CN1622373A - 高比能量镍氢动力电池 - Google Patents

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Abstract

高比能量镍氢动力电池以金属氢化物为负极，氢氧化镍电极为正极，氢氧化钾、氢氧化锂溶液为电解液。本发明所述的氢氧化镍为覆钴型球形氢氧化镍。

Description

高比能量镍氢动力电池
所属技术领域
本发明涉及一种可冲电化学电池，具体地说是一种由覆钴球形氢氧化镍为正极的镍氢动力电池。
背景技术
镍氢动力电池的正极材料主要为氢氧化镍，而氢氧化镍作为碱性充电电池(Cd/Ni、MH/Ni等)正极活性材料，对电池的性能起着关键的作用。目前，国内外较先进的产品已从性能低下的“片状”普通氢氧化镍，发展为球形氢氧化镍。球形氢氧化镍是一种更优异的镍氢电池正极材料，和普通氢氧化镍相比，其活性要大得多、密度也大大提高。
在生产镍氢动力电池时，制造球形氢氧化镍材料，国内外主要使用喷雾造粒法和金属镍氧化法。第一种方法生产的球形氢氧化镍活性好，但密度不稳定，波动范围宽，振实密度最高只能达到1.7～1.8g/cm3，远远达不到标定的2.0g/cm3以上，因此能以称其为高活性、高密度。第二种方法虽然可得到高活性、高密度的球形氢氧化镍，但其工艺复杂、成本高，难以形成工业化生产。另外，氢氧化镍为P性半导体，导电性能差，影响了电池的质量。
发明内容
本发明是为了克服上述技术的不足，提供一种高活性、高密度、生产工艺简单的高比能量镍氢动力电池。
本发明所采用的技术方案是：镍氢动力电池以金属氢化物为负极，氢氧化镍电极为正极，氢氧化钾、氢氧化锂溶液为电解液，其电极反应为：
1)充电——放电
Figure A20031010967000031
2)过充电
(+)
(-)
3)过放电(发生反极)
(+)
(-)
总电池反应为：
Figure A20031010967000042
充电时，正极上的Ni(OH)2转变为NiOOH，水分子在贮氢合金上放电，分解出氢原子吸附在电极表面上，再扩散到贮氢合金的内部被吸收生成氢化物MH。
过充电时，由于阳极上可以氧化的Ni(OH)2，都变成了NiOOH，这时OH-失去电子形成O2，O2扩散到负极，在贮氢合金的催化作用下得到电子形成OH-，也可能与负极产生的氢气复合成水，同时降低电池的内压，负极上由于贮氢合金已吸饱了氢，这时水分子在负极上放电形成H2，H2再在贮氢合金的催化作用下与正极渗透过来的氧气复合成水。
放电时，NiOOH得到电子转变为Ni(OH)2，金属氢化物内部的氢原子扩散到表面，发生电化学反应生成贮氢合金和水。
过放电时，正极上可被还原的NiOOH已经消耗完，这时H2O便在镍电极上还原H2在镍电极上生成，在贮氢合金电极上消耗，在电池反应中，贮氢合金担负着贮氢和电化学反应的双重任务。
为了保证氧的复合反应，消除氧气压力，设计电池时，负极容量过量，电池容量由正极限制。
其工艺流程为：
1)正极板制作
一是通过控制反应剂的浓度、进料速度、反应强度、反应温度、反应液的PH值和优化结晶条件等，实现对球形氢氧化镍三个层次的有效控制：第一层次颗粒大小，可控制粒径在5～30微米范围。第二层次晶粒大小，细化晶粒，使X光衍射001面和101面的半峰宽达到0.9至1.0。第三层次单晶层间距及缺欠，层间距稳定大于4.64埃。
二是对球形氢氧化镍进行覆钴。将球形Ni(OH)2置入覆钴反应器中，对Ni(OH)2进行覆钴，在一定的搅拌强度下完成覆过程。反应产物经洗涤、干燥即得改性后的产品。
三是将正极板所需的Ni(OH)2及添加剂、粘合剂混合后，填充到裁切好的发泡镍基体上，经碾压、表面处理后完成。
2)负极板制作
将负极板所需的贮氢合金及添加剂混合后，填充到裁切好的发泡镍基体上，经碾压、表面处理后完成。
3)卷绕
将正负极板中间用无纺布隔开卷绕后装入钢壳中。
4)点焊极耳
负极板焊有多个极耳，并通过点焊机点焊于钢壳底部。
5)滚槽
在钢壳口部滚出一道凹槽。
6)注液
在装有极组的开口电池中注入定量的电解液。
7)封口
将电池口部密封。
基体选择面密度400～450g/m2，孔径≥110PPI的发泡镍，滚压到合适的厚度。
正极选择覆钴型氢氧化镍(含锌2～4％、含钴3～5％)为动力电池材料。
在制好的正负极板表面均匀喷涂一层10％PTFE溶液，并烘干，然后再进行压制，使极片表面形成一层致密而均匀的塑性增水层，达到固气界面的效果，利于电池MH电极表面的气体扩散，提高充电效率，降低电池内压，减缓合金粉脱落造成的容量衰减，从而进一步降低电池内阻，提高电压平台。
本发明所取得的技术进步：正极采用导电性能较好的覆钴型球形氢氧化镍，使Ni(OH)2外层有一层均匀的Co(OH)2，提高了镍电极的析氧电位，降低了电极内阻，从而提高了电极的充电效率、放电深度和活性材料的利用率，适应了镍氢电力电池大电流充放电的要求，解决了氢氧化镍产品高密度、高活性相制约的难题，可生产出高比能量镍氢动力电池。

Claims (2)

1、高比能量镍氢动力电池以金属氢化物为负极，氢氧化镍电极为正极，氢氧化钾、氢氧化锂溶液为电解液。其特征在于本发明所述的氢氧化镍为球形氢氧化镍。
2、根据权利要求1所述的高比能量镍氢动力电池，其特征在于球形氢氧化镍为覆钴型。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101165960B (zh) * 2006-10-20 2011-08-17 兰州金川科力远电池有限公司 一种太阳能镍氢充电电池的制作工艺
CN103794759A (zh) * 2014-01-27 2014-05-14 中南大学 一种镍氢电池负极片处理方式
CN110380139A (zh) * 2019-07-31 2019-10-25 深圳市量能科技有限公司 一种镍氢二次电池负极处理液及镍氢二次电池制作工艺

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