大大降低，其成本及重量较泡沫镍减小40％，且具有高的柔软性和可卷绕性，特别试用于制造双极性镍氢电池的平板电极和小直径圆柱型电池极片。并且另外由于采用高强度的高分子材料--碳纤维和聚四氟乙烯，以此基体制造的电极及电池，可以实现高的比能量。
本发明中双极叠层式动力型镍氢电池电极的制备方法为：用上述方法制备的高强度、低密度、轻型导电基体，与表面经电化学沉积金属的导电氢氧化亚镍或氢氧化镍，以及聚合物微粉混和后，经反复碾联纤维化后，将干粉充填入上述基体，再经过高压成型制成正极极片。上述经电化学沉积金属的导电氢氧化亚镍或氢氧化镍中的金属选自钴、镍、锌、锰、钒等一种或任意几种的混合，优选钴、镍、锌。氢氧化亚镍或氢氧化镍中，优选氢氧化亚镍。上述聚合物为聚四氟乙烯、苯乙烯共聚物或它们的混合物，优选聚四氟乙烯。
采用本发明方法制备的电极，电化学活性高、内压低、内阻小、适用于高电流密度的动力型镍氢电池。
下面结合实施例详细描述本发明。
实施例
本实施例所用原料为平均粒度为5微米的球形氢氧化镍，采用电镀方法在球形氢氧化镍表面形成锌层，用电沉积方法在锌层外形成微孔金属镍层，再用电沉积方法形成氢氧化锌，最后，再在其外形成含钠1％的钠层，所得的导电型电化学活性材料，其导电性能(比导电率)可达＜2×10-6欧姆*厘米，活性物质利用率＞95％。

Claims (10)

1．一种双极叠层式动力型镍氢电池电极，其特征在于将轻型高强度高导电基体电极，与表面经电化学沉积金属的导电氢氧化亚镍或氢氧化镍，以及聚合物微粉混和后，经反复碾联纤维化后，将干粉充填入上述基体，再经过高压成型得到电极极极片。
2．根据权利要求1所述的双极叠层式动力型镍氢电池电极，其特征在于轻型高强度导电基体是由碳纤维和高分子乳液交联纤维化，用电沉积或电渗析的方法将镍沉积或渗析到交联纤维上制成的。
3．根据权利要求2所述的双极叠层式动力型镍氢电池电极，其特征在于所述高分子乳液为聚四氟乙烯乳液、有机硅乳液、聚碳酸酯乳液的一种或其组合。
4．根据权利要求2所述的双极叠层式动力型镍氢电池电极，其特征在于所述高分子乳液优选聚四氟乙烯乳液。
5．一种双极叠层式动力型镍氢电池电极的制造方法，其特征在于将碳纤维与高分子乳液在交联剂存在下交联纤维化，组成基体，用电沉积或电渗析的方法将镍沉积或渗析到交联纤维上，制成高强度、高导电的基体电极，该基体电极与表面经电化学沉积金属的导电氢氧化亚镍或氢氧化镍，以及聚合物微粉混和后，经反复碾联纤维化后，将干粉充填入上述基体，再经过高压成型得到电极极极片。
6．根据权利要求5所述的双极叠层式动力型镍氢电池电极的制造方法，其特征在于上述经电化学沉积金属的导电氢氧化亚镍或氢氧化镍中的金属选自钴、镍、锌、锰、钒等一种或任意几种的混合
7．根据权利要求5或6所述的双极叠层式动力型镍氢电池电极的制造方法，其特征在于双极叠层式动力型镍氢电池电极的制造方法，其特征在于上述经电化学沉积金属的导电氢氧化亚镍或氢氧化镍中的金属优选钴、镍、锌。
8．根据权利要求5所述的的制造方法，其特征在于聚合物为聚四氟乙烯、苯乙烯共聚物或它们的混合物。
9．根据权利要求5所述的双极叠层式动力型镍氢电池电极的制造方法，其特征在于聚合物优选聚四氟乙烯。
10．双极叠层式动力型镍氢电池电极在镍氢电池上的应用。
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