專利名稱：高壓氫鎳電池電堆及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓氫鎳電池電堆及其制造方法。
背景技術(shù)：
高壓氫鎳電池是由鎘鎳電池的鎳電極與燃料電池的催化氫電極結(jié)合在一起而組成的化學(xué)電源體系，其顯著的特點(diǎn)是壽命長(zhǎng)。技術(shù)先進(jìn)的高壓氫鎳電池組能很好地滿足航天飛行器對(duì)電源系統(tǒng)的可靠、耐用、高充放電能力等方面的需求，該電池已成為各類長(zhǎng)壽命空間飛行器能源系統(tǒng)的最基本的組成部件。
但是，設(shè)計(jì)出可靠性高、耐用好、使用壽命長(zhǎng)的高壓氫鎳電池是非常困難的，這主要是高壓氫鎳電池自身存在的缺陷造成的。
高壓氫鎳電池存在的最主要的問題是熱問題，它直接關(guān)系到高壓氫鎳電池的可靠性、耐用性及使用壽命。
電池?zé)崛葺^低。高壓氫鎳電池工作時(shí)，負(fù)極活性物質(zhì)氫氣必須能夠在電堆中自由地進(jìn)出，才能保證電池可靠地工作，為防止氫氣進(jìn)出通道阻塞，高壓氫鎳電池電解液采用貧液設(shè)計(jì)，這就導(dǎo)致了高壓氫鎳電池?zé)崛葺^低，電池工作時(shí)產(chǎn)生的少量熱量也會(huì)造成電堆較高的溫升。
電堆散熱性差。由于電堆內(nèi)部氣體擴(kuò)散網(wǎng)及氫電極中防水透氣層的存在，致使電池電堆熱傳導(dǎo)性較差。
C-Pt催化劑的存在極易造成電堆內(nèi)部的燒蝕。高壓氫鎳電池在充電條件下所產(chǎn)生的氫氣和氧氣在氫電極的催化層上迅速?gòu)?fù)合，并在氫電極上產(chǎn)生大量的熱量，使電堆溫度升高。特別是在過充電過程中，鎳電極上產(chǎn)生的氧氣通常通過隔膜上的少數(shù)微孔迅速的擴(kuò)散到氫電極上與氫氣復(fù)合，產(chǎn)生水并放出大量的熱量。如果該熱量不及時(shí)的傳導(dǎo)或擴(kuò)散出去，將把隔膜和氫電極的C-Pt催化層燒穿，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)直接造成電池短路失效。
這些問題的存在增加了高壓氫鎳電池的設(shè)計(jì)難度，制約了高壓氫鎳電池在空間飛行器中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種高壓氫鎳電池電堆及其制造方法，使電堆內(nèi)部產(chǎn)生的氧氣擴(kuò)散到電堆外部，使熱量的產(chǎn)生地點(diǎn)轉(zhuǎn)移到電堆外部，達(dá)到降低電堆溫度、提高高壓氫鎳電池的耐用性及使用壽命的目的。
本發(fā)明是這樣構(gòu)成的它包括壓力容器內(nèi)部殼壁(1)，在壓力容器內(nèi)部殼壁(1)上有催化層(2)，氫電極(3)與鎳電極(5)間隔布置，兩者之間是隔膜(4)。
氫電極(3)采用氫電極+氣體擴(kuò)散網(wǎng)+氫電極結(jié)構(gòu)，鎳電極(5)采用鎳電極+氣體擴(kuò)散網(wǎng)+鎳電極結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的將電堆中氫電極(3)與鎳電極(5)間隔布置，兩者之間布置隔膜(4)，其中氫電極(3)、鎳電極(5)分別采用背對(duì)背結(jié)構(gòu)，在兩片氫電極或鎳電極間放置氣體擴(kuò)散網(wǎng)；用催化劑和粘接劑制成催化層(2)；將催化層(2)粘貼到壓力容器內(nèi)部殼壁(1)上，即形成適合氫氣與氧氣復(fù)合的場(chǎng)所。
催化劑為C-Pt-Ag催化劑，粘接劑為聚四氟乙烯乳液。
本發(fā)明是通過C-Pt-Ag催化劑在電堆外部形成氫氣和氧氣復(fù)合的場(chǎng)所，通過電堆中兩片鎳電極間放置氣體擴(kuò)散網(wǎng)，形成氧氣向電堆外部的擴(kuò)散通道，創(chuàng)造了氧氣由電堆內(nèi)部向外擴(kuò)散的通道和電堆外部氫氣與氧氣復(fù)合的場(chǎng)所，從而使熱量的產(chǎn)生地點(diǎn)由電堆內(nèi)部部分轉(zhuǎn)移到電堆外部，達(dá)到降低電堆溫度、提高高壓氫鎳電池的耐用性及使用壽命的目的。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以使高壓氫鎳電池耐用性更高、使用壽命更長(zhǎng)。


圖1為發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1、壓力容器內(nèi)部殼壁，2、催化層，3、氫電極，4、隔膜 5、鎳電極。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施例方式包括以下內(nèi)容
第一，按重量份計(jì)，活性炭(105#，200目)材料80份、氯鉑酸(化學(xué)純)換算為金屬鉑10份、硝酸銀(化學(xué)純)換算為金屬銀10份，混合均勻，在攪拌的情況下加入水合肼，得到C-Pt-Ag混合沉積物，再過濾、洗滌、烘干，制作成氫氧復(fù)合專用C-Pt-Ag催化劑。
第二，取C-Pt-Ag催化劑60份，聚四氟乙烯乳液作粘接劑40份，制成催化層2。
第三，氫電極與聚丙烯編織網(wǎng)組裝成氫電極3。
第四，鎳電極與聚丙烯編織網(wǎng)組裝成鎳電極5。
第五，采用接枝聚丙烯氈制成隔膜4。
第六，以壓力容器1為殼體組裝催化層2、氫電極3、隔膜4、鎳電極5，將氫電極3與鎳電極5間隔布置，兩者之間布置隔膜4，將催化層2粘貼到壓力容器內(nèi)部殼壁1上。
權(quán)利要求
1.一種高壓氫鎳電池電堆，它包括壓力容器內(nèi)部殼壁(1)，其特征在于在壓力容器內(nèi)部殼壁(1)上有催化層(2)，氫電極(3)與鎳電極(5)間隔布置，兩者之間有隔膜(4)。
2.按照權(quán)利要求1所述的高壓氫鎳電池電堆，其特征在于氫電極(3)采用氫電極+氣體擴(kuò)散網(wǎng)+氫電極結(jié)構(gòu)，鎳電極(5)采用鎳電極+氣體擴(kuò)散網(wǎng)+鎳電極結(jié)構(gòu)。
3.一種如權(quán)利要求1或2所述的高壓氫鎳電池電堆制造方法，其特征在于將電堆中氫電極(3)與鎳電極(5)間隔布置，兩者之間布置隔膜(4)，在兩片氫或鎳電極間放置氣體擴(kuò)散網(wǎng)；用催化劑和粘接劑制成催化層(2)；將催化層(2)粘貼到壓力容器內(nèi)部殼壁(1)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓氫鎳電池電堆制造方法，其特征在于催化劑為C-Pt-Ag催化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓氫鎳電池電堆制造方法，其特征在于C-Pt-Ag催化劑由以下方法制備按重量份計(jì)取活性炭75～85份、金屬鉑5～15份、金屬銀5～15份，混合均勻，在攪拌的情況下加入水合肼，得到C-Pt-Ag混合沉積物，再過濾、洗滌、烘干。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓氫鎳電池電堆制造方法，其特征在于粘接劑為聚四氟乙烯乳液。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓氫鎳電池電堆制造方法，其特征在于催化層(2)由C-Pt-Ag催化劑50～70份，聚四氟乙烯乳液作粘接劑35～45份制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓氫鎳電池電堆及其制造方法，其結(jié)構(gòu)為在壓力容器內(nèi)部殼壁(1)上有催化層(2)，氫電極(3)與鎳電極(5)間隔布置，兩者之間是隔膜(4)；其中，鎳電極(5)采用鎳電極+氣體擴(kuò)散網(wǎng)+鎳電極結(jié)構(gòu)。制造方法為將電堆中氫電極(3)與鎳電極(5)間隔布置，其間布置隔膜(4)，氫電極(3)、鎳電極(5)分別采用背對(duì)背結(jié)構(gòu)，在兩片氫或鎳電極間放置氣體擴(kuò)散網(wǎng)；用催化劑和粘接劑制成催化層(2)；將催化層(2)粘貼到壓力容器內(nèi)部殼壁(1)上；其中催化劑為C－Pt－Ag催化劑，粘接劑為聚四氟乙烯乳液。本發(fā)明降低電堆溫度、提高高壓氫鎳電池的耐用性及使用壽命。
文檔編號(hào)H01M4/92GK1929190SQ200610051230
公開日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2006年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月25日
發(fā)明者魏俊華, 張?jiān)婆? 何學(xué)穎, 林甘紅, 張兆坤 申請(qǐng)人:梅嶺化工廠