TW475291B - Method for producing nickel-hydrogen cell - Google Patents

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Description

475291 Α7 Β7 五、發明說明（1 ) 發明背景
I 發:明範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明大體有關一種製備鎳氫電池之方法。 相關背景技藝敘沭 一般鹼性蓄電池之正極中，使用N i (〇Η ) 2作爲反 應活性材料，並使用C 〇、C 〇〇、C 〇 (〇Η ) 2等作爲 導電性材料。在電池罐中，正極內所包含金屬鈷與鈷化合 物與電解質所包含之氫氧離子反應，形成會擴散之水溶性 鈷複合物離子HCo〇2 — (CoOOHI 。以此充電該 正極，高度導電性Co〇〇H澱積在正極之Ni (〇H2) 表面，形成所謂鈷導電性基質之網絡（一種導電性網絡） ，如此可以改善該活性材料之使用係數。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然而，若於裝配電池後在該電池內進行形成導電性網 絡之上述方法，因爲電池罐中之電解質數量少之故，在 H C 〇〇2 —溶解量少之狀態下開始充電。因此，溶解性差 之C〇〇〇H澱積在Co (〇Η)2等之上，其必須自然溶 解在電解質中（若該電解質數量充足），因此存在不可能 充分使用諸如C ο (◦ Η ) 2等導電性材料之問題。 此外，若該在電池罐內形成導電性網絡之方法對該負 極充電與充入C 〇相同電量’其中C 0不作爲實際應用之 正極活性材料，如此該電池製造完成時形成充入該正極導 電性材料之相同量放電儲備電容。因此，提高該負極之放 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 475291 A7 Β7 五、發明說明（2 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 電儲備電容可以增加負極之使用區域，如此負極之充電儲 備電容降低。因此，存在循環次數減少，直到因負極惡化 而使負極喪失充電儲備電容以及該負極惡化時，充電最後 階段之內部壓力升高等問題。爲了解決此等問題，一般會 認爲採用例如減少導電性材料數量之技術，或是加強 C 〇 (〇Η ) 2比例使充入C 〇〇〇Η所需電量少之技術。 然而’此等技術可以巧妙應付形成良好導電性網絡以及抑 制該負極使用區域二者。 此外，至於形成導電性網絡之技術，亦已習知一種方 法，其於製造糊漿之前，將N i ( Ο Η ) 2粉末浸入充分數 量鹼性溶液，該溶液中溶解有金屬鈷或鈷鹽，以此狀態澱 積C ο〇〇Η。此方法可以解決H C 〇〇2 —溶解數量之問 題。不過，存在以一種活性材料糊漿裝塡該集極以製造一 \ 電極之後，N i (〇Η ) 2粉末間以及N i (〇Η ) 2粉末 與集極間導電性降低之問題。 發明總論 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因此，本發明目的係消除上述問題，而且提出一種確 保負極正確使用區域並在一個正極中形成良好鈷導電性網 絡之方法。 爲了完成上述與其他目的，根據本發明一方面，提出 一種製造鎳氣電池之方法’其中在電池裝配完成之前以及 由集極收納該反應活性材料之後，對包含N i (〇Η ) 2作 爲反應活性材料之糊獎型正極充電，使C 〇〇〇Η®積在 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 475291 A7 B7 五、發明說明（3 ) N i (〇Η ) 2表面上。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 亦即’根據本發明，可以在裝配電池之前（將正極以 &負極和電解質裝入一個電池罐之前）並糊漿化一種反應 活性材料N i ( Ο Η ) 2，以將反應活性材料裝塡或塗覆於 集極上’使該集極收納該反應活性材料之後（形成電極後 )’將該正極浸於充分數量之電解質中預丁正極，形成最 適導電性網絡。此外，因爲澱積於該正極上之C ο〇〇Η i最終形式，可以獲得比習用電極更強之機械性結合電容 與更高之導電性。 此外，若根據本發明進行預充電，不同於裝配未進行 預充電之電池，當該形成完成時，與供給Co、Co〇、 C ο (〇Η ) 2電荷相當之電荷並未提供至負極，如此可以 控制負極之使用區域，因此使用區域係正確範圍。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該預充電條件包括在0 · 05CA至〇 · 2CA (1 /2 0至1/5 CA)固定電流，或是對應彼之固定電壓 下充電正極電容。若電流太高，C ο 00H之形成作用不 足，因此所充電之Ni (〇H)2或產生氣體（Co〇〇H 形成效率降低），若電流太低，產生性降低。有鑑於此， 最適電流約爲0 · 1 C A ( 1 / 1 0 C A )。 可以下列一種技術任一者進行預充電： (1 ) 一種技術，其用以混合C 〇、C 〇〇與 C ο (〇H) 2粉末中至少一者、N i (0H) 2粉末與一 種添加劑，諸如適用黏合劑，製備一種糊漿，將該糊漿裝 塡或塗覆於集極，形成一個正極，然後將該正極浸於一個 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 475291 A7 B7 五、發明說明（4 ) 容器中’其P裝有電解質，以對該正極充電；以及 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (2 ) —種技術，其用以混合N i (〇η ) 2粉末與一 種添加劑，諸如適用黏合劑，製備一種糊漿，將該糊漿裝 塡或塗覆於集極，形成一個正極，然後將該正極浸於一個 裝有電解質之谷器中，該電解質中溶解有一種銘化合物， 諸如金屬鈷或一種鈷鹽，以對該正極充電。 此外’本發明可應用於各種負極。即，該負極可由稀 土族或L a ν e s氫吸收合金任何一者所製得。 較佳具體實例敘沭 兹參考附圖’於下文中詳細敘述本發明較佳具體實例 〇 首先，混合1 0 0重量份數作爲活性材料之 N i (〇Η ) 2粉末以及作爲導電性材料之5重量份數C 〇 粉末和6重量份數C 〇〇粉末。該混合物與含水ρ V A ( 聚乙烯醇）溶液以及乙醇混合，製備一種糊漿。將該糊漿 裝塡在欲乾燥之N i海綿狀金屬中，製得一正極。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 將上述製得之正極浸於一個裝有3 0 % Κ Ο Η水溶液 (一種驗性電解質）之處理容器中，以相當於1電池 0 . 1 C Α (固定電流）之充電電流下，預充電將所有添 加劑（諸如C 〇 )改變成C ο〇Ο Η所需之電荷。使用 N i糊漿作爲預充電用之對電極。此外，製備未進行預充 電之對照樣本。 然後，碾磨以通式 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 475291 A7 _ B7 五、發明說明（5 ) Z r 27T i 19N i 38V5Mni6C 〇5 表不之 Laves 氯吸 1 收合金之後，將所形成粉末通過一個2 0 0篩目之篩，製 得預定顆粒大小之氫吸收合金粉末。將該氫吸收合金粉末 黏附在眼數爲2 5 0至4 0 0克/平方米之欲輥壓之網形 N i金屬上，然後燒結製得負極。 經由一個插入電池罐之隔板纏繞如此製得之正極與負 極’並於其中裝塡一種鹼性電解質。之後，密封該電池罐 ’裝配成一個電池。使用3 0 % K〇Η水溶液作爲該鹼性 電解質。此外，將該電池之指定電容設爲4 · 0安培。 下文敘述對於以上述方法所製得電池進行試驗結果。 〔試驗1〕 以上述方法，在放電條件爲0 · 1 C A X 1 1小時， 而放電條件係0 · 33CA (1/3CA)至啓動之 0 · 9V下，交替地充電與放電6個循環。之後，由三個 電池形成一個模組，以下列條件於4 0 °C之循環溫度之下 進行交替充電與放電循環試驗。 充電條件：0 · 5CA (1/2CA)至—Δν 放電條件：5 C Α至2 · 7 V /模組（0 · 9 V /電池） 圖1顯示隨著循環進行之電池內部壓力變化。如圖1 所示，充電最後階段時，未進行預充電之電池內部壓力有 隨著循環次數增加而逐漸提高之趨勢，然而已進行預充電 之電池幾乎沒有此種趨勢。此外，不論循環次數爲何，充 電最後階段時，已進行預充電電池之內部壓力（約5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -8 - -----------裝—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 475291 A7 B7___ 五、發明說明（6 ) kg f/Cm2)低於未進行預充電電池之內部壓力（1〇 } 至 I5kgf/cm2)。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ； 圖2顯示放電電容隨著循環進行之變化。如圖2所示 ’已進行預充電電池之放電電容隨著循環次數增加而降低 程度小於未進行預充電電池。 圖3係顯示放電特性隨著循環進行而改化之圖，特別 是第一次循、第兩百次循環與第三百次與第三百五十次循 環之放電特性。如上述，以5 C A放電進行此試驗。因此 ’圖3之圖顯示隨著循環進行對高度放電特性變化。如圖 3所示，已進行預充電電池之放電電容與終止電壓降低速 率遠小於未進行預充電電池，因此，可看出預充電改善該 循環特性。 〔試驗2〕 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以製造試驗電池用之相同製造方法製備已預充電之電 池以及未預充電電池。在0 · lCAxl 1小時之充電條 件，以及0 . 33CA欲啓動之〇 · 9V放電條件下，交 替充電與充電6個循環。在0·5CA至一Δν之充電條 件下完全充電該電池。 之後，在0°C環境溫度下進行高度放電試驗。結果示 於表4。如圖4所示，可以看出已進行預充電電池之I R 降低較小，而且電池內部電阻較低。 如上述，根據本發明，可以選擇性調整該負極使用區 域，如此可以輕易製得一種具有耐久性與放電特性優良平 • 9 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 475291 A7 ^ B7 五、發明說明（7 ) 衡之電池。此外，若以降低該之電阻。 雖然已經以較佳具體實例形式揭示本發明以促進暸解 但是必須明暸在不違背本發明原則之下，可以各種方式 進行本發明。因此，必須嘹解在不違背附錄申請專利範圍 原則之下，本發明包括所有可能具體實例，以及可以進行 之具體實例改良。 圖式簡述 由下文詳細敘述以及本發明較佳具體實例之附圖可以 更完全暸解本發明。不過，該圖式並非意味將本發明限制 於特定具體實例，而是僅供解釋與暸解用。 圖式中： 圖1 (a)與1 (b)係顯示循環試驗中電池內部壓 力變化之圖，其中圖1 ( a )顯示未進行預充電之電池的 變化（對照實例），圖1 ( b )顯示進行預充電電池之變 化（本發明）； 圖2 (a)與2 (b)係顯示循環試驗中之放電電容 變化之圖’其中圖2 ( a )顯示未進行預充電之電池的變 化（對照實例），圖2 ( b )顯示進行預充電電池之變化 (本發明）； 圖3 ( a )與3 (b )係顯示循環試驗中之放電電容 變化之圖，其中圖2 ( a )顯示未進行預充電之電池的變 化（對照實例），圖2 ( b )顯示進行預充電電池之變化 (本發明）：以及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -1 〇 - --------------裝—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 475291 A7 _B7__ 五、發明說明（8 ) 圖4係顯示高度放電試驗中終止電壓之圖，其與進行 預充電者相較。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _ 裝 . ;«· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
TT 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. 475291 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 · 一種製造鎳氫電池之方法，其包括在電池裝配完 成之前而在&應活性材料收鈉於集極之後，對一種包含 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) N i ( Ο Η ) 2作爲反應活性材料之糊漿型正極充電，將 C ο 00Η澱積在N i (0Η) 2表面上之預充電步驟。 2 ·如申請專利範圍第1項之鎳氫電池製造方法，其 中該預充電步驟係以0.05CA至〇·2CA(1/ 2 0至1/5 CA)固定電流，或是對應彼之固定電壓下 充電正極電容。 3 ·如申請專利範圍第1項之鎳氫電池製造方法，其 中該糊漿型正極係混合Co、Co〇與Co (0H) 2粉末 中至少一者、N i (〇Η ) 2粉末與一種添加劑，諸如適用 黏合劑，製備一種糊漿，並將該糊漿裝塡或塗覆於集極所 形成。 4 ·如申請專利範圍第3項之鎳氫電池製造方法，其 中該預充電步驟對該糊漿型正極充電。 經濟部智慧財4局诗工消費合作社印製 5 ·如申請專利範圍第1項之鎳氫電池製造方法，其 中該糊漿型正極係混合N i (〇Η ) 2粉末與一種添加劑， 諸如適用黏合劑，製備一種糊漿，將該糊漿裝塡或塗覆於 集極所形成。 6 ·如申請專利範圍第5項之鎳氫電池製造方法，其 中該預充電步驟對該糊漿型正極充電。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐）-12 -
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