CN1487616A - 镍－镉蓄电池 - Google Patents
镍－镉蓄电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1487616A CN1487616A CNA021348685A CN02134868A CN1487616A CN 1487616 A CN1487616 A CN 1487616A CN A021348685 A CNA021348685 A CN A021348685A CN 02134868 A CN02134868 A CN 02134868A CN 1487616 A CN1487616 A CN 1487616A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nickel
- cadmium
- negative pole
- battery
- accumulator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明涉及的一种镍－镉蓄电池，包括氧化镉负极、氢氧化镍正极，所述氧化镉负极为粘结式电极，其电极物质干粉由活性物氧化镉、导电剂、其他添加剂组成，所述导电剂包括氢氧化铜：其中导电剂的添加量占干粉的1％－5％wt，其中氢氧化镍正极的活性物氢氧化镍为球形颗粒；采用氢氧化铜作为镉负极导电性添加剂，改善膏式镍－镉电池所存在的氧气复合能力差、活性物质晶粒粗大化、镉枝晶、析氢等问题，从而降低电池内阻，减少循环容量衰减，提高大电流放电性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种镍镉蓄电池，特别涉及镉负极所采用的导电剂。
背景技术
镍-镉蓄电池由于其稳定的性能、低廉的价格及其能够适应多种工作条件，一直受到广泛的应用。镍-镉蓄电池一般设计成正极限制，即负极容量过量，在正极充满电后，正极电位升高，正极发生氧气析出反应；而由于负极过量，这时所发生的反应仍是活性物质的充电反应，如果正极产生的氧气能够通过隔膜到达负极，且负极对氧气有强的吸收能力，则这时在负极还将发生氧气复合反应，这样能够有效地消除正极产生的氧气，减小电池内部压力，同时负极一直处于未充满电状态。
然而实际上，对于镉负极，尤其是粘结式(或称膏式)镉负极来说，经常存在以下问题：1)氧气复合能力差；2)活性物质晶粒粗大化；3)镉枝晶；4)析氢。具体表现在电池充电时内压大、循环时容量衰减较快、大电流放电容量较小等。造成以上这些问题的一个很重要的原因是负极板的导电性能不好，导电网络不均一。由于膏式镉电极活性物质层导电性低，充电时，充电反应是由导电性好的集电基体附近向电极表面逐渐进行。在快速充电或充电初期，负极表面难以生成金属镉，而正极透过来的氧气必须渗入电极内部才能被负极吸收，因此膏式镉负极的吸氧特性差。
镉负极放电是通过溶解-析出反应机制进行的。由于镉电极导电性差，反应是从导电性能较好的靠近集电基体的部分开始进行，而远离集电基体的部分则进行缓慢。这样，随着充、放电循环的反复进行，镉负极活性物质不断进行溶解-析出过程，活性物质晶粒容易变得粗大，易导致镉枝晶的生成。晶粒粗大化使得活性物质比表面积急剧减少，反应活性大大下降；而镉枝晶的生成易产生内部短路。
对于膏式镉负极，特别是在低温下长期连续充电时，由于导电性差，充电极化大，负极容易达到较负的充电电位，这时将发生析氢反应。
所有这些问题将使镍-镉电池内压升高，循环容量衰减，内阻增大。为解决上述问题，一般是在镉负极中添加导电剂，改善负极的导电性能，公知技术常用的导电性添加剂有镍粉、炭粉等。本发明人的研究发现，在活性物质中加入炭粉时，由于炭粉表面能很大，容易自聚从而使其在活性物质浆料中不能均匀分散，影响了导电网络的均匀性：并且炭粉本身的导电性仍然不是很好，且其不能与活性物质较好地亲合，因此镉负极的导电性仍然较差；在负极加入镍粉时，可以取得很好的导电效果，且镍粉能够对氧气在镉负极的复合起到一定的催化作用，因此能够明显改善负极的消氧能力，但作为导电添加剂的镍粉价格较贵，同时，由于氢气在镍上的析出过电位较低，充电时易发生板氢反应：采用炭纤维时，由于其价格较高，在电池本身利润已经很小的情况下，对于厂家来说也不适于应用。
在申请号为02134221.0的中国发明专利申请中，本发明入公开了采用铜粉作为镉负极导电添加剂的技术。由于铜粉价格比镍粉低，而热导率(W/m·K)铜为397、镍为88.5，电阻率(μΩ·cm)铜为1.694(20℃)、镍为68.4(0℃)，比较之下，铜的导电、导热性优良，且在所有金属中仅次于银。本发明人认为，采用铜作为导电添加剂，比采用镍时具有更好的导电性，镉负极内部的导电网络更好，提高了负极活性物质利用率；可以进一步降低电池内阻：可更好地防止负极活性物质晶粒粗大化及产生镉枝晶，改善循环性能；同时，由于铜对于氧气在镉负极的复合反应具有催化作用，加入铜粉可以提高镉负极的消氧能力，降低电池充电内压；另外，由于采用铜粉后，镉负极导电性能、消氧能力及散热性能都得到提高，因此其大电流性能明显改善；由于氢气在铜上的析出过电位比在镍上的要高，因此，采用铜作为导电剂，可以避免采用镍时有可能产生的氢气容易析出的问题。并且由于在铜在碱液中以CuO2 2-态溶解时，其平衡电位要高于Cd/HCdO2 -的平衡电位，因此，当负极中有金属镉存在时，金属铜可以稳定存在，而不会溶解，实际上，化成后电池中总有金属镉存在，故金属铜在碱液中是稳定的。
发明内容
本发明针对以上采用铜粉作为镉负极导电添加剂的技术，以通过添加铜的化合物由电化学反应转化为金属铜的方式来替代，从而在镉负极内部的活性物质颗粒之间形成金属铜的导电网络，达到提供一种内阻小、循环容量衰减小的镍-镉蓄电池的目的。
本发明的一种镍-镉蓄电池，包括氧化镉负极、氢氧化镍正极，其中的氧化镉负极为粘结式电极，其电极物质干粉由活性物氧化镉、导电剂、其他添加剂组成，所述导电剂包括氢氧化铜。
其中导电剂的添加量占干粉的1％-5％wt。
其中氢氧化镍正极的活性物氢氧化镍为球形颗粒。
本发明中在负极中添加的氢氧化铜的量占负极活性物质干粉的1％-5％。一般说，添加量达到1％时，即能体现出效果。当添加量少时，不能形成良好的导电网络，添加作用不明显；而当添加量大于5％时，虽然负极导电性能很好，活性物质利用率很高，但成本大为增加，且作为非充放电活性性物质的氢氧化铜所占比例太高，负极容量受到限制，从而使电池容量降低，因此不能实用。
因此，采用本发明，不仅可以降低电池成本，而且电池的综合性能如：循环性能、内阻等性能均得到较大改善。
附图说明
图1为本发明实施例1与比较例的镍-镉蓄电池的循环容量衰减比较图。
具体实施方式
一、电池制作
实施例1：
镉负极的制作：将氧化镉、氢氧化铜及其它添加剂按一定比例混合，其中氢氧化铜粉占干料总重量的1％；加入水、2％的CMC水溶液、60％的PTFE乳液，搅拌混合均匀，得到混合浆料，将此浆料涂布在穿孔镀镍钢带的两面，经烘干、切片成尺寸为250×33.6×0.5mm的负极片。
镍正极的制作：将氢氧化镍、氧化镉、其它添加剂按一定比例混合，加入水、2％的CMC水溶液、60％的PTFE乳液，搅拌混合均匀，得到混合浆料。将此浆料填充到发泡镍中，经烘干、刮片、压片、裁片等步骤制成尺寸与负极相匹配、额定容量为1700mAh的正极片。
电池制作：将上述镍正极、镉负极及隔膜组合在一起，经卷绕装入圆筒型镀镍钢壳中，注入碱液，密封制成标称容量为1700mAh的Sc型电池，此电池记为A1。
实施例2～3：
镉负极的制作：氢氧化铜分别占活性物质干粉总重量的3.5％、4.5％，其它均与实施例1中相同。
镍正极的制作：与实施例1中相同。
电池制作：将上述各镉负极分别与镍正极制成Sc型电池，分别记为：A2、A3。
比较例
镍正极的制作：同实施例1。
镉负极的制作：同实施例1，但其中不含氢氧化铜添加剂。
电池制作：同实施例1，记为A0。
二、性能检测
上述电池经充、放电化成后，进行以下性能测试：
1、内阻
电池以A0～A3以1700mA充电75分钟，搁置15分钟，测试其充电态交流内阻，由测试结果见：
表1
| 电池编号 | 内阻(mΩ) |
| A0 | 6.9 |
| A1 | 6.2 |
| A2 | 6.1 |
| A3 | 5.8 |
由上表1的结果可见，采用本发明的电池具有更低的充电态内阻。
2、放电容量测试
电池A0～A3以1700mA充电75分钟，-ΔV为15mV，搁置30分钟；然后以1700mA放电到1.0V，记录放电时间(分钟)，结果见：
表2
| 电池编号 | 1C放电容量(min) |
| A0 | 61.0 |
| A1 | 63.2 |
| A2 | 62.4 |
| A3 | 60.5 |
3、循环性能测试：
仅以电池A0及A1以1700mA充电75分钟，-ΔV为15mV，搁置15分钟；然后以1700mA放电到1.0V，搁置15分钟，重复上述过程，测试结果以图1表示。
由图1可以看出，电池A1和A0在300次循环后出现分化，A0电池容量衰减速度渐大于电池A1。结合表1～表2可以发现，电池的放电容量并不是随着氢氧化铜的添加量的增加而增加，而内阻则是随着氢氧化铜的添加量的增加而降低的。这是由于氢氧化铜的添加使得电极的导电性提高，但同时使负极剩余容量减小，导电性的提高有利于增大电池的放电容量，但剩余容量的减小又不利于放电容量的提高，因此出现上述情况。可以看出，采用本发明，降低了电池的内阻，提高了电池的放电容量，改善了电池的循环性能。
Claims (3)
1、一种镍-镉蓄电池，包括氧化镉负极、氢氧化镍正极，其中的氧化镉负极为粘结式电极，其电极物质干粉由活性物氧化镉、导电剂、其他添加剂组成，其特征在于：所述导电剂包括氢氧化铜。
2、如权利要求1所述的镍-镉蓄电池，其中导电剂的添加量占干粉的1％-5％wt。
3、根据权利要求1或2所述的镍-镉蓄电池，其中氢氧化镍正极的活性物氢氧化镍为球形颗粒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA021348685A CN1487616A (zh) | 2002-09-30 | 2002-09-30 | 镍－镉蓄电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA021348685A CN1487616A (zh) | 2002-09-30 | 2002-09-30 | 镍－镉蓄电池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1487616A true CN1487616A (zh) | 2004-04-07 |
Family
ID=34145986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNA021348685A Pending CN1487616A (zh) | 2002-09-30 | 2002-09-30 | 镍－镉蓄电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1487616A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101609889B (zh) * | 2008-06-20 | 2011-11-16 | 比亚迪股份有限公司 | 镉负极及其制备方法和含该镉负极的二次镍镉电池 |
| CN102300813A (zh) * | 2008-12-24 | 2011-12-28 | Saft公司 | 镍-镉发电装置负电极的活性材料 |
-
2002
- 2002-09-30 CN CNA021348685A patent/CN1487616A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101609889B (zh) * | 2008-06-20 | 2011-11-16 | 比亚迪股份有限公司 | 镉负极及其制备方法和含该镉负极的二次镍镉电池 |
| CN102300813A (zh) * | 2008-12-24 | 2011-12-28 | Saft公司 | 镍-镉发电装置负电极的活性材料 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100565980C (zh) | 一种锂离子电池复合负极材料及其制备方法 | |
| KR100281729B1 (ko) | 니켈 양극 및 이것을 사용한 알칼리 축전지 | |
| Petrov et al. | Optimization of Composition and Structure of Metal‐Hydride Electrodes | |
| WO2010037025A1 (en) | Rechargeable znmn flat plate electrode cell | |
| CN1702902A (zh) | 高温镍氢电池 | |
| CN1117408C (zh) | 碱性蓄电池 | |
| EP2472652B1 (en) | Additive for nickel-zinc battery | |
| CN1487616A (zh) | 镍－镉蓄电池 | |
| CN1259747C (zh) | 镍－镉蓄电池 | |
| CN115810710A (zh) | 一种一次锂电池锂合金负极的表面修饰方法 | |
| CN101202342A (zh) | 镍正极及包括该正极的镍-金属氢化物蓄电池 | |
| CN1976098A (zh) | 一种碱性二次电池正极材料及碱性二次电池 | |
| CN110137631B (zh) | 一种复合缓蚀剂及其添加该复合缓蚀剂的碱性电解液和铝空电池 | |
| KR20100056263A (ko) | 표면 개질된 집전체를 사용한 니켈/아연 이차전지의 음극 제조방법 및 그를 이용하여 제조된 니켈/아연 이차전지 | |
| JP3788484B2 (ja) | アルカリ蓄電池用ニッケル電極 | |
| JP3788485B2 (ja) | アルカリ蓄電池 | |
| KR20100056260A (ko) | 니켈/아연 이차전지의 제조방법 | |
| CN107845804B (zh) | 一种锂离子电池硅锡复合负极材料及制备方法 | |
| CN2696139Y (zh) | 一种高容量高功率镍镉充电电池 | |
| CN105449172A (zh) | 一种镍氢电池负极材料及其制备方法和镍氢电池 | |
| CN1215141C (zh) | 镍氢电池粘合剂 | |
| KR20100056259A (ko) | 니켈/아연 이차전지의 음극 제조방법 및 그를 이용하여 제조된 니켈/아연 이차전지 | |
| CN105826516A (zh) | 一种锂离子电池及其负极极片 | |
| KR20100056256A (ko) | 표면 개질된 음극 및 분리막을 사용한 알칼리 아연 이차전지 | |
| CN117293275A (zh) | 钠离子电池及其负极极片 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |